6. Кометы и астероиды
6.1. Procyon: микроспутник для большого космоса
В конце 2014 года, японские университеты при поддержке Японского космического агентства JAXA отправили в межпланетное пространство микроспутник Procyon. Он стал первым аппаратом малого класса, который выбрался в межпланетное пространство и показал практическую возможность применения там некосмической электроники.
Procyon
Сегодня на околоземной орбите, на высотах до 1 тыс. км, работает большое количество микроспутников – аппаратов до 100 кг. В основном они создаются частными компаниями и университетами. Некоторые микроспутники уже приносят доход создателям, но большинство выполняет экспериментальные и образовательные задачи. Мировая космонавтика еще учится эффективно их применять и оценивает возможности.
Смелый эксперимент затеяли в Японии – создать небольшой недорогой космический аппарат для проведения исследований в дальнем космосе.
Главное отличие межпланетного пространства от околоземного – в магнитном поле. Земное магнитное поле не только экранирует слабо- и среднеэнергичные потоки солнечного ветра, но и облегчает управление спутниками. Около Земли можно использовать магнитное поле, чтобы «опереться» на него для разворота спутника по нужной оси. Для этого на спутниках устанавливается трехосевая система магнитной ориентации на МИО – магнитных исполнительных органах. Для более точной ориентации, например при наведении антенны или телескопа и слежения за целью, используется другая система – двигателей-маховиков.
Когда двигатель-маховик раскручивается на максимальную скорость, он становится бесполезен, и его надо «разгружать» – останавливать. Разгрузить маховик можно несколькими способами: малыми ракетными двигателями ориентации, разворотом спутника или теми самыми магнитными исполнительными органами. То есть магнитное поле Земли не только прикрывает спутники от потоков солнечных частиц, но и помогает экономить топливо на орбите и даже обходиться без него. Действие магнитного поля Земли распространяется примерно на 60 тысяч километров, а дальше уже – межпланетное пространство.
Procyon разрабатывался в Университете Токио при поддержке Японского космического агентства и Японского института аэронавтики и космонавтики, плюс еще пять университетов и институтов участвовало при разработке различных компонентов и подготовке полета.
Запускался аппарат с космодрома Танегасима. Он набрал вторую космическую скорость вместе с возвращаемой автоматической космической станцией JAXA Hayabusa-2, которую послали за образцами астероидного вещества к астероиду (162173) Рюгу. Procyon полетел к другому астероиду и не предполагал задерживаться у него или возвращаться.
Задача микроспутника состояла в съемке астероида с пролета. Дополнительная задача стояла в исследовании земной плазмосферы и геокороны ультрафиолетовым спектрометром LAICA.
Геокорона – это облако водорода, которое окутывает Землю. Наблюдать ее можно только со стороны и в ультрафиолетовом спектре. Ее снимали астронавты Apollo 16 и китайский модуль Chang’e 3.
Procyon вывели на гелиоцентрическую орбиту, то есть он набрал вторую космическую скорость и стал вращаться вокруг Солнца. По программе он должен был пролететь один оборот, догнать Землю и провести маневр коррекции орбиты, чтобы отправиться уже к астероиду.
Астероид в качестве цели выбрали не простой, а со спутником. Такие бинарные астероиды довольно редки, и космические аппараты вблизи наблюдали только один – астероид Ида с маленьким спутником, который назвали Дактилем. Целью для Procyon выбрали восьмисотметровый астероид 2000 DP107 и его пару. Этот астероид наблюдали только с Земли при помощи радаров.
Для достижения своей цели микроспутник оборудовали ионным двигателем, который питался от солнечных батарей и «выдувал» запасенный в углепластиковом баке газ – ксенон.
Для ориентации и разгрузки маховиков использовался тот же ксенон, который выдувался (уже без кавычек) через микродвигатели ориентации.
Связь с Землей предусматривалась в X-диапазоне с наземной станцией JAXA, оборудованной 64-метровой антенной, и со станциями Deep Space Network NASA.