Спутник-спасатель потерял ориентацию — инженеры используют маршевые электрореактивные двигатели как аварийные рулевые
Аппарат LINK, потерявший два из трёх маховиков и часть холодногазовой системы, снизил скорость нештатного вращения примерно до 1.47 град/с. Для этого использован один ксеноновый электрореактивный двигатель, штатно предназначенный для длительного подъёма орбиты Swift. Дальше предстоит проверить новые регуляторы ориентации в условиях урезанного набора исполнительных органов.
Аппарат LINK компании Katalyst Space снизил скорость аварийного вращения примерно до 1.47 град/с серией включений одного электрореактивного двигателя. Это последний подтверждённый статус миссии по подъёму орбиты рентгеновско-гамма-обсерватории Neil Gehrels Swift. После запуска 3 июля LINK вошёл в многоосевое вращение, из-за которого связь с аппаратом стала эпизодической.
В ходе ввода в эксплуатацию отказали два из трёх маховиков, а холодногазовая система ориентации частично потеряла работоспособность. Такой набор отказов оставил 400-килограммовый аппарат с крайне ограниченным запасом быстрых исполнительных механизмов. К 31 июля угловую скорость удалось опустить с примерно 9 до менее чем 4 град/с; за следующую фазу восстановления она достигла 1.47 град/с.
Торможение ведётся электрореактивной установкой на ксеноне. В штатной программе три таких двигателя должны после захвата Swift медленно поднимать орбиту связки. Их тяга мала по меркам реактивной системы ориентации, зато импульс может прикладываться долго, с высокой точностью дозирования рабочего тела. Katalyst раскрыла, что в аварийной операции работал Hall-effect двигатель на двухосевом карданном подвесе. Отклонение сопла даёт компонент тяги вне центра масс и формирует управляющий момент:
\(\mathbf{M}=\mathbf{r}\times\mathbf{F}\).
При малой силе \(\mathbf{F}\) момент также мал, поэтому погашение углового импульса занимает дни. Для этой задачи критичны геометрия центра масс, доступный диапазон кардана, остаточное вращение по всем осям и точность оценки состояния. Ошибка в модели инерции либо в ориентации вектора тяги способна вместо демпфирования перекачивать энергию между осями вращения. Публично не раскрыты ни плечо приложения силы, ни тяга в аварийном режиме, ни параметры контура управления.
Расход ксенона на торможение, по оценке Katalyst, составил менее 100 г. Это полезный результат для ресурса миссии, поскольку электрореактивная установка остаётся главным средством будущего орбитального манёвра. Однако скорость 1.47 град/с не означает восстановления штатной трёхосевой стабилизации. Аппарат намеренно удерживают на этом уровне до загрузки обновления бортового ПО с новыми регуляторами ориентации и перераспределением задач между сохранившимися исполнительными органами.
Причину отключения маховиков компания связывает с проблемой в вышестоящей части электропитания платформы. Эта версия пока остаётся заявлением изготовителя: подробности отказа, состав доступных цепей питания и фактическое состояние холодногазовых клапанов не опубликованы. Отдельный риск создаёт связь: во вращении меняются геометрия антенн, тепловые условия и доступность солнечных панелей, а значит ограничиваются окна для команд и телеметрии.
После стабилизации LINK должен выполнить фазировку орбиты, сблизиться со Swift, захватить обсерваторию тремя роботизированными манипуляторами и поднять её орбиту. Swift работает с 2004 года и теряет высоту быстрее ранних прогнозов из-за усиленного атмосферного торможения при высокой солнечной активности. Контракт NASA с Katalyst на эту спасательную миссию составляет $30 млн; на разработку, изготовление, испытания и запуск аппарата ушло менее года. Возможность сближения в конце августа пока остаётся планом, поскольку работоспособность нового контура ориентации ещё предстоит подтвердить на орбите.