Космический телескоп имени Хаббла не впервые испытывает различные отказы оборудования — старичку уже 31 год, как-никак. Но на этот раз проблема, похоже, действительно серьезная: инженеры NASA уже неделю работают над ее решением и до сих пор существенного прогресса достигнуть не удалось.
Сбой компьютера полезной нагрузки произошел в воскресенье, 13 июня, после 16:00 по североамериканскому восточному времени (23:00 по Москве). Команда наземных операторов «Хаббла» предположила, что проблема связана с одним из модулей памяти. Для проверки этой гипотезы компьютер перезагрузили. После перезапуска проблемного блока электроники его работу планировалось внимательно отслеживать в течение суток, чтобы определить причину отказа.
Однако он почти сразу снова завис, так что пришло время «плана Б». На изучение телеметрических данных потребовалась пара дней, а затем операторы приняли решение переключить сбоящий компьютер на резервный модуль памяти. Это произошло 16 июня, однако не дало никакого результата — процессор снова отключился через небольшой промежуток времени. Согласно официальному пресс-релизу, который обновлен в пятницу, инженеры NASA собираются предпринять еще несколько попыток включения компьютера и его переключения между модулями памяти, чтобы получить больше диагностических данных.
Отдельно отмечается, что «Хаббл» в целом и его инструменты в частности находятся в добром здравии. Пока специалисты Центра космических полетов имени Годдарда (оператор телескопа имени Хаббла) работают над возможными сценариями решения проблемы, аппарату на орбите ничего не угрожает. Он остается полностью управляемым и, по большей части исправным. В случае, если инженерам не удастся придумать способ восстановить работу компьютера полезной нагрузки, у них всегда останется запасной вариант — переключиться на запасной аналогичный блок электроники.
Компьютер полезной нагрузки отвечает за мониторинг состояния научных приборов на борту телескопа, а также обмен данными между ними и модулем связи. Когда в прошлое воскресенье главный бортовой компьютер перестал получать от него сигнал keep-alive (обмен служебными пакетами с целью проверки работоспособности), весь космический аппарат перешел в защищенный режим работы.
Главный бортовой компьютер «Хаббла» (один из трех идентичных, дублирующих друг друга) — DF-224. В нем также используются модули NSSC-1, но в 1999 году DF-224 заменили на более совершенный блок электроники. А компьютер полезной нагрузки, в силу простоты выполняемых задач, оставили нетронутым
Источник изображения: NASA
В пресс-релизе NASA не уточняется, почему телескоп не перешел на резервный блок сразу же. Вероятно, учитывая возраст модулей и общую стратегию действий, согласно которой лучше десять раз перестраховаться, специалисты планируют сначала досконально изучить проблему. Тогда у них получится понять, как избежать подобных сбоев в дальнейшем, да и ресурс резервного компьютера понапрасну не расходовать.
Проблемный блок электроники — стандартизированный компьютер для космических аппаратов (NSSC-1), разработанный в середине 1970-х и модернизированный в 1980-х. Он отличался шиной данных нестандартного размера — 18 бит. Такое решение использовалось для повышения точности, а также позволило создать компактный и функциональный набор команд под заданные цели, хотя и лишенный операций с плавающей запятой.
Ради безотказности системы, центральный процессор NSSC-1 работает с одним из четырех независимых блоков памяти объемом 64 килобайта и при необходимости может переключаться между ними. Первоначально использовалась модифицированная память на магнитных сердечниках, но во время разработки «Хаббла» уже выбрали более энергоэффективные КМОП-микросхемы.
Бессмертный телескоп
«Хаббл» — единственный космический аппарат, кроме обитаемых орбитальных лабораторий, к которому люди летали пять раз. С самого начала его эксплуатации обнаружился ряд серьезных проблем, требующих непосредственного человеческого вмешательства. Хотя сплошным везением и находчивостью инженеров долговечность телескопа объяснять не следует. Аппарат разрабатывался как обслуживаемый: значительная часть его блоков делалась легко заменяемыми.
Астронавты Стори Масгрейв (Franklin Story Musgrave) и Джеффри Хоффман (Jeffrey Alan Hoffman) в ходе первой миссии обслуживания «Хаббла» (STS-61) устанавливают корректирующую оптику. Внизу виден открытый грузовой отсек шаттла «Эндевор», на переднем плане — роботизированная рука Canadarm, с помощью которой космические аппараты соединялись для точного контроля взаимного положения в пространстве
Источник изображения: NASA
Первая миссия обслуживания состоялась в декабре 1993 года. Экипаж шаттла «Эндевор» потратил десять дней на установку корректирующей оптики и новой камеры WFPC2, а также замену солнечных батарей, электроники, гироскопов и магнетометров. По завершении обслуживания челнок поднял орбитальный телескоп на более высокую орбиту, чтобы скомпенсировать его потерю высоты за счет торможения о разреженную атмосферу.
Пятый и последний полет к телескопу совершил шаттл «Атлантис» в 2009 году. В ходе него замене или модернизации подверглись почти все служебные модули «Хаббла». Кроме того, астронавты добавили на аппарат два новых научных инструмента и специальную систему мягкого захвата. Ее разрабатывали, как говорится, «на вырост» — в надежде, что после отставки челноков другие космические корабли смогут летать к телескопу.
В настоящий момент вопрос об отправке сервисной миссии к «Хабблу» серьезно не рассматривается. В арсенале NASA пока нет кораблей, способных обеспечить многократные выходы экипажа в открытый космос за короткий промежуток времени. Состояние аппарата оценивается, как удовлетворительное, но немалая часть его оборудования уже давно требует замены. Теоретически, нет никаких факторов, ограничивающих дальнейшею эксплуатацию телескопа при условии его обслуживания.