Секрет долголетия космического телескопа Spitzer

30 января 2020 года, спустя почти 16 лет исследований космоса, инфракрасный космический телескоп Spitzer будет полностью отключен. К тому времени он проработает на 11 лет больше, чем было заложено в основной миссии. Spitzer помог раскрыть множество загадок Вселенной: от нового кольца вокруг Сатурна до наблюдений за некоторыми самыми далекими из известных нам галактик. Он наблюдал за звёздами на каждом этапе их жизни, занимался картографией нашей галактики, удивлял нас великолепными снимками туманностей и исследовал экзопланеты.

Spitzer вращается вокруг Солнца по орбите, сходной с земной, но немного медленнее. Сегодня он отстает от нашей планеты примерно на 254 миллиона километров, что более чем в 600 раз превышает расстояние между Землёй и Луной. Когда аппарат направляет свою антенну на Землю для передачи данных или получения команд, его солнечные панели отклоняются от Солнца. Это происходит из-за особенности орбиты и столь огромного расстояния. В эти моменты телескоп полагается лишь на заряд собственных аккумуляторов. Угол, под которым панели отворачиваются от Солнца, увеличивается с каждым годом. Сегодня, чтобы поддерживать связь с Землей, Spitzer должен расположить свои панели под углом 53 градуса от Солнца, с учётом, что изначально их не планировали наклонять более чем на 30 градусов от Солнца.

Телескоп может общаться с Землей примерно 2,5 часа за один сеанс связи, прежде чем будет вынужден развернуть свои солнечные панели обратно к звезде для подзарядки батарей. И без того небольшое окно связи будет сокращаться год за годом, если Spitzer продолжит свою миссию, а это означает, что есть предел продолжительности эффективного управления аппаратом.

Постоянное усилие

Научить космический аппарат работать в новых условиях не так уж и просто, недостаточно нажать на нужную кнопку. Например, если бы панели ещё в самом начале работы миссии отклонились бы больше, чем на 30 градусов от Солнца, программное обеспечение перевело бы космический аппарат в «безопасный режим» до устранения неполадок. Изменение угла наклона телескопа Spitzer по отношению к Солнцу может также активировать защитные механизмы, которые предназначены для предотвращения перегрева частей космического аппарата. Переход в «безопасный режим» может представлять риск как из-за растущего расстояния от Земли (что затрудняет связь), так и из-за того, что стареющие бортовые системы могут не перезапуститься после их отключения.

Команде миссии удалось перенастроить протоколы безопасности. При этом они следили за тем, чтобы изменения не привели к нежелательным последствиям. «Я могу искренне сказать, что никто, участвующий в планировании миссии, не думал, что мы будем работать в 2019 году, — говорит Лиза Сторри-Ломбарди (Lisa Storrie-Lombardi), руководитель проекта Spitzer. — Но у нас есть невероятно мощный космический аппарат и не менее невероятная команда. В таком деле нужно немного удачи, ведь предвидеть всё невозможно».

Сохраняя хладнокровие

Большинство инфракрасных детекторов необходимо охлаждать, так как высокая температура может вывести их из строя. Это охлаждение обычно осуществляется с помощью хладагента. Вместо этого конструкторы телескопа Spitzer придумали систему пассивного охлаждения. Они также выбрали материалы для наружной части аппарата, которые отражали бы солнечный свет, прежде чем он сможет нагреть телескоп. При подобной конструкции охлаждающая жидкость нужна только для понижения температуры лишь на несколько градусов.

Сокращение объёма охлаждающей жидкости позволило инженерам уменьшить общий размер космического аппарата более чем на 80%, а предполагаемый бюджет более чем на 75%. Несмотря на то, что запасы охлаждающей жидкости на Spitzer закончились ещё в 2009 году, из-за чего два из трёх инструментов вышли из строя, команда смогла сохранить работоспособность части оборудования.

Расширенная более чем в два раза миссия Spitzer дала науке ряд интереснейших открытий. В 2017 году телескоп благодаря проведённым наблюдениям помог подтвердить открытие семи планет, которые вращаются вокруг звезды TRAPPIST-1. Последние полтора года аппарат будет сосредоточен на исследованиях экзопланет. Также 650 часов отводится для наблюдений за планетами, обнаруженными телескопом TESS (Transit Exoplanet Survey Satellite), который был запущен чуть более года назад.

Заключительное путешествие

Каждая миссия должна рано или поздно заканчиваться. Проблемы в эксплуатации телескопа продолжают множиться, возрастает риск нештатных ситуаций. Поэтому NASA приняло решение осуществить контролируемое завершение миссии.

В то время как миссия телескопа Spitzer подходит к концу, аппарат ещё может подготовить будущий плацдарм для исследований будущего космического телескопа JWST (James Webb Space Telescope), который должен быть запущен в 2021 году. Основное зеркало JWST примерно в 7,5 раз больше, чем у Spitzer, а это значит, что он сможет изучать те же районы неба, но в гораздо более высоком разрешении.

Тринадцать научных программ уже отобраны для первых пяти месяцев работы JWST, четыре из которых основаны непосредственно на наблюдениях телескопа Spitzer. Миссия JWST поможет ответить на вопросы, ответ на которые начал искать Spitzer.

Источник: phys.org/news/2…

2 thoughts on “Секрет долголетия космического телескопа Spitzer

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *