Спутник ЕКА для наблюдения за Солнцем Solar Orbiter (SolO) приближается к перигелию — точке максимального сближения с Солнцем на его текущей орбите. Он достигнет ее завтра, 4 апреля 2024 года, подойдя на расстояние 0,29 астрономических единиц от Солнца. 1 АЕ равна расстоянию между Землей и Солнцем, поэтому он пройдет на расстоянии чуть более 43 миллионов километров от поверхности Солнца.
Это столь же опасный момент для аппарата, сколь и важный для научной деятельности миссии, поэтому группа управления миссией ЕКА готовится к любым проблемам, с которыми может столкнуться спутник во время полета над нашей постоянно активной и непредсказуемой звездой.
Все ближе к Солнцу
SolO ведет наблюдения за Солнцем с эксцентричной орбиты на расстоянии около 60 солнечных радиусов, в пределах орбиты Меркурия. 15 июня 2020 года он приблизится к поверхности Солнца на расстояние 77 миллионов километров, а 26 марта 2022 года — на 48 миллионов километров. Ближайший перигелий приблизит его к 43 млн км.
Спутник специально спроектирован так, чтобы всегда быть направленным на Солнце, а его сторона, обращенная к нашей звезде, защищена солнечным щитом. Во время своей орбиты он подвергается (в среднем) в 13 раз более интенсивному солнечному излучению, чем на Земле. Температура на SolO регулируется с помощью специальных радиаторов, которые отводят излишки тепла в космос.
Однако приближение к перигелию — очень деликатная операция. У Solar Orbiter остается меньше энергии, так как из-за сильного нагрева ему приходится наклонять солнечные панели в сторону от Солнца, чтобы избежать повреждений. Поэтому во время прохождения перигелия группа экспертов по динамике полета в центре управления полетом ESOC будет очень внимательно следить за продвижением спутника.
Отчаянные времена требуют отчаянных мер
Если что-то пойдет не так во время работы команды, SolO может автоматически перевести себя в «безопасный режим». В этом режиме бортовое программное обеспечение перезапускается и активируются только самые основные функции.
Активация этого режима во время перигелия была бы особенно вредной из-за серьезного воздействия на научные операции, которые в это время наиболее важны.
Наивысший приоритет в безопасном режиме — направить антенну связи на Землю и как можно скорее восстановить контакт. Солнце настолько яркое, что базового солнечного датчика достаточно, чтобы Solar Orbiter всегда знал, где находится Солнце, но ученые на Земле вынуждены полагаться на звездные трекеры, чтобы определить, в каком направлении находится спутник.
Звездные трекеры включаются автоматически в предварительном режиме, и SolO использует их для распознавания определенных звездных моделей. По ним он может определить свою ориентацию и направление, в котором должна быть направлена его антенна для связи с Землей.
Solar Orbiter во время испытаний, проведенных в декабре 2018 года в термовакуумной камере на предприятии IABG в Оттобрунне, Германия. Мощные лампы имитируют солнечное излучение, чтобы продемонстрировать, что спутник может выдержать экстремальные температуры, с которыми он столкнется вблизи Солнца. Цветом обозначены температуры поверхности SolO, соответствующие диапазону, указанному в цветовой шкале справа (в °C).
Наихудший сценарий и тесты на восстановление
В безопасном режиме SolO может использовать только свою запасную коммуникационную антенну. Она может двигаться вверх и вниз по одной оси, но не влево и вправо по другой. Это позволяет избежать ряда потенциальных осложнений, но также означает, что весь аппарат должен вращаться, чтобы направить антенну в определенную сторону.
Решением проблемы является стробоскопический эффект: если Solar Orbiter окажется во временном режиме и не сможет определить местоположение Земли, он начнет вращаться вокруг одной оси, сохраняя тепловой экран направленным на Солнце.
В режиме стробоскопа SolO излучает особый сигнал. Как только он будет обнаружен на одной из наземных станций, можно будет оценить ситуацию, понять, что вызвало активацию безопасного режима, и провести операции по решению проблем и восстановлению. Особенно это касается перезапуска более продвинутых систем, например, научных приборов.
За четыре года пребывания в космосе Solar Orbiter ни разу не приходилось прибегать к использованию стробоскопа для восстановления. Поэтому команды ESOC воспользовались недавним периодом низкой задержки связи с Solar Orbiter, чтобы проверить, готовы ли они к настоящему стробоскопическому восстановлению.
Испытания по восстановлению прошли успешно. Команды подтвердили, что они могут обнаружить аварийный сигнал Solar Orbiter и определить статус спутника в случае активации аварийного режима (даже при неисправных звездных трекерах).
