9.5. Как убивают автоматические межпланетные станции

Космические аппараты – это сложные устройства, которые работают в самых суровых условиях. При запуске всегда присутствует опасность аварии ракеты. В полете может проявиться конструктивная ошибка, на борт могут передать ошибочную программу, а в работе электроники могут случиться сбои из-за галактических частиц и солнечных вспышек. Но если станция спроектирована верно, электроника радиационностойкая, программы проверенные, и весь полет проходит успешно, то кто поставит точку?

30 сентября 2016 года завершилась одна из самых интересных исследовательских программ в межпланетном пространстве в XXI веке – Rosetta и Philae. Стартовав в 2004 году, пара космических аппаратов отправилась в дальний космос. Дважды космические трассы возвращали их к Земле для гравитационного маневра, однажды такой маневр проходил у Марса. По пути произошли две встречи с астероидами: Штейнс и Лютеция, и, наконец, начался главный этап научной программы – сближение с кометой 67P/Чурюмова-Герасименко. Rosetta вышла на орбиту вокруг ядра кометы, сблизилась до нескольких километров, провела анализ газов в коме кометы, рассмотрела частицы пыли под микроскопом и определила их состав, выделила органические соединения, изучила гравитационное и магнитное поле. Philae пошел дальше – совершил посадку на комету. И выход на орбиту кометы и посадка на нее прошли впервые в истории космонавтики. Но даже самые успешные эксперименты рано или поздно заканчиваются, и пришел их час.

Команда Rosetta рассматривала несколько вариантов прекращения исследований. Было большое искушение продолжить полет насколько это возможно долго. Но комета удалялась от Солнца, и солнечные батареи космического аппарата не смогли бы полноценно поддерживать работоспособность бортовых систем. Можно было просто отключить аппарат, и тогда бы он превратился в рукотворный астероид, продолживший свой полет по орбите кометы, постепенно и непредсказуемо удаляясь от нее под воздействием гравитационных возмущений окрестных планет. В конце концов, для Rosetta выбрали судьбу ее напарника Philae – посадку на комету и пребывание там до того момента, пока солнечные лучи не испарят окончательно кометное ядро и не превратят комету в поток пыли. На это уйдут столетия, поэтому с этой неразлучной парочкой мы попрощаемся скорее всего навсегда.

Rosetta и Philae – далеко не первые межпланетные путешественники, чья судьба была решена в далеких Центрах управления полетами на Земле. Тремя годами ранее завершалась работа космического телескопа Herschel. Телескоп летал на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли в стороне противоположной Солнцу. Он изучал Солнечную систему, Галактику и Вселенную в дальнем инфракрасном диапазоне электромагнитных волн.

Для осуществления научной программы инфракрасному детектору телескопа требовалось охлаждение до сверхнизких температур, которые обеспечивал жидкий гелий. Это очень летучий газ, который постепенно стравливали в космос. В результате запас газа иссяк, и телескоп утратил свою работоспособность, несмотря на функционирование всех прочих систем. Создателям телескопа пришлось выбирать из двух вариантов: разбить аппарат о поверхность Луны или оставить его в свободном полете вокруг Солнца. Удар о Луну позволил бы получить больше знаний о составе грунта нашего естественного спутника, но эта работа требовала участия большой группы ученых, что не предусматривалось бюджетом миссии. Поэтому выбрали самый простой и дешевый вариант: отправили телескоп по орбите вокруг Солнца в виде редкого астероида. Теперь Земля может не ждать встречи с ним в ближайшие несколько миллионов лет.

Завершение полета ударом о Луну – чаще всего удел окололунных космических аппаратов. Например, таких как GRAIL. Пара небольших спутников кружила у нашего естественного спутника, собирала данные о неоднородностях гравитационного поля, пока, наконец, не завершила свой путь целенаправленным ударом о встречную гору. Такая «кровожадность» создателей космических аппаратов не случайна. Есть специальная норма, которой руководствуются создатели автоматических межпланетных станций – Доктрина планетной безопасности. Она гласит, что роботы, рассылаемые с Земли по соседним спутникам и планетам, не должны стать разносчиками земных микроорганизмов. Эта традиция идет еще от фантастических произведений, в которых наши микробы несли погибель марсианам. Есть в этой норме и прагматичный смысл: так будущие исследователи страхуются от ошибки обнаружения занесенной земной жизни на других планетах.

Ради соблюдения достоверности экспериментов, перед стартом станции дезинфицируются, но в земных лабораториях невозможно добиться 100 % стерильности. Космическая среда – не самое благоприятное место для жизни, но благодаря Apollo 12 и эксперименту «Биориск», мы знаем, что микробы в космосе могут выживать. Поэтому последним рубежом защиты является способ, который прикончит межпланетный зонд и нежелательных пассажиров на нем. По крайней мере, на это надеются, так как никакого другого способа избавиться от потенциально опасных землян нет.

С 2008 по 2015 год космический аппарат Messenger изучал ближайшую к Солнцу планету – Меркурий. Из-за своей близости к звезде планета воспринималась сухой и безжизненной, поэтому никто не опасался заражения меркуриан. Однако одним из сенсационных открытий станции стала вода на Меркурии. Она сохраняется в форме льда и только в полярных регионах, но земным бактериям нельзя оставлять ни малейшего шанса, поэтому, в лучших голливудских традициях, от них решили избавиться с помощью взрыва. Рабочая орбита Messenger поддерживалась за счет ракетного двигателя. Когда топливо подошло к концу, «последний выдох» маршевой двигательной установки направил космический аппарат на фатальную встречу с меркурианским горным хребтом. Столкновение на скорости 3 км/с не оставило никаких шансов возможным земным посланникам. Зато камерам Messenger удалось взглянуть на поверхность Меркурия с предельно близкого расстояния – около 40 километров.

Еще более драматические события развивались в 2003 году на расстоянии 600 миллионов километров от Солнца. Исследовательский зонд Galileo провел восемь лет, раскрывая тайны Юпитера и его многочисленных спутников. Именно для сохранения чистоты льдов Европы, Ганимеда и Каллисто ученые приняли решение отправить станцию в недра газового гиганта. Из-за сильной гравитации Юпитера скорость космического аппарата на его орбите очень высока. Galileo вращался вокруг планеты-гиганта на скоростях до 51 км/с. Примерно с такой же скоростью зонд и отправился навстречу своей пламенной смерти. Плотная атмосфера Юпитера и высокая скорость зонда привели к тому, что он полностью разрушился и практически испарился еще в верхних слоях атмосферы. Даже сейчас нам наверняка не известно, есть ли у Юпитера твердое ядро, а если есть, то тамошние условия несовместимы не только с жизнью, но и с нашими некоторыми познаниями о физике, поэтому опасений, что земные микроорганизмы загрязнят поверхность, ни у кого не возникло. Сейчас на околоюпитерианской орбите работает новая исследовательская станция Juno. Она должна как раз лучше понять глубинное строение планеты, но в будущем ее ждет судьба Galileo – уничтожение в атмосфере.

Конечно, странно выглядит такая манера разбрасываться функциональными и уникальными космическими аппаратами. Но есть у такой практики и рациональные причины. Любая научная миссия в межпланетном пространстве – всегда полностью дорогостоящее мероприятие. Выгода от таких миссий оценивается в новизне научных данных и значимости совершенных открытий. Когда всё, что можно изучить, изучено, и «корова перестает давать молоко», ставится вопрос о целесообразности дальнейшего финансирования проекта. Успешные миссии и так почти всегда перерабатывают заложенную в бюджет длительность программы и требуют дополнительного финансирования.

Хотя, иногда появляются дополнительные факторы: марсоход Opportunity колесит уже больше десяти лет во многом потому, что отважный путешественник стал любимцем общественности, и любые попытки чиновников прекратить его работу воспринимаются как покушение на национального героя. При этом на марсоходе не работает или почти выработала ресурс большая часть научных приборов, но пока камеры снимают, а колеса крутятся, путешествие будет продолжаться.

Можно представить, каково работать в научной команде, которая сконструировала космический аппарат, вывела на нужную орбиту и многие месяцы или годы работая «бок о бок», практически сроднилась со своим космическим питомцем. Если же пришло время прощаться, то единственным утешением может стать перспектива заняться ещё более интересными и амбициозными задачами в изучении Вселенной.