| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Юпитер
| |||||
 Исследователи |
|||||
Аппарат "Галилео" |
Страница:
Станция "Galileo",
Разработка проекта и запуск (Part #1, Part #2),
Долгая дорога (Part #1, Part #2, Part #3),
Спуск в атмосферу,
Пролетный период (Part #1, Part #2, Part #3),
Трудовые будни (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4, Part #5, Part #6, Part #7),
Программа GEM (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4),
Программа GMM (Part #1, Part #2, Part #3),
Завершение миссии (Part #1, Part #2, Part #3),
Хронология Galileo,
Итоги исследования;
|
Продолжение статьи: "Сложный запуск"
К этому моменту разведку Юпитера с пролетной трассы уже выполнили “Пионер-10” в декабре 1973 и “Пионер-11” в декабре 1974 г. “Вояджер-1” и “Вояджер-2” должны были провести более детальные исследования в марте и июле 1979 г. К сожалению, ни один из этих аппаратов не удалось оснастить атмосферным зондом — по сути спускаемым аппаратом, предназначенным для изучения условий в верхних слоях безумно глубокой атмосферы Юпитера. А эта идея прорабатывалась на фирме “Martin Marietta Corp.” еще с конца 1960-х годов, и в 1977 г. уже готовился к запуску большой атмосферный зонд для Венеры такого же назначения, который успешно выполнил свое задание 9 декабря 1978 г. Очень интересной и тоже пока нереализованной была идея длительного детального исследования системы Юпитера с орбиты его спутника, выдвинутая в период после отмены проекта “Большой Тур”. Тогда спутник Юпитера предполагалось создать на основе КА “Маринер”. А пролеты “Пионеров” у Юпитера указали на третью важнейшую задачу — исследование магнитосферы и радиационных поясов планеты. Примерно в 1974 г. началось планирование следующей юпитерианской миссии после “Вояджеров”. В 1977 г., получив финансирование от Конгресса, НАСА приступило к разработке станции, предназначенной для решения трех названных задач и носившей тогда проектное обозначение Jupiter Orbiter/Probe — спутник и зонд Юпитера. 14 апреля 1977 г. НАСА выдало два контракта на проработку проекта фирмам “McDonnell Douglas Corp.” и “Hughes”. В этом же году был утвержден перечень экспериментов на обеих частях станции. Предполагалось, что после двухлетнего перелета орбитальный аппарат (ОА) выходит на орбиту спутника Юпитера. За 100 суток до прилета он сбрасывает атмосферный зонд (AЗ), который проникает достаточно глубоко в атмосферу Юпитера, и ретранслирует информацию с зонда. Орбитальный аппарат работает как минимум 20 месяцев и выполняет 11 витков вокруг Юпитера, исследуя планету, ее магнитосферу и наиболее крупные спутники — Ганимед и Каллисто (Ио и Европа не казались столь интересными в 1977 г., как сейчас, а кольца не были известны до 1979 г.) От своих предшественников “Галилео” отличался тем, что был задуман как первая станция, выводимая с борта шаттла. Как известно, политика США в отношении средств выведения в конце 1970-начале 1980-х годов предусматривала полный переход к многоразовой транспортной системе. Использование шаттла с расчетной грузоподъемностью 29.5 тонн позволяло значительно увеличить массу аппарата: в 10 раз по сравнению с “Пионерами”, запущенными РН “Атлас-Центавр” с дополнительным разгонным блоком ТЕ-М-364-4, и втрое по сравнению с “Вояджерами”, для запуска которых использовался самый мощный одноразовый носитель США того времени — “Титан-3Е”, включавший в себя ступень “Центавр”. Объявленный срок запуска “Галилео” был достаточно реальным и отражал сложившуюся практику и темпы разработки АМС в США.
Так, станции “Пионер-10” и “Пионер-11” были приняты к разработке в феврале 1969 г. и запущены в 1972 и 1973 г. Проект “Вояджер” был объявлен 24 февраля 1972 г., а запуски состоялись в августе и сентябре 1977 г. НАСА возложило руководство проектом орбитального аппарата и всей миссией на Лабораторию реактивного движения (JPL). Менеджером программы был тогда Джон Казани (John Casani). Орбитальный аппарат был разработан, изготовлен и испытан в JPL. За проект атмосферного зонда отвечал Исследовательский центр имени Эймса, который выдал контракт на изготовление зонда компании “Hughes Aircraft Co.”. Стоимость проекта была вначале оценена в 275-295 млн $. К его реализации в конце 1977 г. была привлечена Западная Германия, на которую возложили изготовление корректирующе-тормозной установки RPM (Retropropulsive Module) для коррекций орбиты и перевода орбитального аппарата на орбиту спутника Юпитера. Двигательная установка станции была создана компанией “Messerschmitt-Boelkow-Blohm” (MBB, ныне DASA). Немецким исследователям была также поручена разработка двух приборов — пылевого детектора DDS на орбитальном аппарате и детектора количества гелия HAD на атмосферном зонде. Но сам шаттл мог выйти лишь на низкую околоземную орбиту, а для перевода “Галилео” на трассу полета к Юпитеру был нужен дополнительный разгонный блок. Первоначально было решено, что для запуска “Галилео” будет использован один из вариантов твердотопливного разгонного блока IUS. Кстати, это сокращение расшифровывалось тогда как Interim Upper Stage — промежуточная верхняя ступень (до ввода в строй многоразового межорбитального буксира), но потом было принято более нейтральное наименование Inertial Upper Stage — инерциальная верхняя ступень. Высокая скорость отлета “Галилео” обуславливала использование самого тяжелого, трехступенчатого варианта IUS общей длиной 8.4 м. По проекту, его две первые ступени имели внешний диаметр 2.3 м и массу 10260 кг каждая, третья — меньший диаметр (1.6 м) и массу (2917 кг). По состоянию на октябрь 1978 г., когда первый полет шаттла еще планировался на 28 сентября 1979 г., запуск “Галилео” был намечен на 6 января 1982 г. на орбитальной ступени OV-099 (с 25 января 1979 г. — “Челленджер”) во время 9-го эксплуатационного и 15-го по общему счету полета шаттла. Масса полезной нагрузки (“Галилео” плюс IUS плюс средства фиксации в грузовое огсеке) находилась уже на грани допустимой (28100 кг), и чтобы вывести на опорную орбиту “Галилео” и разгонный блок, требовалось использовать главные двигатели орбитальной ступени на уровне тяги 109%. Уже в 1978 г. стало ясно, что “Галилео” и IUS не проходят по массе. Сначала были приняты “частные” меры. Было предложено использовать на 3-й ступени IUS складывающийся сопловой насадок — это давало выигрыш в массе АМС примерно в 70 кг. Кроме того, изменили баллистическую схему полета, введя пертурбационный маневр у Марса. Чтобы получить достаточное приращение скорости, станция должна была пройти всего в 275 км от поверхности этой планеты. Это решение удлинило перелет до 3,5 лет, и при старте в январе 1982 г. прилет к Юпитеру откладывался до июля 1985 г. Стоимость управления полетом возрастала со 110-120 до 150-170 млн $. Зато появлялась возможность провести попутные исследования Марса с новым комплексом аппаратуры. Но уже во второй половине 1979 г. проект “Галилео” пришлось пересмотреть кардинально. К этому моменту выяснилось, что, во-первых, превышение массы станции и РБ IUS достигает уже несколько сот килограммов, и во-вторых, постоянные переносы срока первого старта шаттла (а уже была названа дата 30 июня 1980) ставят под угрозу запуск “Галилео” в январе 1982 г. Хуже тот, при отсрочке запуска на 1983 г. Марс на трассе отсутствовал, а в 1984 г. пролет Марса бил возможен, но худшие баллистические условия ограничивали массу станции еще жестче, чем в 1982 г. Такое взаимное положение Земли, Марса и Юпитера, при котором был возможен потяжелевшего “Галилео”, должно было наступить лишь после 1990 г.! Под давлением этих обстоятельств “Галилео” был разделен на два аппарата — орбитальный и атмосферный, запускаемых по отдельности. Каждый из них можно было вывести шаттлом с 2-ступенчатым РБ IUS1. Правда, атмосферный зонд не был задуман как самостоятельный аппарат, и его пришлось “посадить на лошадь”: в ноябре 1980 г. “Hughes Aircraft” получил контракт на 40 млн $ на разработку “носителя зонда” (Probe Carrier), который должен был осуществить доставку атмосферного зонда и ретрансляцию данных на этапе спуска. По некоторым данным, и здесь планировалось использовать трехступенчатый разгонный блок. Но зачем тогда потребовалось ставить на место атмосферного зонда на орбитальном аппарате дополнительную двигательную установку? С пересмотром проекта пуски орбитального и десантного аппаратов проекта “Галилео” были перенесены на 20 февраля и 20 марта 1984 г. соответственно. Осенью 1979 г. эти даты соответствовали полетам шаттла STS-32 и STS-34. Прибытие станций к Юпитеру сдвинулось на июль 1987 г. К июню 1980 г., после очередного переноса срока первого старта “Колумбии” (на март 1981 г.), пуски по программе “Галилео” перешли на полеты STS-18 и STS-19. Отсрочки запуска "Галилео" В двухпусковом варианте “Галилео” просуществовал до января 1981 г., когда на проект было израсходовано уже 230 млн $ из отведенных на него с учетом пересмотренного проекта 540 млн $. В это время НАСА было поставлено в известность о твердом намерении новой Администрации Роналда Рейгана резко сократить госрасходы на 1982 ф.г. Для НАСА это означало уменьшение предложенной Картером суммы 6.722 млрд $ до 6.235 млрд $ или даже ниже с перспективой урезания исследовательских космических программ. Тратить два пуска на программу “Галилео” стало слишком большой роскошью. 16 января 1981 г. НАСА объявило об объединении орбитального и десантного аппаратов “Галилео” в одном пуске с использованием мощного кислородно-водородного РБ “Центавр”. Атмосферный (десантный) аппарат вернулся на “старую” лошадь и вновь стал непривередливым пассажиром на орбитальном аппарате. В результате объединения запуск сдвинулся с 1984 на 1985 год, но схема перелета вновь стала прямой и двухлетней, и прилет планировался на август 1987 года. В графике пусков, объявленном НАСА в июне 1981 г., “Галилео” был полезной нагрузкой STS-26, 11-го полета “Челленджера”, который предполагалось начать 13 апреля 1985 г. Предусматривалось выведение шаттла на очень низкую орбиту высотой всего 185 км. Экипаж должен был состоять всего из двух человек, а расчетная продолжительность полета была только двое суток. Но уже в августе 1981 г. в “Aviation Week, & Space Technology” сообщалось, что в бюджете 1983 ф.г. недостает 0.5 млрд $, количество полетов шаттлов в ближайшие годы будет вновь сокращено, и запуск “Галилео” может “уползти” из-за этого уже на 1986 г. Затем, в конце 1981 г., Бюджетное управление Администрации отказалось “пропустить” в бюджет 1983 ф.г. деньги на РБ “Центавр”, настаивая на отказе от приспособления для шаттла этого дорогостоящего, морально устаревшего и потенциально опасного разгонного блока. Проект “Галилео” оказался в очень тяжелой ситуации. Лишившись “Центавра”, НАСА не имело уже и трехступенчатого lUS'a, работа над которым была прекращена в январе 1981 г. из-за перерасхода средств. 26 февраля 1982 г. НАСА сообщило, что работа над “Галилео” продолжается, запуск остается назначенным на 1985 г., но из-за замены разгонного блока “Центавр” на 2-ступенчатый IUS длительность полета увеличивается на 30 месяцев (!), и прибытие станции к Юпитеру откладывается до 1989 г. Чтобы достичь цели, была принята на вооружение баллистическая схема полета с возвращением к Земле через два года после запуска и пертурбационным маневром у нее в ходе пролета на высоте всего 200 км. (Исследователи начали разработку программы исследования Земли с пролетной траектории — неожиданная, но интересная возможность.) “Атлантис” с экипажем из двух человек должен был вывести станцию с блоком IUS на орбиту с наклонением 28.5° и высотой 185x410 км. В состав АМС была введена дополнительная ступень SIM (Spacecraft Injection Module) с твердотопливным двигателем Star 48 и системой ориентации на гидразине, на которую была возложена закрутка станции после отделения от lUS'a и большая промежуточная коррекция. В апрельском графике пусков шаттлов (1982) “Галилео” с РБ IUS стоял на 3-м полете “Атлантиса” (STS-32). Запуск планировался на 15 августа 1985 г. Год спустя, 30 июля 1986 г., аппарат должен был провести значительный маневр с изменением скорости на 562 м/с, который позволял ему вновь встретиться с Землей 25 июня 1987 г. После пролета на минимально возможной высоте над Землей (200 км) станция должна была уйти к Юпитеру и достичь его 8 января 1990 г. К этому времени распорядок дня прилета уже “устоялся” и почти не отличался от современного: пролет Ио на расстоянии 500 км, прием данных с зонда, торможение. Но вместо встреч со спутниками на каждом из 11 рабочих витков с “Центавром” можно было рассчитывать теперь только на 6 встреч. Этот “запасной” вариант просуществовал всего полгода. Сначала Конгресс в пику Белому дому запретил финансирование РБ IUS для “Галилео”, а Сенат в полном составе проголосовал за разработку РБ “Центавр”. В сентябре 1982 г. НАСА и ВВС США договорились о совместном финансировании двух вариантов кислородно-водородного разгонного блока “Центавр”: Centaur G и Centaur С'. Благодаря поддержке Минобороны этот проект был наконец утвержден. По сравнению с базовым вариантом Centaur D, диаметр ступени был увеличен с 10 до 14 футов, т.е. по сути до диаметра грузового отсека шаттла. НАСА в первую очередь был нужен более длинный вариант ступени Centaur G' — для запуска аппаратов “Галилео” и ISPM (International Solar Polar Mission, с 31 июля 1984 г. — “Улисс”), а ВВС — более короткий вариант Centaur G. С возвратом к РБ класса “Центавр” НАСА было вынуждено еще раз изменить срок запуска “Галилео”. Теперь он должен был стартовать 21 мая 1986 г. (в некоторых графиках указывались даты 20 или 22 мая) на борту “Атлантиса”. Зато длительность перелета сократилась до 27 месяцев, и прибытие к Юпитеру теперь планировалось 25-29 августа 1988г. В новом варианте удавалось увеличить топливную заправку орбитального аппарата и восстановить возможности маневрирования на орбите спутника Юпитера и план с 11 близкими пролетами спутников и с возможностью проведения дополнительной программы. Очередной сдвиг запуска на год увеличил на 50 млн $ расходы по разработке станции, но сокращение времени перелета позволило уменьшить на 100 млн $ потребные расходы на управление. К 1983 г. общая стоимость проекта достигла уже 630 млн $. Самое удивительное, что работа над “Галилео” шла, несмотря на “вечный бой” за сроки и условия запуска. Так, 25 июля 1983 г. был проведен сброс атмосферного зонда с аэростата с высоты 30 км. Испытание прошло успешно. 9 февраля 1984 г. он проходил уже последние проверки у изготовителя перед доставкой в Лабораторию реактивного движения. “Атлантис” должен был стать вторым шаттлом, использующим РБ “Центавр” — шестью днями раньше, 15 мая, планировалось отправить в полет “Челленджер” с аппаратом ISPM. Обе орбитальные ступени требовалось специально дооборудовать для совместимости с большим кислородно-водородным блоком. Один из двух полетов по необходимости должен был начаться со второго стартового комплекса шаттлов LC-39B Космического центра имени Кеннеди, и летом 1983 г. фирме “Boeing Services International” был выдан контракт на дооборудование LC-39B и стартовой платформы MLP-3. Оба полета должны были продолжаться всего по двое суток. Полет с РБ “Центавр” считались в НАСА значительно более опасными, чем с другими верхними ступенями. Поэтому в обоих случаях в экипаж назначили только по 4 астронавта. В экипаж “Атлантиса” (STS-61G), объявленный в мае 1985 г., вошли командир Дэвид Уолкер, пилот Роналд Грейби, специалисты полета Джон Фабиан (в декабре 1985 г. его заменил Норман Тагард) и Джеймс Ван Хофтен.
К началу 1980-х годов специалисты по планетологии и эволюции Солнечной системы пришли к выводу о том, что центр тяжести исследовании необходимо перенести с планет на малые тела — спутники, кометы, астероиды, — где лучше, чем на планетах, сохранились свидетельства ее рождения и эволюции. Откликаясь на эту потребность, руководство проекта “Галилео” рассмотрело возможности встречи станции с малыми телами. В начале 1984 г. сообщалось о возможности пролета “Галилео” у астероидов (1219) Бритта или (1972) И Цзинь, в зависимости от даты старта. А 27 декабря 1984 г. директор НАСА Джеймс Беггс (James M. Beggs) утвердил пролет 6 декабря 1986 г. на расстоянии 10-20 тыс км у довольно крупного астероида (29) Амфитрита диаметром 200 км с целью фотографирования и определения состава его пород. Это решение, подлежавшее утверждению после запуска, влекло отсрочку прибытия к Юпитеру до 10 декабря 1988 г. и сокращение количества рабочих витков вокруг Юпитера с 11 до 10 с одновременным увеличением их длительности с 20 до 22 месяцев. 13 августа 1985 г. “Центавр” для “Галилео” был выпущен заводом “General Dynamics/Convair” в Сан-Диего (в передаче участвовали замдиректора НАСА по пилотируемым полетам Джесс Мур и командир STS-61G Дэвид Уолкер). Примерно через месяц он был доставлен в Центр Кеннеди. Сама станция также была доставлена на специальном автомобиле для окончательной подготовки на космодром в декабре 1985 г. В корпусе вертикальной подготовки ПН VPF станция была состыкована со “своим” “Центавром”. Чтобы обеспечить встречу с Амфитритой, было нужно провести первый маневр через 10 суток после старта, и к нему уже готовились баллистики и управленцы. Подготовка двух последовательных запусков АМС с “Центаврами” должна была быть напряженной и могла осложниться разными сюрпризами. Кроме того, в НАСА были возобновлены исследования вопросов безопасности использования “Центавра” на шаттле (впервые выполненные еще в 1972 г.). И все-таки была большая вероятность того, что запуск “Галилео” в мае 1986 г. будет выполнен. Если бы не катастрофа “Челленджера” 28 января 1986 г. Катастрофа нанесла проекту “Галилео” больший ущерб, чем даже разделение на два аппарата в 1979 г. и административная неразбериха 1981-1982 гг. 10 февраля НАСА объявило формально об отсрочке майского запуска. Продолжение статьи: "Сложный запуск"
| ||||||||
 |
|
|