Космический зонд, запущенный 36 лет назад, снова на связи

Инженеры и ученые при помощи радиотелескопа, расположенного в Аресибо (Пуэрто-Рико), пробуют включить двигатели аппарата ISEE-3 и направить его к Луне.

У межпланетных аппаратов, как и у людей, очень разная судьба.  Есть станции, которые приковывали к себе внимание задолго до запуска, но после успешного выполнения миссии о них быстро забывали. Однако есть и обратные примеры.

Запуск ISEE-3 (International Sun/Earth Explorer) в 1978 году прошел без какой-либо помпы: обычная станция для изучения солнечно-земных связей. Необычной была только ее «орбита». В отличие от других станций этого типа, она была выведена не на орбиту искусственного спутника Земли, а в точку Лагранжа L1 системы Земля-Солнце.

Данная точка, находящаяся на линии, соединяющей центры Земли и Солнца, отстоит от Земли на 1,5 млн км. В ней притяжения планеты и звезды компенсируют друг друга, относительно нее Солнце и Земля занимают одно и то же положение на небе, что очень удобно и для наблюдения за светилом, и для связи с домом. ISEE-3 оказался первым зондом в данной точке Лагранжа.

Аппарат ISEE-3 без каких-либо проблем проработал четыре года, а в 1982 году у него появилась новая миссия. Было решено послать его к комете Джакобини—Циннера, а в дальнейшем и к комете Галлея.

Запаса топлива было недостаточно для прямого перелета, но решение нашлось: нужную скорость получили при помощи гравитационного поля Луны. Пять раз станция пролетала Луну, изменяя при этом свою скорость. Во время пятого пролета она прошла всего в 120 километрах от ее поверхности. В результате этих маневров аппарат изменил свою скорость на 2,2 км/с и отправился к комете Джакобини-Циннера.

11 сентября 1985 года ISEE-3 впервые в мире пролетел через голову и хвост кометы, на расстоянии всего 7863 км от ядра. По космическим меркам расстояние ничтожно малое.
13 октября 1985 года аппарат пролетел на расстоянии 140 миллионов километров от кометы Галлея, а 28 марта 1986 года – на расстоянии 30 миллионов километров от нее.

После этого аппарат ISEE-3 продолжил полет по гелиоцентрической орбите, передавая информацию об уровне солнечного ветра. Тогда все были уверены, что изучение двух комет – это главное и последнее его достижение.

В 1997 году было решено прекратить работу с зондом, но выключить передатчик не получилось. В 1999 и 2008 годах сигналы ловили станции дальней космической связи, однако никаких планов по дальнейшему использованию ISEE-3 у НАСА не было. В результате все права на этот аппарат были переданы Смитсоновскому институту.

Тем временем станция продолжала лететь по своей орбите и в 2014 году снова стала приближаться к Земле. После анализа траектории ее движения появился проект, суть которого заключалась в попытке вновь связаться со станцией и восстановить над ней контроль. Целью ISEE-3 и на этот раз должна была стать комета: по расчетам, если бы опять удалось прибегнуть к помощи гравитационного поля Луны, аппарат можно было бы использовать для изучения кометы Виртанена.

Конечно, никто не знал, в каком состоянии зонд, можно ли восстановить с ним двустороннюю связь, какие системы на нем еще работают, достаточно ли запасов топлива и включатся ли двигатели. Выделения государственных средств на восстановление контроля над зондом не планировалось, но появилась неожиданная идея – собрать необходимые средства со всех желающих через краудфандинговую программу. Требовалось 125 тыс. долларов на выкуп времени работы на телескопе Аресибо, и эта сумма была собрана.

17 мая команда по управлению ISEE-3 прибыла в Аресибо, где по сигналам зонда определили его координаты. Он оказался в 250 000 км от точки, спрогнозированной в 2001 году, зато очень близко к траектории, которая была расчетной в 1986. Отклонение – всего 30 000 км. Это означало, что для достижения Луны нужна очень небольшая коррекция, всего 5,8 м/с, тогда как изначально планировали 60 м/с.

29 мая удалось восстановить с аппаратом двустороннюю связь. 31 мая расшифровали телеметрию, переданную станцией. Все тринадцать приборов на ней до сих пор работали, а сама станция при этом еще и обладала запасом мощности в 28 Вт.

Помощь в реанимации аппарата стало оказывать и НАСА. По данным станций дальней космической связи были определенны точные координаты, что важно для проведения коррекции.

Далее необходимо было разобраться с двигателями, которые в последний раз включались 2 февраля 1987 года. Команды не проходили на борт, но, после двух недель регулярных попыток, 2 июля двигатели все же удалось включить. Этим включением был изменен период обращения станции вокруг своей оси. На момент восстановления связи аппарат вращался со скоростью 19,16 об/мин вместо штатных 19,75 об/мин.  Осталось провести коррекцию. Дело немного осложнилось тем, что расчетная дата коррекции (17 июня) осталась позади, и теперь для этого требовалось немного больше топлива.

8 июля было запланировано 7 групп импульсов коррекции. Первая группа прошла, изменив скорость станции на 7,37 м/с. Вторая, к сожалению, сорвалась. Акселерометр станции показал значительно меньшее изменение, чем ожидалось. Это неприятно, но инженеры отчаиваться не собираются. На следующие дни запланированы новые попытки.

Что будет со станцией при успешно проведенной коррекции? 10 августа 2014 года ISEE-3 вновь пролетит мимо Луны на расстоянии всего 50 км, после чего аппарат пролетит мимо Земли и… перейдет в точку Лагранжа, которую он покинул более 30 лет назад. Именно в этой точке он будет дожидаться кометы Виртанена, которая приблизится к Земле в декабре 2018 года.