1 июня 2006 Японское аэрокосмическое агентство JAXA сообщило о восстановлении работоспособности межпланетной станции Hayabusa, которая потерпела серьезную аварию вскоре после операции по забору грунта с астероида 25143 Итокава.
    Напомним, что 26 ноября 2005 г. КА Hayabusa выполнил спуск на поверхность астероида и (хотя исполнение некоторых операций не было подтверждено) произвел забор образцов его грунта. В тот же день при отлете от астероида произошла авария двигательной установки с утечкой гидразина, нарушилась работа системы электропитания. Следующие шесть месяцев японская группа управления упорно «колдовала» над восстановлением функций станции – и добилась успеха!

Миссия космического аппарата "Hayabusa"

    До аварии аппарат предполагалось вернуть на Землю в июне 2007 г. Для этого уже в середине декабря нужно было включить электрореактивные двигатели (ЭРД) и начать медленный разгон в направлении родной планеты. Но последние шансы сделать это испарились 8 декабря, когда в очередной раз нарушилась ориентация КА и была потеряна связь. 14 декабря JAXA объявило о продлении полета на три года с отсрочкой начала разгона до марта 2007 г. и возвращения к Земле до июня 2010 г.
    Как мы уже сообщали, 4 декабря 2005 г. ориентация «Хаябусы» была построена на газовых соплах нейтрализаторов с использованием драгоценного запаса ксенона – рабочего тела электрореактивной ДУ. Аппарат был введен в закрутку с периодом вращения около 6 мин. Все усилия были направлены на скорейшее восстановление работы гидразиновых двигателей. Часть гидразина могла находиться внутри аппарата, и операторы приняли меры для его выпаривания – судя по регистрируемому ускорению КА, вполне успешные. Потеря же ориентации произошла 8 декабря в 04:13 UTC под воздействием импульса тяги паров гидразина, который ксеноновые сопла не смогли скомпенсировать. Аппарат начал прецессировать и перестал «видеть» Землю. Связь была потеряна, перестали проходить и команды на борт.
    Специалисты оценили вероятность восстановления электропитания от солнечных батарей и возобновления связи с КА до конца 2006 г. в 60–70%. Наиболее вероятно оно было до апреля 2006 г., а произошло даже раньше: 23 января удалось поймать немодулированный сигнал бортового радиомаяка.
    Операторы обнаружили, что ось вращения «Хаябусы» повернулась почти на 90°, а ось остронаправленной антенны была отклонена почти на 70° от Земли. Аппарат вращался, но скорость этого вращения увеличилась до 7 °/сек, а направление сменилось на обратное.
    26 января операторам удалось заставить аппарат «отвечать» на запросы Земли, и вплоть до начала февраля они разбирались с его состоянием. Состояние, если честно, оказалось «аховое». Анализ показал, что КА один раз полностью терял электропитание в период между потерей и восстановлением связи. Операторы обнаружили короткие замыкания в литий-ионных элементах аккумуляторной батареи и заключили, что использовать ее невозможно. Теперь аппарат мог работать только при благоприятном освещении. Далее, если в ноябре было потеряно только горючее, то теперь не было и окислителя, и соответствующий датчик показывал нулевое давление. Ксенон, к счастью, был на месте, и его запаса – от 42 до 44 кг – в принципе хватало для полета к Земле. Если, конечно, «живы» ионные двигатели, звездный датчик, компьютер системы ориентации и т.д. – в декабре и январе они находились в условиях жестокого холода.

Новая траектория возвращения (красная линия) во вращающейся системе отсчета с фиксированными положениями Солнца и Земли

Миссия космического аппарата "Hayabusa"

    Чтобы избежать нового сбоя ориентации, руководители полета решили изменить схему ориентации. 6 февраля на борт было заложено новое ПО, и с этого момента ось вращения постепенно поворачивалась в сторону Солнца и Земли (в этот период они находились недалеко друг от друга) – с почти 60° на 6 февраля до 14° к 4 марта. Условия связи улучшались: 25 февраля начали принимать телеметрию на скорости 8 бит/с, а с 4 марта скорость удалось увеличить до 32 бит/с. Для передачи использовалась малонаправленная антенна MGA-A.
    1 марта в первый раз прошло корректное радиоизмерение дальности, и вскоре удалось уточнить орбиту станции. 4 марта Hayabusa находился примерно в 13000 км впереди астероида в направлении его движения вокруг Солнца и удалялся со скоростью около 3 м/с. Расстояние от Солнца составляло около 190 млн км, от Земли – 330 млн км. В марте–мае аппарат оставался ориентирован на Землю, и связь более не терялась.
    Два месяца, март и апрель, ушли на выпаривание остатков топлива с элементов конструкции КА. Максимально возможная температура поддерживалась с помощью нагревателей. Значительных возмущений от исходящего газа зарегистрировано не было.
    В будущем планируется провести аналогичный прогрев возвращаемой капсулы, после которого грунтозахватное устройство будет помещено внутрь, а крышка закрыта.
    С конца апреля и до середины мая на борту Hayabusa были опробованы ионные двигатели B и D. Как оказалось, их характеристики не ухудшились со времени полета к астероиду. Проверка двигателя C была отложена до января 2007 г., когда аппарат будет ближе к Солнцу: высоковольтный блок и усилитель на ЛБВ, входящие в состав ДУ, весьма чувствительны к температуре. Двигатель A был и остается в резерве. Для возвращения к Земле достаточно двух работоспособных ЭРД.
    В последние две недели мая Hayabusa замедлил свое вращение до 0.2 об/мин, что позволило сократить расход ксенона на поддержание ориентации.
    JAXA сообщило, что по состоянию на 1 июня никаких проблем со связью и работой КА нет. В общем-то, японцы поскромничали: они вытащили свою станцию буквально с того света. Некоторые вопросы остаются, и их нужно будет решать с учетом полетного опыта и результатов наземных экспериментов. Остается пожелать удачи «Хаябусе» и ее операторам.


    Тем временем 2 июня в журнале Science была опубликована первая подборка научных статей по результатам исследования Итокавы японским аппаратом.
    Астероид 25143 Итокава представляет собой вытянутое тело максимальной длиной 535 м и поперечными размерами 294x209 м. Объем его оценен в (1.84±0.09)x10⁷ м³, а масса составляет (3.58±0.18)x10¹⁰ кг; таким образом, средняя плотность 1.95±0.14 г/см³.
    Априорно Итокаву относили к астероидам спектрального класса S. Изучение поверхности рентгеновским спектрометром показало соотношение магния к кремнию 0.78 и алюминия к кремнию 0.07. Эти соотношения соответствуют обычным хондритам типа LL или L или, возможно, примитивным ахондритам. Поверхность оказалась однородной по составу: заметных вариаций нет. В то же время съемка инфракрасным спектрометром указывает на богатое оливином сочетание минералов, сходное с хондритами LL5 и LL6.
    Вариация отражающей способности превышает 10% и говорит о заметном разнообразии физических свойств поверхности – большем, например, чем на астероиде Эрос.

Миссия космического аппарата "Hayabusa"

    Известная плотность материала астероида заставили исследователей сделать вывод, что примерно на 40% Итокава состоит из пустот. Таким образом, это первый подробно исследованный астероид, представляющий собой не твердое тело, а слабо связанный гравитацией конгломерат фрагментов различного размера. Вероятный механизм его образования – это ударное разрушение родительского тела с повторным соединением обломков.
    Итокава состоит из двух частей – «тела» и меньшей по размеру «головы». Такую форму можно объяснить двумя способами. Возможно, это результат перераспределения материала после ударов других небесных тел. Дело в том, что столкновение с таким конгломератом постороннего объекта приводит не к образованию кратера, а к перемещению отдельных фрагментов, которые как бы затягивают место удара. Но возможен и другой вариант: первоначально существовало два отдельных скопления, которые слились между собой, но так и не приобрели округлую форму.
    Поверхность Итокавы была отснята с разрешением 0.7 м. В отличие от астероидов, изученных с помощью КА ранее, на ней есть как участки неровных, усеянных булыжниками равнин, так и ровные «моря», поверхность которых представляет собой мелкий, однородный по размеру гравий. Места посадки «Хаябусы» лежали в одном из таких морей – Море Мьюзес. В месте касания камера КА выявила реголит с отсортированными по размеру частицами размером от миллиметров до сантиметров.

---