Всякая всячина 2015 №04

Ионный двигатель АМС Dawn построен по той же технологии NSTAR, что и силовая установка Deep Space 1. Суть его работы заключается в том, что атомы ксенона (инертный газ применяется в основном для того, чтобы избежать коррозии) бомбардируются электронами. Возникающий таким образом ионизированный газ попадает в электрическое поле и выбрасывается из сопла. За счет высокого отношения заряда к массе ионов истекающие частицы развивают огромную скорость — до 145 000 км/ч. Правда, возникающая при этом реактивная тяга смехотворна — всего 90 миллиньютонов. Это можно сравнить с давлением, которое оказывает на ладонь лежащий на ней лист писчей бумаги. Однако в безвоздушном пространстве ионный двигатель толкает станцию вперед и очень медленно ее разгоняет. Медленно, но верно. Максимальная скорость, которой достигает аппарат, составляет 38 000 км/ч. Преимущества ионного двигателя? Ничтожный расход рабочего тела. На всю миссию зонду выделено всего 425 кг ксенона. Если бы полет совершался на обычной химической силовой установке, в путь пришлось бы брать огромные запасы топлива, потребовалась бы более мощная ракета-носитель, и это была бы совсем другая, куда более затратная история. Которая, возможно, так и осталась бы в планах.

Впрочем, у ионного двигателя, работающего с электрическим полем, есть и уязвимое место. 11 сентября прошлого года в центре управления полетом узнали неприятную новость: ионный двигатель выключился. Вместе с ним вышла из строя главная антенна, через которую осуществлялась связь с Землей. Причиной было признано действие космической радиации, возможно, в результате вспышки на Солнце. Воздействовала ли радиация напрямую на работу двигателя или просто вызвала сбой в ПО, до конца непонятно, однако уже 15 сентября работу двигателя и остальной аппаратуры удалось возобновить.

Черные крылья

Ионный двигатель — это основное, но не единственное устройство, приводящее зонд в движение. АМС располагает также маневровыми двигателями, которые помогают выйти на орбиту астероидов и менять ориентацию аппарата во время съемок поверхности. Топливом для этих двигателей служит гидразин.

Поскольку полет проходит относительно недалеко от Солнца, в качестве источника энергии для питания АМС, включая ионные двигатели, служит массив солнечных батарей. Их установленная мощность — 10 КВт. Две панели батарей могут складываться в три раза, но в расправленном виде они производят впечатление огромных крыльев с размахом более 19 м. Батареи строили голландцы, и этим участие европейцев в американском проекте не ограничилось.

Свой вклад в научное оборудование АМС внесла Германия. Институт по исследованию Солнечной системы им. Макса Планка предоставил систему фотосъемки поверхности астероидов. Это две камеры, у каждой из которых черно-белая матрица размером 1024 x 1024 пикс. Цветная матрица тут и не нужна — ученым требуется не разноцветная картинка, а карта, отмечающая интенсивность излучения световых волн в той или иной части спектра. Для этого камеры оснащаются семью узкополосными цветными фильтрами. Каждый аппарат может снимать одним из двух объективов — с фокусными расстояниями 19 и 150 мм. Камеры способны делать снимки с выдержками от 0,001 с до 3,5 часа. А зачем АМС Dawn два одинаковых фотоаппарата? Дело том, что камера нужна как для научных нужд, так и для навигации, и, учитывая важность этого устройства, было решено прибегнуть к резервированию.

Дополнительно для изучения химического состава пород, слагающих кору Цереры, будет применяться прибор под названием GRaND. Это аббревиатура, обозначающая «детектор гамма-излучения и нейтронов». В дистанционном режиме устройство сможет обнаруживать как легкие элементы типа водорода, углерода или азота, так и элементы, обычно лежащие в основе горных пород, — алюминий, кремний, кислород, железо. Также на борту размещен спектрометр видимого и инфракрасного излучения (VIR), который на основе спектрального анализа может определить состав, свойства и температуру пород.

Жизнь на гидразине

Первые фото Цереры Dawn стала передавать еще начиная с декабря прошлого года, хотя поначалу они были не более информативны, чем хаббловский снимок. Попутно выяснилось, что на пути к орбите фото будет меньше, чем их было при приближении к Весте. Дело в том, что для съемки аппарат надо специально позиционировать. Сделать это можно двумя способами: или запускать маневровые движки, или использовать специальные маховики, с помощью которых АМС можно раскручивать вокруг центра массы или, напротив, тормозить такое движение. Однако по пути от Весты два маховика вышли из строя, а тратить драгоценный гидразин до достижения орбиты не представляется рациональным. Ведь по сути, когда закончится топливо для маневровых двигателей, миссия Dawn будет прекращена. До этого на орбите Цереры предстоит еще много сделать.

Первая орбита, на которую выйдет аппарат, будет находиться на высоте 13 500 км.