Наконец-то! Ожидание, которое когда-то измерялось годами и месяцами, теперь лучше всего измерять в днях, и многие в космическом сообществе задавались вопросом, а наступит ли когда-нибудь этот момент.

В пятницу утром—да, в канун Рождества—в 7:20 утра по восточному времени из Куру, Французская Гвиана, должен взлететь Ariane 5, на борту которого находится самый ценный полезный груз за четвертьвековую историю этой ракеты - космический телескоп им.Джеймса Уэбба (JWST). Миссия стоимостью 10 миллиардов долларов, которая разрабатывалась десятилетиями и откладывалась на многие годы, наконец-то сдвинется с мертвой точки.

Но запуск может быть наименьшей из проблем. JWST запускает Ariane 5, одна из самых надежных современных крупных ракет-носителей. Его последний катастрофический сбой произошел почти 20 лет назад (в 2018 году запуск Ariane 5 вывел полезную нагрузку на неправильные орбиты, когда системе наведения ракеты были даны неправильные координаты; оба спутника геосвязи смогли достичь желаемых орбит, но с потерей срока службы миссии.)

Настоящая драма развернется буквально в последующие часы, дни и недели. Запуск JWST знаменует собой только начало процесса доставки его к конечному пункту назначения, точке Лагранжа L-2 Земля-Солнце на расстоянии 1,5 миллиона километров, и ввода его в эксплуатацию для науки. Это требует серии развертываний, некоторые из которых никогда ранее не предпринимались в космосе, чтобы привести космический корабль в его окончательную конфигурацию.

График развертывания телескопа после запуска:
T-plus 31 минута: развертывание солнечных батарей для подачи энергии
T-plus 12,5 часов: Маневровые двигатели начинают движение к конечной орбите
T-plus три дня: начало развертывания рамы Sunshield
Т-плюс четыре дня: Башня раскрывается на отдельные зеркала и инструменты
Т-плюс пять дней: пятислойный солнцезащитный экран начинает разворачиваться; процесс включает 107 механизмов выпуска самостоятельно
T-plus 10 дней: развертывание телескопа
T-plus 12 дней: развернуто основное зеркало
T-plus 13 дней: компоненты главного зеркала зафиксированы
T-plus 15 дней: 10-дневный процесс выравнивания всех 18 зеркал в точных положениях с использованием 126 приводов
Т-плюс, день 29: Маневровые двигатели доставляют телескоп до точки Лагранжа 2, или L2, примерно в миллионе миль от Земли.

Сразу после отделения JWST от разгонного блока Ariane 5, через полчаса после старта, космический аппарат разворачивает свою солнечную батарею, чтобы начать генерировать энергию. За этим следует антенна с высоким коэффициентом усиления через два часа после запуска. Первый из трех маневров коррекции курса выполняется через 12 часов после взлета.

Однако в течение следующей недели последуют гораздо более масштабные развертывания. Пятислойный солнцезащитный козырек космического корабля, сложенный по бокам космического корабля при старте, начинает развертывание. По оценкам НАСА, потребуется несколько дней, чтобы вытянуть и полностью расправить солнцезащитный козырек, площадь которого примерно равна площади теннисного корта.

“Я думаю о развертывании солнцезащитного щита как о чем-то напоминающем машину Руба Голдберга, в том смысле, что она использует серию последовательных реакций, запускающих одно событие за другим, пока весь солнцезащитный щит не будет полностью развернут”, - сказала Кристал Пуга, инженер по системам космических аппаратов JWST в Northrop Grumman, главный подрядчик миссии. Эта система, сказала она на брифинге в прошлом месяце, включает 140 спусковых механизмов, 70 шарнирных узлов, восемь двигателей развертывания, 400 шкивов и 90 кабелей общей длиной 400 метров.

Фото: Пример машины Руба Голдберга

Вся эта сложность заставляет нервничать даже опытных инженеров. По ее словам, все эти механизмы высвобождения должны работать идеально, чтобы солнцезащитный козырек высвободился. Но, добавила она, на этот процесс ушли годы испытаний. “Это дает нам уверенность в том, что Уэбб успешно развернется”.

После того, как солнцезащитный козырек будет развернут, инженеры перейдут к развертыванию сегментированного зеркала космического корабля. Штатив, удерживающий вторичное зеркало, сначала разворачивается, затем два широких крыла сегментов первичного зеркала поворачиваются в нужное положение. Через месяц после запуска полностью развернутый "Уэбб" должен выйти на орбиту гало вокруг L-2.

Однако для JWST впереди еще несколько месяцев работы. Зеркала и приборы космического корабля должны будут остыть, а сегменты зеркал выровняться с точностью до доли длины волны инфракрасного света. Основные приборы Уэбба будут откалиброваны и проверены, а научные наблюдения начнутся через полгода после этого старта.

Нет недостатка в том, что может пойти не так для миссии, где многое уже пошло не так. На этом брифинге в прошлом месяце Майк Мензел, ведущий инженер по системам миссий JWST в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА, сообщил, что на космическом корабле произошло 344 одноточечных сбоя, 80% из которых были связаны с механизмами развертывания, такими как солнцезащитный козырек и зеркала телескопа.

“Когда у вас есть механизм высвобождения, трудно вложить в него стопроцентную надежность”, - сказал он. “Когда вы имеете дело с механизмами высвобождения, обычно довольно трудно избежать того, что мы называем одноточечным отказом”.

Фото: Известный специалист по одноточечным отказам механизмов высвобождения.

В центре внимания - солнцезащитный козырек. “Солнцезащитный козырек - одна из тех вещей, которые почти всегда по своей сути непредсказуемы”, - сказал он. “Солнцезащитный козырек - это то, что несет в себе некоторый риск”.

Существуют сценарии действий в непредвиденных обстоятельствах, которые включают шаги, которые инженеры могут предпринять, если развертывание пойдет не по плану, сказал Альфонсо Стюарт, руководитель JWST по системам развертывания в Годдарде. Это включает в себя маневр “shimmy”, когда космический корабль раскачивается взад и вперед, и “fire and ice”, чтобы переориентировать космический корабль относительно Солнца, чтобы нагреть некоторые области. Этот последний способ, по его словам, является чем-то вроде последней попытки, если другие шаги не увенчаются успехом. ”Надеюсь, нам не придется использовать этот".

У инженеров также есть сценарии сбоев, если, скажем, солнцезащитный козырек не будет полностью развернут. “Я не скажу, что если что-то не развернется, то у нас не будет с этим проблем. Конечно будут”, - сказал Мензел. “Если какая-то часть не развернется точно так, как мы хотели, многое будет зависеть того, где это произошло”. Он добавил, что в конструкции солнцезащитного козырька есть “криогенные поля”, которые могут справиться с ограниченными недостатками в развертывании солнцезащитного козырька.

Риск проблем с развертыванием и опасения астрономов оправданы, учитывая потенциал телескопа, который может произвести революцию в исследованиях в различных областях, от «космического рассвета» Вселенной до потенциально пригодных для жизни экзопланет и исследований в пределах нашей солнечной системы. «Уэбб обладает таким огромным потенциалом открывать неожиданное», - сказал Клаус Понтоппидан, ученый проекта JWST в Научном институте космического телескопа, во время другого брифинга в прошлом месяце. «Мы можем спланировать то, что мы собираемся увидеть, но в конце концов мы знаем, что природа умеет удивлять».

И если вы все еще ищете праздничный подарок для астронома, подумайте о пузырьке таблеток успокоительного. Может быть даже двух, учитывая, что еще предстоит после взлета.

В сокращении

Оригинал не в переводе Гоблина

После установки и подключения космического телескопа им.Джеймса Уэбба к его пусковой установке Ariane 5 на выходных во Французской Гвиане инженеры обнаружили периодическое выпадение данных, связанное с наземным вспомогательным оборудованием. Глава научного подразделения НАСА заявил во вторник, что долгожданный запуск обсерватории будет отложен как минимум на два дня до 24 декабря, чтобы устранить проблему.

Миссия была ранее намечалась на 22 декабря из европейского космического центра Гвианы в Куру, Французская Гвиана, на северо-восточном побережье Южной Америки. Последний шаг в подготовке к запуску Уэбба был сделан в субботу, когда обсерватория была поднята на вершину ракеты-носителя Ariane 5.

Но техническая проблема задержала следующий шаг в кампании по запуску. Сделанный в Швейцарии кожух полезной нагрузки Ariane 5 должен был быть опущен на трехэтажную обсерваторию в понедельник.

В кратком заявлении НАСА написало на своем веб-сайте поздно вечером во вторник, что команда Уэбба «работает над проблемой связи между обсерваторией и системой ракеты-носителя».

Томас Зурбухен, помощник администратора управления научных миссий НАСА, заявил во вторник, что инженеры обнаружили «проблему интерфейса» в системе, которая обменивается данными с Уэббом, когда он находится на вершине ракеты Ariane 5.

«Мы склонны считать, что ошибка в наземном вспомогательном оборудовании», - сказал Зурбухен во вторник вечером в интервью Spaceflight Now. «Потому что, дата-кабели пропускают некоторые блоки данных».

Технические специалисты в здании окончательной сборки ракеты Ariane 5 в Куру пытались диагностировать проблему, но пока не смогли ее решить.

«Завтра мы отправимся туда с наземным вспомогательным оборудованием и просто убедимся, что сможем подчистить ошибки там, где есть проблема», - сказал Зурбухен. «Мы перепробовали множество способов, но у нас ничего не вышло. Это 100-метровый кабель, идущий от вершины ракеты до компьютера. Мы предполагаем, что где-то там (и есть проблема).

«Но пока рано говорить», - сказал он. «Нам нужно заняться этим завтра и задействовать конкретное оборудование ... Если сможем обнаружить проблему, то дальше уже будет легко ее решить».

Уэбб - это миссия, выполняемая один раз в поколение, стоимость разработки которой составляет примерно 9,7 миллиарда долларов, что делает ее самым дорогим научным космическим аппаратом из когда-либо запущенных. Размах его складного телескопа в космосе составит более 21 фута (6,5 метра), что сделает Уэбб крупнейшей космической обсерваторией в истории.

Космический телескоп им.Джеймса Уэбба совершит получасовой подъем в космос на Ariane 5, начав путешествие на удаленную рабочую орбиту обсерватории около точки Лагранжа L2, гравитационно-нейтрального места примерно в четыре раза дальше от Земли, чем Луна.

После серии развертываний своего солнцезащитного экрана и массива зеркал Уэбб начнет вглядываться во Вселенную глубже, чем какой-либо телескоп до этого, исследуя первые галактики и звезды, образовавшиеся после Большого взрыва более 13 миллиардов лет назад.

По словам Зурбухена, наземные группы столкнулись с аналогичными проблемами интерфейса связи во время подготовки к недавним запускам двух небольших миссий НАСА, эксперимента по отражению астероидов DART и рентгеновской астрономической миссии IXPE. Эти миссии были маленькими по сравнению с Уэббом, их стоимость составила 330 миллионов и 214 миллионов долларов соответственно.

Этот опыт показывает, что технические сбои во время обработки запуска не являются чем-то необычным. Менеджеры приняли решение запускать как есть и запуск прошел без происшествий.

«Но если это Уэбб, то мы будем разбираться в причинах. Мы не позволим ничему помешать запуску. Так что по этой причине мы демонтируем Уэбб из обтекателя полезной нагрузки до пятницы, и это отложит запуск на 24 число или позже».

Зурбухен предупредил, что новая дата запуска 24 декабря является предварительной, но НАСА хотело объявить предварительный новый график до того, как группы завершат поиск неисправностей. НАСА заявило, что предоставит дополнительную информацию о дате запуска Уэбба не позднее пятницы.

«У многих людей графики выходных связаны с тем, что происходит с Уэббом», - сказал Зурбухен.

Официальные лица надеются запустить миссию Уэбба 24 декабря, но НАСА и Европейское космическое агентство договорились предпринять попытку запуска Уэбба в день Рождества, если это необходимо, в ожидании окончательного согласия французского космического агентства CNES, по словам Зурбухена. CNES управляет стартовым полигоном в Космическом центре Гвианы.

Тьерри Вилмарт, директор миссии Arianespace по запуску Уэбба, сказал на прошлой неделе, что ракетные группы также могут сделать запуск 25 декабря, если это необходимо. Arianespace - французский поставщик коммерческих услуг по запуску миссий Ariane 5.

У телескопа Уэбба есть ежедневные получасовые окна запуска, которые открываются примерно в 7:20 по восточному стандартному времени (12.20 по Гринвичу; 9:20 по времени Куру) до 6 января.

Если миссия до 6 января еще не взлетит, запуск придется отложить примерно до 13 января, чтобы избежать того, что Уэбб пройдет слишком близко к Луне на пути к точке Лагранжа L2 почти в миллионе миль от Земли. Лунная гравитация может исказить траекторию космического корабля, заставляя его сжигать больше топлива в полете.

Оригинал статьи не в переводе Гоблина