5 ноября 2013 года с индийского космодрома Шрихарикота стартовала ракета-носитель PSLV, разработанная индийскими конструкторами еще в начале 1990-х годов. В космос отправился не очередной спутник и даже не аппарат для исследования Луны. Индия запустила свою первую автоматическую межпланетную станцию.
Индийский «Мангальян», он же Mars Orbiter Mission (MOM — это официальное название, а «Мангальян» — его «перевод» на санскрит) благополучно вышел на околоземную эллиптическую орбиту и теперь будет последовательно раскручиваться вокруг планеты до тех пор, пока не наберет достаточную для межпланетного перелета скорость. Серия из шести маневров вместо одного позволит немного сэкономить топливо, но за эту экономию придется заплатить ожиданием: собственно отлет к Марсу запланирован лишь на 30 ноября.
Немного статистики
Такого рода межпланетные станции (АМС) сейчас могут изготавливать только NASA, Европейское космическое агентство ESA и JAXA, Японское аэрокосмическое агентство. Россию в этот список можно включить лишь с большой натяжкой: «Марс-96» упал через несколько часов после старта, а «Фобос-грунт» потерял управление вскоре после запуска. Фактически последним хотя бы частично успешным отечественным проектом были советские «Фобосы», разработанные в 1988 году. Полностью успешная программа, «Вега», в рамках которой к комете Галлея были запущены два зонда, была реализована с 1984 (запуск) по 1986 (пролет мимо кометы) годы.
Чтобы понять, о задаче какой сложности идет речь, достаточно посмотреть на статистику потерь США — несомненного лидера в научном освоении космоса — за последние 20 лет. За этот срок были утрачены Mars Observer (связь потеряна во время выхода на орбиту вокруг Марса, 1993), Mars Climate Orbiter (слишком рано вошел в атмосферу планеты и разрушился, 1999) и Mars Polar Lander (неудачная посадка, 1999). Европейцы потеряли Beagle 2 (разбился при посадке), а японцы — Nozomi (у аппарата замерз двигатель).
То есть даже самая простая АМС, передавшая сигнал с орбиты Марса — это серьезная заявка на звание страны, владеющей высокими технологиями и способной обеспечить высокую культуру производства в сочетании с детальным и тщательным планированием.
«Вега», последняя советская АМС, полностью выполнившая программу
Фото: Daderot / Wikipedia
Две АМС «Вега» были запущены в конце 1984 года. В 1986 году они прошли мимо кометы Галлея; для планирования этой миссии пришлось организовать специальную программу по наблюдению кометы и расчета ее траектории. Спустя более чем четверть века астрономы не смогут найти комету, к которой собирались отправить АМС «Дип Импакт» после основной миссии, подробности читайте в отдельном материале.
«Фобос-1», АМС для исследования Марса и его спутника Фобоса
Схема из архива NASA
АМС «Фобос» были запущены летом 1988 года, но до Марса добрался и передал данные на Землю только «Фобос-2».
«Фобос-грунт», макет
Фото: MKonair / Flickr
Запуск АМС «Фобос-грунт» неоднократно переносился, а в проект вносились изменения. Связь с аппаратом была потеряна вскоре после запуска, он остался на околоземной орбите и затем вошел в плотные слои атмосферы. Тем не менее, технологически этот проект был на порядок сложнее индийского: предполагалось не просто подлететь к Фобосу, но взять образец грунта и отправить его на Землю.
Ранние «Марсы»
Рисунок из архива NASA
Так выглядела первая советская станция «Марс-2». Программа предусматривала посадку на Марсе, но из-за ошибки аппарат разбился. В официальных новостях того времени (27 ноября 1971) использовалась формулировка «достиг поверхности планеты»
Орбитальная часть «Марса-96»
Фото из архива NASA
«Марс-96» был чрезвычайно сложным даже по сегодняшним меркам проектом. В его состав входил орбитальный модуль, спускаемый аппарат и сбрасываемый на поверхность планеты зонд-пенетратор, который должен был углубиться в слой грунта для его изучения. Из-за отказа ракеты-носителя упал над Тихим океаном.
Для тех, кто мыслит об индийской космической программе такими стереотипами, как «индусский код» или «в полете он будет петь и танцевать», приведем статистику отказов ракеты-носителя PSLV. На 25 запусков пришелся 1 аварийный (и он же был первым, испытательным) и один с частичным отказом: из-за неполадок четвертой ступени первый рабочий запуск вывел спутник на нецелевую орбиту. Если теперь взять статистику по российским запускам за 2010-2013 год, то на 120 успешных придется 8 аварийных. То есть, по сути, получаются очень похожие соотношения (у Индии есть и другая ракета, GSLV, которая пока из семи запусков дала только два успешных: но она постоянно дорабатывается).
Надо отметить, что индийские специалисты проявили завидный уровень организованности: в 2009 году Индия сообщила о том, что намерена запустить свой марсианский аппарат в ноябре 2013 года, и им действительно удалось выдержать заданные сроки. Такая пунктуальность — редкость даже в NASA, чей марсоход «Кьюриосити» предполагалось отправить в 2009 году, а на самом деле старт пришлось отложить до 2011-го.
Маловато будет
Впрочем, говорить о по-настоящему революционном прорыве Индии в межпланетное пространство пока рано. И вот почему.
Большую часть массы приготовленного к запуску аппарата составило топливо и окислитель: 852 килограмма из 1340. Для питания бортовой аппаратуры используется солнечная батарея из трех сегментов размерами 1,8х1,4 метра каждый. Электронные комплектующие, как утверждается в описании (.pdf) «Мангальяна», должны выдержать облучение дозой до 12 килорад: это намного больше смертельной для человека дозы 0,4 килорада, но много меньше запаса прочности стоящих на «Кьюриосити» чипов.
Во-первых, на борту марсианского зонда всего 15 килограммов научной аппаратуры. Даже в такие ограничения по массе можно вписать довольно интересные для ученых приборы (скажем, разработанные в ИКИ РАН нейтронные спектрометры, один из которых работает именно на марсианской орбите), но на «Мангальяне» не установлено ничего особенно в научном смысле примечательного.
Среди аппаратуры индийской АМС лайман-альфа фотометр, который должен определить наличие в атмосфере дейтерия и водорода, вычислив их соотношение. Детектор метана попытается найти следы этого газа, а квадрупольный масс-спектрометр призван определить состав экзосферы. Также на борт поместились цветная камера и инфракрасный спектрометр. В целом, научное оборудование индийской АМС так или иначе повторяет набор инструментов, установленных на европейском «Марс-экспрессе». Там, однако, установлено 116 килограммов оборудования, причем один спектрограф весит больше всей начинки «Мангальяны».
Индийские инженеры решили задачу экономичного запуска марсианской АМС в предельно усеченном варианте, но для сопоставимых по сложности с проектами NASA миссий им придется начинать программу с нуля. Ракета PSLV в принципе не сможет «вытащить» в космос тяжелый марсианский аппарат, так что в будущем ей потребуется замена. А разработка новой ракеты-носителя сама по себе является весьма сложной задачей.
Ракета Polar Satellite Launch Vehicle (PSLV, ध्रुवीय उपग्रह प्रक्षेपण यान) имеет высоту 44 метра при диаметре 2,8 метра. Масса 294 тонны, четырехступенчатая, оснащается твердотопливными ускорителями. Твердое топливо используется в первой и третьей ступени, вторая и четвертая используют гидразин и оксиды азота в качестве окислителя. Может вывести 3250 килограмм на низкую орбиту.
Для посадки на планету потребуется отдельная сложная система (об уровне сложности можно судить хотя бы по ролику NASA «Семь минут страха», посвященному посадке «Кьюриосити»). А к электронике, которая должна проработать на протяжении многих лет в условиях постоянного космического облучения, выдвигаются крайне жесткие требования.
Именно с этими требованиями связан второй повод отсрочить разговор о скором перевороте в области планетных исследований. Пока что индийские аппараты не показали своей способности безотказно работать в дальнем космосе долгие месяцы и годы, а ведь именно вблизи Марса с прошлыми АМС и происходили основные неприятности. Вдобавок к неудачам последних двадцати лет стоит вспомнить хотя бы оба «Фобоса»: «Фобос-1» перестал отзываться на команды по пути к цели, «Фобос-2» пропал уже после того, как вышел на околомарсианскую орбиту, но прежде, чем от него отделился спускаемый аппарат. Другие АМС пролетали мимо цели («Марс-7»), а рассчитанные на посадку аппараты разбивались о поверхность («Марс-2» и «Марс-6», хотя последний и успел передавать данные во время спуска). Некоторое число отказов случилось на стадии старта («Маринер-3», «Маринер-8» и несколько «Марсов»), но это далеко не самый сложный этап в марсианских программах.
Прошлый индийский аппарат для исследования дальнего космоса, лунный «Чандраян» вышел из строя раньше срока, проработав меньше года. В случае если марсианская АМС Индии окажется столь же ненадежной, она едва ли успеет добраться до своей цели. Однако, если это все-таки случится, Индия станет полноправным членом элитного «марсианского клуба» наряду с США, Европой и СССР.