Місія Hayabusa2 під загрозою: у зонда відмовили всі двигуни

Міжпланетна місія японського зонда Hayabusa2 опинилася в критичній ситуації. Апарат, який уже завершив основний етап дослідження астероїда Рюгу та доставив на Землю унікальні зразки речовини, втратив останній штатний іонний двигун. Тепер інженери намагаються зібрати працездатну силову установку з деталей, що залишилися від різних агрегатів.

Hayabusa2 прямує до іншого небесного тіла — астероїда 1998 KY26. Цей об’єкт має особливе значення для планетологів, адже належить до швидкообертальних навколоземних астероїдів і, за попередніми оцінками, може містити близько одного мільйона галонів води. Для апарата це надзвичайно складна подорож, оскільки після багатьох років роботи його електричні та рухові системи зазнали значного зносу.

Місія Hayabusa2 під загрозою

Японський космічний зонд Hayabusa2 стартував у грудні 2014 року. Його головною метою було дослідження астероїда Рюгу — давнього вуглецевого тіла, яке зберігає матеріал, що сформувався на ранніх етапах існування Сонячної системи. У червні 2018 року апарат досяг Рюгу, після чого розпочав складну серію операцій поблизу його поверхні.

Зонд не просто фотографував астероїд із орбіти. Він опустився до поверхні, висадив невеликі мобільні апарати, створив штучний кратер за допомогою спеціального імпактора та зібрав матеріал із поверхні й підповерхневого шару. Саме цей підхід зробив місію особливо цінною: дослідники отримали зразки, які менше зазнали впливу космічного випромінювання та навколишнього середовища.

У грудні 2020 року Hayabusa2 успішно скинув на Землю капсулу зі зразками. Вона приземлилася в австралійській пустельній місцевості, а сам зонд після цього не завершив роботу. Апарат змінив траєкторію та вирушив до нової цілі — астероїда 1998 KY26.

Для такого далекого перельоту Hayabusa2 використовує іонні двигуни. На відміну від традиційних ракетних двигунів, вони створюють невелику тягу, проте можуть працювати дуже довго й витрачати паливо надзвичайно економно. Саме тому іонна силова установка підходить для багаторічних міжпланетних подорожей, де не потрібно швидко набирати швидкість.

На борту японського зонда встановлено чотири ксенонові іонні двигуни, позначені літерами A, B, C і D. Кожен із них має два ключові компоненти: джерело іонів, яке перетворює газ на заряджені частинки, та нейтралізатор, що компенсує електричний заряд струменя. Якщо виходить із ладу один із цих вузлів, двигун більше не може повноцінно функціонувати.

З часом двигуни A, C і D припинили роботу через зношення окремих компонентів. Двигун B інженери берегли для наступного етапу польоту, однак і він зрештою зазнав несправності. Під час діагностики фахівці встановили, що в ньому перестало працювати джерело іонів, тоді як нейтралізатор залишився справним.

Космічний «Франкенштейн» із робочих деталей

Повна відмова двигунів означала б, що Hayabusa2 більше не зможе коригувати траєкторію та продовжувати запланований переліт. Проте японські інженери вирішили не відмовлятися від місії. Вони розглядають можливість створити гібридну силову установку, використавши справні частини кількох пошкоджених двигунів.

Ситуація на борту виявилася своєрідною «мозаїкою»: в одних агрегатах збереглися джерела іонів, а в інших — нейтралізатори. Зокрема, двигуни C і D втратили нейтралізатори, але їхні джерела іонів можуть залишатися придатними для роботи. У двигуна B, навпаки, вцілів нейтралізатор.

План передбачає зміну електричної схеми апарата та об’єднання справного нейтралізатора двигуна B із робочим джерелом іонів двигуна D. Фактично йдеться про створення нового двигуна з компонентів, які спочатку не були призначені для спільної роботи. Така операція потребує дуже точних розрахунків, адже будь-яка помилка може остаточно вивести з ладу бортову систему.

Перевірку гібридної конфігурації планували провести наприкінці жовтня. Навіть якщо запуск виявиться успішним, це не гарантує повного відновлення місії. Фахівцям доведеться оцінити, наскільки сильно деградували інші системи зонда, чи стабільно працює електроживлення та який запас палива залишився для тривалого коригування курсу.

Іонний двигун не забезпечує великої миттєвої тяги, тому апарат може витрачати тижні або місяці на поступове змінення швидкості. Через це навіть частково працездатна силова установка здатна врятувати місію, але лише за умови, що вона працюватиме достатньо довго. Для польоту до 1998 KY26 важливі не рекордні прискорення, а стабільність і точність роботи.

Досвід попередньої місії може врятувати зонд

У японських інженерів уже є досвід нестандартного ремонту космічного апарата на великій відстані від Землі. Під час першої місії Hayabusa, яка завершилася у 2010 році, кілька джерел іонів і нейтралізаторів також вийшли з ладу. Тоді фахівці змогли поєднати частково справні компоненти та сформувати працездатну гібридну систему.

Саме завдяки цьому рішенню зонд зміг продовжити політ і доставити на Землю частинки астероїда Ітокава. Успіх тієї операції став важливим прикладом того, як наземна команда може керувати апаратом, конструкція якого вже не відповідає початковим технічним розрахункам.

Однак Hayabusa2 працює в інших умовах і має власний набір ризиків. Зонд уже багато років перебуває в космосі, пережив тривалий переліт, складні маневри біля Рюгу та операцію зі скидання капсули. Кожен додатковий місяць польоту збільшує навантаження на сонячні панелі, системи зв’язку, акумулятори й бортову електроніку.

Якщо інженерам вдасться запустити гібридний іонний двигун, Hayabusa2 отримає шанс продовжити подорож до 1998 KY26. Навіть часткове виконання цієї програми може дати вченим нові дані про склад, форму, швидкість обертання та поведінку малого астероїда. Такі спостереження важливі не лише для фундаментальної науки, а й для майбутніх технологій навігації та захисту Землі від потенційно небезпечних космічних об’єктів.

Наразі доля місії залежить від точності дистанційних команд і надійності компонентів, які вже багато років працюють у глибокому космосі. Hayabusa2 став прикладом витривалості японської космічної техніки, а спроба зібрати новий двигун із «мертвих» деталей може перетворити аварійну ситуацію на ще одну інженерну перемогу.