Битва за «Электро-Л»

:

У космического аппарата «Электро-Л» возникли проблемы с системой ориентации и стабилизации. Технические специалисты НПО им. С. А. Лавочкина делают все возможное чтобы точно диагностировать неисправность и, при возможности, устранить ее.


Последний, на данный момент, кадр со спутника. ( На рабочий стол)

Чуть более трех лет «Электро-Л» вращается на геостационарной орбите, на высоте 36 тыс. км. И более двух лет подряд, каждые 30 минут он создавал великолепные 120-мегапиксельные снимки видимого диска Земли. Первый кадр он сделал в феврале 2011 года и с тех пор работал в интересах Росгидромета и Роскосмоса. Одновременно, радуя нас возможностью наблюдать за родной планетой почти в режиме он-лайн.

«Терпенью машины бывает предел...» (с) и 2 апреля мне, как создателю группы " Спутник «Электро-Л» Вконтакте написали: " Что случилось? Уже шесть часов снимки не обновляются?" Поначалу я не придал значения вопросу. С аппаратом иногда проводятся всякие сервисные работы, или отключают прием снимков, если солнце засвечивает в объектив. Но через час на форуме «Новостей космонавтики» написали: " Приостановлена публикация снимков… Всё ли в порядке со спутником? ". А чуть позже появилась информация, что возникла проблема с КУДМ (комплекс управления двигателей-маховиков).

Это уже означало серьезную неполадку. Похожая ситуация полгода назад произошла с космическим телескопом NASA Kepler — охотником за экзопланетами. У него отказало два из четырех reaction weels, из-за чего он практически прекратил свою деятельность, и, что характерно, тоже через три года успешной работы. В ту пору NASA активно информировало об этой ситуации, поэтому, вероятно, многие слышали о ней.


Весеннее равноденствие 2014 с Электро-Л ( На рабочий стол)

Принцип работы «Электро-Л» во многом схож с Kepler, хотя наш аппарат снимает не звезды, а Землю, но задачи стабилизации и ориентации у него практически аналогичные — смотреть в одну точку и периодически делать снимки. Для «прицеливания» космические аппараты используют систему двигателей-маховиков или гиродинов (гиродины еще могут менять ось вращения, но у «Электро-Л» они закреплены жестко). Иногда их ошибочно называют гироскопами, за сходный принцип действия. Фактически, и то и другое — это юла. Только гироскопы вращаются на одной скорости и держат ось вращения — т.н. гироскопы трехстепенной свободы.

Гироскопы нужны для определения изменения углов положения аппарата, т.е. в невесомости спутник вертится как хочет, а гироскоп, как стрелка трехмерного компаса, всегда помогает определить где условный верх, а где низ. Гиродин (двигатель-маховик, reaction weels) — это тоже «юла», только она постоянно меняет скорость вращения — ее раскручивают в одну сторону, чтобы повернуть аппарат, висящий в невесомости, в противоположную.

Двигатели-маховики, в отличие от гироскопов, чаще всего жестко закрепляют в одной плоскости, поэтому для ориентации космического аппарата требуется три гиродина.


На фото: два маховика Kepler.

Использование такого принципа позволяет стабилизировать космические аппараты с высокой точностью, чем пользуются космические телескопы, спутники дистанционного зондирования Земли, и многие другие космические аппараты. Когда маховик раскручен до максимальной скорости он теряет свою функциональность, поэтому его «разгружают» — тормозят, а возникающий крутящий момент компенсируют другими средствами. На больших аппаратах, вроде «Электро-Л», почти всегда используют двигатели коррекции и/или ориентации. Для спутников на близкой околоземной орбите можно применять воздействие магнитного поля планеты.

В отличие от американского телескопа, у нашего «Электро-Л» сами двигатели-маховики в рабочем состоянии.


Единственное доступное фото этих инструментов на борту «Электро-Л»

Самопроизвольное отключение происходит из-за какой-то проблемы с Комплексом управления двигателей-маховиков (тот самый КУДМ). Это отдельный блок, который распределяет команды и энергию по гиродинам.

Первое отключение произошло 31 марта. На следующий день, все энтузиасты, кто следил за деятельностью спутника, решили, что черный экран вместо привычного фото Земли — это такая первоапрельская шутка. На следующий день, когда снимки, даже черные, перестали поступать, народ забил тревогу.


" Закат Электро-Л" ( На рабочий стол)

В это время в НПО им. С.А Лавочкина шла напряженная работа всех специалистов, причастных и непричастных к работе аппарата. В скупых цифрах телеметрии они пытались найти причину неисправности и вернуть «Электро-Л» прежнюю функциональность. Характерно, что все остальные системы работали нормально: камера исправно снимала космос, магнитометр регистрировал возмущения магнитного поля, а гелиофизические датчики — солнечную активность. Ретрансляторы принимали и передавали информацию. Только Земли не было в кадре.

Первое, что решили сделать — это нажать «резет». Точнее КУДМ отключили на сутки и дали «отдохнуть». Отключение позволяло сбросить вероятный накопленный заряд статического электричества и охладить систему, если причина в перегреве. Спутник стабилизировали при помощи малых двигателей ориентации. Они позволяют аппарату смотреть в нужную сторону, но не обеспечивают требуемую точность для съемки Земли в прежнем режиме.

Через сутки запустили КУДМ и результаты показались очень обнадеживающими — прежняя функциональность восстановилась. Но так продолжалось всего час — даже не успели ни одного снимка сделать. Затем блок снова отключился.

Вслед за энтузиастами, ситуацией со спутником заинтересовались журналисты. Пока инженеры ломали голову над проблемой, ответственные и безответственные лица начали давать комментарии СМИ. Больше всего это напоминало соревнование на самую благозвучную и позитивную замену слова «жопа».

Представитель НЦОМЗ Анатолий Гончаров " успокоил": " Спутник «Электро-Л» не выходил из строя, как об этом поторопился сообщить ряд СМИ. Есть временная проблема, наблюдаемая, кстати, ещё с прошлой пятницы, с 17.00 мск, с передачей космических снимков, и ничего критичного в этом нет..."

Неназванный представитель НПО им. С.А. Лавочкина заявил: " Никакой информации о том, что космический аппарат «Электро-Л» вышел из строя, у нас нет. Он как работал, так и работает в штатном режиме".

Безымянный представитель Росгидромета выдал сразу несколько перлов: “ Вероятнее всего, прибор исправен, однако пока неизвестно, в какую сторону направлен сканер”. Затем фактически признался, что они не пользовались результатами работы спутника и предыдущие три года: " Между тем, данные со спутника не повлияют на качество прогнозов, поскольку аппарат «Электро-Л» находится в опытной эксплуатации".

Только к вечеру 3 апреля от имени Роскосмоса появился более-менее внятный и честный пресс-релиз, который, впрочем, опубликовать на официальном сайте постеснялись. А в блогах появился более подробный технический разбор ситуации, на основе доступных открытых данных.

Что же дальше? Увидим ли мы еще снимки с нашей «Электры»?

Над «Лавочкой» сейчас витает дух надежды. Можно подойти к любому сотруднику, спросить в лоб, без уточнений: «Ну, как?» и услышать в ответ «Надеюсь заработает».

Сейчас, вероятно, попробуют еще раз сделать «выкл/вкл». Потом увеличат период отдыха до нескольких суток или недель, и снова запустят. Возможно, попробуют перенастроить режимы работы, чтобы обойти причину сбоя. Именно так поступали с телескопом Kepler. Но ему не помогло. Там, инженеры NASA решили третий маховик заменить давлением солнечного света, и это, вроде бы, позволило вернуть функциональность телескопа на 5%.

Предпримут ли что-то подобное у нас, и возможно ли это в принципе, пока говорить рано, но за свое детище инженеры готовы биться до последнего.

С выходом из строя двигателей-маховиков на «Электро-Л» мы потеряем только снимки Земли. Ученые продолжат получать данные с магнитометра и датчиков солнечного излучения, Росгидромет продолжит пользоваться спутником как ретранслятором, а МЧС блоком передачи сигналов Коспас-Сарсат. Двигатели ориентации смогут поддерживать аппарат в нужном положении еще несколько месяцев, после чего «Электро-Л» уведут на орбиту захоронения.

Дополнительный негативный эффект от сбоя — это вероятность переноса запуска «Электро-Л №2». Этот спутник уже почти закончили, он находится в сборочном цехе, и готовится к запуску в 2015 году. Если там стоит аналогичный КУДМ, то его могут подвергнуть дополнительным тестам или даже замене, что может существенно отсрочить старт.

Космический радиотелескоп «Спектр-Р» («Радиоастрон»), как и «Электро-Л» создан на спутниковой платформе «Навигатор», но у него системы дублируются — у него 8 двигателей-маховиков и два КУДМ, поэтому, даже если половина откажет, остальные смогут поддерживать работу в прежнем режиме.

Нам же остается только надеяться, что «Электро-Л» заработает.

Еще прочесть о спутнике: «Красивая наука от Электро-Л»,
«О космической доброте и Челябинском метеорите».
Тут еще больше.