16.05.2025, пресс-релиз ЕКА

Операторы миссии Mars Express в ESOC успешно отправили новый патч программного обеспечения, который позволит космическому аппарату работать уже третье десятилетие.

 Космическая миссия долговечна настолько, насколько долговечны ее самые важные подсистемы. Для Mars Express от ЕКА (Европейское космическое агентство) эта подсистема — кольцевой лазерный гироскоп (или просто - гироскоп), который необходим для точного наведения инструментов и антенн, но со временем он изнашивается.

Чтобы преодолеть эту проблему, инженеры миссии и диспетчеры полетов Европейского центра космических операций (ESOC) ЕКА разработали способ использования входных данных от другого оборудования — звездных датчиков — для замены информации гироскопов.

Mars Express использует это решение уже около трети срока из своих долгих лет (21 год) пребывания на орбите.

В 2017 году группа управления полетом заметила, что четыре из шести гироскопов космического корабля стареют быстрее, чем ожидалось, что грозило завершить миссию в течение двух лет. Чтобы спасти миссию, было реализовано это решение. С тех пор программное обеспечение Mars Express регулярно обновляется. Последнее на сегодняшний день обновление позволит космическому кораблю функционировать до 2034 года.

Однако изначально предполагалось, что это решение позволит сохранить работоспособность спутника только до середины 2025 года. После этой даты гироскопы изнашиваются из-за необходимости их использования.

Так как же центру управления полетами удалось продлить работу космического корабля на третье десятилетие? Изменив определение «необходимого».

 Минимизация возможностей

На протяжении многих лет группа управления полетами ESOC стремилась свести к минимуму возможности использования гироскопов в случае отключения звездных датчиков, во время маневров по коррекции орбиты или при работе в безопасном режиме.

Наибольший вклад вносится во время ежедневных «разгрузок гиродинов» (WOL - wheel off-loadings). Этот специальный маневр включает в себя использование набора маховиков, вращающихся внутри космического корабля, вместе с включением двигателей для изменения импульса, а следовательно, и скорости космического корабля. Примерно в четверти случаев для разгрузки требовалось изменить положение космического корабля, что могло бы ослепить один или два звездных трекера (датчика) и привести в действие гироскопы.

«В начале работы без гироскопов мы включали гироскопы для всех WOL из-за опасений возможной слепоты звездных трекеров. Однако несколько волн исследований позволили нам пересмотреть поле зрения звездных трекеров и сократить количество включений гироскопов», — говорит менеджер по операциям космического корабля Mars Express Джеймс Годфри.

«Этот программный патч теперь позволяет нам определять, прекращает ли один из звездных трекеров отслеживание во время разгрузки гиродинов, и в этом случае включать гироскопы. Это означает, что теперь мы можем оставлять гироскопы выключенными во время большинства разгрузок гиродинов, и они будут включаться только при необходимости. В целом, в сочетании с существующим программным обеспечением безгироскопического режима весь этот набор обновлений позволил нам сократить возможности использования гироскопов на 97%».

MMX в поле зрения

Эта разработка особенно важна для поддержки миссии Martian Moon Exploration (MMX). Первоначально планировалось запустить ее в 2024 году, с прибытием на Марс в 2025 году и возвращением образца Фобоса с Марса в 2028 году. Миссия под руководством JAXA (Японское космическое агенство) должна была получить поддержку Mars Express для спуска и посадки ее ровера на Фобос.

Поскольку миссия теперь отложена до 2026 года, а все ее основные этапы сдвинуты примерно на два года, сейчас как никогда важно сохранить Mars Express в рабочем состоянии как минимум до 2029 года.

«Благодаря последнему обновлению и помощи инструментов машинного обучения для мониторинга гироскопов я полностью уверен, что команда управления миссией успешно поддержит готовность миссии к началу MMX», — говорит Джеймс Годфри.

 Перевод: Александр Тарлаковский (блог tay-ceti)
Оригинал: Mars Express updates software, extends lifetime until 2034

Информация о миссии Mars Express
Заказчик - ЕКА
Оператор - ЕКА
Задачи - орбитальный зонд + спускаемый аппарат Бигль
Стартовая площадка - Казахстан Байконур, ПУ № 31/6
Ракета-носитель - Союз-ФГ/Фрегат
Запуск - 2 июня 2003 года
Выход на орбиту Марса -    25 декабря 2003 года
Апоцентр - 10107 км
Перицентр - 298 км
Длительность полёта - 21 год 11 месяцев 13 дней

Технические характеристики
Масса - 1123 кг (666 кг + 457 кг топлива)
Размеры - 1,5×1,8×1,4 м
Мощность - 460 Вт
Источники питания - Li-ion: 3 x 22,5 А·ч
солнечные батареи - 11,42 м²