Введение

Спутник NASA программы Explorer. Космический аппарат International Cometary Explorer (ICE) (разработанный и запущенный как спутник International Sun Earth Explorer 3 (ISEE 3)) был запущен 12 августа 1978 года на гелиоцентрическую орбиту. Он был одним из трех космических аппаратов, наряду с парой «мать-дочь» ISEE 1 и ISEE 2, построенных для программы International Sun Earth Explorer (ISEE) – совместной инициативы NASA и ESRO/ESA по изучению взаимодействия между магнитным полем Земли и солнечным ветром. ISEE 3 стал первым космическим аппаратом, размещенным на гало-орбите в точке Лагранжа Земля-Солнце. Переименованный в ICE, он первым в истории достиг кометы, пройдя через плазменный хвост кометы Джакобини-Циннера на расстоянии около ядра 11 сентября 1985 года. NASA приостановило регулярную связь с ISEE 3 в 1997 году, проведя краткие проверки состояния в 1999 и 2008 годах. 29 мая 2014 года двусторонняя связь с аппаратом была восстановлена проектом ISEE 3 Reboot Project – неофициальной группой при поддержке компаний Skycorp и SpaceRef Interactive. 2 июля 2014 года двигатели были запущены впервые с 1987 года. Однако последующие попытки запуска двигателей оказались неудачными, предположительно из-за нехватки азота в топливных баках. Команда проекта разработала альтернативный план по использованию аппарата для «сбора научных данных и передачи их на Землю», но 16 сентября 2014 года связь с зондом была потеряна.

Первоначальная миссия: Международный Солнце/Земля Explorer 3 (ISEE-3)

ISEE 3 не оснащен камерами; вместо этого его приборы измеряют энергичные частицы, волны, плазму и поля. Изначально ISEE 3 работал на гало-орбите вокруг точки Лагранжа Земля-Солнце, на расстоянии 235 земных радиусов над поверхностью (около…). Это был первый искусственный объект, размещенный в так называемой "точке либрации", войдя на орбиту вокруг нее 20 ноября 1978 года. Пятнадцать импульсных маневров и пять гравитационных маневров с использованием Луны привели к тому, что космический аппарат был выброшен из системы Земля-Луна и вышел на гелиоцентрическую орбиту. Его последний и самый близкий пролет над Луной 22 декабря 1983 года проходил на высоте всего… над лунной поверхностью; после этого пролета космический аппарат был переименован в Международный исследователь комет (ICE).

Встреча Джакобини-Зиннер

Его новая орбита вывела его впереди Земли на траекторию для перехвата кометы Джакобини-Циннера. 11 сентября 1985 года аппарат прошел сквозь плазменный хвост кометы.

Галлейская встреча

ICE проходил между Солнцем и кометой Галлея в конце марта 1986 года, когда другие космические аппараты приближались к комете в рамках своих миссий по встрече с кометой в начале марта. (Эта "Армада Галлея" включала в себя аппараты "Джиотто", "Вега-1" и "Вега-2", "Суйсей" и "Сакигаке".) ICE пролетел сквозь хвост кометы; его минимальное расстояние до ядра кометы составило . Для сравнения, минимальное расстояние Земли до кометы Галлея в 1910 году было .

Гелиосферная миссия

Обновление миссии ICE было одобрено НАСА в 1991 году. Оно определяет гелиосферную миссию для ICE, включающую исследования корональных выбросов массы в координации с наземными наблюдениями, продолжение изучения космических лучей и взаимодействие с зондом "Улисс". К маю 1995 года ICE функционировала в режиме пониженной нагрузки, с частичной поддержкой анализа данных со стороны проекта "Улисс".

Конец миссии

5 мая 1997 года NASA завершило миссию ICE, оставив в рабочем состоянии только несущий сигнал. Скорость передачи данных по нисходящему каналу ISEE 3/ICE составляла номинально 2048 бит в секунду в начале миссии и 1024 бит/с во время сближения с кометой 21P/Giacobini–Zinner. В дальнейшем скорость передачи данных последовательно снижалась до 512 бит/с (9 декабря 1985 г.), 256 бит/с (5 января 1987 г.), 128 бит/с (24 января 1989 г.) и, наконец, до 64 бит/с (27 декабря 1991 г.). Несмотря на то, что аппарат оставался в космосе, NASA передало его в дар Смитсоновскому музею. К январю 1990 года ICE находился на гелиоцентрической орбите с периодом 355 дней, с афелием 1,03 а. е., перигелием 0,93 а. е. и наклонением 0,1°.

Дальнейшие контакты

В 1999 году НАСА установило кратковременный контакт с ICE для подтверждения несущей частоты его сигнала. 18 сентября 2008 года НАСА, при содействии KinetX, обнаружило ICE с помощью сети дальней космической связи NASA Deep Space Network, выяснив, что он не был выключен после контакта 1999 года. Проверка состояния показала, что 12 из 13 экспериментов продолжали функционировать, и у аппарата оставалось достаточно топлива для определенного Δv. Было установлено, что реактивация космического аппарата возможна в 2014 году, когда он вновь сблизится с Землей, и ученые обсуждали возможность повторного использования зонда для наблюдения за другими кометами в 2017 или 2018 годах.

Проект перезагрузки ISEE-3

Когда интерес NASA к ICE ослаб, другие поняли, что космический аппарат можно направить для сближения с другой кометой. Команда инженеров, программистов и ученых приступила к изучению осуществимости и связанных с этим трудностей. 15 мая 2014 года проект достиг своей цели краудфандинга в размере 125 000 долларов США на платформе RocketHub, что должно было покрыть расходы на разработку программного обеспечения для связи с аппаратом, поиск необходимой для управления им информации в архивах NASA и аренду времени на антеннах. Затем была поставлена "дополнительная цель" в 150 000 долларов США, которую также удалось достичь, собрав в общей сложности 159 502 доллара США. Участники проекта работали в сжатые сроки: если им удастся изменить орбиту аппарата к концу мая – началу июня 2014 года, или в начале июля, используя больше топлива, он сможет воспользоваться гравитацией Луны для возвращения на полезную гало-орбиту.

Замена потерянного оборудования

Ранее в 2014 году представители Центра космических полётов Годдарда заявили, что оборудование NASA Deep Space Network, необходимое для передачи сигналов космическому аппарату, было выведено из эксплуатации в 1999 году и его замена была слишком дорогостоящей. Однако членам проектной группы удалось найти документацию на оригинальное оборудование и смоделировать сложную модуляционно-демодуляционную электронику, используя современные методы программно-определяемого радио (SDR) и открытые программы проекта GNU Radio. Они приобрели необходимое оборудование – серийный SDR-трансивер и усилитель мощности – и установили его на радиотелескоп Аресибо 19 мая 2014 года. Получив контроль над космическим аппаратом, группа захвата планировала перенести основную наземную станцию на антенну, расположенную в Центре космических наук Морхедского государственного университета в штате Кентукки.

Связь восстановлена .

29 мая 2014 года команда перезагрузки успешно дала команду зонду перейти в инженерный режим для начала передачи телеметрии. 26 июня 2014 года участники проекта, используя антенну DSS 24 комплекса дальней космической связи Голдстоун, установили синхронную связь и получили четыре точки определения дальности, необходимые для уточнения орбитальных параметров космического аппарата. Команда проекта получила одобрение от NASA на продолжение работы как минимум до 16 июля 2014 года и планировала предпринять попытку орбитального маневра в начале июля. 2 июля 2014 года проект перезагрузки впервые с 1987 года включил двигатели. Они раскрутили космический аппарат до номинальной скорости вращения в подготовку к предстоящему маневру коррекции траектории в середине июля. 8 июля 2014 года более длительная последовательность включений двигателей не удалась, предположительно из-за потери азота, необходимого для поддержания давления в топливных баках. 30 июля 2014 года команда объявила о намерении по-прежнему получать данные с максимально возможной части 300-дневной орбиты ISEE 3. С пятью из 13 инструментов на борту космического аппарата, продолжающих функционировать, научные возможности включали отслеживание гамма-всплесков, где наблюдения из дополнительных точек в Солнечной системе могут быть полезны. Команда также привлекала дополнительные пункты приема по всему миру для улучшения суточного покрытия, чтобы загружать дополнительные команды, пока космический аппарат находится вблизи Земли, и впоследствии получать данные. 10 августа 2014 года в 18:16 UTC космический аппарат прошел на расстоянии от поверхности Луны. Он продолжит движение по гелиоцентрической орбите и вернется в окрестности Земли в 2031 году.

Контакт потерян .

25 сентября 2014 года команда Reboot объявила о потере связи с зондом, произошедшей 16 сентября 2014 года. Неизвестно, возможно ли восстановить связь, поскольку точная орбита зонда остается неопределенной. Орбита космического аппарата после пролета мимо Луны удаляет его от Солнца, что приводит к снижению вырабатываемой солнечными панелями электроэнергии, а его аккумулятор вышел из строя в 1981 году. Недостаток энергии мог привести к переходу аппарата в безопасный режим, из которого его невозможно вывести без точных данных об орбитальном местоположении, необходимых для направления сигналов. Сухая масса аппарата составляет [значение], а номинальная мощность – 173 ватт.

Полезная нагрузка

На борту ICE находятся 13 научных приборов для измерения плазмы, энергичных частиц, волн и полей. По состоянию на 2014 год было известно, что пять из них работоспособны. Камера или система визуализации на борту отсутствует. Его детекторы измеряют высокоэнергетические частицы, такие как рентгеновское и гамма-излучение, солнечный ветер, плазму и космические частицы. Система обработки данных собирает научные и инженерные данные со всех систем космического аппарата и форматирует их в последовательный поток для передачи. Мощность передатчика составляет пять ватт.