MESSENGER (КА)
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
MESSENGER (англ. MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging) — американская автоматическая межпланетная станция (АМС) для исследования Меркурия. Запущена 3 августа 2004 года.
Содержание |
[править] Задачи полета
Меркурий относится к одним из самых малоизученных объектов Солнечной системы. За всю историю космических исследований его посетил всего один аппарат — Маринер-10, 3 раза пролетевший мимо планеты в 1974—1975 годах. В настоящее время заснято менее половины поверхности Меркурия, отсутствуют данные о химическом составе, строении планеты и многом другом. Для заполнения этих пробелов НАСА была организована миссия MESSENGER.
[править] Конструкция аппарата
Стартовая масса АМС Messenger — около 1100 кг, причем почти 600 кг (более половины всей массы) — топливо. Корпус аппарата изготовлен из композиционного графитового материала и имеет размеры 1,42×1,85×1,27 м. Из-за значительной мощности солнечного излучения у орбиты Меркурия (в 11 раз выше, чем у Земли) предприняты специальные меры для обеспечения приемлемого теплового режима КА. Обращенная к Солнцу сторона аппарата прикрыта солнцезащитным экраном размером 2,5×2 м, сам корпус укутан в многослойную теплоизоляцию, а для отвода тепла от корпуса КА предусмотрены радиаторы и тепловые трубы. Источником энергии для станции служат две односторонние поворотные панели солнечных батарей (СБ) размером 1.5х1.65 м с фотоэлементами на арсениде галлия. Они способны вырабатывать более 2 кВт, но аппарату достаточно всего 385—485 Вт на стадии перелета и 640 Вт при работе на орбите, поэтому СБ будут ориентировать под разными углами. Более того, 67 % площади панелей — это небольшие зеркала, которые отражают большую часть солнечных лучей и не дают панели перегреться.
Двигательная установка станции включает в себя двухкомпонентный маршевый двигатель с тягой 68 кгс для больших манёвров и 16 малых однокомпонентых ЖРД. Горючее (гидразин) и окислитель (тетраоксид азота) хранятся в трёх титановых баках диаметром 56 см и длиной 104 см; гелий, находящийся под высоким давлением, обеспечивает их подачу в двигатели. В систему связи аппарата входят две антенны высокого усиления HGA типа «фазированная решётка», а также две веерные антенны среднего усиления MGA и четыре антенны низкого усиления LGA. Все антенны закреплены неподвижно, что повышает их надёжность; при этом сигналы фазированных решёток (впервые используется в «дальнем космосе») могут быть направлены под углом до 45° к оси самой антенны. 11-ваттный передатчик обеспечивает передачу данных с борта на Землю в диапазоне X со скоростью от 9,9 бит/с до 104 кбит/с. Команды с Земли на борт идут со скоростью от 7,8 до 500 бит/с. Ориентация осуществляется с помощью двух звёздных датчиков, а также четырёх гироскопов и четырёх акселерометров, входящих в состав инерциального измерительного блока IMU (Inertial Measurment Unit). «Мозгом» аппарата являются 2 модуля интегрированной электроники IEM (основной и резервный), каждый из них имеет главный процессор RAD6000 (25 МГц) и аналогичный процессор для защиты от сбоев (10 МГц). В состав каждого IEM также входит твердотельное запоминающее устройство с памятью до 1 Гбайт.
[править] Научная аппаратура
В состав научной аппаратуры АМС входят:
- Двухрежимная камера MDIS (Mercury Dual Imaging System) предназначена для топографической съёмки и детального исследования ландшафта Меркурия; состоит из широкоугольной и узкоугольной мультиспектральных камер. Широкоугольная камера имеет поле обзора 10,5° и 12 различных фильтров для наблюдения в диапазонах спектра от 400 до 1100 нм. Узкоугольная камера с полем обзора 1,5° будет получать детальные чёрно-белые изображения поверхности планеты.
- Рентгеновский спектрометр XRS (X-Ray Spectrometer) предназначен для определения элементного состава тонкого (1 мм) верхнего слоя поверхности Меркурия с разрешением от 200 до 1000 км. Он регистрирует рентгеновское излучение с энергией в пределах от 1 до 10 кэВ, где находятся спектральные линии магния, алюминия, кремния, серы, кальция, титана и железа, а также солнечное рентгеновское и гамма-излучение.
- Гамма-спектрометр и нейтронный спектрометр GRNS (Gamma-Ray and Neutron Spectrometer) предназначен для регистрации нейтронов и гамма-лучей от элементов на поверхности Меркурия, испускаемых под воздействием космического излучения, а также естественного излучения радиоактивных элементов. Прибор будет применяться для картографирования поверхности планеты с целью определения элементного состава ее коры, и в частности — обнаружения полярных льдов.
- Спектрометр энергичных частиц и плазмы EPPS (Energetic Particle and Plasma Spectrometer) предназначен для изучения состава, распределения и энергии заряженных частиц в магнитосфере Меркурия. Cостоит из спектрометра заряженных частиц EPS и высокоскоростного плазменного спектрометра FIPS.
- Спектрометр для исследования состава атмосферы и поверхности MASCS (Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer) предназначен для определения состава верхней атмосферы и поверхности Меркурия. Он включает в себя два спектрометра: видимого и УФ-диапазона и видимого и ИК-диапазона.
- Лазерный высотомер MLA (Mercury Laser Altimeter) предназначен для высокоточной топографической съёмки поверхности Меркурия.
- Трёхкомпонентный магнитометр MAG предназначен для исследования магнитных аномалий на поверхности Меркурия, а также для изучения структуры и динамики его магнитного поля.
[править] Полёт к Меркурию
Меркурий является одним из самых труднодостижимых объектов Солнечной системы, чтобы перебраться с околоземной на околомеркурианскую орбиту нужно погасить значительную часть орбитальной скорости Земли, которая составляет ~30 км/с. В настоящее время ни один аппарат не способен на прямой перелёт к Меркурию, и обычно применяется сложная стратегия из многочисленных гравитационных манёвров. Траектория MESSENGER’а предусматривает 6 таких манёвров: 1 августа 2005 г. аппарат прошёл на высоте 2866 км от поверхности Земли, 24 октября 2006 г. и 6 июня 2007 г. MESSENGER должен пролететь у Венеры, 15 января, 6 октября 2008 г. и 30 сентября 2009 г. — у Меркурия. Только 18 марта 2011 года аппарат выйдет на высокоэллиптическую полярную орбиту вокруг Меркурия. Наименьшая высота в перицентре составит 200 км. Аппарат должен проработать на орбите Меркурия двое меркурианских суток, то есть немного меньше земного года.
