Фобос Грунт. Хроника последней марсианской миссии.
Бернд Ляйтенбергер (Bernd Leitenberger) аналитик космонавтики
Здесь мы возвращаемся к теме драматических событий последней российской марсианской миссии. В более ранних материалах прозвучало, что России видимо придется надолго отложить полеты автоматических аппаратов к Красной планете. И действительно, со времени упомянутой миссии (ноябрь 2011) прошло уже более 10 лет. Но, как и тогда, снова нелады с теперь уже многострадальным российско-европейским проектом «Экзомарс», который уже в который раз откладывается. Тут и неудачная конструкция европейской парашютной системы и проблемы с двигателями посадочной ступени марсохода. Не в последнюю очередь сказались и последствия COVID-19. К тому же сейчас на первый план вышла Лунная программа (проект "Луна-Глоб"). Но вернемся к аналитике Ляйтенбергера.
Потеря Фобос-грунт не единственное, на что можно пожаловаться в российской космической программе. Новая версия Протона, Протон М, в 50-ти стартах показала надежность только 90%. На сегодняшний день* это очень плохой результат, прежде всего для модели, которая находится в производстве уже свыше 40 лет. Только в июле и августе 2011 года полезные нагрузки были потеряны в трех стартах. 2011 стал самым черным годом для российской космонавтики за последние 60 лет.
Анатолий Зак, который ведет сайт russianspaceweb.com, сообщает об истощении российской космической индустрии*, как глобальной причине всех аварийных стартов. Многие более молодые инженеры и научные работники покидали страну, когда обрушилась российская космическая программа в начале девяностых. Они направились в Европу и США. Где со своей квалификацией они были востребованными работниками. В Советском Союзе национальная космонавтика долгое время была престижной программой. Сотрудники были высококвалифицированными, наслаждались привилегиями и чрезвычайно высокой оплатой. Развал Советского Союза сопровождался экономическим упадком, который и привел к этому исходу. Впрочем, оставались еще и более возрастные сотрудники, которые либо не хотели уезжать на Запад из-за семейных обстоятельств, либо не были там востребованы. Правда, растущие поступления от экспорта нефти и газа уже обеспечивали прилив средств в российскую космическую программу. Но теперь отсутствовали зрелые высококвалифицированные сотрудники. Пробелы в кадрах были заполнены молодыми недавними выпускниками вузов. Но ввиду того обстоятельства, что новоиспеченный инженер в НПО им. Лавочкина зарабатывал едва ли половину от того, что имел продавец мобильных телефонов в Москве (340 Евро в месяц), высококвалифицированный персонал оставался, конечно, в проигрыше.
Резюме
Неудача миссии Фобос Грунт независимо от главных причин базировалась на двух вещах. Это была слишком амбициозная программа с чрезвычайно маленьким бюджетом. По первому пункту: хотя Россия и имела 18 миссий к Марсу, но ни одна из них не была по-настоящему удачной. Теперь же были поставлены сразу две грандиозные задачи взятие пробы грунта на Фобосе и возращение капсулы с пробой грунта на Землю. Аналогичный американский проект с взятием пробы грунта но с поверхности Марса уже почти два десятилетия периодически появляется в долгосрочных планах НАСА, но до реализации не дошел. Для такой миссии нет средств, так как она очевидно была бы еще дороже и комплекснее, чем миссия MSL. При этом НАСА может оглянуться на длинный список удавшихся миссий. Оно удачно посадило на Марс шесть космических зондов. Пять орбитальных станций кружат вокруг Красной планеты. В настоящее время три зонда еще активны, все далеко превысили запланированый срок функционирования. Для России лучше всего подошло бы менее амбициозное предприятие. Например, орбитальная станция или неподвижный посадочный модуль на поверхности Марса. Тогда, базируясь на полученных знаниях и приобретенном опыте, можно было предпринять миссию подобную Фобос Грунт.
Второе это финансирование. 120 миллионов Евро, которые потрачены на Фобос Грунт, невозможно, конечно, сравнивать с 2,5 миллиардами Евро, которые стоит MSL. Космическая техника прежде всего отличается очень высокой интенсивностью в работе. Большая часть средств приходится на разработку. Годы уходят на проработку конструкции зондов и планирование экспериментов, на проверку и установку деталей, на проверку и оптимизирование конструкции на компъютерных симуляторах. Тогда делают летный экземпляр и несколько тестовых экземпляров. При этом автоматизация невозможна. Это единичное и соответственно очень дорогое изготовление. Здесь затраты определяются уровнем зарплаты специалистов. В России он ниже, чем в западных странах. Поэтому Роскосмос обходится бюджетом, который меньше, чем у японского космического агентства JAXA. Но с ним Роскосмос проводит больше дюжины стартов в год, в то время как у JAXA лишь два или три. Несколько лет назад стало известно, что ракета-носитель «Протон» стоит только 25 млн. долларов. В то же самое время коммерческий старт был предложен за 90 млн. долларов.
И все же даже для низкого уровня зарплат в России 120 млн. Евро это по-настоящему мало. Для Марса 96 только российская часть затрат составляла 300 млн. долларов. Этот проект стал возможен благодаря дополнительным 80-ти млн. Евро от Европейского космического агентства, чтобы выплатить задолженность по зарплате в НПО им. Лавочкина. Со времени старта Марс 96 прошло 15 лет, и Фобос Грунт с еще более амбициозной целью стоит только долю стоимости прежней миссии. Трудно предположить, что такое было бы возможно без тотальной экономии. Самое простое, на чем можно было экономить это на качестве выполнения работ. Характерным для техники, работающей на космических аппаратах является то, что ее нельзя ремонтировать. Поэтому все начиная от конструкции и до момента старта многократно тестируется. Проекты проверяются на симуляторах, прототипы строятся и тестируются, каждый тест документируется, перепроверяется независимыми персонами. Шутят, что на каждую тонну «космического железа» приходится «известная тонна бумаг». Протокол тестов и испытаний светового прибора для МКС, занимает, например, 550 страниц. Если здесь сэкономить, то, наверное, стоимость миссии можно ощутимо уменьшить. Многое говорит о том, что в проекте Фобос Грунт так и было.
Вышедшие из строя чипы никогда не тестировались на пригодность работы в условиях космоса. На это намекает вышеупомянутое письмо бывшего сотрудника НПО им. Лавочкина. После старта стало известно, что ни программное обеспечение не прошло проверку на симуляторах, ни для тестирования не имелось полностью комплектной второй модели Phobos Grunt. Последнее было нормальным для русских сателлитов, не шедших в серию. И это также являлось причиной того, почему русские зонды были намного дешевле зондов Европейского агентства или NASA. Там было обычным делом наряду с собственно зондом (на профессиональном жаргоне: летным экземпляром) изготовливать многочисленные модели. Многие из этих моделей имеют только частичную комплектацию. Например, электроника и кабельные жгуты для тестирования работоспособности и чувствительности к электромагнитному излучению (EMV тест) или корпус с источниками тепла для тестирования теплового режима работы. Но, в конечном счете это почти всегда получается вторая идентичная модель, т.н. инженерный экземпляр. Его используют для проведения генерального испытания (он, как при старте, проходит вибрационные испытание на вибрационном столе). Он подвергается вакуумным испытаниям для имитации космического пространства и так далее, и тому подобное…
Преимуществом является то, что этот инженерный экземпляр перед стартом можно было разбирать и самым тщательным образом тестировать и тем самым вносить дополнительные изменения в летный экземпляр, не повреждая его. Даже при потере летного экземпляра остается инженерный экземпляр (практически точная копия летного), можно провести его изучение и так, возможно, найти причину.
Так как в последнее время имелись и другие провалы, можно говорить о цепочке. В случае неудачного старта транспортника Прогресс М-12М, снабжающего МКС, причиной являлось закупорка топливных трубопроводов. Этого инцидента можно было бы избежать проведением предстартового контроля. От всей массы этих промахов Phobos Grunt отличался одной важной деталью: это был вновь разработанный космический аппарат. Когда не удаются старты ракет-носителей, которые производятся без изменений конструкции уже на протяжении десятилетий, насколько же более рискованным является тогда новоразработанный космический зонд, у которого проблемы возникают не только при изготовлении, но и на этапе проектирования.
Другой пресный привкус остается после постановки цели проекта. До сих пор происходило так, что Россия всегда хотела опережать США. Сперва при пролетах вблизи небесных тел. Когда это не удалось, и США объявили о первой орбитальной станции, Советский Союз тотчас же перешел к созданию своей орбитальной станции (миссия Mars 69). Уже тогда миссия Марс 2+3 должна была высадить аппарат на поверхность Марса. Флотилия из четырех марсианских зондов в стартовом окне 1973 года была выведена на отлетную траекторию, чтобы совершить посадку на Марс, опередив зонд «Викинг». При этом было известно, что электроника на пути к Красной планете с высокой долей вероятности выйдет из строя. Затем последовали Фобос 1 и 2, чтобы посетить марсианский спутник. А также был Марс 96, являвшийся еще более амбициозным проектом. В каждом из перечисленных проектов применялось впервые разработанное, никогда до этого не опробованное на практике оборудование. Например, на Марс-96 это пенетратор (ударный бур, погружавшийся в марсианскую почву на 5-6 м при посадке на марсианскую поверхность). И вот теперь снова провал миссии (Фобос Грунт), которая также должна была нести на себе впервые разработанное оборудование. Невольно задаешься вопросом, был ли шанс у Фобос Грунт как у проекта, если бы он не имел в себе никогда не решавшуюся ранее задачу? По мнению автора многое говорит в пользу этого, так как едва ли можно по-другому объяснить, почему Россия, которая до этого не имела ни одной удачной марсианской миссии, сразу пошла на такой амбициозный проект.
Вопрос, как бы отразилась неудача Phobos Grunt на втором актуальном проекте космического зонда России, венерианском аппарате “Венера Д” („Venera D“), остается открытым. Он должен был применить ту же стартовую методику и равным образом использовать MDU, чтобы добраться до Венеры и там перейти на орбиту искусственного спутника Венеры. Планировались и другие спутники, которые должны были использовать это же MDU. Шла ли речь вообще об этой миссии, остается вопросом. Все миссии включая взятие пробы грунта с поверхности Марса («Марс Грунт») имели довольно большие притязания. И для России безусловно является постыдным, что целесообразно было бы приступать к выполнению планетарных программ постепенно: сперва к простым миссиям, потом к сложным. И смотря по ситуации являлось также не лишенным смысла по другому подходить к международному сотрудничеству: вместо того, чтобы разрабатывать собственные зонды, нужно было просто предоставлять ракеты-носители и разгонные блоки другим партнерам для установки на них иностранных космических зондов.** На них можно было бы устанавливать российское научное оборудование. Это было бы хорошей синергией.
Чрезвычайная сложность миссии
Фобос-грунт с уверенностью можно отнести к самой инновационной из всех более ранних марсианских миссий России. Из-за серьезной нехватки средств на такое архи сложное мероприятие был применен ряд технических новшеств, до сих пор не применявшихся на российских межпланетных станциях. Роль разгонного блока брала на себя космическая станция. Например, впервые в практике Роскосмоса применение электрореактивной двигательной установки на космической станции. Из-за этого площадь солнечных батарей совсем небольшой межпланетной станции (масса 590 кг) составляла 60 м2.
Вместо тяжелого «Протона» применялся носитель среднего класса «Зенит», который был в три раза дешевле. Даже под обтекателем Зенита станция выглядела совсем небольшой. Дополнительным осложняющим техническим фактором являлось наличие китайского зонда массой 110 кг, который АМС должна была «тащить на себе» до самого Марса. За счет массы «китайца» можно было бы взять на станцию больше топлива и сделать конструкцию возвращаемого и спускаемого аппаратов более совершенной.
Так сорвалось последнее предприятие России к Марсу.* Космический аппарат пополнил длинный список неудач с 1960 года. Это была последняя русская миссия к Красной планете. Ни одна из них не могла быть названа полностью удачной. При этом старт космического зонда был перенесен, так как в 2009 году часть математического обеспечения не была полностью готова, а интеграция экспериментов не укладывалась в график работ.
В 2016 году стартовала российско-европейская марсианская миссия «Екзомарс», которая прошла не полностью удачно. Российская часть – вывод аппаратного комплекса «Екзомарс» на отлетную траекторию, доставка к планете Марс и вывод на околомарсианскую орбиту – проведена безукоризненно. Европейская часть – функционирование орбитального модуля и посадка европейского марсохода – явилась только частично удачной. Посадочная платформа с марсоходом разбилась при посадке, так как система управления не выдала команду на включение тормозных двигателей.
* Следует отметить, что статья была написана в 2011 году.
** Тут Ляйтенбергера попросту нужно понимать так: если у вас нет денег на такие миссии, то не занимайтесь межпланетными зондами, а предоставьте их разработку другим.
Размещено 10.03.2021
Последнее обновление 24.03.2021
Проект Бумеранг, аналог Фобос Грунт. "У нас нет другого пути: Россия должна решить задачу полёта на Марс".
| « Апрель 2024 » | ||||||
| Пн | Вт | Ср | Чт | Пт | Сб | Вс |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |
| 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 |
| 29 | 30 | |||||