Кіріспе
Марсқа ғарыш кемесі жіберген сәтсіз миссия. Фобос Грунт немесе Фобос Грунт (Фобос Грунт, мұнда "грунт" сөзі геологиялық мағынада кез келген топырақ немесе тау жынысын білдіреді, ол жер бетінде көрінеді) – Марстың серігі Фобостан үлгілерді қайтаруға жасалған ресейлік миссия. Фобос Грунт сонымен қатар қытайлық "Иинхуо-1" Марс орбиталық аппаратын және Планеталық қоғамның қаржыландыруымен жүзеге асырылған "Тірі планетааралық ұшу эксперименті" аппаратын алып жүрді. Ғарыш кемесі 2011 жылғы 8 қарашада 20:16 UTC уақытында Байқоңыр ғарыш айлағынан ұшырылды, бірақ Марсқа бағыт беруге арналған келесі зымыран қозғалтқыштары сәтсіз аяқталып, аппаратты Жердің төменгі орбитасында қалдырды. Қайта оралу аппараты 2014 жылғы тамызда Фобостан алынған топырақ үлгілерімен Жерге оралуы тиіс болған. Ресей Федералды ғарыш агенттігінің қаржыландыруымен және Лавочкин конструкторлық бюросы мен Ресей Ғарыш зерттеу институтының әзірлеуімен жасалған Фобос Грунт, 1996 жылғы сәтсіз "Марс-96" миссиясынан бергі Ресейдің басқаратын алғашқы планетааралық миссиясы болды. Алдыңғы сәтті планетааралық миссиялар – 1985-1986 жылдардағы кеңестік "Вега-2" және 1988-1989 жылдардағы ішінара сәтті "Фобос-2" миссиялары. Фобос Грунт 1976 жылғы "Луна-24" аппаратынан бері ғарыштан тыс денеден макроскопиялық үлгіні қайтаруға арналған алғашқы ғарыш кемесі болуы жоспарланған.
Fobos Grunt or Phobos Grunt (Фобос Грунт, where грунт refers to the ground in the narrow geological meaning of any type of soil or rock exposed on the surface) was an attempted Russian sample return mission to Phobos, one of the moons of Mars. Fobos Grunt also carried the Chinese Mars orbiter Yinghuo 1 and the tiny Living Interplanetary Flight Experiment funded by the Planetary Society. It was launched on 8 November 2011, at 20:16 UTC, from the Baikonur Cosmodrome, but subsequent rocket burns intended to set the craft on a course for Mars failed, leaving it stranded in low Earth orbit. The return vehicle was to have returned to Earth in August 2014, carrying up to of soil from Phobos. Funded by the Russian Federal Space Agency and developed by Lavochkin and the Russian Space Research Institute, Fobos Grunt was the first Russian led interplanetary mission since the failed Mars 96. The last successful interplanetary missions were the Soviet Vega 2 in 1985–1986, and the partially successful Phobos 2 in 1988–1989. Fobos Grunt was designed to become the first spacecraft to return a macroscopic sample from an extraterrestrial body since Luna 24 in 1976.
Бюджет
Жобаның құны 1,5 миллиард рубль (64,4 миллион АҚШ доллары) болды. 2009–2012 жылдар аралығындағы жобаны қаржыландыру, соның ішінде іске қосылғаннан кейінгі операциялар шамамен 2,4 миллиард рубльді құрады. Миссияның жалпы құны 5 миллиард рубль (163 миллион АҚШ доллары) болуы тиіс еді. Бас ғалым Александр Захаровтың айтуынша, ғарыш кемесінің барлық құрамы мен көптеген құралдары жаңа болған, бірақ дизайн 1970 жылдары бірнеше жүз грамм Ай тасын алған үш сәтті Луна миссиясының тәжірибесіне негізделген. Захаров Фобос үлгілерін қайтару жобасын «мүмкін, бүгінгі күнге дейінгі ең қиын планетааралық жоба» деп сипаттады. 2006 жылдың маусым айында НПО Лавочкин ғарыш кемесінің даму үлгісін өндіру және сынақтан өткізуді бастағанын хабарлады. 2007 жылдың 26 наурызында Ресей мен Қытай Марсты бірлесіп зерттеу жөніндегі ынтымақтастық келісіміне қол қойды, оған Қытайдың алғашқы планетааралық зонды, Инхуо-1-ді Фобос-Грунт ғарыш кемесімен бірге Марсқа жіберу кірді. Инхуо-1 салмағы белгілі болды және негізгі ғарыш кемесі оны Марс орбитасына жіберуі тиіс еді. Фобос топырағынан сынама алу және жүктеуді Ресей Ғылым академиясының GEOHI RAN институты (Вернадский Геохимия және аналитикалық химия институты) әзірледі, ал Фобос пен Марстың қашықтықтан және тікелей әдістермен интеграцияланған ғылыми зерттеулері Ресей Ғарыш зерттеу институтының жауапкершілігінде болды. Қытайдың Инхуо-1 орбиталық аппараты Фобос-Грунтпен бірге ұшырылды. 2012 жылдың соңында, 10–11,5 айлық сапардан кейін Инхуо-1 бөлініп, үш күндік айналыммен 800 × 80 000 км экваторлық орбитаға (5° бұрылыс) кіруі тиіс еді. Ғарыш кемесі Марс орбитасында бір жыл бойы қалуы күтілді. Инхуо-1 негізінен Марстың сыртқы ортасын зерттеуге бағытталған. Ғарыш орталығының ғалымдары фотосуреттер мен деректерді Марстың магниттік өрісін және ионосфералардың, қашып бара жатқан бөлшектердің және күн желдерінің өзара әрекеттесуін зерттеу үшін пайдалануды жоспарлады. Қытайдың тағы бір жүгі – Топырақ түсіру және дайындау жүйесі (SOPSYS) қондыру аппаратына енгізілді. SOPSYS – Гонконг политехникалық университеті әзірлеген микрогравитациялық ұнтақтау құралы. Фобос-Грунттағы тағы бір жүк – Планеталық қоғамның «Жанды планетааралық ұшу эксперименті» болды; оның мақсаты – таңдалған организмдердің ғарыш кеңістігінде бірнеше жыл бойы тірі қалу мүмкіндігін тексеру. Эксперимент транспермия гипотезасының бір аспектісін сынады, яғни өмір жаратылысқа соқтығысқанда бір планетадан екіншісіне лақтырылған тастардың ішінде қорғалған жағдайда ғарыш саяхатын бастан кешіруі мүмкін. Болгария Ғылым академиясы Фобос-Грунттағы радиациялық өлшеу экспериментіне үлес қосты. Фин метеорологиялық институты әзірлеген екі MetNet Марс қондырғышы Фобос-Грунт миссиясының жүгі ретінде қосылуы жоспарланған, бірақ ғарыш кемесінің салмағына байланысты шектеулер MetNet қондырғыштарын миссиядан шығаруға мәжбүр етті. 2009 жылдың 21 қыркүйегінде миссия 2011 жылғы келесі ұшыру терезесіне дейін кейінге шегерілгені ресми түрде жарияланды. Кешігудің басты себебі – ғарыш кемесінің бортындағы компьютерлерді әзірлеу кезінде туындаған қиындықтар. Мәскеудегі «Техком» компаниясы компьютерлік жабдықты уақтылы жеткізгенімен, интеграция және бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірлеуге жауапты НПО Лавочкиннің ішкі тобы жоспардан қалып қойды. 2010 жылдың қаңтар айында НПО Лавочкиннің басшысы Валерий Н. Полетскийдің зейнеткерлікке шығуы Фобос-Грунттың кешігуімен байланысты деп кеңінен айтылды. Виктор Хартов компанияның жаңа басшысы болып тағайындалды. Кешігу нәтижесінде пайда болған қосымша даму уақытында, Фобос қондырғышына топырақ алуға арналған польшалық өндірістің бұрғысы қосымша құрылғы ретінде орнатылды.
The Chinese Yinghuo 1 orbiter was launched together with Fobos Grunt. In late 2012, after a 10–11.5 month cruise, Yinghuo 1 would have separated and entered an 800 × 80,000 km equatorial orbit (5° inclination) with a period of three days. The spacecraft was expected to remain on Martian orbit for one year. Yinghuo 1 would have focused mainly on the study of the external environment of Mars. Space center researchers expected to use photographs and data to study the magnetic field of Mars and the interaction between ionospheres, escape particles and solar wind. A second Chinese payload, the Soil Offloading and Preparation System (SOPSYS), was integrated in the lander. SOPSYS was a microgravity grinding tool developed by the Hong Kong Polytechnic University. Another payload on Fobos Grunt was an experiment from the Planetary Society called Living Interplanetary Flight Experiment; its goal was to test whether selected organisms can survive a few years in deep space by flying them through interplanetary space. The experiment would have tested one aspect of transpermia, the hypothesis that life could survive space travel, if protected inside rocks blasted by impact off one planet to land on another. The Bulgarian Academy of Sciences contributed with a radiation measurement experiment on Fobos Grunt. Two MetNet Mars landers developed by the Finnish Meteorological Institute, were planned to be included as payload of the Fobos Grunt mission, but weight constraints on the spacecraft required dropping the MetNet landers from the mission. On 21 September 2009, the mission was officially announced to be delayed until the next launch window in 2011. A main reason for the delay was difficulties encountered during development of the spacecraft's onboard computers. While the Moscow based company Tehkhom provided the computer hardware on time, the internal NPO Lavochkin team responsible for integration and software development fell behind schedule. The retirement of NPO Lavochkin's head Valeriy N. Poletskiy in January 2010 was widely seen as linked to the delay of Fobos Grunt. Viktor Khartov was appointed the new head of the company. During the extra development time resulting from the delay, a Polish built drill was added to the Phobos lander as a back up soil extraction device.
2011 жылы іске қосылды
Ғарыш аппараты 2011 жылдың 17 қазанында Байқоңыр ғарыш айлағына келді және ұшыруға дейінгі дайындық жұмыстары үшін 31-орнына жеткізілді. "Фобос-Грунт" ғарыш кемесін тасымалдаған "Зенит-2СБ41" атқарушы құралы 2011 жылдың 8 қарашасында сағат 20:16 UTC-де Байқоңыр ғарыш айлағынан сәтті ұшырылды. "Зенит" күшейткіші ғарыш кемесін 51,4° бұрылыс бұрышы бар бастапқы эллипстік, төмен Жер орбитасына шығарды.
Ұшырудан кейінгі
Бастапқы орбитада 2,5 сағаттан кейін және 1,7 айналымнан соң, Fregat жоғарғы сатысынан алынған автономды негізгі қозғалтқыш блогы (MDU) ғарыш кемесін эллипстік орбитаға (250 км x 4150–4170 км) шамамен 2,2 сағаттық мерзіммен енгізу үшін өртеуді жүргізеді деп күтілді. Бірінші жану аяқталғаннан кейін қозғалтқыш блогының сыртқы отын бакі тасталатыны күтілді, ал екінші жану үшін тұтану бірінші жану аяқталғаннан кейін бір орбитада, яғни 2,1 сағаттан соң Жер орбитасынан кетуге жоспарланған. Қозғалтқыш модулі Fobos Grunt круиздік сатысының автобусын құрайды. Бастапқы жоспарлар бойынша, Марс орбитасына 2012 жылдың қыркүйегінде жететіні, ал қайта оралу аппараты 2014 жылдың тамызында Жерге қонды деп күтілген. Бірінші жанудың жоспарланған аяқталуынан кейін ғарыш кемесін мақсатты орбитада табу мүмкін болмады. Кейіннен ғарыш кемесі бастапқы тұрақтандыру орбитасында екені анықталды және жану орын алмағаны белгілі болды. Онымен байланыс орнатылмаса да, ғарыш кемесі өзінің перигейін (орбитасында Жерге ең жақын нүктесін) белсенді түрде реттегендей көрінді.
Байланыс
2011 жылдың 22 қарашасында Австралияның Перт қаласындағы Еуропалық ғарыш агенттігінің бақылау станциясы зондтан сигнал алды, бұл агенттік зондқа бір-бір трансмиттерін қосу командасын жібергеннен кейін болды. Дармштадттағы Еуропалық ғарыш операциялары орталығы (ESOC) Перттегі антенналық құрылғыға сигнал алу мүмкіндігін жақсарту үшін бірнеше түзетулер енгізілгеннен кейін 2011 жылдың 22 қарашасында сағат 20:25 UTC-де байланыс орнатылғанын хабарлады. Бұл байланыс кезінде телеметриялық мәліметтер алынбады. Байланыс желісі ғарыш кемесін Марсқа қарай жолға түсіру үшін қозғалтқыштарын іске қосуға бұйрық беруге жеткілікті бола ма, жоқ па, әлі белгісіз болды. Роскосмос өкілдері Фобос Грантты құтқаруға мүмкіндік 2011 жылдың желтоқсан айының басында таусылатынын мәлімдеді. Бұл байланыс барысында алынған ақпарат жеткіліксіз болғандықтан, зондтағы мәселені анықтау мүмкін болмады. ESA жасаған келесі байланыс әрекеттері сәтсіз аяқталды және байланыс қайта орнатылмады. Ғарыш аппараты Еуропалық ғарыш агенттігінің орбитасын көтеру туралы командаларына жауап бермеді. Роскосмос осы командаларды ESA-ға ұсынды. ESA 2011 жылдың 28-29 қарашасы аралығындағы бес мүмкіндіктің ешқайсысында ғарыш зондымен байланыс орната алмады. Осы әрекеттер кезінде ғарыш кемесі қозғалтқыштарды іске қосып, орбитасын көтеру туралы бұйрықтарды орындамады. Орыс ғарыш агенттігі ESA-дан бұйрықты қайталауды сұрады. Еуропалық ғарыш агенттігі 2011 жылдың 2 желтоқсанында зондпен байланыс орнату жұмыстарын тоқтатуға шешім қабылдады, бір сарапшы Фобос Гранттың "судағы өлік" сияқты көрінетінін айтты. Дегенмен, ESA жағдай өзгерсе, Фобос Грант миссиясына көмек көрсету үшін командаларын дайындады.
Қайта кіру
Қайта кіруге дейін ғарыш кемесінде әлі де 7,51 тоннаға жуық жоғары уытты гидразин мен азот тетрооксиді тасымалданды. Бұл көбінесе ғарыш кемесінің жоғарғы сатысы үшін отын болды. 2 °C және -11,2 °C балқу температурасы бар бұл қосылыстар әдетте сұйық күйде сақталады және қайта кіру кезінде толығымен жануы күтілді.
Салдары
Бастапқыда "Роскосмос" басшысы Владимир Поповкин "Фобос-Грунт" аппаратының сәтсіздігіне шетелдік мемлекеттердің саботаж әрекеттері себеп болуы мүмкін деген пікірді айтты. Ол сондай-ақ, қаржыландырудың шектеулі болуына байланысты тәуекелді техникалық шешімдер қабылданғанын мәлімдеді. 2012 жылдың 17 қаңтарында аты-жөні аталмаған ресейлік шенеунік Маршалл аралдарында орналасқан АҚШ радары аппараты кездейсоқ түрде істен шығарып тастаған болуы мүмкін деп болжады, бірақ ешқандай дәлел ұсынбады. Поповкин микрочиптердің жалған болуы мүмкін екенін айтты, содан кейін 2012 жылдың 1 ақпанында ғарыштық сәулеленудің күрт өршуі компьютерлерді қайта іске қосып, күту режиміне түсіруі мүмкін екенін хабарлады. Сала мамандары мұндай өршудің Жердің магнит өрісінің қорғауындағы төменгі орбитада болуының ықтимал еместігін айтып, бұл мәлімдемеге күмән келтірді. 2012 жылдың 6 ақпанында апатты тергеу комиссиясы "бортындағы компьютердің екі жұмыс арнасының бір уақытта қайта іске қосылуына әкелген бағдарламалық қате" салдарынан "Фобос-Грунт" миссиясы сәтсіз аяқталды деген қорытындыға келді. Компьютердің қайта іске қосылуына байланысты аппараттың ракеталық блогы іске қосылмады, нәтижесінде аппарат Жер орбитасында қалды. Нақты сәтсіздік анықталғанымен, мамандар бұл нашар сапа бақылауы, жеткіліксіз сынақтар, қауіпсіздік мәселелері және сыбайлас жемқорлықтың жиынтығы салдарынан болғанын айтады. Ресей президенті Дмитрий Медведев кінәлілердің жазалануын және қылмыстық қудалау мүмкіндігін ұсынды.
Фобоста
Фобостағы жоспарланған қону орны 5°О-тан 5°С-қа дейінгі, 230°-тан 235°Ш-ға дейінгі аймақ болды. Топырақ үлгілерін жинау қонғаннан кейін дереу басталады, жинау 2–7 күнге созылады. Байланыс үзілген жағдайда авариялық режим болды, ол қондыру аппаратына үлгілерді Жерге автоматты түрде жеткізу үшін қайта оралу зымыранын іске қосуға мүмкіндік берді. Үлгілер капсулаға салынып, содан кейін газбен ішіндегі серпімді қапты кеңейте отырып, арнайы құбыр арқылы түсіру модуліне жылжытылады. Аэродинамикалық тежеуден кейін конустық түсіру аппараты Қазақстандағы Сары Шаған сынақ полигонында парашютсыз қатты қонуды жасайды. Аппаратта радио жабдықтары болған жоқ.
Ғылыми сын
Барри Э. ДиГрегорио, Марсқа үлгілерді қайтаруға қарсы халықаралық комитеттің (ICAMSR) директоры, Фобос-Грунт аппаратымен жүргізілген LIFE экспериментін сынап, егер аппарат бақылаудан шығып, Фобос немесе Марсқа құлап кетсе, онда оның құрамындағы микробиологиялық споралар мен тірі бактериялар арқасында бұл планеталардың ластануына мүмкіндік туындайтынын, осының Сыртқы ғарыш туралы келісімді бұзу боларлық жайт екенін айтты. Колумбия ғарыш кемесінің апатынан Микробиспора бактерияларының аман қалғаны белгілі болғандықтан, жылуға төзімді экстремофиль бактериялар да осындай апаттан аман қалуы мүмкін деп болжануда. Фобос-Грунт бас дизайнері Максим Мартыновтың сөзіне қарағанда, аппараттың Марс бетіне кездейсоқ түсу ықтималдығы, Фобос-Грунтқа тағайындалған және COSPAR планеталық қорғау саясатында анықталған III санаттағы миссиялар үшін белгіленген ең жоғары шектен әлдеқайда төмен (Сыртқы ғарыш туралы келісімнің IX бабына сәйкес).