Инженеры ArianeGroup, Arianespace, CNES, Eumetsat, ESA и Thales Alenia Space поэтапно рассказывают, как ракета Ariane 6 и метеоспутник массой 3,8 тонны вместе добрались до стартовой площадки Европейского космического порта.
После двух перелётов и более чем 7 000 километров пути от Парижа мы своими глазами увидели запуск, который вывел Европу в авангард мировой космической технологии: выведение на орбиту современного спутника, ускоряющего картографирование поверхности Земли для мониторинга катастроф и предотвращения того, чтобы наводнения и пожары продолжали опустошать страны Старого Света.
РЕКЛАМА
РЕКЛАМА
Сердце пусковой системы Ariane 6 находится не на стартовой площадке, а в помещении без окон в нескольких километрах от неё. Именно там нас встречают заместитель директора запуска Фредерик, чью фамилию не раскрывают, чтобы уберечь его от кибератак, и несколько инженеров, которые объясняют детали этого события. Ракета-носитель, которая должна вывести на орбиту новый европейский метеоспутник, создавалась с очень конкретной задачей: быть дешевле и универсальнее своего предшественника Ariane 5 в условиях куда более жёсткой международной конкуренции, чем десять лет назад.
Носитель: ракета, созданная так, чтобы не терять ни минуты в Куру
Ключевой момент, поясняют инженеры, заключается в том, где что делается. Основная ступень Ariane 6 полностью производится и проходит проверки во Франции, верхняя ступень в Германии. Обе прибывают во Французскую Гвиану уже «готовыми к полёту», их не нужно подвергать дополнительным функциональным испытаниям после выгрузки с судна Canopée. Доставка лежит на этом специализированном грузовом судне Canopée с огромными парусами, прославившими судоходную компанию, которое по пути заходит за компонентами в Бордо и Роттердам, а затем завершает маршрут до Южной Америки.
Твердотопливные ускорители, помогающие ракете при старте, напротив, производятся прямо во Французской Гвиане, на предприятиях Regulus и Europropulsion. «Гораздо практичнее и удобнее делать ускорители здесь, чем отправлять такие виды топлива из Европы», подытоживают инженеры. Как только все части доставлены на космодром, команде ArianeGroup требуется всего от семи до девяти дней, чтобы собрать центральный блок носителя и подготовить его к полёту.
«Это не как подъехать на заправку, залить бак и сразу уехать. Заправка носителя занимает около двух часов, а затем ещё полтора часа уходит на термостабилизацию, ведь жидкий кислород имеет температуру примерно минус 150 °C, а жидкий водород около минус 250 °C», рассказывает Фредерик.
Полёт MTG-I2 имел, кроме того, две необычные для таких миссий технические особенности. Это был первый раз, когда Ariane 6 отправилась на геостационарную переходную орбиту (GTO), самую далёкую орбиту, которой эта ракета достигала на сегодняшний день, в конфигурации A62 с двумя боковыми ускорителями. И впервые со времени дебютного запуска у миссии было пусковое окно продолжительностью два часа 30 минут, а не жёстко заданный момент старта, что дало команде определённый запас на случай непредвиденных ситуаций.
Верхняя ступень ракеты с двигателем Vinci может также вновь включаться в полёте благодаря системе наддува гелием, которая перед каждым повторным запуском «усаживает» топливо на дно бака; такой возможности у Ariane 5 не было, и Ariane 6 впервые задействует её в миссиях этого типа.
Сборка: роботы, которые собирают ракету в горизонтальном положении
Ракету собирают горизонтально, а не вертикально. Автоматические транспортные платформы доставляют нижнюю и верхнюю ступени в одну зону, где их соединяют с точностью до одного миллиметра. «Это не полностью автоматический процесс, это автоматизированная операция под контролем людей: на каждом этапе персонал обязан проверить и подтвердить действия перед запуском следующей автоматической последовательности», уточняют эксперты.
С момента, когда обе ступени поступают в сборочный цех, до готовности центрального блока к транспортировке на старт проходит около десяти дней. В цехе предусмотрены две параллельные линии сборки, что позволяет начинать монтаж следующей ракеты, как только предыдущая отправляется на стартовую площадку. Цель программы выйти на ритм девять-десять запусков в год, начиная с 2027 года.
Спутник: самый чувствительный пассажир, когда-либо летавший на Ariane 6
В нескольких метрах отсюда, в здании герметизации полезной нагрузки, воздух фильтруется, поддерживается на нужной температуре и тщательно контролируется по влажности. Это последнее помещение, где техники имеют прямой физический доступ к спутнику перед тем, как он будет герметично закрыт внутри головного обтекателя ракеты. Для MTG-I2, оптического метеорологического прибора наблюдения, чрезвычайно чувствительного к загрязнению, эта чистота критична: любая частица может ухудшить качество будущих снимков.
Процесс включает даже систему световых ловушек для насекомых и птиц. Когда контейнер со спутником прибывает ночью и гигантские двери здания открываются, чтобы пропустить его внутрь, любое залетевшее животное может поставить под угрозу чистоту полезной нагрузки. «Мы, разумеется, не можем открыть контейнер и позволить спутнику покинуть его, если внутри вдруг окажется птица», объясняет один из ответственных за объект, который почти год координирует этот финальный этап кампании вместе с командой космического аппарата.
Зал управления «Юпитер»: цепочка команд в финальном отсчёте
За 11 часов до старта начинается финальная хронология, и центр тяжести операций переносится в зал управления «Юпитер» Французского национального центра космических исследований CNES. Огромный экран отображает состояние всех систем в зелёном, расчётную траекторию и часы обратного отсчёта.
В центре зала сидит Максим Андре, директор пусковых операций, отвечающий за координацию безопасности на всём диапазоне запуска (люди, техника, окружающая среда) и за то, чтобы вместе с командой качества и ответственным за измерения, контролирующим телеметрию, радары и слежение, дать тот самый голос и взгляд, которые означают окончательное «добро».
До последней минуты команда миссии поддерживает связь с собственным центром управления спутником, расположенным примерно в четырёх километрах от зала «Юпитер», чтобы подтверждать, что всё остаётся в норме, и по цепочке передавать это подтверждение до директора операций.
Запрет молнии: погодные условия, способные остановить запуск
В нескольких десятках метров от стартового комплекса небольшая команда следит за небом так же внимательно, как инженеры следят за ракетой. Франсуа Лафорж, метеоаналитик станции космодрома, уделяет особое внимание двум параметрам: молниям и ветру. «Дождь или температура не так важны. По-настоящему важны грозы и ветер, как у поверхности, так и на высоте».
Критерии очень строгие: никаких гроз в радиусе десяти километров вокруг базы ни на этапе подготовки, ни во время самого старта, и ни единого облака выше 6 500 метров в том же радиусе, поскольку прохождение ракеты через столь высокое облако может вызвать статическое электричество, способное спровоцировать молнию. Для контроля команда сочетает радары, измеряющие высоту облаков, с системой триангуляции из трёх антенн, которая в режиме реального времени определяет местоположение каждого разряда.
Метеозонды на воздушных шарах, запускаемые несколько раз во время обратного отсчёта, измеряют профиль ветра на высоте; эти данные Леонард Бушайо, инженер по безопасности полётов, использует вместе с коллегами, чтобы убедиться, что условия остаются безопасными и заранее рассчитанный «коридор запуска», зона, в которой на случай необходимости моделируется возможное принудительное уничтожение ракеты в полёте, по-прежнему остаётся допустимым.
Это, поясняет он, требование, закреплённое во французском космическом законодательстве и гарантирующее безопасность населения. Последняя метеопроверка проводится всего за десять минут до старта. Как только ракета в воздухе, характер риска меняется: она преодолевает скорость звука менее чем за 50 секунд и высоту 50 километров менее чем за две минуты, так что ветер почти сразу перестаёт быть реальной угрозой. Настоящая опасность, подчёркивают специалисты, находится на земле.
Программа стоимостью 6 миллиардов евро с выгодой свыше 60 миллиардов
Джеймс Чемпион, руководитель проекта MTG в Европейском космическом агентстве (ЕКА), рассказал о 16 годах работы над спутниковой программой «Метеосат». Почти два десятилетия приходилось заглядывать вперёд и закладывать технологии, которых ещё не существовало, но без которых было невозможно вывести на орбиту MTG-I2.
С учётом нынешних экономических условий стоимость программы составила около шести миллиардов евро, а её выгоды оцениваются более чем в 60 миллиардов, включая инфраструктуру, не говоря уже о количестве жизней, которые удастся спасти благодаря данным со спутника, помогающим, например, заранее организовывать эвакуацию. Это семейство спутников станет ключевым инструментом прогнозирования и предотвращения опасных погодных явлений.
Наука: «бдительный ястребиный глаз» над Европой каждые 2,5 минуты
За несколько часов до вывода спутника на орбиту Кристиан Банк, директор по подготовке и развитию программ Eumetsat, напоминает, в какой контекст вписывается этот запуск: в контекст континента, всё чаще сталкивающегося с экстремальными погодными явлениями. «За последние пять лет мы ежегодно фиксировали ущерб в 10 миллиардов евро в Европе и тысячи погибших. К счастью, число жертв снижается, поскольку наши прогнозы и системы оповещения становятся точнее, но ущерб инфраструктуре никуда не делся. Нам нужно становиться устойчивее», предупреждает он.
MTG-I2 становится третьим элементом взаимодополняющей тройки. Первый спутник, запущенный в 2022 году, обеспечивает обзор полушария Европа–Африка–Атлантика до Индийского океана и подпитывает глобальные метеомодели. Второй, отправленный в 2025 году и почти введённый в строй, детально измеряет параметры атмосферы (влажность, температуру, ветер, давление). Третий, запуск которого мы наблюдали, будет сосредоточен на Европе, особенно на районе Средиземноморья, сильно страдающем от опасных погодных явлений, и будет обновлять данные каждые две с половиной минуты.
«Такая частота критична для локального метеопрогнозирования в Европе и на Средиземноморье, а также для служб гражданской защиты: пожарных, которые отслеживают лесные пожары, засухи или всё более частые и разрушительные средиземноморские торнадо», говорит он.
По оценке Банка, новому спутнику потребуется около полугода ввода в эксплуатацию, прежде чем его полностью интегрируют и откалибруют вместе с двумя «сестрами». После этого, ориентировочно к апрелю 2027 года, все три будут работать как единая система.
Технические характеристики: 500 миллионов пикселей каждые десять минут
Грэм Мейсон, руководитель метеорологических программ ЕКА, привёл цифры, которые делают MTG-I2 одним из самых совершенных в истории орбитальных наблюдательных инструментов. Первый спутник семейства сканирует весь видимый диск Земли каждые десять минут с разрешением 500 метров, что даёт около 500 миллионов пикселей на полный проход, распределённых по 16 каналам. MTG-I2 будет работать только по верхнему квадранту, сосредоточенному на Европе, и повторять съёмку каждые 150 секунд.
Его второй прибор, детектор молний, работает в очень узкой полосе спектра на линии излучения кислорода 777 нанометров и делает 1 000 измерений в секунду. Чтобы различать детали размером 500 метров с орбиты на высоте 36 000 километров от Земли, спутнику требуется исключительно высокая устойчивость по всем трём осям.
Эта программа стала примером силы европейской аэрокосмической отрасли. В ней задействованы более 17 европейских стран и 70 компаний, заключено свыше 200 субподрядов, а над проектом работают более 2 200 человек.
«Этот сканирующий прибор считается лучшим геостационарным imager в мире. Детектор молний считается лучшей камерой для регистрации разрядов, так называемым lightning imager, технологией, опережающей даже американскую. В течение десяти лет ЕКА рассчитывает отправить следующее семейство спутников, чтобы и дальше оставаться лидером в области мониторинга климата и анализа его последствий.
Между залом управления Ariane 6, цехом герметизации спутника и метеостанцией, которая следит за каждым облаком над Куру, запуск MTG-I2, по сути, стал суммой десятков технических решений, принимаемых командами, которые редко разделяют славу с самим стартом.
С выходом этого спутника на орбиту Европа завершает формирование первой операционной тройки метеорологических спутников третьего поколения, системы, которая будет сопровождать наблюдение за климатом континента как минимум до 2040-х годов.