Фобос-Грунт

Фобос-Грунт — автоматическая межпланетная станция (АМС), разработанная в России для доставки образцов грунта с марсианского спутника Фобоса, а также для проведения научных исследований Марса и его окрестностей. Запуск аппарата состоялся 9 ноября 2011 года с космодрома Байконур. Из-за нештатной работы двигательной установки разгонного блока «Фрегат-СБ» станция не смогла покинуть околоземную орбиту и 15 января 2012 года неконтролируемо вошла в плотные слои атмосферы Земли, разрушившись над акваторией Тихого океана. Миссия считается одной из самых сложных и, вместе с тем, неудачных в истории российской космонавтики.

История создания

Предпосылки и концепция

Идея доставки грунта с Фобоса возникла ещё в советское время. В 1988 году были запущены две АМС «Фобос-1» и «Фобос-2», которые должны были изучить спутник Марса, но обе миссии завершились неудачей из-за сбоев в управлении. В 1990-х годах, после распада СССР, российская космическая программа была свёрнута, и возобновление межпланетных исследований стало возможным лишь в начале 2000-х годов.

В 2005 году НПО имени С. А. Лавочкина (головной разработчик) приступило к проектированию станции в рамках Федеральной космической программы России на 2006–2015 годы. Основной задачей ставилась отработка технологий мягкой посадки на малое небесное тело с малой гравитацией, забора реголита и возврата образцов на Землю. Фобос был выбран как цель из-за его относительной близости к Марсу и предполагаемого содержания водяного льда и органических соединений, что могло бы пролить свет на происхождение Солнечной системы.

Разработка и конструкция

Головным разработчиком выступило НПО имени С. А. Лавочкина, научное руководство осуществлял Институт космических исследований РАН. Станция состояла из двух основных модулей: перелётного (орбитального) и возвращаемого (спускаемого) аппарата. Сухая масса аппарата составляла около 2,4 тонны, стартовая масса с топливом — около 13,5 тонны.

Конструкция включала:

• Двигательную установку — жидкостные ракетные двигатели на компонентах несимметричный диметилгидразин (гептил) и азотный тетраоксид (амил).
• Солнечные батареи — размах панелей составлял около 10 метров.
• Научную аппаратуру — комплекс приборов для дистанционного и контактного изучения Фобоса, Марса и межпланетной среды.
• Манипулятор для забора грунта — устройство для сбора реголита с поверхности Фобоса.
• Возвращаемую капсулу — контейнер для хранения образцов, рассчитанный на возвращение на Землю.

Научная полезная нагрузка

На борту станции было установлено около 20 научных приборов, в том числе:

• Гамма-спектрометр — для определения элементного состава грунта.
• Нейтронный спектрометр — для поиска водяного льда.
• Инфракрасный спектрометр — для изучения минералогии.
• Телевизионная камера — для съёмки поверхности Фобоса.
• Пылевой анализатор — для изучения частиц пыли в окрестностях Марса.
• Радиоизотопный источник питания — для обогрева и электропитания в условиях низкой освещённости.

Кроме того, на станции находился китайский микроспутник «Инхо-1» (Yinghuo-1), предназначенный для изучения марсианской атмосферы и ионосферы. Он должен был отделиться после выхода на орбиту Марса.

Ход миссии

Запуск и авария

Запуск состоялся 9 ноября 2011 года в 00:16 по московскому времени с площадки № 45 космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя «Зенит-2SБ». Первые два этапа выведения прошли штатно: разгонный блок «Фрегат-СБ» вывел станцию на опорную орбиту. Однако после первого включения двигателя разгонного блока для перехода на отлётную траекторию к Марсу связь с аппаратом была потеряна.

Как выяснилось впоследствии, из-за ошибки в программном обеспечении (некорректной обработки параметров ориентации) двигательная установка не включилась. Станция осталась на низкой околоземной орбите высотой около 200–300 км. Попытки восстановить управление предпринимались в течение нескольких недель, но безуспешно. Аппарат не смог скорректировать орбиту и начал постепенно снижаться.

Падение

15 января 2012 года в 21:45 по московскому времени «Фобос-Грунт» вошёл в плотные слои атмосферы Земли. Несгоревшие фрагменты станции, включая топливные баки с остатками гептила, упали в акваторию Тихого океана в 1250 км к западу от чилийского острова Уэллингтон. По данным Роскосмоса, обломки не достигли суши, и экологического ущерба нанесено не было. Однако некоторые эксперты высказывали опасения по поводу возможного загрязнения океана токсичным топливом.

Причины неудачи

Расследование аварии проводилось специальной комиссией Роскосмоса. Основной причиной была названа ошибка в программном обеспечении бортового вычислительного комплекса. В условиях невесомости и при отсутствии сигнала с Земли система управления неправильно интерпретировала данные о положении аппарата, что привело к блокировке запуска двигателя.

Дополнительными факторами стали:

• Недостаточная наземная отработка — симуляция полёта в условиях, максимально приближенных к реальным, не проводилась в полном объёме.
• Спешка в подготовке — запуск был приурочен к благоприятному астрономическому окну, которое открывается раз в 26 месяцев, что вынудило разработчиков сократить сроки испытаний.
• Конструктивные недостатки — отсутствие резервных каналов управления и дублирующих систем на случай отказа основного контура.

Последствия и значение

Для российской космонавтики

Неудача «Фобос-Грунта» стала серьёзным ударом по престижу российской космической программы. Это была первая за 15 лет попытка России запустить межпланетную станцию, и её провал привёл к затяжному кризису в области автоматических исследований дальнего космоса. Были утрачены ценные научные данные, которые могли бы быть получены при успешной реализации миссии.

В 2013 году было принято решение о разработке новой миссии — «Бумеранг» (впоследствии переименованной в «Фобос-Грунт 2»), но из-за финансовых и технических трудностей её реализация была отложена на неопределённый срок. По состоянию на 2025 год, запуск новой станции к Фобосу планируется не ранее 2030-х годов.

Для международного сотрудничества

Неудача миссии также негативно сказалась на сотрудничестве России с Китаем в области космоса. Китайский микроспутник «Инхо-1» был утерян вместе со станцией. Впоследствии Китай самостоятельно реализовал программу исследования Марса (миссия «Тяньвэнь-1», 2020 год), не привлекая российских партнёров.

Научные и технические уроки

Несмотря на провал, опыт разработки и эксплуатации «Фобос-Грунта» был использован при создании последующих аппаратов, в частности, лунных станций серии «Луна-Глоб» и «Луна-Ресурс». Были усовершенствованы системы управления и навигации, а также процедуры наземной отработки.

Критика

Миссия «Фобос-Грунт» подверглась критике по нескольким направлениям:

• Управление проектом — недостаточное финансирование, сжатые сроки и слабая координация между разработчиками.
• Техническая сложность — попытка реализовать слишком амбициозную задачу (возврат грунта) при ограниченных ресурсах и устаревшей элементной базе.
• Отсутствие резервирования — критически важные системы не имели дублирующих каналов, что сделало аварию фатальной.

Интересные факты

• Стоимость миссии оценивалась в 5 миллиардов рублей (около 170 миллионов долларов США по курсу 2011 года).
• На станции находился микрочип с именами участников проекта и символикой Роскосмоса, который был утерян вместе с аппаратом.
• В 2012 году, после падения станции, в СМИ появились слухи о возможном заражении океана гептилом, однако Роскосмос опроверг эти данные, заявив, что топливо сгорело в атмосфере.
• «Фобос-Грунт» остаётся единственной российской межпланетной станцией, запущенной в XXI веке (по состоянию на 2025 год).

Источники

• Маров М. Я. «Космические исследования Солнечной системы». — М.: Физматлит, 2018.
• Отчёт комиссии Роскосмоса по расследованию причин аварии «Фобос-Грунта» (2012).
• «Фобос-Грунт: проект и результаты» / под ред. Л. М. Зелёного. — М.: ИКИ РАН, 2013.
• Статья «Phobos-Grunt: The Russian Mars Moon Mission That Failed» на сайте Space.com (2012).
• Данные НПО имени С. А. Лавочкина о конструкции и характеристиках АМС «Фобос-Грунт».