11 сентября 1985 аппарат ICE совершил первый в истории пролет возле ядра кометы

Все начиналось в 1978 году. NASA запустило ISEE-3 (International Sun-Earth Explorer-3) — третий аппарат в программе, которая изучала взаимодействие магнитного поля Земли с солнечным ветром. Он стал первым искусственным объектом, который вышел на гало-орбиту в точке Лагранжа L1 между Солнцем и Землей. Бортовой комплекс не имел съёмочной аппаратуры: вместо получения изображений научные приборы регистрировали параметры межпланетной плазмы, солнечного ветра и магнитных полей. В таком режиме сбор научной телеметрии продолжался несколько лет.

В 1982 году ситуация изменилась. Весь научный мир готовился к возвращению кометы Галлея в 1986 году, но NASA из-за нехватки бюджета закрыло проект собственной кометной станции. Американские учёные рисковали остаться в стороне от главного астрономического события века. Тогда Фредерик Скарф и Роберт Фаркуар нашли способ обойти это решение: они предложили взять аппарат, который к тому моменту уже завершил свою основную трёхлетнюю миссию, и перенацелить его... на перехват другой, более доступной кометы — 21P/Джакобини — Циннера! Это позволяло утереть нос конкурентам и первыми в истории изучить кометный хвост изнутри. Сам Скарф позже признался журналисту прямо: «Мы украли его». Зонд действительно сняли с гало-орбиты вокруг точки L1 и отправили в сложный перелёт.

Путь к комете занял больше года. Аппарат, находившийся в точке либрации L1, не был рассчитан на дальние межпланетные перелёты. Он не имел мощного маршевого двигателя — только микродвигатели системы ориентации и маневрирования. Чтобы вырвать его из этой гравитационной позиции и направить к цели, инженеры использовали притяжение Луны в качестве бесплатного ускорителя. Совершив 15 точечных включений микродвигателей, аппарат пять раз сближался с Луной, каждый раз используя её как гравитационную пращу для изменения курса и разгона. Последний пролёт 22 декабря 1983 года состоялся всего в 119,4 километра над лунной поверхностью. Получив финальный импульс, зонд ушёл на траекторию перехвата кометы. После этого миссия получила новое официальное название «Международный исследователь комет» ICE (International Cometary Explorer).

Новая гелиоцентрическая орбита была рассчитана так, чтобы аппарат двигался с опережением Земли по фазе и вышел точно в точку пересечения с траекторией кометы 21P/Джакобини — Циннера. 11 сентября 1985 года ICE прошёл сквозь её плазменный хвост, сблизившись с ядром на расстояние около 7800 километров. Так зонд стал первым в истории космическим аппаратом, выполнившим прямые внутрибаллистические измерения в кометной коме, а не просто наблюдавшим её со стороны. Бортовые приборы подтвердили формирование головной ударной волны, возникающей при взаимодействии кометной плазмы с набегающим потоком солнечного ветра.

На этом миссия не остановилась. Баллистики изначально рассчитали траекторию перелета так, чтобы после первой цели аппарат по инерции вышел в район проведения международной кометной кампании. В марте 1986 года ICE прошёл между Солнцем и кометой Галлея, пока другие аппараты — «Джотто», «Вега-1», «Вега-2», «Суисэй» и «Сакигакэ» — сближались с её ядром с другой стороны. Минимальное расстояние ICE до ядра Галлея составило около 28 миллионов километров. Хотя это было заметно дальше, чем при пролёте Джакобини — Циннера, борт зафиксировал параметры шедшего к комете солнечного ветра, что полностью дополнило общую картину этой армады аппаратов.

После этого космический аппарат, продолжая движение по гелиоцентрической орбите, ещё долго работал в режиме сбора научных данных. В 1991 году NASA обновило программу ICE, поручив ему мониторинг корональных выбросов массы совместно с наземными обсерваториями и запущенным незадолго до этого зондом «Улисс», а также продолжение исследований космических лучей. По мере удаления аппарата от Земли скорость передачи телеметрии последовательно снижалась: с первоначальных 2048 бит в секунду она упала до 64 бит в секунду к концу 1991 года. 5 мая 1997 года NASA официально завершило миссию, оставив только несущий сигнал, а права на сам аппарат передали Смитсоновскому институту.

Казалось, история закончилась, но аппарат продолжал жить на гелиоцентрической орбите. В 1999 году NASA кратко выходило на связь для проверки несущего сигнала, а в 2008 году с помощью компании KinetX и Сети дальней космической связи специалисты обнаружили, что бортовой передатчик так и не был выключен после того сеанса. Анализ телеметрии показал: 12 из 13 научных приборов до сих пор функционируют, а в баках остаётся запас топлива. Он был достаточен для изменения скорости зонда на 150 метров в секунду. Учёные даже обсуждали возможность направить зонд к новой комете в 2017 или 2018 году.

В 2014 году энтузиасты — инженеры, программисты и учёные, не связанные напрямую с NASA, — решили вернуть аппарат к жизни. Они запустили проект ISEE-3 Reboot Project, собрали через краудфандинг более 159 тысяч долларов и получили от NASA официальное разрешение попробовать связаться с зондом — беспрецедентное соглашение для космического аппарата, которым агентство больше не планировало пользоваться. Команда восстановила утраченное наземное оборудование для связи с помощью современных программно-определяемых радиосистем и 29 мая 2014 года впервые за многие годы установила двустороннюю связь. 2 июля 2014 года они включили двигатели зонда впервые с 1987 года, но при следующей попытке маневр не удался: из-за многолетней утечки газа наддува в баках упало давление азота, и топливо перестало поступать в двигатели. 16 сентября 2014 года связь с аппаратом пропала окончательно, и восстановить её больше не удалось.

Так закончилась история космического аппарата, который начинал как скромный наблюдатель солнечного ветра, а стал первым земным зондом, прошедшим сквозь хвост кометы.

Иллюстрация NASA