Владислава Ананьева

Если американцы запускают аппараты на Марс давно и успешно, то для Индийского космического агентства это будет первая «проба пера». MOM является первой индийской миссией за пределы лунной орбиты, и во многом она является технологической (тренировочной). Изготовив и запустив «Мангальян», Индия продемонстрировала свою способность сконструировать и изготовить космический аппарат, способный работать в межпланетном пространстве, проводить запланированные коррекции траектории, сохранять нужную ориентацию и правильным образом реагировать на команды. Научные исследования Марса здесь являются не главной целью, а дополнительным бонусом.

Основным фактором, вызывающим тревогу у индийских специалистов, является очень долгий перерыв между последовательными включениями главного двигателя «Мангальяна», называемого жидким двигателем апогея (Liquid Apogee Motor, LAM). Обычно этот двигатель выводит на геостационарную орбиту телекоммуникационные спутники, при этом между последовательными включениями LAM проходит несколько дней, максимум пара недель. Но на «Мангальяне» этот двигатель должен заработать после почти 300 суток простоя. LAM выдает тягу 440Н, в качестве топлива он использует несимметричный диметилгидразин, а в качестве окислителя – смесь оксидов азота. В принципе, это надежный и неприхотливый двигатель, способный работать в широком диапазоне температур, давления впрыска, соотношения между топливом и окислителем и величиной напряжения на шине. 

Чтобы увеличить вероятность успешного включения главного двигателя, инженеры миссии снабдили его дополнительной линией подачи топлива, включая полностью независимый набор клапанов и регуляторов. Для подъема околоземной орбиты, ухода на отлетную траекторию и первую коррекцию межпланетной орбиты MOM использовал основную линию подачи топлива. После этого основная линия подачи была изолирована с помощью пироклапанов, чтобы избежать коррозии и утечек топлива. Перед главным маневром, который, в случае успеха, переведет «Мангальян» с пролетной траектории на эллиптическую орбиту вокруг Марса, операторы миссии откроют вторую линию подачи топлива. 

Чтобы проверить работоспособность главного двигателя, 22 сентября операторы миссии провели с его помощью последнюю коррекцию траектории. Конечно, эту коррекцию удобнее было бы выполнить с помощью восьми маневровых двигателей с тягой 22Н, но в Индийском космическом агентстве приняли решение использовать LAM, поскольку другой возможности проверить двигатель перед критически важным включением для выхода на орбиту больше не представится. Во время этой последней коррекции LAM включился на 3.968 секунд и изменил скорость аппарата на 2.142 м/сек. Эта коррекция понизила высоту перицентра орбиты «Мангальяна» с 723 до 515 км.

После проведения коррекции операторы миссии проанализируют телеметрическую информацию, чтобы оценить работоспособность главного двигателя. Если в работе LAM будут замечены какие-либо неполадки, у команды «Мангальяна» будут еще сутки, чтобы попытаться что-то исправить.

Поскольку во время выхода на марсианскую орбиту большую часть времени космический аппарат будет находиться за Марсом (с точки зрения земного наблюдателя), весь маневр будет проводиться автоматически.

Итак, за три часа до включения главного двигателя MOM переключится на антенну среднего усиления, поскольку главная антенна (высокого усиления) во время маневра будет смотреть далеко в сторону от Земли. За 21 минуту до включения LAM космический аппарат развернется так, чтобы сопла главного двигателя смотрели вперед, по направлению движения. За 5 минут 13 секунд до включения «Мангальян» войдет в тень Марса – его солнечные батареи впервые окажутся во мраке после ухода с околоземной орбиты. Перед уходом в тень аккумуляторы станции будут заряжены по максимуму.

За 3 минуты до включения LAM заработают 8 маневровых двигателей, чтобы поддерживать аппарат четко в нужной (ретроградной) ориентации.

Наконец, 24 сентября в 1:47:32 UTC включится главный двигатель «Мангальяна». По плану он должен проработать 24 минуты 14 секунд, обеспечив приращение скорости (которое в данном случае будет замедлением аппарата относительно Марса) в 1098.7 м/сек. Во время работы главного двигателя будет потрачено 249.5 кг топлива – большая часть из того, что есть на борту. После окончания этого маневра в баках останется только около 40 кг топлива. Если все пройдет штатно, «Мангальян» окажется на эллиптической орбите с высотой перицентра 423 км, высотой апоцентра 80 тыс. км, наклонением 150° и орбитальным периодом около 3 земных суток.

А если что-то пойдет не так (например, главный двигатель не включится или проработает меньше запланированного)? MOM запрограммирован таким образом, чтобы любой ценой выйти на орбиту вокруг Марса, даже если для этого придется потратить все топливо без остатка. Если LAM не заработает, MOM автоматически включит маневровые двигатели и начнет тормозить ими. Из-за гораздо меньшей тяги (22Н вместо 440Н) процедура выхода на орбиту вокруг Марса займет гораздо больше времени, а сам аппарат окажется на более высокой орбите.

Если главный двигатель все же заработает вовремя, через 4 минуты 18 секунд после его включения «Мангальян» с точки зрения земного наблюдателя скроется за Марсом. Примерно в это же время аппарат перестанет передавать телеметрию, поскольку на Земле ее все равно не услышат. Однако сигнал о штатном включении LAM должен быть принят на Земле в 2:00:00 UTC. 

Спустя 27 минут 38 секунд после включения главного двигателя аппарат выйдет из-за Марса. Примерно через 3 минуты после этого он развернется антенной высокого усиления в сторону Земли и сообщит о своем состоянии и об успехе/неуспехе операции выхода на околомарсианскую орбиту.

Источники: http://www.spaceflight101.com/mars-orbiter-mission-updates.html
https://www.facebook.com/ISRO/photos/a.1448404935382864.1073741828.1448364408720250/1555417901348233/?type=1&theater