За първи път пред "Космос" програмният мениджър на OSIRIS-REx Санди Фройнд споделя какви са били най-големите предизвикателства пред мисията на НАСА
“Това е само една чаена лъжичка. Но тя ни разкрива цял нов свят.” Така учените посрещнаха с възторг пробите, взети сензационно от астероида Bennu по време на космическата мисия OSIRIS-RЕх.
И точно когато радостта на всички бе в апогея си, в НАСА се натъкнаха на неочакван проблем. Те успяха да извадят от механизма TAGSAM, донесъл безценните парченца на Земята, 70 грама от пробата, но два от общо 35-те крепежни елементa неочаквано блокираха. Заради това непредвидено препятствие сега се конструира специално устройство, което да преодолее механичния проблем, без да замърси останалите в капсулата 120 грама, пропътували милиарди километри през Космоса.
На първоначално извадените 70 грама обаче вече е направен анализ
От него става ясно, че частиците са богати на елементи, присъстващи при раждането на Слънчевата система преди повече от 4,5 милиарда години. Освен това в тях учените се натъкват на органични съединения и вода, което потвърждава първоначалната хипотеза, че може би именно така тя е “долетяла” на Земята. И докато научната общност в цял свят чака окончателните резултати, сп. “Космос” се свърза с екипа, създал невероятните апарати, за да може НАСА да реализира тази сложна мисия.
На въпрос кое е било по-трудно, Санди Фройнд, програмен мениджър в Lockheed Martin за OSIRIS-REx, обясни, че както за мисията Stardust, така и за Genesis техният подход е бил пасивен.
“Това означава, че летяхме в непосредствена близост до тези обекти в Космоса, отворихме колекторите и по този начин уловихме частиците – обясни тя. - При OSIRIS-REx методът беше много по-активен.” Според нея е трябвало да са в орбитата му в непосредствена близост, за да изберат
идеалното място за “контакт”
с него и апаратът да може да “грабне” частички от повърхността на обекта.
“Това изисква много по-прецизна навигация, специална технология с изкуствен интелект и единствения по рода си механизъм за вземане на проби, което го прави значително по-сложно събитие от предишните мисии за вземане на проби”, аргументира се Фройнд.
Може би затова на инженерите им е отнело три години да изградят апарата OSIRIS-Rex, като един от предизвикателните аспекти бил именно дизайнът на въпросния механизъм Touch-and-Go (TAGSAM). “Трябваше да може да събира материала независимо от условията, които среща на повърхността”, спомня си Фройнд. Според нея трудно се проектира устройство за такова прецизно вземане на проби, които са с неизвестни характеристики. “И е още по-трудно да се тества в земна гравитационна среда”, разказва тя.
И ако това действително е голямо предизвикателство от научна и инженерна гледна точка, то не по-малко е другото – как се конструира апарат, който трябва да измине 6,21 млрд. километра и между другото да извършва стотици сложни операции. Още повече в Дълбокия космос -
една сурова, непримирима среда,
с изненади от всякакво естество. Тук експертите се опират на огромния опит на компанията, построила повече междупланетни космически кораби от всички останали фирми в САЩ, взети заедно. Според Фройнд за защитата на апарата и инструментариума му от опасната слънчева радиация са използвани специални материали, като по повърхността му са инсталирани покрития и изолации, поддържащи го топъл в мразовития студ в Космоса.
На въпрос как е конструирана самата капсула, която трябва да оцелее през целия този труден маршрут заедно с рисковото навлизане в земната атмосфера, Фройнд обясни, че
устройството е летяло с 27 000 км в час и е трябвало да издържа на температура от 2760 градуса
“Освен това трябваше да запази ценните космически частици и проби непокътнати”, разказва мениджърът на програмата. Според нея материалите за термична защита са доказали свойствата си и при други мисии на НАСА. Примерно задното покритие било успешно тествано с двата спускателни апарата на НАСА Viking Mars през 70-те години на миналия век и все още се използва в планетарни мисии.
Калени в какви ли не пътешествия из Космоса, тези изумителни инженери винаги имат план Б, ако нещо се обърка. Според Фройнд всичко се проектира с мисълта да се осигури излишък, като тази концепция изисква по-подробно обяснение. “Например въпреки че “грабнахме” повече от достатъчно астероиден материал при първия опит за вземане на проби, ние имахме достатъчно възможности да проведем още два допълнителни опита, ако се окаже, че е необходимо – обясни тя. - Освен това нашите космически кораби са проектирани да бъдат автономни и да включват вградени алгоритми, които гарантират безопасността им, в случай че стане нещо неочаквано.”
Но освен това в мисията е използвана и една уникална технология, изиграла безспорна роля за големия успех.
“Когато работите далеч в Космоса, както беше с OSIRIS-REx, при комуникациите с кораба има забавяне във времето, тъй като сигналът трябва да пътува много надалеч – спомня си Фройнд. - Това представляваше уникално предизвикателство за нас.”
За да се справи с въпросното препятствие, екипът разработва специална технология с изкуствен интелект, наречена Natural Feature Tracking. “Този софтуер помогна на космическия кораб да сравни това, което вижда на повърхността на Bennu, с известната карта на астероида, качена в
“мозъка” на космическия кораб
– обясни още Фройнд. - Самият апарат трябваше да сравнява автономно двете и да коригира съответно позицията си в реално време, без да изисква команди, изпратени от Земята. Това бе начинът, по който успяхме безопасно и прецизно да реализираме вземането на проби.”
В сравнение с тази мисия конструирането на Stardust, който трябваше да събере прахови частици от летяща комета, сякаш изглежда една идея по-лесно.
“Предизвикателната част бе свързана с факта, че това беше първата роботизирана мисия за връщане на проби в САЩ и нейната капсула беше изцяло нова разработка”, разказва Фройнд. За целта апаратът трябва да проследи кометата, която лети из Космоса,
“държейки” таблата за събиране на прахови частици отворена,
и да улови всичко, което Wild2 изхвърля.
И макар че тази мисия е изключително успешна, предшественикът ѝ Genesis е, меко казано, инфарктен. Всъщност това е първото в света начинание за вземане на проби от слънчев вятър, започнало през 2001 и приключило през 2004 г.
Всичко върви добре до момента, в който капсулата трябва да се приземи. Тогава нещо се обърква и тя пада на Земята с гръм и трясък. Конструкторите и инженерите изтръпват. Не след дълго става ясно, че все пак част от безценните частици са оцелели и именно от тях учените разбират как се е зародило и развило Слънцето.
Според Фройнд най-голямото предизвикателство в случая е била по-голямата по размер капсула. Но не трябва да се забравя, че това е
първата мисия в историята, при която се използва нова технология, стабилизираща въртенето в Дълбокия космос
И както при всяко нещо, което се прави за първи път, понякога стават и грешки. Оказва се, че устройството за отчитане на гравитацията е инсталирано неправилно. В екипа правят анализ и променят технологията, за да се уверят, че този гаф никога повече няма да се повтори. Нещо повече, преди да стартира OSIRIS-RЕx, те правят задълбочена тестова кампания, за да проверят парашутите, преди да ги инсталират. Но все пак тук ключовият момент е, че този апарат е базиран на дизайна на Stardust, където проблемът вече е отстранен.
И ако някой смята, че топконструкторите на
едни от най-иновативните мисии на НАСА
ще си дадат кратък отдих, за да се порадват на успеха на OSIRIS-RЕx, много се лъжат. Специалистите вече са устремили поглед към нова цел – красивата Венера, известна с непоносимо трудните си условия и температурни аномалии. Затова в компанията вече проектират, изграждат и тестват апаратите за двете предстоящи мисии на НАСА: DAVINCI и VERITAS. Мениджърът на програмата в Lockheed Martin Джош Ууд обясни пред “Космос”, че вече са във фазата, където утвърждават как ще изградят космическия кораб и как той ще изглежда.
“За DAVINCI в момента тестваме и възможни материали за конструкцията, за да гарантираме, че те могат да издържат на екстремната топлина и вредните газове на Венера – обясни Ууд. - Страхотната част от разработването на двете мисии е, че можем да си вземем поуки от дизайна на първия космически кораб и да ги приложим към втория за следващата мисия.”
Запитан дали от евентуалните проби от бялата планета
ще разберем какво се е случило с нея, за да стане толкова негостоприемна и необитаема за хората, Ууд каза: “Една от научните цели при DAVINCI е измерването на атмосферните данни на Венера, за да научим повече за нейния химичен състав, което потенциално би могло да ни даде представа за процесите, довели до това, което е тази планета днес.”
Така постепенно разговорът стигна и до въпроса кое е следващото голямо предизвикателство пред инженерите – Юпитер, Марс или Луната?
“Колкото по-далеч започваме да изследваме нашата Слънчева система – особено след като последното проучване отбеляза ледените гиганти за бъдещи изследвания – ще трябва да проявим изобретателност в разработването на алтернативни източници на енергия за космически кораби, тъй като Слънцето е твърде далеч, за да осигури енергия за тези мисии”, казва Джош Ууд.
Погледнато от тази перспектива, мечтата на няколко поколения да се превърнем в междупланетна раса придобива много по-конкретни измерения, а следователно и по-постижими.
