ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР АКАДЕМИЯ НАУК СССР
ПО НАУКЕ И ТЕХНОЛОГИЯМ
ВСЕСОЮЗНЫЙ ИНСТИТУТ НАУЧНОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
(ВИНИТИ)
Для служебного пользования
Экз. ММ —^—.———.
ЗАРУБЕЖНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ
КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
Реферативный сборник
ПРОЕКТ «PO3ETTA»/CNSR ДЛЯ ДОСТАВКИ
НА ЗЕМЛЮ КОМЕТНОГО ВЕЩЕСТВА
Приложение к ЗККС М 11
МОСКВА 1991

ОБЪЕДИНЕННАЯ РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
информационных изданий по астрономии, геодезии,
исследованиям космического пространства и Земли из космоса
Главный редактор акад. А, А. Боярнук
Члены редакционной коллегии: проф. Т. А. Агекян, акад. В. А. Амбарцумян,
я ф.-м. и. /О. В. Батраков, чл.-корр. АН СССР Ю. Д. Буланже,
к. г. и В. Д. Власов, проф. В. Г. Горбацкий, д. ф.-м. н. А. А. Гурштейн,
нроф Я Л. Зиман, акад. К. Я. Кондратьев, к. ф.-м. н. Э. В, Кононович,
д. ф.-м. н. А. П. Кропоткин, чл.-корр. АН СССР М. Я. Миров,
проф. А. Г. Масевии, к. т. н. П. П. Медведев,
д. ф.-м. н. Д. И. Нагирнер, проф. /О. М. Нейман,
проф. И. Д. Новиков, проф. Л. П. Пелмнен, проф. В. В. Подобед,
к х н. Л. Д. Ревина, акад. Я. 3. Сагдеев, к. ф.-м. и. Я» Н. Самусь>
проф. О. А. Сарычев, А. Н. Седякина (ученый секретарь редколлегии),
л ф.-м. и. В. И. Слыш, акад. В. В, Соболев, д. ф.-м. н. А. В. Туту ков,
к. ф.-м. и. В. Г. Шамиев, д. ф.-м. и. В. В. Шевченко,
к. ф.-м. н. К. Б. Шингарева, к. ф.-м. и. //. С. Щербина-Самойлова
(зам. главного редактора)
Составитель — к. т. н. Б. И. Ермшикин
Научный редактор — к. ф.-м. и. В. Г. Шамаев

Сотрудники Европейского космического агентства (НКА)
Атцей, Хехлер и Косте в докладе, представленном на 40-й
конгресс Международной астронавтической федерации (1AF), •
представили свои соображения по проекту ^Розетта"/ CNSR,
который предусматривает запуск в 20001 г. автоматического
КА для полета к комете и доставки на поверхность Земли
вещества из ядра кометы. Настоящее приложение является
изложением содержания этого доклада»
ВВЕДЕНИЕ
Проект "Розетта"/ CNSR является одним из четырех
главных проектов на долгосрочную перспективу, которые
разрабатываются директоратом агентства БКА по научным
программам. Осуществление проекта согласно нынешним планам
должно производиться агентством БКА совместно о НАС А,
которое намечает начать финансирование работ по нему в 1995-
1996 ття Сотрудничество между ЕКА и НАСА по этому
проекту было начато в 1984 г $ когда vHKA начало разрабатывать
программу научных космических ^исследований Торизонт-
2000". .
В сентябре 1985.г. была создана совместная группа
специалистов, представляющих ЕКА и НАСА , с целью определить
научные цели проекта CNSR (Comet Nucleus Sample* Return —
доставка образцов вещества из ядра кометы) и сформулировать
основные требования к нему. В апреле 1986 г* БКА поручило
группе фирм во главе с фирмой MATRA провести разработку
концепции проекта. Эта работа продолжи~ась до 3 ()&Р г,
Первый отчет по проекту был претит<г-ген п ^екабр^ 19.1,7 ра
1-2 ' 3

и в нем было сделано предложение именовать проект "Розетта*
(так назывался камень, найденный в Египте и содержавший
надписи, которые позволили расшифровать египетские
иероглифы).
Первоначальная проработка /проекта позволила определить
фи основных задачи предварительного этапа разработки
проекта:
- Сформулировать основные результаты, которые могут
быть получены в итоге осуществления проекта, разработать
концепцию и определить критические технологии или аспекты
проекта.
- Изучить отобранные критические аспекты в общем виде
в рамках программы ЕКА TRP I Technology Research Program-
технологическая исследовательская программа)*
- Синтезировать полученные результаты с целью завершения
анализа проекта в еще неисследованных областях* чтобы ооз-
дать концепцию проекта.
Проработка третьей из вышепоставленных задач была начата
в апреле 1989 г» Общие принципы концепции проекта
планировалось завершить в январе 1990 г., а первоначальную
проработку проекта - в начале 1991 г. Перечисленные. работы
проводятся консорциумом фирм,. возглавляемым фирмой MATRA*
Согласно совместному решению НАС А и EKAf автоматический
КА должен состоять из трех модулей: 1» Несущего KAt
создаваемого НАСА на основе КА "Маринер Марк-2" (ММ-2).
2. Спускаемого аппарата» 3. К А для входа в атмосферу Земли
с целью доставки образцов вещества из ядра кометы*
Последние два модуля должны разрабатываться и изготавливаться
ЕКА.
Специалисты ЕКА надеются, что НАСА обеспечит активное
участие в работах Лаборатории реактивного движения в
качестве общего руководителя работ* В 1992 г. ЕКА должно принять
решение о последовательности осуществления проектов
"Розетта" и ИК- обсерватории. Если не будут обеспечены условия для
запуска КА "Розетта" в 2001 г., то этот запуск будет
отложен на 3 - 4 года.
СЦЕНАРИИ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРОЕКТА
Важнейшее значение на раннем этапе работ по проекту
''Розетта*' имеет выбор двигательной ""установки для КА,
Возможности существующих РН находятся на пределе их
использования для запуска КА 'Розетта", Поэтому рассматривались
4

варианты сборки ступеней "Центавр" на орбите и применения
электроракетных двигателей (ЭРД)# В результате всесторонние
исследований было принято решение об использовании РН "Ти-
тан'У'Центавр".
Хотя иэ-за ограниченности возможностей РН
"Титан"/"Центавр' может быть обеспечен полет К А "Розетта" к немногим
из комет, НАСА и ЕКА решили остановиться на этой РН.
Однако для осуществления проекта обязательно пролет КА вблизи
Земли для разгона в ее гравитационном поле и торможение в
атмосфере Земли на конечном этапе полета» При этих
условиях встреча КА с кометой должна производиться при пролете
через афелий гелиоцентрической орбиты КА, а общая
продолжительность полета составлять около 8 лет.
В качестве основного варианта выбран полет к комете
Чурюмова-Герасименко, который может быть начат в январе
2001 г. и завершен в ноябре 2008 г* В качестве запасных
вариантов f выбраны: полет к комете Дю Туа-Хартли (март
2001 г, - март 2008 г.) и к комете Хартли-2 (декабрь
2002 г. - октябрь 2010 г.). Орбиты комет Дю Туа-Хартли
и Хартли-2 пока еще не определены с требуемой точностью и
поэтому потребуются дополнительные астрометрические
измерения. Запуски КА "Розетта* в 2003 - 2007 гг. даже при
использовании РН Титан-^ не могут быть осуществлены,
так как не будет подходящей кометы для встречи.
Основные этапы полета КА "Розетта":
- Запуск и начало полета по межпланетной траектории*
- Полет по л^*ежпланетной траектории при пребывании на
гелиоцентрической орбите, обеспечивающей возврат к Земле*
- Пролет вблизи Земли и переход на эллиптическую
гелиоцентрическую орбиту, обеспечивающую встречу с кометой*
- Сближение с кометой.
- Наблюдения за кометой и уточнение ее характеристик»
- Спуск и посадка модуля на поверхность ядра .кометы.
- Проведение операций пй поверхности ядра»
- Взлет с поверхности ядра и начало полета по
межпланетной траектории.
- Полет по межпланетной траектории, обеспечивающей
возврат к Земле*
- Сближение с Землей.
- Вход в атмосферу Земли и аэродинамическое торможение
модуля с образцами вещества из ядра кометы.
- Захват модуля и распределение образцов вещества, вэя-
тых_из„ядра кометы. S

Запуск КА "Розетта" должен быть произведен в первой
половине января 2001 г\ из Космического центра им* Кеннеди
с помощью РИ "Титан"/"Центавр". Второе включение
двигателя ступени "Центавр" обеспечит перевод с околоземной орбиты
(высота 14SX 176 км, наклонение 28,5°) на межпланетную
траекторию полета (прирост скорости 5 км/с, наклонение век-
гора скорости - 4,4 ). КА "Розетта" должен быть . отделен
от ступени "Центавр" сразу же после выключения ее
двигателя. При полете по межпланетной траектории К А
стабилизируется в пространстве относительно трех осей, что обеспечит
надежную передачу ТМ-информашвд.
Попет поа гелиоцентрической межпланетной траектории с
возвратом к Земле должен обеспечить приращение скорости в
гравитационном поле Земли величиной 5 км/с и встречу КА "Ро-
зотта" с кометой» Общая продолжительность этого этапа около
двух лет. После одного года полета производится коррекция
траектории полета (приращение сксрости 750 м/с), которая
приводит к некоторому уменьшению высоты орбиты в перигелии
и ускоряет прибытие КА к Земле примерно на один месяц
(после совершения маневра КА должен пересечь орбиту Земли в
ноябре 2002 г. под углом 10°). Данная коррекция позволит
также компенсировать неточности, допущенные на этапе
запуска КА с Земли. Полет КА "Розетта" в гравитационном поле
Земли приводит к увеличению до 10 км/с скорости К А
относительно Земли. КА должен пролететь на расстоянии 300 км от
поверхности Земли, что обеспечивает требуемое приращение
скорости и собл'одение мер безопасности, исключающих
радиоактивное заражение Земли от бортовой радиоизотопной
энергоустановки К А.
Полет к комете по гелиоцентрической межпланетной
траектории длится около 1000 суток (до июня 2005 г.). Концом
этого этапа считается момент, когда КА будет находиться на
удалении 3 млн км от кометы и когда он сможет начать
съемки кометы. На протяжении данного этапа потребуется
проведение нескольких коррекций траектории полета КА. В ходе полета
будут уточняться параметры орбиты кометы с использованием
данных измерений с помощью бортовой аппаратуры, наземных
измерений и съемок с борта космического телескопа HST.
Сближение с кометой будет происходить при относительной
скорости полета около 1 км/ с. На удалении 2 млн* км от
кометы бортовая камера КА будет видеть комету как объект
13-й звездной величины. Комета в этот момент должна нахо-
6

диться| внутри эллипсоида размером 24000x18000 км (3 <?)щ
что потребует сканирования камеры с высокой разрешающей
способностью в пределах угла 0,35°. На начальном этапе
величина угла КА - комета - Солнце будет равна 67 , а затем
этот угол будет уменьшаться и тем самым будут
улучшаться условия для проведения наблюдений» После обнаружения
кометы бортовыми камерами параметры траектории ее полета ,
будут быстро уточняться. Этап сближения завершится, когда
расстояние между КА и кометой станет равным 5000 км.
Основные задачи на этапе сближения:
- поиск, обнаружение, идентификация и слежение за полетом
кометы с помощью бортовой камеры;
- снижение скорости сближения о 1 км/с в начале этапа
до 10 м/с;
- определение размеров и скорости вращения" кометы.
Длительность этапа сближения - около 25 суток*
Обработка снимков, произведенных бортовой камерой, будет
производиться на Земле. Сначала на наземные станции будут
передаваться полные снимки кометы, а потом будет произово-
диться сжатие данных» Суммарное приращение скорости при
маневрах сближения должно составить 900 м/с. Ошн из
основных маневров должен быть произведен при удалении
300 тыс. км от кометы, а другой - при удалении ЮОтыскм.
Начиная с удаления 100 тыс» км от кометы, К А будет
находиться вблизи линии комета - Солнце, что создаст идеальные
условия для йаблюдений за кометой и слежения за ней с
помощью доплеровской аппаратуры* Изображение кометы будет
иметь поперечник в пределах от 2 до 20 пикселей при съемках
камерой с высокой разрешающей способностью (такой разброс
объясняется тем, что поперечник ядра кометы оценивается в
пределах 2-20 км)*
При удалениях от 100 тыс. км и до 30 тыс. км
относительная скорость полета К А составит от 100 м/с и до 50 м/с,
а весь этот участок полета продлится около 10 суток.
Наблюдения за кометой ц уточнение ее характеристик
имеют целью определение размеров, формы и кинематики движения
ядра кометы, а те^юке выбор места для посадки опускаемого
аппарата. На этот этап полета программой отводится 50 суток,
но при необходимости этот этап может быть продлен до 100
суток» С удаления 5000 км и до 100 км полета составит
10м/с»
При выборе места для посадки спускаемого апши-ота будут
производиться: 7
1-4

- картографирование и предварительный выбор места
посадки (10 - 20 суток);
- изучение характеристик места и окончательный выбор
места посадки (15 - 25 суток),
Предварительный выбор места посадки должен базироваться
на: составлении карт поверхности ядра кометы с разрешающей
способностью 1 м; составлении карт альбедо ядра; определении
температурных карт и карт спектральных сигнатур.
Окончательный выбор места посадки спускаемого аппарата
будет производиться бригадой специалистов по таким
критериям как : наличие активных зон, морфология поверхности
(обеспечение безопасности посадки), условия освещенности и связи
с центром управления полетом, возможности возврата на
траекторию, обеспечивающую обратный полет к Земле. Изучение
ядра кометы до выбора места посадки предполагается
производить с расстояний менее 20 км (возможно с высоты 2 км)»
Предполагаемое место посадки (размером 100 м) должно
тщательно изучаться путем : составления-карт с разрешающей
способностью 10 см (а может быть 1 ом), зондирования
подповерхностных слоев с помощью микроволновой аппаратуры,
определения неровностей на поверхности с использованием
сканирующей микроволновой аппаратуры, определения
химического состава пород по анализам газов и составления
гравитационного поля кометы. На тщательное изучение
предполагаемого места посадки • потребуется до 5 суток.
Орбитальные маневры КА должны производиться по
командам с Земли, за исключением маневров, предотвращающих
столкновения с ядром (по показаниям бортового альтиметра).
Операции по наведению камер и антенн, съемке, сжатию и
хранению данных должны производиться автономно под
управлением бортовых систем.
Спуск и посадка потребуют не более 10 суток. В процессе
посадки намечается использовать в качестве основного метод
навигации по характерным приметам на поверхности ядра
кометы, а в качестве резервного - заранее запрограммированный
спуск.
Спуск при использовании навигации по характерным
приметам должен начинаться с повторного пролета над выбранным
местом посадки и сброса на поверхность ядра кометы пенетра-
тора со скоростью 50 м/с, который должен упасть вблизи
намеченного места посадки. Бортовая аппаратура должна при
этом начать прием сигналов от радиомаяка, установленного на
8

пенетраторе, и продолжить съемку местности. После возврата
КА на исходную позицию высотой 100 км наземные операторы
определят положение радиомаяка относительно выбранного
"места посадки с помощью бортовой камеры, нацеленной на
радиомаяк.
После уточнения параметров траектории спуска КА
готовится к работе на поверхности ядра кометы (предварительное
охлаждение контейнера до 130 К, открытие створок) и
осуществляет маневр для подготовки к спуску по гиперболической или
эллиптической траектории. Спуск КА производится
автоматически почти вертикально по 'сигналам ч радиомаяка. Контроль за
высотой КА относительно поверхности и скоростью спуска будет
осуществляться с помощью РЛ-альтиметра. Поляризованные
сигналы радиомаяка обеспечат получение информации о
скорости горизонтального перемещения по направлению к точке
посадки. Вертикальное положение посадочных опор должно
обеспечиваться на основании трех независимых измерений высоты
КА над поверхностью. На завершающем этапе посадки, когда
могут быть потеряны сигналы от радиомаяка, управление
полетом должно производиться бортовой аппаратурой по данным
РЛ^-измерений. В случае обнаружения больших неровностей
на месте посадки, КА должен вернуться на исходную позицию
для проведения повторной ..посадки; Ожидаемая точность
навигации - 50 м«
При неудачном сбросе основного и резервного пенетра-
торов и отсутствии возможности управлять спуском по
сигналам радиомаяка, спуск будет производиться только по данным
РЛ-измерений высоты КА и скорости спуска, т.е* по заранее
составленной программе, являющейся резервным вариантом
навигации при спуске. В этом случае отклонение от заданной
точки посадки может достичь 40° по долготе и широте.
Если посадка и последующее заякоривание К А окажутся
невозможными, то программой попета предусмотрен резервный
вариант забора образцов вещества при нахождении КА в
зависшем положении на высоте нескольких метров над поверхностью
ядра комзты.
Проведение операций на поверхности ядра. На этот этап
полета отводится 10 суток. Сразу же после посадки К А должно
начаться определение характеристик грунта с помощью научной
аппаратуры. При получении благоприятных результатов
производится заякоривание КА» Эта операция необходима, так как
сила гравитации на поверхности ядра не обеспечит компен-
1-5 9

сации сил и моментов противодействия, возникающих при
заборе образцов вещества.
Забор образцов вещества;будет производиться главным
образом методом .'бурения. Бур рассчитан на погашение образцов
диаметром 10 и высотой 50 см. Частота вращения бура
регулируется автоматически в соответствии с прочностью
поверхностных пород. Образцы, забираемые в глубине скважины,
хранятся в герметичной упаковке, обеспечивающей сохранение
летучих газообразных веществ. Забор образцов вещества может
производиться в радиусе 1 м от места заякоривания КА.
Предусмотрен ряд запасных вариантов забора образцов
вещества, включая перескакивание КА на другое место.
Взлет, р поверхности ядра кометы должен состояться в
октябре - ноябре 2005 г. Возвращаемый аппарат должен
отделиться от платформы спускаемого аппарата и взлететь с
поверхности со скоростью 10 м/с. В течение 5 суток будут
производиться маневры КА со скоростью 100 м/с по удалению
от ядра кометы, а через 10 суток после этого КА должен
выйти на межпланетную траекторию полета к Земле.
Попет к Земле продлится 3 года. На этом этапе главной
задачей будет являться поддержание заданного температурного
режима внутри контейнера с образцами вещества из ядра
кометы. Температурный режим должен поддерживаться автономной*
при регулярном мониторинге из центра управления полетом. На
некоторых участках траектории полета должны проводиться
орбитальные маневры для обеспечения запланированной встречи
с Землей.
Сближение с Землей должно быть произведено таким
образом, чтобы возвращаемый КА вошел в заданный корридор под
заданным углом в верхних опоях атмосферы Земли и чтобы
было произведено своевременное отделение радишзотопной
энергоустановки во избежание радиоактивного заражения
земной атмосферы. Программой полета отделение этой
энергоустановки должно быть произведено за 24 ч до встречи о Землей
на расстоянии около 1 млн км от нее, а через Of5 ч с
помощью бортовой двигательной, установки возвращаемый КА
должен быть переведен на траекторию, обеспечивающую вход в ат>-
мосферу Земли. Дальнейшие коррекции траектории полета КА
будут производиться по данным наблюдений с помощью
нескольких наземных станций слежения. За два часа до входа в
атмосферу Земли, когда возвращаемый КА будет находиться на
расстоянии 100 тыс. км от Земли, должно быть произведено от>-
10

деление контейнера с образцами кометного вещества, а корпус
КА перейти на траекторию, исключающую его вход в атмосферу
Земли.
Автономный полет контейнера продлится 2,5 ч. Полет с
высоты 200 км и до развертывания парашютов потребует около
6 мин. Сближение с Землей произойдет в ноябре 2008 г. при
скорости полета К А 10,2 км/с.
Вход в атмосферу Земли и спасение контейнера с кометным
веществом. Скорость полета КА "Розетта'7 на высоте 200 км
над поверхностью Земли достигнет 15 км/с, что намного
больше/чем у КК "Аполлон" (11 км/с) и у МВКА "Спейс Шаттл"
(8 км/с)* Аэродинамическая форма контейнера с кометным
веществом будет аналогична форме КК "..Аполлон".
Предусматривается, что перегрузки контейнера не будут превышать
20 g и что не будут превышены допустимые значения
теплового потока к теплозащите контейнера»
Сброс теплозащиты и раскрытие парашютов должны быть
произведены на высоте 25 км при скорости полета М=1.
Радиомаяк на борту контейнера позволит его обнаружить в
районе размером 20 х20 -км. Контейнер может быть захвачен в
процессе спуска на парашюте или обнаружен после посадки на
водную поверхность или на суше. Для сохранности
контейнера при падении на твердую поверхность предусмотрены
двигатели мягкой посадки. После спасения контейнер с образцами
вещества должен транспортироваться в соответствующую
лабораторию при соблюдении заданного температурного режима*
КОНЦЕПЦИИ КОНСТРУКЦИИ КА И СОСТАВА
НАЗЕМНОГО КОМПЛЕКСА
Автоматический К А "Розетта" будет состоять из трех
модулей:
Несущего К А. создаваемого на базе КА "Маринер Марк-2"
и поставляемого НАС А. На борту К А устанавливаются система
управления полетом, аппаратура связи, главная двигательная
установка, система ориентации и стабилизации и система
энергопитания. Большинство аппаратуры для проведения съемок
устанавливается на поворотной платформе, обеспечивающей
прецизионное сканирование»
Спускаемого аппарата, оснащенного установкой для забора
образцов вещества из ядра кометы, посадочными опорами,
системой заякоривания и научной аппаратурой. На борту аппарата
11

возможно использование сопел, работающих на сжатом газе.
Разработка и поставка опускаемого аппарата ; возложены на
агентство ЕКА.
Контейнера для доставки на Землю образцов кометного
вещества, который должен быть поставлен ЕКА,
Операции управления полетом КА "Розетта* разбиваются
на две группы front$nd и backencL К операциям frojiitend
отнесены:
- прием и обработка ТМ-информации вплоть до ввода ее в
банк данных для последующего- использования при операциях
backend;
- формирование последовательности команд для передачи
их на борт КА, преобразование их в соответствующие форматы
и передача на борт КА;
- слежение за полетом и предваритедьная обработка данных
слежения.
Операции backend выполняют следующие функции:
- мониторинг за состоянием бортовых систем;
- подготовка последовательности команд;
- навигация.
Функции наземного комплекса разделяются между НАС А и
следующим образом:
- наземные станции - сеть станций слежения DSN д(НАСА);
- операции frantend по управлению полетом несущего КА
и спускаемого аппарата - лаборатория реактивного движения
(НАСА);
- операции backend по управлению полетом несущего КА -.
лаборатория реактивного движения (НАСА);
- операции backend по управлению полетом спускаемого
аппарата - центр E'SOC (ЕКА);
- операции по обеспечению спуска контейнера с образцами
кометного вещества - центр ESOC
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ
ПРОГРАММА TRP
Для осуществления проекта ^Розетта* необходимо решить
ряд сложных научно-технических проблем:
- создать средства для автономного сближения с кометой
л посадки на поверхность ядра кометы, включая
соответствующую оптическую и РЛ-апдаратуру;
1 2

- разработать установку для забора образцов вещества из
ядра кометы и, возможно, резервную установку для забора
образцов с борта аппарата, находящегося в зависшем положении;
- создать средства для . заякоривания спускаемого аппарата
во время забора образцов кометного вещества;
- разработать установку для хранения образцов при дскпав-
ке их на Землю;
- обеспечить тепловую защиту, торможение и управление
полетом контейнера с образцами пород вещества кометы при
входе в атмосферу Земли и спасении контейнера. .
НИОКР по программе TRP предусматривают разработку:
- Перспективной автономной аппаратуры для навигации КА,
- Методов ^управления и навигации при захвате контейнера
с образцами кометного вещества в атмосфере Земли,
- Материалов аналогичных, веществу из ядра кометы.
- Установки дня захвата и хранения образцов кометного
вещества.
- Приборов для обеспечения сближения с кометой и посадки
на поверхность ее дара спускаемого, аппарата.
- Автономной системы обработки данных.
- Системы торможения и спуска на поверхность ядра
кометы.
- Конструкции контейнера для хранения и транспортировки
образцов кометного вещества.
, - Электроракетных двигателей.
Перспективная автономная аппаратура для навигации КА.
При выполнении программы TRP предстояло провести
разносторонние исследования систем GNC (Guidance* Navigation and
Control - наведения, навигации и контроля), включая: выбор
концепций» стратегий разработки и алгоритмов; формулирование
требований до уровня компонентов системы; разработку
архитектуры системы как по ее оборудованию, так и по
программному обеспечению. Эти работы были проведены в период с
февраля 1988 г. и по апрель 1989 г. фирмами MATRA (го-
ловной разработчик), MBB/ERNO и ISEL*
Исследования были ограничены этапами полета, на которых
необходимо обеспечить автономное управление: сближение с
кометой, наблюдения за кометой, посадка спускаемого аппарата
на поверхность ее ядра, сближение с Землей и вход в плотные
слои атмосферы. Особое внимание было уделено участку спуска
и посадки на поверхность ядра, на котором безусловно
необходимо обеспечить автономное управление. В качестве основного
13

был принят метод спуска с использованием сброшенного на
поверхность ядра радиомаяка, а в качестве резервного - метод
навигации по естественным приметам на поверхности ядра.
Была разработана математическая программа DLSP
(Descent and Landing Simulatipn Program - программа для
моделирования спуска и посадки), с помощью которой оценивались
возможные 'концепции, их чувствительность к выбранным моделям
кометы и возможные ошибки навигации,
Подсчеты показали, что для обеспечения посадки с точностью
20 - 50 м, гарантированного обнаружения кометы, сближения
с кометой и посадки на поверхность ее ядра необходимы
приборы, отвечающие определенным требованиям.
Узкоугольная съемочная камера: разрешающая способность
пикселя - выше 10 мкрад; чувствительность - возможность
обнаружения объектов 13-й звездной величины; длительность
экспозиции - менее 10 с.
Датчик для захвата кометы: поле зрения - ни Тменее 20е*;
использование системы опорных звезд; замкнутая система опе-
жения за кометой.
Микроволновые приборы: точность измерения высоты - 1%;
дальность действия - 500 км; дальность действия при
определении высоты по трем наклонным направлениям - 3 км;
дальность действия при доплеровском измерении относительной
скорости по трем наклонным направлениям - 1 км.
Точность определения направления на характерный предмет
на поверхности ядра кометы - 1°,
Методы управления и навигации при захвате контейнера с
образцами кометного вещества в атмосфере Земли» Были
рассмотрены два метода: управления полетом относительно
справочной траектории с использованием алгоритмов спуска КК
"Аполлон" и МВКА "Спейс Шаттл"; предсказательного
алгоритма с использованием метода, предложенного Стайлзом, Метод
предсказательного алгоритма имеет ряд преимуществ:
- возможность управления полетом при больших отклонениях
от расчетной траектории спуска;
- меньшее потребление топлива благодаря более ровному
управлению полетом;
- нечувствительность к изменениям аэродинамического
качества.
Предсказательный алгоритм прогнозирует траекторию полета
К А и сравнивает предсказанное значение дальности с
измеренным ее значением/ Предсказанное значение дальности определи-
14

ется интегрированием упрощенной сштемы уравнений движении
с заданным числом шагов, что автоматически обеспечивает
заданную точность расчетов к концу полета. iMoaemipoBaaHe с
вводом различных источников ошибок показало возможность
достижения заданного района посадки, но выявило некоторые
трудности, требующие дальнейшего уточнения с учетом глооаль-
ных и локальных ограничений**
Моделирование ядра кометы. Согласно современным
представлениям ядро кометы состоит из трех слоев:
- Внешней "пылевой корки"t образуемой силикатными (70%)
и карбонатными материалами в виде зерен субмикронных и/или
микронных размеров. Плотность материалов в слое - 0,2 -
0,3 г/см , толщина слоя = к О - 2 м.
- "Первого слоя", в котором те же, что и в наружном слое,
материалы смешаны со льдом в виде кристаллов (50-80%) и
пыли (50 - 20%). Плотность материалов в слое = 0,4 -
0,6 г/см^, толщина слоя = О - 100 м.
- Подлинного ядра, в котором материалы сохраняются в
первоначальном виде. Оно представляет собой аморфную смесь
льда (80 - 90%) и пыли (20 - 10%). Плотность вещества
- 0,5 «1,5 г/см3.
Материалы, аналогичные веществу ядра кометы, должны быть
подобраны для отработки устройств для забора образцов
вещества и устройств для заякоривания. Для
изготовления'аналогичных материалов должны применяться: обычный лед;
различные неорганические материалы; обломки скал; углеродные
материалы.
Установка для забора образцов комётного вещества должна
выполнять следующие функции:
- Заякоривание спускаемого аппарата на поверушости ядра
кометы, чтобы противодействовать силам и моментам,
возникающим в процессе забора.
«- Обеспечение операции по установке требуемых
инструментов и извлечению образцов вещества.
- Размещение образцов вещества массой по 1 -;5 кг в
цилиндрических сосудах диаметром 10 см и высотой 50 см.
Забор образцов должен производиться на глубинах до 3 м. Со
дна скважины должен быть извлечен образец с летучими
веществами массой 10 - 100 г, который должен храниться в
герметичном контейнере.

Особенности работы установки:
- Неизвестные в основном характеристики кометного
вещества. Многие параметры (пористость, соотношение между льдом
и пылевыми частицами, прочность материала) известны с
разбросом в несколько порядков.
- Низкие температуры (температура грунта около 1ООК),
спускаемый аппарат и установка находятся под воздействием
глубокого космоса.
- Необходимость в максимальной. степени сохранить
структуру образца.
т. Воздействие микро (мини) гравитации.
.. Автономность функционирования, так как вмешательство
наземных операторов ограничено из-за длительной задержки
сигналов, передаваемых по линиям связи.
Экспериментальная установка фирм . Techospazio/Technomare
тоит из трех основных узлов: 1) системы манипулирования
инструментами; 2) набора инструментов; 3) устройства для
заякоривания установки.
Система манипулирования инструментами выполняет
следующие функции:
- Захват инструмента и размещение его в наиболее
подходящем месте в пределах радиуса 0,7 м.
- Размещение образцов кометного вещества в заданном
объеме контейнера.
- Возобновление забора образцов на новом месте, если на
предыдущем месте возникли неблагоприятные условия для
работы.
В набор инструментов входят: буры различного диаметра*
хранящиеся в специальном инструментальном ящике;
устройство для забора образца кометного вещества со дна скважины,
характеризующегося высоким содержанием летучих веществ;
специальная фреза для бурения поверхностного слоя и сбора
частиц материала в контейнер.
Приборы для обеспечения сближения с кометой и посадки
на поверхность ее ярра спускаемого аппарата пред варите л ьн о
изучались фирмами Officirio Galileo* Selenia Spazio, Fiar, •
NFT и Ame Space при консультациях со стороны Римского
университета и фирмы CNR-4AS* На эти приборы возлагаются
следующие задачи: захват ядра кометы; определение дальности
до ядра; изучения кинематики движения ядра; анализ
характеристик поверхности и подповерхностных слоев ядра кометы с
целью оценки геометрии ядра и выбора места посадки спускае-
16

мого аппарата; получение навигационной информации,
содержащей данные об относительном движении спускаемого аппарата
и траектории его спуска, вплоть до посадки на поверхность
ядра. В результате проведенного исследования был предложен
комплект приборов, состоящий из:
- Камеры с высокой разрешающей способностью (HRC)f
представляющей собой телескоп диаметром 250 мм, который
может обнаружить комету на расстояниях до 3 млн км.
Основные характеристики камеры: поле зрения - 0,59 к0,59°;
решетка из элементов с обратной связью (CCD) 1024 х 1024 с
размером пикселей 19 мкм; фокусное расстояние - 1,9 м;
угловая разрешающая способность - 10 микрорад.
- Камеры с низкой разрешающей способностью (LRC) 09
следующими характеристиками: поле зрения - 45°; решетка из
элементов с обратной связью 1024 XI024; угловая
разрешающая способность - 0,8 мрад.
- Лазерного локатора со следующими характеристиками: угол
сканирования - от О до 10 ; максимальная дальность - Зкм;
длительность топографической съемки участка поверхности
диаметром 10 м - 1 с; горизонтальная разрешающая опособность-
1 м; вертикальная разрешающая способность - 30 см.
- Микроволнового прибора для измерений дальности,
скорости изменений дальности, пространственного положения, составг-
ляющих скорости полета по трем осям, шероховатости
поверхности ядра кометы и подповерхностного зондирования. При
дальностях от 500 до 5 км прибор передает немодулированные
импульсы на частоте 94 ГГц, а при дальностях менее 50 км
излучаются отдельные импульсы. Подповерхностное зондирование
ядра кометы производится на частоте 3 ГГц.
Рассматривались четыре концепции^ характерной приметы на
поверхности ядра кометы: активнцй микроволновый маяк;
микроволновый уголковый отражатель; оптический уголковый
отражатель; природная примета. На активном радиомаяке
предусматривается использование твердотельного передатчика,
ненаправленной антенны, круговой поляризации излучаемых сигналов
и применение компактной конструкции» выдерживающей
перегрузки до 500 g# Бортовая антенна для приема сигналов
радиомаяка должна быть оснащена круговым рефлектором,
обеспечивать прием остронаправленных' сигналов с высоким усилением.
В случае применения пассивного уголкового отражателя в ка~
чзстве характерной приметы на поверхности ядра кометы на

борту спускаемого аппарата предполагается использовать
микроволновый твердотельный импульсный передатчик,
„система обработки данных изучалась фирмой
с целью определения архитектуры системы,
изготовления экспериментального образца* модульной конструкции и про-
гниения его демонстрационных испытаний*
Система торможения и спуска на поверхность Земли,
изучается консорциумом фирм, возглавляемых фирмой SEP*
Контейнер для хранения и транспортировки образцов комет-
находится на, Начальном этапе разработки,
ноль которого ~ определение подходящей концепции и изготов-
пение экспериментального образца для проведения
демонстрационных испытаний. Особое внимание должно быть уделено
проблемам упаковки, герметизации, закрывания и открытия
контейнера, а также обеспечению надежного отделения контейнера от
К А "Розетта" при подлете к Земле на завершающем этапе
полета*
" Space Technology", 1991, il, Ьк lt 1 - 15

СОДЕРЖАНИЕ
Введение ....... • •••...••••..•.♦..,.
Сценарии осуществления проекта , ^
Концепции конструкции КА и состава наземного
комплекса 1!
Технологическая исследовательская программа # . . . . , ^9
Технический редактор Л.А. Киселева Корректор Г .С. Штопорова
Сдано в набор 23.10.91 Подписано в печать 21.10.91
Формат 60x90 1/16 Бум. офс. Печать офсетная
Уоллеч.л, 1,25 Усл.-кр. отт. lt25 Уч.- изд.л. 0,98
Тир. 536 экз. Зак. 180Д
Адрес редакции: 125219, Москва, ул. Усиевича, д. 20а
Тел. 152-54-94
Производственно-издательский комбинат ВИНИТИ
140010, Люберцы 10, Московской обл., Октябрьский
проспект, 403