Новости космонавтики.-2012.-№3.-с.40-41.

15 января российская межпланетная станция «Фобос-Грунт», запущенная 8 ноября 2011 г.,  совершила неуправляемый вход в атмосферу Земли. По данным Войск воздушно-космической обороны России, это произошло в 20:45 ДМВ (17:45 UTC) над Тихим океаном в 1250 км западнее острова Веллингтон (Чили), то есть примерно над 49°ю.ш. и 92°з.д. Американское Стратегическое командование, в свою очередь, сообщило, что вход в атмосферу состоялся в 17:46 UTC (±1 мин) в точке с координатами 46°ю.ш. и 87°з.д. Расхождение не превысило точности прогноза – одна минута, или примерно 500 км вдоль орбиты.

Земной поверхности могли достичь отдельные элементы конструкции, сделанные из тугоплавких материалов. Компоненты топлива, вероятнее всего, сгорели в атмосфере на высоте 40–50 км. Отдельные фрагменты КА могли достичь Чили или Аргентины, но сообщений об их обнаружении не поступало.

Внутри блока датчиков Мёссбауэровского спектрометра MIMOS II были размещены два источника гамма-излучения, содержащие 57Co. С учетом очень малой массы радиоактивного материала – всего 10 микрограмм – серьезной угрозы радиоактивного заражения они не представляли. Поскольку период полураспада 57Co – всего 271 день, уже через несколько лет он распадется почти полностью.

Версии, версии…

Споры о причинах аварии зонда и не думали утихать после его падения. Так, 16 января газета «Коммерсантъ» заявила, что «Фобос-Грунт» мог случайно пострадать от воздействия американского радара, находящегося на атолле Кваджалейн (Маршалловы острова), якобы проводившего в ночь с 8 на 9 ноября радиолокацию астероида 2005 YU55, пролетавшего на небольшом расстоянии от Земли.

Некоторым обоснованием этой версии служил тот факт, что «Фобос-Грунт» действительно прошел над Кваджалейном на первом витке в 20:44:32 UTC, правда на высоте всего 24°, и был с трудом виден над горизонтом на втором витке в 22:18. Однако в то время, когда отечественная АМС пролетала над Маршалловыми островами, астероид 2005 YU55 оттуда просто физически не мог наблюдаться: по расчетам Теда Молчана (Ted Molczan), он находился ниже горизонта с 07:40 до 00:40 следующего дня.

Кроме того, было объявлено, что радарные исследования астероида 2005 YU55 проводились с помощью антенн Сети дальней связи NASA (DSN, Deep Space Network), а военные радары на атолле Кваджалейн никогда не задействовались в подобных исследованиях.

Наконец, телеметрия с КА принималась при пролете над территорией России не только на первом, но и на втором витке, в том числе на специализированную наземную станцию НПО им. С.А.Лавочкина в Химках с 21:48 до 21:54 UTC, то есть по крайней мере на первом пролете в зоне видимости Кваджалейна КА поврежден не был.

Тем не менее в НПО имени С.А.Лавочкина были проведены контрольные эксперименты, которые показали, что мощности наземного радара было бы недостаточно для повреждения аппаратуры станции.

Еще одна версия гибели «Фобос-Грунта» в результате воздействия внешних сил появилась 13 января в «Интерфаксе» и была повторена «Московским комсомольцем». Вице-президент Академии инженерных наук имени А.М.Прохорова профессор Юрий Кубарев предположил, что АМС могла погубить плазма: «По мнению некоторых специалистов, «Фобос-грунт» несколько раз пролетал через плазменное образование. Это область, где нейтральные частицы превращаются в ионы и электроны. Она не влияет на динамику космического аппарата. Но что касается приборов, они могут выйти из строя, попав в плазму. Один из приборов может вывести другой из строя, даже если не связан с ним напрямую».

Официальной реакции на эти версии от Роскосмоса не последовало.

Выводы комиссии

Межведомственная комиссия (МВК) по анализу причин потери «Фобос-Грунта» во главе с Ю.Н.Коптевым, созданная 9 декабря, завершила свою работу и 30 января передала отчет руководителю Роскосмоса. На следующий день они были представлены на выездном заседании ВПК в Воронеже, а 3 февраля основные положения Заключения МВК были опубликованы на сайте Роскосмоса. Документ рассматривал как причины невыполнения операции по старту с орбиты к Марсу, так и дальнейшее функционирование КА на околоземной орбите.

По телеметрическим данным, полученным с борта КА на 1-м и 2-м витках (8 ноября с 20:29 до 22:10 UTC), комиссия отметила  штатное функционирование бортовых систем и не выявила отклонений от выполнения циклограммы. С учетом дополнительных данных, полученных в сеансах 22–24 ноября, комиссия исключила отказ основных систем и агрегатов КА как первопричину возникновения нештатной ситуации (НШС).

Комиссия определила, что причиной ее явился перезапуск двух полукомплектов устройства ЦВМ22 бортового вычислительного комплекса (БВК; двойной «рестарт»), выполнявших управление КА «Фобос-Грунт». После этого в соответствии с логикой работы бортового комплекса управления (БКУ) произошло прерывание штатной циклограммы, и КА перешел в режим поддержания постоянной солнечной ориентации (ПСО) и ожидания команд с Земли в X-диапазоне связи.

«Наиболее вероятным фактором, который мог стать первопричиной двойного «рестарта», является локальное воздействие тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ) космического пространства, которое привело к сбою в оперативных запоминающих устройствах (ОЗУ) вычислительных модулей комплектов ЦВМ22... на втором витке КА «Фобос-Грунт».

Сбой ОЗУ мог быть вызван кратковременной неработоспособностью электрорадиоизделий вследствие воздействия ТЗЧ на ячейки вычислительных модулей ЦВМ22, которые содержат две микросхемы одного типа WS512K32V20G2TM (ячейки вычислительных модулей располагаются в едином корпусе параллельно друг другу). Воздействие привело к искажению программного кода и срабатыванию «сторожевого» таймера, что стало причиной «рестарта» обоих полукомплектов ЦВМ22.

Модель подобного взаимодействия ТЗЧ с электронной компонентной базой не регламентирована нормативно-техническими документами. Комиссия считает необходимым разработать и внедрить... нормативно-технические документы, содержащие современные модели ионизирующих излучений космического пространства и руководства по их использованию.

МВК рассмотрела другие факторы, способные вызвать двойной «рестарт» ЦВМ22:

-электромагнитные помехи в контурах БВК, что могло привести к кратковременному аппаратному отказу и, как следствие, сбоям в работе и невыполнению циклограммы...;

-сбой в программном выполнении задач: превышение допустимого интервала времени выполнения отдельных задач, повторившееся не менее двух раз подряд (задачи логики, межпроцессорного обмена, ориентации и стабилизации, управления маршевым двигателем);

-программные некорректности взаимодействия параллельно работающих ЦВМ (ошибка в программном обеспечении)».

Возможность двойного «рестарта» комплекта ЦВМ22 вследствие воздействия электромагнитных помех и изменения условий выполнения программы была исследована в январе 2012 г. на комплексном стенде предприятия-изготовителя и не получила подтверждения. Возникновение НШС на основе остальных факторов комиссия также признала маловероятным.

Вывод о воздействии ТЗЧ как первопричине аварии был встречен резкой критикой. Между тем сбои в работе научных аппаратов из-за такого воздействия, в том числе и с потерей КА, отнюдь не редкость. Кроме того, включение маршевой ДУ в конце второго витка должно было состояться в зоне Бразильской магнитной аномалии, где концентрация проникающих к границе атмосферы частиц максимальна. Другое дело, что конструктивные и организационные меры должны сводить вероятность такого сбоя к минимуму и позволять преодолеть его последствия...

В Заключении также приведен краткий обзор работы КА после возникновения НШС. Напомним: построив ПСО, он ждал команд с Земли.

«В период с 9 по 24 ноября на КА поддерживался энергобаланс.

Начиная с 24 ноября началось нарушение энергобаланса по причине того, что передатчик не был отключен в сеансе связи.

К 29 ноября резервы аккумуляторной батареи (АБ) и химического источника тока (ХИТ) перелетного модуля (ПМ) были исчерпаны. На борту ранее прошел режим «минимального напряжения» в СЭС – «Umin2» (предположительно 27 ноября), произошла разгерметизация ХИТ ПМ. Последствия в виде отделившихся от КА двух фрагментов наблюдали средства STRATCOM (США).

Постоянное воздействие на орбиту космического аппарата могло быть из-за работы двигателей ориентации в режиме ПСО.

Потеря энергобаланса привела к потере управления КА. Эпизодическая работа БКУ и управление КА было возможным только на отдельных незатененных участках орбиты полета КА, где была засветка СБ».

Следует отметить, что ход событий, восстановленный нами в статье «“Фобос-Грунт”: несбывшиеся надежды» (НК №1, 2012, с.28–43), практически полностью совпал с выводами Межведомственной комиссии. Мы не указали лишь причину исчерпания резервов ХИТ ПМ – нарушение энергобаланса из-за не выключенного после сеанса связи передатчика...

Кто виноват и что делать?

Гибель «Фобос-Грунта» ставит множество практических вопросов. Как изменятся сроки осуществления новых российских межпланетных проектов и их задачи? Захотят ли иностранные партнеры еще раз рискнуть разместить свою научную аппаратуру на наших аппаратах? Будет ли повторена попытка доставить грунт с Фобоса?

1 февраля на круглом столе в РИА «Новости» директор ИКИ РАН Лев Зелёный заявил, что неудача миссии «Фобос-Грунт» не должна остановить развитие российских планетных исследований и выполнение поставленных перед этим проектом задач. Он отметил, что неудачи в космической отрасли бывают у всех стран. «Но всегда и всюду делом чести и престижа агентства было эти миссии повторить, эти задачи решить... Это естественно для агентства – неудачу преодолеть и идти дальше. Мне кажется, это обязательно нужно сделать. Мы ждем поддержки общества в этом... Задача «Фобоса» не решена, и в ближайшие десятилетия она не решится. Надо повторять миссию. Мы ждем поддержки российского народа в этом деле. Это нужно и ученым, и нашей стране».

По мнению Л.М.Зелёного, новая межпланетная станция «Фобос-Грунт-2», которая может быть создана взамен утраченной, будет технически проще и обойдется дешевле – примерно в 3 млрд руб. По его словам, новую станцию можно было бы сделать к 2016 г., но технические ресурсы НПО имени С.А.Лавочкина этого не позволяют, поэтому «Фобос-Грунт-2» может стартовать не ранее 2018 г.

Сейчас, после более чем 20-летнего перерыва в отечественных межпланетных исследованиях, проект «Фобос-Грунт» кажется слишком амбициозным. Однако в те годы, когда он «закладывался», еще были свежи воспоминания об исключительно успешных миссиях к Венере и комете Галлея (проект «Вега»), и экспедиция за грунтом спутника Марса выглядела хотя и сложной, но вполне решаемой задачей.

Глядя же с позиции дня сегодняшнего, нужно признать, что стартовавшие в 1984 г. «Веги» стали последними полностью успешными отечественными межпланетными миссиями. К моменту реального развертывания в 2005 г. работ над «Фобос-Грунтом» из российской космонавтики ушло целое поколение специалистов, которые имели опыт создания автоматических станций и управления ими на межпланетных траекториях. Многому приходилось учиться с нуля – и сразу же на миссии высшего уровня сложности!

С точки зрения наработки опыта логичней было бы начать с подготовки лунных миссий, создав в первую очередь относительно недорогой зонд, на котором можно было бы отработать и новую платформу, и логику БКУ, и технологию связи и управления, и способы взаимодействия специалистов.

В реальности же получилось наоборот. Не были предусмотрены ни самостоятельный выход БКУ из сбоя на опорной орбите, ни возможность оперативного управления КА в этот период, ни даже автоматическая передача необходимой информации о состоянии борта. Не было обеспечено восстановление энергобаланса путем принудительного выключения передатчика. Плюс к тому – вынужденное использование зарубежных комплектующих без полной уверенности в их надежности...

Очевидно, что одного лишь энтузиазма и целеустремленности для создания современных АМС недостаточно. Нужна школа, где происходит связь поколений и передается наработанный на ряде последовательных проектов опыт.

Дорогу осилит идущий! Если строить много межпланетных станций и запускать их как можно чаще (начав, например, с лунных аппаратов), успех будет достигнут.

А.Ильин