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.
The International Cometary Explorer (ICE) spacecraft (designed and launched as the International Sun Earth Explorer 3 (ISEE 3) satellite), was launched 12 August 1978, into a heliocentric orbit. It was one of three spacecraft, along with the mother/daughter pair of ISEE 1 and ISEE 2, built for the International Sun Earth Explorer (ISEE) program, a joint effort by NASA and ESRO/ESA to study the interaction between the Earth's magnetic field and the solar wind. ISEE 3 was the first spacecraft to be placed in a halo orbit at the Earth Sun Lagrange point. Renamed ICE, it became the first spacecraft to visit a comet, passing through the plasma tail of comet Giacobini Zinner within about of the nucleus on 11 September 1985. NASA suspended routine contact with ISEE 3 in 1997, and made brief status checks in 1999 and 2008. On 29 May 2014, two way communication with the spacecraft was reestablished by the ISEE 3 Reboot Project, an unofficial group, with support from the Skycorp company and SpaceRef Interactive. On 2 July 2014, they fired the thrusters for the first time since 1987. However, later firings of the thrusters failed, apparently due to a lack of nitrogen pressurant in the fuel tanks. The project team initiated an alternative plan to use the spacecraft to "collect scientific data and send it back to Earth", but on 16 September 2014, contact with the probe was lost.
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.