Израиль в космосе. Двадцатилетний опыт (1988-2008)

8. Исследования в космосе

Около половины ежегодного бюджета НАСА предназначена для научного космоса, причем значительная доля этих ассигнований связана с фактическими закупками спутникового оборудования. Совершенно противоположную картину представляет состояние космических исследований в Израиле. Финансирование подобных работ является нерегулярным и очень ограниченным. Тем не менее, научные программы, связанные с космическими задачами проводятся в Центре Сде Бокер, управляемом Университетом Бен Гуриона, в Научном Центре изучения Земли и Планет при Тель-авивском Университете, на Солнечном оборудовании в Институте Вейцмана, в Ядерном Исследовательском Центре, расположенном в Сореке, в Отделе Метеорологии Иерусалимского Университета. В Сореке, например, успешно выполнена разработка электрического двигателя для космоса, инспектируются израильские компоненты и системы перед стартом с целью выяснения, выдержат ли они неблагоприятные воздействия факторов космического пространства.

Наиболее целенаправленно, широким фронтом работы ведутся в Институте Космических Исследований (Ашер) при Хайфском Технионе. Вот некоторые из исследований, выполненных здесь в последнее время: разработка звездного датчика для точной системы ориентации, исследование систем межспутниковой лазерной связи, разработка электрореактивных двигателей, создание малого спутника с гиперспектральной аппаратурой, изучение полета группировок спутников и др. Все эти работы являются принципиально важными, новыми, перспективными и актуальными. По результатам этих работ только за период с 2000 по 2008 годы опубликовано более 50 статей в престижных научных журналах, что является очень высоким показателем творческой активности сотрудников института. В текущем году завершено строительство нового корпуса, коллектив переехал в отдельное специально оборудованное здание и можно ожидать, что институт станет головным исследовательским центром для развивающейся израильской космической индустрии.

Одним из значительных достижений института остается разработка спутника «ГУРВИН-ТЕХСАТ» — рекордсмена по длительности полета (более 10 лет). Спутник был запущен в июле 1998 г. российской ракетой «Зенит» с космодрома Байконур на круговую орбиту высотой около 820 км совместно с группой из пяти малых спутников с массой порядка 50 кг каждый (Рис. 27). На момент запуска он считался одним из самых маленьких спутников, стабилизированных по трем осям. На борту спутника находится служебная аппаратура (с ее помощью происходит ориентация в космосе, обеспечивается подача энергии, поддерживается связь с Землёй) и научные приборы, позволяющие выполнить шесть очень интересных экспериментов. Такую разнообразную программу исследований даже не каждый большой спутник может себе позволить. Перечислим эти космические эксперименты:

• успешно прошел эксперимент по измерению концентрации озона в атмосфере при помощи озонометра, установленного на спутнике.

• на спутнике установлена аппаратура, для съемки поверхности Земли в различных регионах.

• отдельный прибор производил измерение тяжелых частиц. Они проникают на спутник из радиационных поясов Земли, из космического пространства, с потоком частиц, приходящих от Солнца. По результатам обработки данных, полученных этим прибором, уточнена конфигурация радиационного пояса, окружающего Землю, в частности, исследована структура Южно-Атлантической аномалии, где радиация наиболее приближена к поверхности Земли.

• в условиях космического пространства изучались электрические свойства, так называемого, высокотемпературного сверхпроводника. Исследуемый материал помещался в специальный микрохолодильник, температура в котором понижалась до 70–80 градусов по шкале Кельвина, при которой материал становился сверхпроводником.

• на обращенной к Земле поверхности спутника (ТЕХСАТ имеет форму куба со стороной грани 50 см) установлен ретрорефлектор. Посылая с наземной станции лазерный импульс и измеряя время возвращения отраженного от рефлектора сигнала, можно очень точно определить расстояние между спутником и станцией.

• и в заключение напомню, что оборудование ТЕХСАТ обеспечивает связь радиолюбителей через спутник.

Успешный длительный полет спутника был по заслугам оценен специалистами. На международной конференции по малым спутникам (AIAA/USU Conference on Small Satellites, Utah), которая проводится в США ежегодно, Технион был назван в 2006 году флагманом космического приборостроения в области создания и исследований малых спутников, наряду с другими пятью известными космическими фирмами. Приятно сознавать, что израильская наука занимает ведущее положение в данной отрасли. Сегодня малые спутники — одно из важных направлений в космической технике, эти спутники определяют продвижение вперёд в области самых совершенных космических технологий.

В моей биографии спутник ТЕХСАТ и последующие работы по малым спутникам занимают особое место, потому что менее чем через год после репатриации в Израиль я был принят на работу в Технион и стал участником создания этого спутника. Я сразу же попал в творческий молодежный коллектив, увлеченный теми же проблемами, которыми я занимался в России долгие годы. Такое точное попадание в жизненную ситуацию иным словом, чем «мазаль», не назовешь (мазаль на иврите — это удача). В Израиле ТЕХСАТ стал моей первой разработкой, и я влюблен в него по сей день.

Ключевой фигурой разработки спутника был недавний выпускник Техниона очень талантливый Игаль Флор, обеспечивающий его интеграцию; сам спутник проектировал конструктор милостью божьей Анатолий Вольфовский из Москвы; вопросы связи спутника с наземным оборудованием решал скромный и опытный специалист Геннадий Гольтман — также репатриант последней волны; за разработку основных систем спутника отвечал Владимир Петрушевский, получивший техническую закалку еще в России; орбитальным анализом занимался профессор Йоси Шартиель; ориентацию спутника в полете обеспечивал Александр Ширяев — астроном из С.-Петербурга; за компьютерные аспекты проекта отвечал Рони Валер. Всем этим ансамблем умело дирижировал руководитель проекта Моше Шахар. К моменту моего прихода на проект первый экземпляр спутника, ТЕХСАТ-1, уже проходил наземные испытания. К сожалению, космических высот он не достиг и на орбиту не вышел. Вскоре после его кончины началась интенсивная работа над новой версией ТЕХСАТ-2. В этот спутник я вложил много труда и новых идей.

Во-первых, договорился с фирмой ВНИИЭМ, на которой я работал до репатриации, о запуске ТЕХСАТа на заданную орбиту как попутного груза на большом спутнике Ресурс, запуск которого планировался вскоре. Я разработал интерфейс для совместного полета на активном участке и разделения на орбите, отвечал за все виды деятельности по запуску, включая наземные испытания, стартовые работы на полигоне Байконур (Рис. 28). Запуск был экономически выгодным, привлекательным по срокам запуска и, пожалуй, самым надежным из имеющихся на тот момент возможностей.

Во-вторых, заказал в Москве на фирме, с которой долгие годы сотрудничал, самые прогрессивные солнечные панели, покрытые специальным слоем, предохраняющим фотопреобразователи от радиационных повреждений. Панели предназначались для эксплуатации в условиях космоса без существенного снижения эффективности. При полете ТЕХСАТа достоинства панелей были полностью подтверждены — благодаря им спутник стал космическим долгожителем. Учитывая экономическую обстановку в России, цена панелей была невысокой, и контракт на их поставку был исключительно выгодным для Израиля.

В-третьих, был полностью переделан прибор для измерения содержания озона в атмосфере. Дело в том, первый мониторинг атмосферного озона из космоса был осуществлен ВНИИЭМ на спутнике Метеор американским прибором ТОМС. В этом международном проекте я также был задействован и в процессе выполнения проекта даже написал и издал книжку о методах измерения концентрации озона из космоса. К сожалению, при проектировании озонометра, установленного на ТЕХСАТе, были допущены принципиальные ошибки, не позволяющие использовать прибор по его назначению. Требовалась его радикальная переделка. Я предложил новый миниатюрный ультрафиолетовый монохроматор, который был разработан, испытан и установлен на спутник. Самым трудным было убедить руководство проекта в необходимости замены прибора. Пришлось привлечь к экспертизе американских специалистов в этой области, которые подтвердили несостоятельность первого варианта прибора и способность предложенного мной прибора измерять атмосферный озон. Для обработки результатов измерений в полете был предложен новый алгоритм, в котором впервые использовалась a priori информация из Интернета о среднемесячных значениях концентрации озона, полученных ранее при космическом мониторинге озона. При этом точность определения общего содержания озона и озонных профилей отвечала современным требованиям.

Наконец, в-четвертых, на малом спутнике впервые была установлена сборка специальных отражателей (Ретро-Рефлекторов — РР), позволяющая с помощью лазерного зондирования с наземной станции измерять точное положение спутника на орбите. История этого нововведения такова. На лицевой панели спутника, обращенной к Земле, предполагалось вначале установить инфракрасный датчик горизонта для системы ориентации спутника. Однако, фирма Эль-Оп, ответственная за разработку прибора, за месяц до отправки спутника в Россию для подготовки к запуску сообщила, что прибор в силу ряда технических обстоятельств не будет поставлен. Было принято решение продолжить работы со спутником, заменив датчик горизонта на его механический эквивалент. Мое предложение установить на освободившееся место не массогабаритную болванку, а реальную полезную нагрузку — РР, соответствующую по массе и размерам датчику горизонта, было воспринято с пониманием, так как РР придавал спутнику новое качество. Оставался открытым вопрос, как можно в столь короткий срок создать достаточно сложный оптический прибор. Опять помогли мои связи в России — РР был разработан, испытан и установлен на спутник уже в России незадолго до запуска. На орбите при измерении расстояний до спутника с использованием РР были получены интересные результаты. Однако больше, чем эти результаты, запомнился забавный случай, произошедший в первые дни полета ТЕХСАТа. После отделения пяти маленьких спутников от спутника-носителя на орбите образовался рой из шести космических аппаратов, движущихся на близких орбитах. Параметры орбит были зарегистрированы в международном каталоге, но приписаны не к тем спутникам в группировке, которым они принадлежали. Благодаря особенности ТЕХСАТа по оптическому отражению, он был выделен из сборки и ошибочное отождествление спутников исправлено в реестре. После экспериментов на ТЕХСАТе лазерное определение расстояний с помощью бортового РР стало устойчивой темой исследований в нашем институте.

Хотелось бы сразу же оговориться, что такое подробное описание коллизий со спутником ТЕХСАТ ни в коей мере не связано с его какой-то исключительной ролью в израильской космонавтике. Преувеличенное внимание к самому спутнику и коллективу его создавшему, обусловлено всего лишь судьбой автора данной книги. ТЕХСАТ — лишь небольшая часть тех масштабных проектов, которые принесли славу Израилю, а упомянутые мною коллеги — только малая доля тех больших коллективов, благодаря талантам и трудолюбию которых была написана космическая история Израиля. Поэтому прошу читателя рассматривать историю, рассказанную о спутнике ТЕХСАТ, как лирическое отступление.

Кстати, персонификация событий в современной истории науки и техники оказывается достаточно сложной задачей. Если раньше открытия и изобретения делались совершенно определенным ученым или инженером, то в последнее время в условиях научно-технического прогресса каждое серьезное завоевание достигается усилиями больших коллективов и приписать заслугу успеха одному человеку становится невозможным. Поэтому зачастую люди, внесшие наибольший творческий вклад в работу, оказываются обделенными известностью изобретателя или первооткрывателя. Недавно в известном российском журнале «Новости космонавтики» была опубликована статья, посвященная как раз 20-летию запуска первого израильского спутника Земли, точнее, процессу разработки и первым испытаниям израильской ракетной техники. Так вот, в этой статье летопись создания носителя, способного вывести спутник на орбиту, представляет собой описание взаимодействие между политическими и военными деятелями страны, направленными на получение государственного заказа. Такой подход к истории техники представляется мне неправомерным. Разумеется, легализация проекта, его финансовая поддержка являются необходимым условием его реализации, но успех предприятия, в конечном счете, определяется исполнителями проекта, среди которых имеются лидеры и идеологи, достойные упоминания при изложении исторического процесса создания новой техники.

Полет первого израильского космонавта Илана Рамона также относится к категории исследовательских. Во время 16-дневной миссии Рамона и его коллег проведено более чем 80 экспериментов в науке о земле и космосе, человеческой физиологии, при подавлении огня и изучении влиянии микрогравитации на большое разнообразие естественных явлений. В том числе Илан Рамон полностью выполнил два израильских эксперимента:

1. Изучение переноса пыли в средиземноморском регионе и влияние этих процессов на погоду и климат (ответственный — Тель-Авивский университет) — эксперимент под названием МЭЙДЭКС (Рис. 29);

2. Выращивание на орбите кристаллов на основе солей кобальта и кальция в условиях микрогравитации (ответственный — Хайфский Технион). Вместе с Техниоиом, коммерческими компаниями и космическим агентством, ученики старших классов школы Орт-Моцкин в Хайфе также участвовали в этом эксперименте (Рис. 30). Большую часть отснятых материалов и результатов измерений Илан Рамон успел передать на Землю.

Трагическая смерть нашего космонавта — выдающегося человека и опытного летчика — большая потеря для его семьи и близких, для народа Израиля, армии, науки. Нужно ли посылать людей в космос? Многие ученые, особенно после гибели Колумбии, считают, что полезней, надежней и безопасней посылать роботов. Тем не менее, израильское правительство не отказалось от намерений иметь своего астронавта. Вскоре после гибели Илана Рамона сообщалось, что достигнута договоренность о продолжении участия Израиля в американской пилотируемой программе после выяснения причин аварии Колумбии. После возврата к полетам в рамках Шаттла контакты с НАСА возобновились, но никаких конкретных результатов пока нет. Поэтому рассматривается и российский вариант сотрудничества в пилотируемых проектах.

Рассматривая влияние полета Илан Рамон на израильские космические программы и исследования, не следует забывать, что космонавт находился на американском космическом корабле, а американская программа пилотируемых полётов и израильские планы освоения космоса между собой непосредственно не пересекаются. В то же время пилотируемые полеты всегда находятся в центре внимания общественности и личности космонавтов вызывают повышенный интерес. Поэтому отметим, что в космосе побывало не менее 11 астронавтов-евреев, среди них 3 женщины. Вот их имена:

Борис Волынов, первый еврей в космосе, СССР, корабли Союз-5, 1969; Союз-21, 1976.

Юдит Резник, женщина-астронавт, первый еврейский астронавт, совершивший выход в открытый космос, США, Шаттл Дискавери, 1984; Челленджер, 1986. Джеффри Гофман, США, Шаттл Дискавери, 1985, Коламбия, 1990, Атлантис, 1992, Ендоувер, 1993, Коламбия, 1996.

Джой Апт, США, Шаттл Атлантис, 1991, Атлантис-Мир, 1996; Ендоувер, 1992, 1994.

Мартин Фитман, США, Шаттл Коламбия, 1993.

Давид Вольф, США, Шаттл Коламбия, 1993; Атлантис-Мир, 1997, Атлантис, 2002.

Элен Бейкер, США, женщина-астронавт, Шаттл Атлантис, 1989, Коламбия, 1992, Атлантис-Мир,1995.

Марша Айвенс, США, женщина-астронавт, Шаттл Коламбия, 1990, Атлантис, 1992, Коламбия, 1994, Атлантис-Мир, 1997, Атлантис, 2001. Скотт Горовиц, США, Шаттл Коламбия, 1996, Discovery, 1997, Атлантис, 2000, Discovery, 2001.

Илан Рамон, Израиль, Шаттл Коламбия, 2003.

Евреи летали в космос 30 раз, а абсолютным лидером является женщина-астронавт Марша Айвенс, совершившая 5 полетов в космос. Двое евреев-астронавтов, Юдит Резник и Илан Рамон погибли в катастрофах своих космических кораблей. На международной космической станции (МКС) летал американский астронавт Гаррет Рейсман, 40-летний инженер-механик из Нью-Джерси, первый еврей в экипаже МКС. Имея выраженную еврейскую идентичность, он взял с собой в космос Декларацию Независимости Государства Израиль, а также флажок с символами Государства Израиль, подписанный президентом Шимоном Пересом. Во время празднования 60-тилетия независимости Израиля в мае 2008 он посылал приветствие из космоса жителям Израиля. Вскоре, как ожидается, на МКС появятся или уже появились две мезузы{Мезуза — маленький свиток пергамента с отрывком из Торы, помещенный в коробочку, прикрепляемую к дверному косяку в еврейских семьях как знак и напоминание их веры.}. Их привезет астронавт Грегори Чамитофф, который должен заменить Рейсмана на станции.