4 марта 2005 года европейская межпланетная станция Rosetta в первый раз вернулась к Земле, которую покинула 2 марта 2004 г. В 22:09:14 UTC аппарат прошел на минимальной высоте 1954.74 км над Тихим океаном, немного западнее побережья Мексики, с относительной скоростью около 10.5 км/с.
    Так, во всяком случае, утверждается в официальном пресс-релизе ЕКА.
    Цель гравитационного маневра была обычная – «позаимствовать» маленькую долю энергии орбитального движения Земли и за счет ее существенно увеличить скорость движения станции. «Розетте» предстоят еще три подобных маневра – один у Марса и два у Земли. В результате аппарат выйдет на околосолнечную орбиту, близкую к орбите кометы 67P (Чурюмова-Герасименко), и в 2014 г. сблизится с ее ядром для длительного детального исследования с орбитального и посадочного аппарата.
    Если бы станция после отлета от Земли полагалась исключительно «на собственные силы», ей бы потребовалось выполнить серию маневров с суммарным приращением скорости в несколько километров в секунду, а кроме того, при запуске нужно было бы иметь достаточно большую скорость, для чего потребовался бы исключительно грузоподъемный и дорогой носитель. В данном же случае трехтонный аппарат получил при запуске на РН Ariane 5 скорость лишь чуть-чуть выше второй космической. Именно поэтому весь первый год он двигался по гелиоцентрической орбите, близкой к орбите самой Земли, и по той же причине вновь сблизился с ней через год после старта.
    Во время пролета на борту станции работали УФ-спектрометр ALICE, картирующий спектрометр видимого и ИК-диапазона VIRTIS и микроволновой инструмент MIRO, а в течение трех часов после сближения с Землей – еще и камеры CIVA на посадочном зонде. Это была первая возможность опробовать и прокалибровать аппаратуру на реальных целях с известными характеристиками. Первые результаты измерений были приняты на Земле 5 марта, последние – 10 марта. Но уже 8–9 марта руководители экспериментов подвели предварительные итоги работы. В целом научная аппаратура функционировала нормально.
    До подхода к Земле на минимальное расстояние и после него, вплоть до 250000 км, был сделан ряд снимков Земли и Луны с помощью двух навигационных камер. Правда, как потом выяснилось, данные с камеры B не поступали в бортовое записывающее устройство и были потеряны.
    Во время отлета от Земли операторы станции промоделировали предстоящие встречи «Розетты» с астероидами 2867 Штейнс и 21 Лютеция. В роли астероида выступала Луна, а суть теста состояла в сопровождении ее с помощью навигационных камер и ориентации станции на Луну. Этот эксперимент был начат 5 марта в 01:00 UTC и продолжался девять часов (по другому сообщению ЕКА, он начался 4 марта в 23:01 UTC и продолжался 9 минут).


    А теперь вернемся на год назад и расскажем о полете станции «от Земли до Земли». Через месяц после запуска основное внимание наземной станции ЕКА Нью-Норсия в Австралии было переключено на работу спутника Марса Mars Express, а продолжительность сеансов с «Розеттой» сократилась с 11 до 7 часов в сутки. В первых числах апреля 2004 г. был закончен первый цикл проверки научной аппаратуры «Розетты». Последними прошли тестирование анализатор кометной пыли GIADA и датчик пылевой обстановки MIDAS, причем к работе MIDAS появились замечания.

Наземная станция ЕКА Нью-Норсия в Австралии (во время монтажа)

Rosetta: первая встреча с Землей

    Второй цикл проверок научной аппаратуры занял время с 16 апреля и до 27 мая. 17 апреля после выдачи команды не произошло открытие крышки детектора УФ-спектрометра ALICE – основной пирозаряд не сработал. После анализа ситуации 21 апреля была выдана команда на дублирующий пирозаряд, который сработал успешно. Дополнительный тест датчика MIDAS состоялся 12 мая, но не принес успеха.
    9–15 апреля состоялся второй цикл испытаний аппаратуры посадочного зонда Philae, а 13–21 мая – третий. В ходе этого третьего цикла одна из камер CIVA на зонде сфотографировала длинную и блестящую солнечную батарею станции.

Rosetta: первая встреча с Землей

Rosetta подходила к Земле со стороны созвездия Льва, т.е. с «антисолнечного» направления. Это гарантировало наилучшие условия визуальных наблюдений станции на подлете, а в момент непосредственно перед пролетом условия наблюдения были наилучшими в Европе. Для привлечения внимания общественности к своему проекту 25 февраля ЕКА объявило среди астрономов-любителей конкурс снимков аппарата во время пролета.     «Первооткрывателем» станции на подлете стал англичанин Дэвид Бриггс, наблюдавший из Клэнфилда в 60-см телескоп Newton. Ему удалось обнаружить и заснять аппарат в движении еще 27 февраля в 21:28 UTC с расстояния 1.795 млн км. Rosetta имела звездную величину 18m и была значительно ярче, чем предсказывалось. Очевидно, при такой геометрии подхода солнечный свет отражал не только двухметровый корпус аппарата, но и 32-метровые панели солнечных батарей.     В день пролета успеха добились наблюдатели из Австрии, Британии, Германии, Испании, Италии, Канады, Франции, Чили, Швейцарии, Швеции, Южной Африки. Имя победителя еще не объявлено, но известно, что он будет присутствовать в Европейском центре космических операций в Ноордвейке во время запуска с Байконура АМС Venus Express.

Rosetta: первая встреча с Землей

    23 и 24 апреля состоялась калибровка микроволнового зонда MIRO и спектрометра VIRTIS по Земле. 30 апреля и 1 мая аппарат выполнил первые наблюдения по научной программе. Целью для четырех приборов станции (OSIRIS, MIRO, VIRTIS и ALICE) была комета C/2002 T7 (LINEAR), удаленная на 95 млн км от станции. 17 мая Rosetta еще раз была ориентирована осью +Z на комету и в течение нескольких часов вела наблюдения приборами ALICE и MIRO.

Комета C/2002 T7 «глазами» прибора OSIRIS

Rosetta: первая встреча с Землей

    (Отметим в скобках, что комета эта была открыта не человеком, а автоматическим телескопом LINEAR, и комет с именем LINEAR уже довольно много. По одной из них недавно получен чрезвычайно интересный результат на наземном телескопе: изотопный состав кометного льда оказался таким же, как и у воды земных океанов. Если это наблюдение удастся подтвердить при исследовании кометы Чурюмова-Герасименко масс-спектрометрами MODULUS на орбитальном аппарате Rosetta и посадочном Philae, станет ясно, что вода на Землю занесена именно кометами.)

Траектория «Розетты» при облете Земли 4 марта

Rosetta: первая встреча с Землей

    Как и когда была выявлена неисправность камеры OSIRIS, из полетных общений ЕКА не ясно. Второй тест ее проводился с 25 по 30 апреля, и поначалу было объявлено, что он прошел успешно, за исключением съемки системы Земля – Луна, которая была отменена из-за высокой температуры двигателей, отмеченной при съемке Земли прибором MIRO. Известно также, что 30 апреля камера успешно снимала комету LINEAR в синем диапазоне спектра. 10 мая было объявлено, что некоторые данные потеряны из-за предполагаемого сбоя программного обеспечения (ПО) камеры в конце периода проверок, и поэтому запланировано дополнительное двухдневное тестирование OSIRIS. Эта работа в действительности заняла 4 дня, с 3 по 5 и 7 июня, и была названа успешной.
    6 мая в порядке подготовки к большой коррекции был выполнен наддув двигательной установки RCS. Для этого были использованы 12 пироклапанов на трубопроводах от бака наддува (гелий) к топливным бакам. Давление наддува установилось на запланированном уровне – 17 атм.
    Большая коррекция была проведена 10 мая. Четыре осевых двигателя малой тяги системы RCS были включены около 3.5 часов (!) и отработали заданное приращение скорости в 152.8 м/с с погрешностью менее 0.05%. Эту погрешность устранили второй коррекцией, которая состоялась 16 мая. Двигатели были включены примерно на 17 мин; расчетное приращение скорости составило 4.989 м/с, а отклонение – около 5 мм/с. Для обеспечения этих коррекций (расчет данных на импульсы, оценка результатов) были привлечены американские наземные станции Сети дальней связи DSN.
    24 мая в 17:00 UTC Rosetta достигла перигелия своего первого витка вокруг Солнца и находилась в 132.6 млн км (0.8864 а.е.) от светила. Из-за близости к Солнцу температура двигателей ориентации на стороне +X аппарата достигла +65°C, однако не превысила допустимой. Температура баков топлива и окислителя поддерживалась на уровне +20°C.
    27 мая были внесены небольшие коррекции в бортовое ПО, которые позволили снимать питание привода остронаправленной антенны, если он не используется.
    30 мая впервые с начала полета Земля не входила в связь с аппаратом, и Rosetta работала автономно в течение 42 часов. Это означало, что тестирование КА закончено и станцию переводят в режим перелета.


    Официально он начался 7 июня, когда был начат разряд аккумуляторной батареи №1 (10 июня – батареи №2, 14 июня – №3).
    8 и 9 июня проводилась проверка теплового режима при угле Солнца 50° и 70° относительно оси +X. Одновременно проверялся прием на Земле немодулированного сигнала диапазона S через малонаправленную антенну MGA.
    После этого настало время настройки бортовых систем. Были включены навигационные камеры, а 14–15 июня заданы «пылевые» пороги для звездных датчиков… но неудачно. 17 июня они были отменены, и аппарат вернулся к стабилизации на трех маховиках.
    20 июня совместно с американской 70-метровой антенной сети DSN была проверена телеметрия через антенну MGA, и 24 июня этот режим был разрешен в случае перехода аппарата в режим выживания.
    25 июня таймер отсутствия контакта был выставлен на 7 суток, и за следующую неделю четыре из семи сеансов связи были отменены, а три остальных планировались только на прием. Однако 27 июня в телеметрии было замечено ненормальное поведение двух маховиков из трех (не влияющее, однако, на ход полета и ориентацию КА), и 29 июня пришлось провести дополнительный сброс данных.
    Датчик STR-B был вновь запрограммирован с «пылевыми» порогами 24 июня, и 3–4 июля его работу протестировали при разных угловых скоростях аппарата. На 6–8 июля аппарат был введен в очень медленное вращение для тестирования маховиков системы ориентации.
    15 и 16 июля на борт была загружена 7-я версия бортового ПО, предварительно отработанная на наземном аналоге станции.
    После необходимой проверки 22 июля были даны команды на перезагрузку двух бортовых процессоров – системы ориентации и системы данных. Как следствие, станция в первый раз за полет вошла в защитный режим и в течение 6 часов в ручном режиме была возвращена в нормальное состояние. Сделать это было сравнительно несложно, потому что аппарат находился не очень далеко. По состоянию на 23 июля, Rosetta находилась в 69.7 млн км от Земли, и время прохождения сигнала в одну сторону было 3 мин 52 сек. Наибольшее же расстояние от Земли – 75.9 млн км – было отмечено 28 августа.
    В течение недели с 23 по 29 июля состояние КА контролировалось ежесуточно, и это позволило параллельно провести первую съемку Земли и Луны навигационными камерами, протестировать новую стратегию разгрузки маховиков с пониженным расходом топлива, продолжить проверку тепловых режимов станции и доработку звездных датчиков. Новое бортовое ПО работало без замечаний, и поэтому 2–3 августа 7-я версия была заложена в дублирующие процессоры.


    В августе аппарат по существу был законсервирован – Земля принимала данные с «Розетты» всего раз в неделю. С 27 августа началась подготовка ко второй фазе «приемки» станции. Операторы сделали проверку процессоров и датчиков системы ориентации и 2 сентября загрузили новое ПО для спектрометра ALICE. 3–5 сентября были переданы на борт исправления в ПО приборов COSIMA, ROSINA и OSIRIS.
    6 сентября приступили ко второй фазе приемки аппарата, и началась она с тестирования масс-спектрометра COSIMA и плазменного комплекса RPC. Одновременно 8–9 сентября работал и магнитометр зонда ROMAP; эти измерения были «привязаны» к прохождению аппарата на расстоянии 0.0036 а.е. (0.54 млн км) от хвоста кометы Джакобини-Циннера. С 12 до 19 сентября проверялись приборы MIDAS, OSIRIS и ROSINA. Из двух датчиков спектрометра ROSINA (DFMS и RTOF) первый успешно прошел испытания при высоком потенциале, а второй постоянно выдавал сигнал ошибки и иногда самопроизвольно отключался.
    Тестирование камеры OSIRIS продолжалось с 14 до 17 сентября, но лишь 5 октября, нехотя и как бы вскользь, пресс-служба ЕКА сообщила об «уже известных неисправностях камеры OSIRIS – отказе открытия крышки и неправильной работе затвора». О серьезности этих неисправностей красноречивее всего говорит тот факт, что во время пролета Земли камера уже не использовалась…
    20–21 сентября проводился «тест интерференции», когда включались в различные режимы все приборы и выяснялось, не влияют ли они друг на друга. 10–11 сентября и с 23 сентября по 1 октября проверялась работа аппаратуры при разных ориентациях аппарата, оценивалась интенсивность засветки от Солнца. 30 сентября была опробована передача изображения с навигационной камеры со сжатием на борту.
    В ходе этих испытаний выявились новые проблемы: отклонение оптической оси спектрометра ALICE от проектного направления (как следствие, прибор не был наведен на заданную звезду) и неполное прохождение команд на прибор LAP плазменного комплекса.
    5–8 октября состоялся цикл испытаний посадочного аппарата, во время которого было выявлено повышенное токопотребление магнитометра ROMAP.
    Приемка аппарата закончилась серией тестов 9–17 октября, которые велись круглосуточно: днем с использованием американских средств, ночью – через станцию Нью-Норсия. Операторы проверили ультрастабильный генератор USO, прибор LAP и эмиттеры масс-спектрометра COSIMA, из которых один (эмиттер C) работал нормально, а к другому (A) остались замечания.
    12–14 октября состоялся второй тест интерференции. Что касается служебных систем, то удалось наконец настроить оба звездных датчика и проверить обе антенны MGA при работе в диапазонах S и X. После этого аппарат был сориентирован осью +X на Землю и было выполнено тестирование антенны HGA.


    17 октября Rosetta была вновь переведена в режим перелета, т.е. по существу законсервирована. Когда был выключен один из четырех маховиков, из-за неверно заданных скоростей трех оставшихся произошла автоматическая разгрузка. Чтобы вернуться к требуемым начальным скоростям, 18 октября пришлось провести еще одну разгрузку.
    В режиме перелета работа с аппаратом была сведена к еженедельному сеансу приема телеметрии. Из всей аппаратуры работал лишь радиационный монитор SREM (с 21 октября). В сеансе 4 ноября включили для тестирования (вне контура управления) программу безгироскопной оценки ориентации КА. В сеансе 18 ноября на борт заложили углы разворота и другие данные для коррекции TCM-4.
    Этот незначительный маневр (приращение скорости всего 0.09 м/с) состоялся 25 ноября и прошел нештатно: из-за ошибки в бортовом ПО двигатели проработали дольше расчетного и были отключены по предельному времени. Через несколько часов аппарат удалось вернуть в нормальный режим полета, а 9 декабря была проведена новая коррекция на 0.11 м/с, которая скомпенсировала ошибку TCM-4.
    Обо всем этом ЕКА поведало задним числом, в сообщении, опубликованном аж 10 марта 2005 г. (!). В нем же были подведены итоги приемки аппарата в полете. Комиссия ЕКА на заседании 3 декабря 2004 г. зафиксировала, что почти все цели этапа приемки выполнены, за исключением теста интерференции, в котором из-за проблем с бортовым ПО не участвовал прибор ROSINA.
    Повторный тест запланировали на конец 2006 г., а управление миссией Rosetta было официально передано от Департамента научных проектов Департаменту научно-исследовательского обеспечения.
    Очередное же полетное сообщение вышло лишь 31 января, и о событиях ноября–декабря в нем не говорилось ничего.
    Зато сообщалось, что 17 января операторы тестировали ПЗС-матрицу звездного датчика B, в которой в декабре был найден «горячий» пиксел. Программное обеспечение датчика воспринимает его как «лишнюю» звезду, что не способствует правильному определению ориентации. В ходе проверки «горячий» пиксел был найден и в матрице датчика A. Выключением и повторным включением питания от них удалось избавиться.

Автопортрет «Розетты»

Rosetta: первая встреча с Землей

    20 января группа управления пыталась наладить работу камеры OSIRIS путем загрузки нового ПО. Для проверки была запланирована съемка кометы Мачхольца. Однако и новое ПО не решило проблемы с механизмом крышки; поиски продолжаются.


    14 февраля начались ежедневные сеансы связи с «Розеттой» со станции Нью-Норсия и с использованием американских средств. (Продолжались они почти без перерывов до 18 марта.)
    17 февраля аппарат успешно выполнил коррекцию TCM-6, обеспечивающую пролет Земли на заданном расстоянии. Запасное «окно» для коррекции 24 февраля не потребовалось.
    24 февраля Rosetta находилась всего в 2.76 млн км от Земли. Готовясь к пролету, 25 февраля операторы ввели в работу четвертый маховик, 27 февраля переключили радиопередатчик на диапазон S вместо X, а 2 марта перешли на ненаправленные антенны LGA. Радиационный монитор SREM работал с 13 января; 1 марта были включены плазменный комплекс RPC и магнитометр ROMAP, а 4 марта – микроволновой зонд MIRO и спектрометр VIRTIS.

Rosetta: первая встреча с Землей

    В результате сближения с Землей Rosetta оказалась «выброшена» на траекторию полета к Марсу, которого она достигнет 26 февраля 2007 г. К 24 марта 2005 г. аппарат удалился от Земли на 6.73 млн км и имел следующие параметры гелиоцентрической орбиты:

    - наклонение – 1.416°;
    - расстояние от Солнца в перигелии – 0.9904 а.е. (148.2 млн км);
    - расстояние от Солнца в афелии – 1.7588 а.е. (263.1 млн км);
    - период обращения – 588.6 суток.

    6 марта передатчик станции вновь переключили на антенну HGA, а 11 марта – на диапазон X. 17 марта после проверки системы ориентации аппарат был оставлен на трех маховиках с одним инерциальным измерительным блоком в качестве датчика.
    Спектрометр VIRTIS был выключен 5 марта, аппаратура MIRO, RPC и ROMAP – 7 марта. Что же касается ALICE, то этот спектрометр включали еще 8 и 9 марта, а последнее свое наблюдение Луны он произвел 26 марта.
    Между 15 и 23 марта операторы занимались решением проблем с двумя научными приборами. Перепрограммирование спектрометра ROSINA 15 марта как будто закончилось успехом, хотя подстройка параметров еще потребуется в дальнейшем. Что же касается канала высокого разрешения спектрометра VIRTIS, то и с третьей попытки 16 марта постановщикам не удалось уточнить ориентацию его оптической оси.

Луна с борта космического аппарата Rosetta

Rosetta: первая встреча с Землей

    24–25 марта были проверены режимы ориентации для предстоящего «сна» станции, а в последние дни месяца проводился «пассивный тест» научной аппаратуры.
    В ходе его было зафиксировано автоматическое отключение датчика MIDAS и выявлена его причина – неверное преобразование оперативных запросов в команды. Замечание анализируется.
    Всего через 4 месяца, 4 июля 2005 г., европейский аппарат будет участвовать в эксперименте по бомбардировке ядра кометы Темпеля-2 американским аппаратом Deep Impact. Особенно интересными и важными для американского проекта обещают быть измерения спектрометра ALICE.