Спутник Европейского космического агентства Solar Orbiter (SolO), предназначенный для изучения Солнца, направляется к перигелию – ближайшей к Солнцу точке его траектории. Он достигнет этой точки завтра, 4 апреля 2024 года, приблизившись на расстояние 0,29 астрономических единиц. Одна астрономическая единица соответствует расстоянию от Земли до Солнца, таким образом, SolO пройдет на расстоянии немногим более 43 миллионов километров от поверхности Солнца.
Для аппарата это критически важный, но и рискованный этап, поскольку он напрямую связан с выполнением научных задач миссии. В связи с этим, специалисты Европейского космического агентства готовятся к любым потенциальным проблемам, которые могут возникнуть у спутника в процессе прохождения над Солнцем.
Все ближе к Солнцу
SolO проводит наблюдения за Солнцем, находясь на необычной орбите, расположенной примерно в 60 солнечных радиусах от него – это внутрь орбиты Меркурия. 15 июня 2020 года он подойдет к поверхности Солнца на расстояние около 77 миллионов километров, а 26 марта 2022 года – на 48 миллионов километров. Наименьшее расстояние в перигелии составит 43 миллиона километров.
Спутник был разработан таким образом, чтобы он постоянно был ориентирован на Солнце, а его поверхность, обращенная к звезде, оборудована солнечным щитом. В процессе движения по орбите он испытывает воздействие солнечного излучения, которое в среднем в 13 раз сильнее, чем на Земле. Для поддержания температуры на SolO используются специальные радиаторы, отводящие избыточное тепло в космическое пространство.
Сближение с перигелием представляет собой сложный и требующий осторожности процесс. У Solar Orbiter становится меньше доступной энергии, поскольку для предотвращения повреждений от перегрева солнечные панели необходимо поворачивать в сторону от Солнца. В связи с этим, во время прохождения перигелия специалисты по динамике полета в центре управления полетом ESOC будут тщательно отслеживать траекторию спутника.
Отчаянные времена требуют отчаянных мер
В случае возникновения проблем в процессе работы команды, SolO может автоматически перейти в «безопасный режим». В этом режиме происходит перезапуск бортового программного обеспечения, и активируются только самые необходимые функции.
Включение этого режима во время приближения к Солнцу могло бы нанести значительный ущерб научным исследованиям, которые в этот период имеют первостепенное значение.
В безопасном режиме первоочередной задачей является ориентация антенны связи в сторону Земли и скорейшее восстановление связи. Хотя яркого света Солнца достаточно для работы базового солнечного датчика, позволяющего аппарату Solar Orbiter постоянно знать свое положение относительно Солнца, ученые на Земле используют звездные трекеры для определения ориентации спутника.
Автоматически активируясь в предварительном режиме, звездные трекеры используются SolO для распознавания характерных звездных конфигураций. На основе этих данных система определяет ориентацию аппарата и выстраивает антенну в нужном направлении для связи с Землей.
Наихудший сценарий и тесты на восстановление
В безопасном режиме SolO использует исключительно резервную антенну для связи. Движение антенны ограничено вертикальной осью, перемещение по горизонтали невозможно. Это позволяет предотвратить некоторые возможные проблемы, однако для ориентации антенны в нужную сторону требуется поворот всего устройства.
Чтобы устранить потенциальную проблему, предусмотрен стробоскопический эффект: в случае, если Solar Orbiter потеряет синхронизацию по времени и не сможет установить местоположение Земли, он начнет вращаться вокруг своей оси, поддерживая тепловой экран обращенным к Солнцу.
В режиме стробоскопа SolO генерирует уникальный сигнал. После его регистрации на наземной станции станет возможной оценка произошедшего, выяснение причины активации безопасного режима и проведение необходимых мер по устранению неполадок и восстановлению работоспособности. Это особенно важно для перезапуска сложных систем, таких как научное оборудование.
За время работы в космосе, которое составляет четыре года, Solar Orbiter ни разу не требовал использования стробоскопа для восстановления. В связи с этим, специалисты ESOC воспользовались периодом минимальной задержки связи с Solar Orbiter, чтобы убедиться в готовности к проведению стробоскопического восстановления.
Успешно завершены испытания по восстановлению. Команды подтвердили свою способность обнаруживать аварийный сигнал Solar Orbiter и определять состояние спутника при активации аварийного режима, даже если звездные трекеры не функционируют).