Всякая всячина 2015 №04

Миссию Dawn нельзя рассматривать в отрыве от конструкции самой станции, так как зонд воспринимается специалистами NASA не только как инструмент исследования небесных тел, но и как испытательная платформа для отработки технологий межпланетных полетов. Главная силовая установка, с помощью которой Dawn путешествует по Солнечной системе, — это ионный двигатель. Ионный двигатель — частный случай электрического ракетного двигателя (ЭРД), основной принцип работы которого заключается в превращении электрической энергии в направленную кинетическую энергию частиц. В самом ЭРД нет ничего принципиально новаторского — двигатели такого типа не раз применялись на орбитальных аппаратах, причем СССР в этой сфере шел впереди США. Однако использование ЭРД для перемещений в межпланетном пространстве — тема далеко не изученная. Предыдущий опыт применения ионного двигателя был у американцев в конце 1990-х годов на аппарате Deep Space 1, который, хоть и сближался с астероидом и кометой, был в основном испытательной платформой.

Снимки Цереры, сделанные «Хабблом» в 2003–2004 гг,

Ионный двигатель АМС Dawn построен по той же технологии NSTAR, что и силовая установка Deep Space 1. Суть его работы заключается в том, что атомы ксенона (инертный газ применяется в основном для того, чтобы избежать коррозии) бомбардируются электронами. Возникающий таким образом ионизированный газ попадает в электрическое поле и выбрасывается из сопла. За счет высокого отношения заряда к массе ионов истекающие частицы развивают огромную скорость — до 145 000 км/ч. Правда, возникающая при этом реактивная тяга смехотворна — всего 90 миллиньютонов. Это можно сравнить с давлением, которое оказывает на ладонь лежащий на ней лист писчей бумаги. Однако в безвоздушном пространстве ионный двигатель толкает станцию вперед и очень медленно ее разгоняет. Медленно, но верно. Максимальная скорость, которой достигает аппарат, составляет 38 000 км/ч. Преимущества ионного двигателя? Ничтожный расход рабочего тела. На всю миссию зонду выделено всего 425 кг ксенона. Если бы полет совершался на обычной химической силовой установке, в путь пришлось бы брать огромные запасы топлива, потребовалась бы более мощная ракета-носитель, и это была бы совсем другая, куда более затратная история. Которая, возможно, так и осталась бы в планах.

Впрочем, у ионного двигателя, работающего с электрическим полем, есть и уязвимое место. 11 сентября прошлого года в центре управления полетом узнали неприятную новость: ионный двигатель выключился. Вместе с ним вышла из строя главная антенна, через которую осуществлялась связь с Землей. Причиной было признано действие космической радиации, возможно, в результате вспышки на Солнце. Воздействовала ли радиация напрямую на работу двигателя или просто вызвала сбой в ПО, до конца непонятно, однако уже 15 сентября работу двигателя и остальной аппаратуры удалось возобновить.

Черные крылья

Ионный двигатель — это основное, но не единственное устройство, приводящее зонд в движение. АМС располагает также маневровыми двигателями, которые помогают выйти на орбиту астероидов и менять ориентацию аппарата во время съемок поверхности. Топливом для этих двигателей служит гидразин.

Поскольку полет проходит относительно недалеко от Солнца, в качестве источника энергии для питания АМС, включая ионные двигатели, служит массив солнечных батарей. Их установленная мощность — 10 КВт. Две панели батарей могут складываться в три раза, но в расправленном виде они производят впечатление огромных крыльев с размахом более 19 м. Батареи строили голландцы, и этим участие европейцев в американском проекте не ограничилось.

Свой вклад в научное оборудование АМС внесла Германия. Институт по исследованию Солнечной системы им. Макса Планка предоставил систему фотосъемки поверхности астероидов. Это две камеры, у каждой из которых черно-белая матрица размером 1024 x 1024 пикс. Цветная матрица тут и не нужна — ученым требуется не разноцветная картинка, а карта, отмечающая интенсивность излучения световых волн в той или иной части спектра. Для этого камеры оснащаются семью узкополосными цветными фильтрами. Каждый аппарат может снимать одним из двух объективов — с фокусными расстояниями 19 и 150 мм. Камеры способны делать снимки с выдержками от 0,001 с до 3,5 часа. А зачем АМС Dawn два одинаковых фотоаппарата? Дело том, что камера нужна как для научных нужд, так и для навигации, и, учитывая важность этого устройства, было решено прибегнуть к резервированию.