В рамках дешёвой, но рискованной авантюры небольшая компания в партнёрстве с NASA и Northrop Grumman в пятницу запустила экспериментальный космический буксир для поиска и захвата падающего космического телескопа, который в противном случае вернулся бы на Землю и сгорел в атмосфере к концу года.
Используя небольшие роботизированные руки для захвата обсерватории Neil Gehrels Swift Observatory стоимостью 250 миллионов долларов, буксир попытается поднять спутник обратно на безопасную высоту, даруя ему новую жизнь в наблюдении за самыми мощными взрывами во Вселенной и продолжая его роль «первого реагирующего» для последующих обсерваторий.
Если, конечно, авантюра окупится.
Компания Katalyst Space спроектировала, построила и испытала спутник LINK всего за восемь месяцев в рамках контракта с NASA на 30 миллионов долларов, который включал стоимость воздушного запуска ракеты-носителя Northrop Grumman Pegasus XL и самолёта-носителя — это невероятно низкая цена для столь амбициозной миссии.
Запуск, задержанный на три дня из-за плохой погоды и сбоя в программном обеспечении, состоялся, когда LINK и его ракета-носитель были сброшены с самолёта Northrop Grumman L-1011 в 4:36 утра по восточному времени США, падая, как бомба, с высоты 40 000 футов над Маршалловыми островами в южной части Тихого океана.
NASA подтвердило, что три твердотопливные ступени ракеты-носителя сработали по плану, выведя спутник на орбиту. Специалисты управления полётом начнут детальную проверку работы систем после подтверждения того, что солнечные батареи LINK развернулись, как и ожидалось.
Если проблем не возникнет, специалисты потратят несколько недель на проверку систем космического аппарата, прежде чем приступить к фактическому сближению со Swift. Если всё пойдёт по плану, космический аппарат LINK с помощью трёх роботизированных рук закрепится за фланец, который до запуска использовался для фиксации LINK при наземной транспортировке.
Затем начнут работать маломощные, но эффективные ионные двигатели, чтобы поднять телескоп на высоту около 370 миль (около 595 км), продлив его миссию ещё примерно на 10 лет. Вся операция по подъёму орбиты, как ожидается, займёт от 10 до 12 недель.
«То, чего команда Katalyst достигла всего за восемь месяцев, необычайно», — заявил Гонхи Ли, генеральный директор Katalyst Space, на сайте компании. «Команда спроектировала, построила, испытала и интегрировала роботизированный космический аппарат, способный выполнить одну из самых амбициозных коммерческих миссий по обслуживанию, когда-либо предпринимавшихся».
Почему такие сжатые сроки?
«Если мы ничего не предпримем, [Swift] сойдёт с орбиты к концу этого календарного года, — рассказал CBS News Шон Домагал-Голдман, директор по астрофизике в штаб-квартире NASA. — Часы тикают».
И зачем все эти хлопоты по продлению жизни спутника, который уже проработал на два десятилетия дольше запланированного?
Запущенный в 2004 году, Swift был создан для сканирования глубокого космоса в поисках высокоэнергетического излучения, испускаемого гамма-всплесками — самыми мощными взрывами со времён рождения Вселенной в результате Большого взрыва более 14 миллиардов лет назад.
Считается, что гамма-всплески вызываются коллапсом ядер массивных звёзд при взрывах сверхновых, возможно, с образованием чёрных дыр, или при столкновении двух нейтронных звёзд высокой плотности, генерируя энергии, достаточные для образования тяжёлых элементов, которые не смог создать даже Большой взрыв.
«Swift был разработан для изучения гамма-всплесков — кратковременных вспышек высокоэнергетического света, которые за несколько секунд высвобождают больше энергии, чем Солнце за всё время своего существования», — сказал Брэд Ценко, главный исследователь миссии Swift.
«С момента запуска в 2004 году он был чрезвычайно успешен в этом отношении, обнаружив более двух тысяч этих источников на самых окраинах видимой Вселенной и помогая подтвердить, что большинство самых тяжёлых элементов в периодической таблице, включая золото и платину в наших украшениях, образуются именно в этих системах».
Рассчитанный на двухлетнюю миссию, Swift за последние два десятилетия медленно опускался на всё более низкие орбиты из-за взаимодействия со следами разреженной верхней атмосферы, которые простираются в область низкой околоземной орбиты.
Солнечные бури могут нагревать атмосферу, периодически заставляя её расширяться, увеличивая «сопротивление» для космического аппарата, а Swift не оснащён двигателями, чтобы противодействовать этому притяжению вниз.
В настоящее время обсерватория снижается примерно на 5 миль (8 км) в месяц, и это падение будет медленно, но верно набирать скорость по мере того, как она будет опускаться всё ниже в более плотные слои верхней атмосферы. Прогнозируется, что в октябре спутник достигнет высоты 186 миль (около 300 км).
«На данный момент мы считаем, что у нас есть несколько месяцев, в течение которых Swift будет находиться на достаточно большой высоте, чтобы дать ребятам из Katalyst отличный шанс захватить нас и поднять», — сказал Ценко.
Компания Katalyst Space уже работала над роботизированными системами спасения и обслуживания спутников, и NASA увидело в миссии по подъёму Swift идеальный способ испытать технологию, одновременно получив возможность восстановить ценный научный спутник.
Результатом стал LINK — космический аппарат весом 940 фунтов (около 426 кг) с тремя ксеноновыми ионными двигателями, солнечными панелями, способными генерировать 4 киловатта энергии, тремя роботизированными руками, 16 двигателями ориентации и сложным набором датчиков и других систем, ориентированных на сближение и «операции в непосредственной близости», необходимые для захвата Swift.
«Никто не думал, что это будет возможно, — сказал Домагал-Голдман. — Никто не думал, что мы продвинемся так далеко, как сегодня, и, честно говоря, впереди нас ещё ждут риски. Но я одновременно и глубоко благодарен, и настолько оптимистичен, насколько это возможно, что мы справимся с этими вызовами».
Космический телескоп Swift оснащён тремя инструментами, которые работают вместе для наблюдения гамма-всплесков, захватывая гамма-излучение, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение.
Изначально космический аппарат был назван «Swift» (что означает «быстрый»), потому что он может обнаружить гамма-всплеск и быстро переориентироваться, чтобы зафиксироваться на нём, передавая точные координаты другим обсерваториям для скоординированных наблюдений, прежде чем объекты исчезнут из поля зрения.
«Космический телескоп Hubble гораздо чувствительнее Swift и делает гораздо более чёткие снимки, — сказал Ценко. — Но в лучшем случае Hubble требуется по меньшей мере один-два дня, чтобы перенацелиться на интересующую цель, в то время как Swift может регулярно проводить наблюдения за тем, что происходит в ночном небе, в течение нескольких минут.
«Это действительно «первый реагирующий» NASA, и, работая вместе таким взаимодополняющим образом, астрофизический портфель NASA может решать вопросы, на которые невозможно было бы ответить с помощью какого-либо одного инструмента».
Компания Katalyst Space возлагает большие надежды на миссию по подъёму Swift. Компания планирует создать целый ряд роботизированных космических аппаратов, которые однажды смогут не только поднимать орбиты стареющих спутников, но и дозаправлять и даже ремонтировать дорогостоящие гражданские и военные космические аппараты, которые в противном случае могли бы выйти из строя или быть потерянными.
Та же технология, но в гораздо большем масштабе, возможно, когда-нибудь сможет быть использована для подъёма медленно падающего телескопа Hubble на безопасную высоту. Ожидается, что самый известный космический телескоп в мире, который сейчас находится на 36-м году своей исторической миссии, войдёт в атмосферу в 2030-х годах, если ничего не предпринимать.
«Katalyst здесь, чтобы, по сути, ознаменовать конец этой одноразовой модели и начало новой модели, — сказал Роберт Ламонтань, вице-президент Katalyst по стратегическому партнёрству. — Вы должны иметь возможность дозаправлять, перемещать, перепрофилировать, ремонтировать и даже модернизировать спутники, даже если они изначально не были к этому готовы».