| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Марс
| |||||
 Исследователи |
|||||
Миссии после 2012 г. |
|
Марс - красная звезда
MAVEN Старт миссии MAVEN
18 ноября 2013 г. в 13:28.00.267 EST (18:28:00 UTC) со стартового комплекса SLC-41 Станции ВВС США 'Мыс Канаверал' стартовая команда компании United Launch Alliance при поддержке боевых расчетов 45-го Космического крыла ВВС США осуществила пуск PH Atlas V ? AV-038 с американской межпланетной станцией MAVEN. Основная цель миссии - изучение современного состояния и эволюции атмосферы Марса, и в первую очередь - потери планетой своей атмосферы. Данный пуск стал 41-м для семейства Atlas V и 19-м для самой часто летающей конфигурации 401. Он также явился 623-м по программе Atlas начиная с 1957 г. и седьмым из восьми стартов 'Атласов', запланированных на 2013 г.
После первого импульса ступени Centaur была достигнута опорная орбита наклонением 26.68њ и высотой 160x325 км. После второго импульса (продолжительностью на 4 сек больше расчетной) и отделения от носителя аппарат оказался на гиперболической относительно Земли орбите наклонением 27.7њ и условным перигеем на высоте 194 км.
Расчетные характеристики отлетной орбиты были такими: гиперболический избыток скорости 12.2 км2/с2, небесные координаты асимптоты траектории - прямое восхождение 198.2њ и склонение 12.7њ. Эта траектория обеспечивает перелет к Марсу с расчетной датой прибытия 22 сентября 2014 г. Параметры гелиоцентрической орбиты КА по состоянию на 30 ноября составили:
> наклонение - 2.02њ; > расстояние от Солнца в перигелии - 0.967а.е. (144.6 млн км); > расстояние от Солнца в афелии -1.453 а.е. (217.3 млн км); > период обращения - 486.1 сут. Итак, 18 ноября в 14:21 EST (19:21 UTC) прошло отделение, а в 14:32 с борта КА была принята первая телеметрия. Еще через несколько минут были развернуты солнечные батареи и построена штатная ориентация для связи с Землей. Экспедиция к Марсу началась! Краткая история проекта
MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution - Эволюция атмосферы и летучих веществ на Марсе) - вторая и последняя миссия в программе американских малых станций Mars Scout. Первой стал успешно отработавший на Красной планете Phoenix.
Начало проекта относится к 2003 г., а история его утверждения оказалась очень непростой. На конкурс, объявленный 18 апреля 2006 г., к августу было подано 26 предложений. 8 января 2007 г. для дополнительной проработки концепции были отобраны два проекта со сходными научными задачами - MAVEN и TGE (The Grand Escape). Руководителем MAVEN был и остается профессор Брюс Джакоски (Bruce М. Jakosky) из Лаборатории атмосферной и космической физики Университета Колорадо в Боулдере. Второй проект возглавлял д-р Алан Стерн (S. Alan Stern) из Юго-Западного исследовательского института в Сан-Антонио, который через три месяца стал во главе Директората космической науки NASA и сдал пост руководителя проекта TGE Джеймсу Берчу (James L. Burch).
В ноябре 2007 г. стало известно, что выбор между MAVEN и TGE не может быть сделан из-за 'организационного конфликта интересов'. И хотя представитель NASA тогда отрицал какое-либо отношение Стерна к этому конфликту, уже в марте 2008 г. Алан объявил о том, что покидает пост руководителя космической науки. Окончательный выбор в пользу MAVEN сделал уже его наследник Эдвард Вейлер. 15 сентября 2008 г. агентство объявило решение о запуске этого КА в астрономическое окно 2013 г. Финансирование проекта и надзор за его осуществлением вел Центр космических полетов имени Годдарда. Изготовление КА на базе решений, успешно реализованных на спутниках Mars Odyssey и Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), поручили компании Lockheed Martin. На фирме работами руководил директор программы MAVEN Гай Бейтелшис (Guy Beutelschies). Организационная неразбериха стоила MAVEN'y двух лет задержки: на то, чтобы сделать и запустить аппарат осенью 2011 г., как планировалось первоначально, времени уже не хватало. (Если, конечно, использовать американские стандарты проектирования и наземной отработки, а не индийские...) В июле 2010 г. состоялась защита предварительного проекта, и 4 октября NASA приняло решение о переходе к этапу детального проектирования, изготовления, испытаний и запуска. Одновременно были одобрены бюджет и детальные планы работ, комплекс научной аппаратуры, а также анализ факторов риска. 21 октября 2010 г. агентство подписало с компанией United Launch Alliance контракт стоимостью 187 млн $ на запуск аппарата в ноябре 2013 г. с мыса Канаверал на ракете Atlas V. Эти средства были выделены сверх собственного бюджета MAVEN, который оценивался в 438 млн $ при утверждении, был превышен всего на 11% и фактически составил 485 млн $. Общая стоимость проекта (включая затраты на запуск, управление и связь во время основной миссии) примерно 671 млн $. 11-15 июля 2011г. в Центре Годдарда состоялась критическая защита проекта, открывшая путь к изготовлению КА, а уже 26 сентября было объявлено, что Lockheed Martin изготовила корпус аппарата. К апрелю 2012 г. в нем смонтировали топливный бак и все 20 двигателей малой тяги, а в середине августа 2012 г. двигатели были протестированы.
В сентябре специалисты приступили к окончательной сборке зонда, которая заняла пять месяцев и была завершена в начале февраля 2013 г. Последний научный прибор - спектрометр NGIMS - установили 3 апреля. До и после этого в течение нескольких месяцев аппарат проходил испытания на устойчивость к условиям выведения и полета в космическом пространстве: акустические, вибрационные, термовакуумные, на электромагнитную совместимость и т. п. 2 августа 2013 г. военно-транспортным самолетом С-17 аппарат был доставлен в Космический центр Кеннеди, где прошла окончательная подготовка его к запуску. Убедившись, что при транспортировке MAVEN не получил повреждений, специалисты произвели установку солнечных батарей и других элементов, транспортируемых отдельно от КА. Затем последовали проверки программного обеспечения и системы развертывания солнечных батарей. В октябре из-за бюджетного кризиса была приостановлена работа государственных органов, коснувшаяся и NASA. В результате возник риск срыва запуска MAVEN в намеченный срок и переноса его на 2016 год. Однако было принято решение, согласно которому миссия MAVEN соответствует критериям, допускающим исключение из режима остановки работы госструктур, и подготовка продолжалась по графику. 5 ноября аппарат укрыли створками обтекателя, и 8 ноября головная часть была установлена на носителе. Конструкция зонда
Компания Lockheed Martin является разработчиком MAVEN, она же отвечает за его сборку, испытания, предпусковые и полетные операции. Конструкция зонда выполнена на основе аппаратов MRO и Juno, спроектированных и построенных Lockheed Martin и уже испытанных в полете. Опыт, полученный при создании MAVEN, будет, в свою очередь, использоваться при разработке межпланетной станции OSIRIS-REx, которая предназначена для доставки образцов грунта с астероида 101955 Бенну (он же 1999 RQ36) и должна быть запущена в 2016 г. Подобно MRO, несущая конструкция MAVEN состоит из алюминиевых сотопанелей, укрытых с двух сторон композитными лицевыми листами и скрепленных алюминиевыми зажимами. Две квадратные панели со стороной 2.4 м и толщиной 38 мм образуют передние и задние части зонда, еще пять панелей поддерживают конструкцию. Внутри аппарата расположен центральный опорный цилиндр, внутри которого смонтирован топливный бак емкостью 1700 л. Он наддувается гелием, который содержится в титановом баллоне под давлением 330 атм. Специальная алюминиевая конструкция на задней панели зонда служит для размещения шести маршевых гидразиновых двигателей MR-107N номинальной тягой по 170 Н (17.3 кгс) каждый с пределами регулирования от 109 до 296 Н. На КА также установлены шесть двигателей ориентации и стабилизации MR-106E номинальной тягой по 22 Н (2.25 кгс) и восемь малых ЖРД MR-1030 тягой по 1 Н (0.1 кгс), используемых главным образом для сброса момента маховиков. Потеря одного двигателя любого типа не приводит к отказу КА. Электропитание аппарата обеспечивают более 2000 ячеек солнечных батарей, объединенных в четыре панели (два 'крыла' по две панели в каждом суммарной площадью 12 м2). Мощность, снимаемая с СБ, изменяется от 1700 Вт, когда Марс находится в перигелии орбиты, до 1135 Вт в афелии. MAVEN также оснащен двумя литий-ионными аккумуляторами, имеющими емкость 55 А-ч.
Системы зонда рассчитаны на работу при температуре от -15њС до +40њС. Пассивные и активные системы терморегулирования обязаны сохранить температуру в этих пределах. Пассивное терморегулирование обеспечивается специальными материалами, которые либо излучают тепло наравне с радиаторами, либо сохраняют его. Большая часть КА покрыта многослойной теплоизоляцией. Активная система представляет собой нагреватели, которые управляются датчиками или бортовым компьютером. Большинство нагревателей находится под контролем бортового компьютера, однако есть и резервный контур, который контролируется только датчиками и работает даже в случае отказа основной системы управления. Бортовым компьютером зонда является одноплатный RAD750. MAVEN оснащен двумя цифровыми звездными датчиками. Получаемые ими изображения обрабатываются с помощью специальных алгоритмов обнаружения звезд и предоставляются навигационной системе зонда. Два специальных солнечных датчика способны помочь направить солнечные батареи MAVEN на Солнце, если аппарат окажется в 'безопасном режиме'. В инерциальной системе навигации используются кольцевые лазерные гироскопы. Исполнительными органами системы ориентации являются четыре маховика, расположенные на основании в форме четырехгранной пирамиды.
Программное обеспечение (ПО) MAVEN разработано на основе 'софта', который в данный момент используется на Juno, он же, в свою очередь, берет свое начало в миссиях MRO, Phoenix и Mars Odyssey. Суммарный 'налет' этого ПО - более 100000 часов, что дает уверенность в его надежности и стабильности. MAVEN 'общается' с Землей в Х-диапазоне с помощью антенны HGA с высоким коэффициентом усиления, обеспечивающей передачу данных со скоростью до 550 кбит/с. Две антенны с низким коэффициентом усиления LGA - одна на передней, а другая на задней панели зонда - обеспечивают связь сразу после запуска, а также во время коррекций траектории и в случае ухода аппарата в 'безопасный режим'. Время прохождения сигнала в одну сторону в зависимости от взаимного положения планет составит от 4 до 20 минут. Задачи миссии и
научная аппаратура Основной целью миссии является изучение эволюции атмосферы Марса и выяснение причин и скорости ее потери планетой. Полученная информация даст ученым возможность определить, какую роль эта утрата сыграла в изменении марсианского климата и, таким образом, заглянуть в далекое прошлое Красной планеты. Специалисты полагают, что раньше атмосфера Марса была более плотной, чем сегодня, и тогда на поверхности планеты существовала вода и даже текли реки. К настоящему времени, однако, большая ее часть потеряна. Механизм утраты марсианской атмосферы изучается сегодня прибором ASPERA на европейской станции Mars Express, но необходимость в более тщательных исследованиях сохраняется. Можно выделить четыре основные научные задачи аппарата MAVEN: > Определение влияния потерь компонентов атмосферы на климатические изменения Марса сейчас и в прошлом. > Определение текущего состояния верхних слоев атмосферы и ионосферы Марса и взаимодействия их с солнечным ветром. > Определение темпов потери атмосферы, а также факторов, влияющих на этот процесс. > Определение соотношения стабильных изотопов в атмосфере Марса. Эти данные могут помочь в исследовании истории марсианской атмосферы. Для решения этих задач MAVEN будет работать на | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
