Cipész KÖZELÉBEN | |
---|---|
"Near Earth Asteroid Rendezvous - Shoemaker" | |
"NEAR Shoemaker" az Eros aszteroida körül keringő (a művész rajza) | |
Vevő | NASA |
Feladatok | Átrepülés, mesterséges műhold |
span | (253) Matilda (1997.06.27.) |
Műhold | (433) Eros |
Indítóállás | Cape Canaveral , LC-17B |
hordozórakéta | Delta-2 7925 |
dob | 1996. február 17. 20:43 UTC |
Belépés a pályára | 2000. február 14. 15:33 UTC |
Deorbit | 2001. február 12. 20:01 UTC |
COSPAR ID | 1996-008A |
SCN | 23784 |
Műszaki adatok | |
Súly | 487 kg |
Erő | 1800 W |
A küldetés logója | |
NEAR küldetés - | |
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon |
" Near Earth Asteroid Rendezvous Shoemaker " (rövidítés: " NEAR Shoemaker ") - automatikus bolygóközi állomás (AMS) a NASA , 1996 -ban küldték el az Eros aszteroidának . A korábban "NEAR spacecraft" -nak nevezett eszköz jelenlegi nevét 2000. március 14-én kapta Eugene Shoemaker amerikai geológus tiszteletére , aki 1997 -ben Ausztráliában autóbalesetben halt meg . Shoemaker hosszú távú kutatásai jelentősen befolyásolták az aszteroidák szerepének megértését a bolygók kialakulásában . [egy]
A NEAR Shoemaker volt az első aszteroida mesterséges műholdja [2] , és az első mesterséges objektum, amely lágyan landolt egy aszteroidán. [3] Útban Eros felé a hajó felfedezte a Matilda aszteroidát . A NEAR Shoemaker összességében valamivel több mint öt évig működött, ebből körülbelül egy évig az Eros körül keringett .
1983- ban a NASA Naprendszer-kutató Bizottsága azt javasolta, hogy küldjenek egy űreszközt egy Föld-közeli aszteroidára . Ezt követően 1986 -ban a NEAR küldetés átfogó értékelése, amelyet a Tudományos Munkacsoport ( SWG , rövidítés az angol tudományos munkacsoportból ) követett. A csapat arra a következtetésre jutott, hogy a küldetésben részt vehet a NASA bolygókutatási programjában használt jármű.
1990 -ben a NASA új , alacsony költségű kutatási programot vezetett be Discovery néven . A program részeként elhatározták, hogy űreszközt küldenek egy Föld-közeli aszteroidára. 1990 -ben két ajánlatot nyújtott be az Alkalmazott Fizikai Laboratórium (APL) és a Jet Propulsion Laboratory (JPL). Végül az APL javaslatát választották. [négy]
A készülék fejlesztése 1993 decemberében kezdődött, és több mint két évig tartott. A NEAR küldetés költsége körülbelül 150 millió USA dollár . [5]
1992 - ben a NEAR Shoemaker képességeinek megfelelő tárgyak után kutattak. A következő korlátozásokat vették figyelembe:
A harmadik és negyedik megszorítás az űrhajó költségéhez és összetettségéhez kapcsolódik, az ötödik feltétel teljesítése pedig lehetővé tette a küldetés Delta osztályú hordozórakétával való végrehajtását . A táblázatban felsorolt célok előzetesen kiválasztottak:
Cél aszteroida | Átmérő, km [6] | dob | Érkezés | ΔV indítás után, km/s | Összes ΔV, km/s |
---|---|---|---|---|---|
(1943) Anteros | 1.8 | 1997. május | 1998. szeptember | 0,75 | 5.35 |
(4660) Nereus (fesztávval (2019) van Albada ) |
1.0 | 1998. január | 2000. január | 1.20 | 5.74 |
(3361) Orpheusz | 0.8 | 1998. március | 1999. május | 1.46 | 5.47 |
(4660) Nereus | 1.0 | 2000. január | 2001. október | 0,70 | 5.05 |
Mindazonáltal minden cél, amely megfelel az előírt kritériumoknak, kicsi. A tudósok attól tartottak, hogy a vizsgált objektum kis mérete korlátozhatja a tudományos információk mennyiségét és változatosságát.
Gyakran emlegették célpontként az Eros aszteroidát is, amely a perihéliumban közelíti meg a Föld pályáját . Szüksége volt azonban 6 km/s -nál nagyobb ΔV- re és egy nagy ferde kilövés aszimptotára . Az Eros jóval nagyobb (34,4 × 11,2 × 11,2 km [7] ) a többi javasolt célpont közül, ezért e hiányosságok kiküszöbölésére úgy döntöttek, hogy a repülési időt egy évvel megnövelik, hogy kihasználják a gravitációját a közeli repülés során. Föld egy év alatt, hogy korrigálja az eszköz dőlésszögét a Naprendszer ekliptikájának síkjához képest . [négy]
A NEAR Shoemakert az Applied Physics Laboratory -ban ( APL , Applied physics Laboratory ) tervezték . Ez az APL által tervezett 55. űrszonda. [nyolc]
A "NEAR Shoemaker" nyolcszögletű prizma alakú, négy rögzített gallium-arzenid napelem panellel , szélmalomszerűen elrendezve. A prizma felső aljára egy 1,5 méter átmérőjű nagy nyereségű antennát szereltek fel [9]
A berendezés alapterülete 1,7 m² volt . A rajt teljes tömege üzemanyaggal együtt - 805 kg , üzemanyag nélkül - 487 kg. [tíz]
Vezérlési alrendszerek:
Tudományos műszerek:
Az irányítási és vezérlési alrendszer ( C&DH , rövidítés az angol Command and Data Handling szóból ) volt felelős a NEAR Shoemaker irányításáért , amely a Földről érkező parancsok végrehajtására, a telemetriai adatok gyűjtésére, feldolgozására és formázására , valamint az eszköz egyéb eszközeinek be- és kikapcsolására szolgált. . Az alrendszer tartalmazott egy MIL-STD-1553 interfészt a többi processzor által vezérelt alrendszerrel való kommunikációhoz. A C&DH két memóriamodullal volt felszerelve: az első kapacitása 0,67 Gbit , a másodiké 1,1 Gbit volt .
A stabilizációs alrendszer ( G&C , az angol rövidítése. Guidance and Control ) egy nagy nyereségű antenna irányítására szolgál a Földdel folytatott kommunikáció során, és pozícionálja a berendezést a tudományos műszereknek a vizsgált terület felé irányítására. Számos műszert használtak ezeknek a funkcióknak a végrehajtására, köztük négy félgömb alakú 30 mm-es giroszkópot . Giroszkópokat is használtak az irány meghatározására és a sebességváltozás (ΔV) mérésére. Ezen túlmenően a stabilizáló alrendszer szabályozta az eszközök hőállapotát, megvédve azokat a túlmelegedéstől vagy a hipotermiától.
A távközlési alrendszer biztosította a készülék kommunikációját a Földdel. Az alrendszer egy nagy erősítésű antennát ( HGA , az angol High-Gain Antenna rövidítése ) és két alacsony erősítésű antennát ( LGA , az angol Low-Gain Antenna szóból rövidítve ) tartalmazott. A HGA-t nagy mennyiségű adat átvitelére használták, és akár 26,8 Kbps bitsebességgel működhetett . Az LGA-kat olyan esetekben alkalmazták, amikor energiatakarékosságra volt szükség, például a NEAR Shoemaker célpontra való repülése során. Az alacsony nyereségű antenna árfolyama nagyon alacsony volt, 9 bps-ról .
Az áramellátó alrendszer négy gallium-arzenid napelemet tartalmaz , amelyek mindegyike 1,83 × 1,2 méteres , és egy 9 Ah kapacitású nikkel-kadmium akkumulátort . A kezdeti szakaszban 1 a távolságban. azaz a napelemek 1880 wattot adtak , a legnagyobb távolságban a Naptól kb . 400 wattot .
A meghajtó alrendszert manőverek végrehajtására és a jármű helyzetének szabályozására tervezték. Tartalmaz egy 450 N tolóerejű főmotort , négy 21 N tolóerős motort és hét 3,5 N tolóerejű kismotort . A fő kétkomponensű motort az űrben végzett manőverekhez használták . A fennmaradó motorok egykomponensűek, és a készülék helyzetének szabályozására szolgáltak. [tizenegy]
Multispektrális kamera ( MSI , az angol rövidítése Multi-Spectral Imager ), amelyet a látható és közeli infravörös tartományban lévő képek készítésére terveztek. A kamera nyolc szűrőt tartalmaz, amelyek 450 -től 1100 nm -ig terjednek . A kamera látószöge 2,95° × 2,26° , felbontása 537 × 244 pixel . Az ilyen jellemzők 100 km távolságból 10 × 16 m -es felbontás elérését teszik lehetővé . A multispektrális kamerát az Eros alakjának, a felszín szerkezeti jellemzőinek meghatározására , valamint az ásványok eloszlásának feltérképezésére használták . [12]
Az infravörös spektrométer ( NIS , az angol rövidítése Near-Infrared Spectrograph ) a 0,8 és 2,6 mikron közötti spektrumtartományban működött . Célja egy aszteroida kémiai összetételének vizsgálata volt a felszínről visszaverődő napfény spektrumának mérésével. [13]
Lézeres magasságmérőt ( NLR , a NEAR Laser Rangefinder rövidítése ) használtak az Erostól való távolság meghatározására, és lehetővé tette az aszteroida alakjának pontos mérését. A készülék részét képező lézeradó 1,06 μm hullámhosszon működött, és 15 mJ teljesítményű , 12 ns időtartamú impulzusokat generált [14].
A X-ray Gamma Spectrometer ( XGRS , rövidítése X-ray/Gamma-Ray Spectrometer ) globális térképeket készített az Eros felszínének kémiai összetételéről az aszteroida gamma- és röntgensugárzásának mérésével . a napenergia hatása. A műszer valójában két különböző hosszúságú elektromágneses hullámokat mérő készülékből állt. Röntgensugaras méréseket alkalmaztak olyan kémiai elemek kimutatására , mint a magnézium , alumínium , szilícium , kalcium , titán és vas az aszteroida felszínének összetételében . A gamma tartományban körülbelül 10 cm mély felületen vizsgálták az oxigén , szilícium, vas, hidrogén , kálium , tórium és urán jelenlétét . [tizenöt]
Az Eros mágneses mező mérésére háromtengelyes fluxgate magnetométert használtak. A készülék szenzora a nagy nyereségű antenna aljára, az elektronika pedig a készülék másik részébe került. Az érzékelő nyolc választható érzékenységi szintet használt, 4 nT és 65536 nT között. [16]
A 8438 MHz frekvencián működő rádióoszcillátor ( RS , az angol Radio Science rövidítése) 0,1 mm/s pontosságú sugársebesség meghatározását tette lehetővé, és az Eros gravitációs paramétereinek mérésére is szolgált. [17]
A NEAR Shoemaker az úgynevezett "Delta VEGA" pályát követte , amely az Eros megközelítéséhez szükséges, amelynek pályája 10,8 °-os [7] szöget zár be a Naprendszer ekliptikai síkjához képest . A „Delta V” a jármű sebességének megváltoztatását jelenti , az „EGA ” pedig a Earth Gravity Assist . [tizennyolc]
1996. február 17-én aNEAR Shoemakert a floridai Cape Canaveralban találhatóLaunch Pad 17-B-rőlegy háromlépcsős amerikai Delta-2 7925 hordozórakétával . [19] Körülbelül 183 km -es magasságban 28,74 ° -os dőlésszöggel a rakéta parkolópályára lépett . A parkolópályán való tartózkodás ideje viszonylag rövid volt (13 perc ) . Ez arra utal, hogy a napenergiát egy órával az indítás után kezdték el használni.
A harmadik szakasz teljesen a föld árnyékában működött. Körülbelül 22 perccel a kilövés után ez a szakasz elvált, és a napelem-tömböket telepítették . A harmadik fokozat szétválása után annak vezérlőrendszere vált felelőssé a berendezés vezérléséért. Az eszköz 37 percig , az indulástól a NEAR Shoemakernek a Föld árnyékából való kilépéséig támogatta a beépített akkumulátorokkal végzett munkát. Mivel méretük és súlyuk korlátozott volt, csak a legfontosabb rendszerek működtek. [tizennyolc]
A (253) Matilda aszteroidához való repülés több mint 16 hónapig tartott .
A repülés első heteiben ellenőrizték a készülék állapotát. Ebben az időszakban is kisebb motorindításokat hajtottak végre a meghajtási rendszer kalibrálása és az adott pályától való eltérések korrigálása érdekében. Ezt követően az energiatakarékosság érdekében a készüléket a minimális aktivitási módba helyezték át. Minden eszköz le van tiltva. A telemetriai alrendszer időszakonként feldolgozta és elmentette a szolgáltatási műveleteket és a navigációs adatokat. Az inaktív rendszerek hőmérsékletének fenntartására fűtőtesteket használtak . [tizennyolc]
A NEAR Shoemaker fenntartotta ezt az alvó üzemmódot, kivéve a Földdel való érintkezést, amelyet háromhetente egyszer, egyenként négy órára kötöttek. A kapcsolatfelvételre a készülék földi állapotának elemzéséhez és a felhalmozott telemetriai adatok megszerzéséhez volt szükség.
1997. június 27- én a NEAR Shoemaker legalább 1200 km távolságra repült a Matilda aszteroidától. Az elrepülési sebesség 9,94 km/s volt . A repülés során az eszköz több mint 500 képet készített az aszteroidáról [20] . A legjobb minőségű felbontásuk 180 méter pixelenként. Emellett 7 színes kép is készült, 400-500 méter/pixel felbontással. [21] A lassú forgás miatt a NEAR Shoemaker a felületnek csak körülbelül 60 %-át tudta lefényképezni[húsz]
A telemetriás megfigyelések mellett a Matilda mágneses terét és tömegét is megmérték. Az apparátus indulása közben keresték az aszteroida lehetséges műholdait, de nem észlelték őket. [tizennyolc]
1997. július 3- án , egy héttel Matilda elrepülése után, végrehajtották az első manővert a jármű motorjával, ami szükséges volt a perihélium 0,99 AU -ról való csökkentéséhez . e. -től 0,95 a.u. e) A manővert két szakaszban hajtották végre a motor túlmelegedésének elkerülése érdekében.
A küldetés következő fontos szakasza a Föld melletti átrepülés volt, amely a Naprendszer ekliptikájához viszonyított dőlésszögének 0,5 °-ról 10,2 °-ra történő megváltoztatásához és az ahelion távolságának 2,17 AU-ról való csökkentéséhez szükséges. e. 1,77 a . e) A repülésre 1998. január 22-én került sor a bolygó felszínétől számított 540 km - es magasságban .
A Föld elrepülésének érdekessége volt, hogy a megváltozott pálya jelentős ideig a bolygó déli sarkvidéke fölött kötött ki. Ez lehetővé tette számos egyedi kép készítését az Antarktiszról .
Az eredeti repülési terv szerint a NEAR Shoemakernek 1999. január 10-én kellett volna Eros körül keringenie . 1998. december 20-án azonban a fékező impulzus során szoftverhiba miatt a kommunikáció 27 órára megszakadt a készülékkel . Ezzel kapcsolatban új repülési tervet fogadtak el.
Az új terv szerint december 23-án a NEAR Shoemaker 3827 km távolságra repült Eros tömegközéppontjától. Az aszteroida pályára lépésének dátumát 2000. február 14- re helyezték át . Az eszköznek egy heliocentrikus pályára kellett volna lépnie, amely egybeesik Eros pályájával.
1999. január 3- án a motor segítségével egy manővert hajtottak végre az aszteroidával való újbóli találkozáshoz szükséges berendezés röppályájának és sebességének beállítására.
Eros elrepülése során fényképeket készítettek róla, adatokat gyűjtöttek infravörös spektrométer segítségével [18] .
2000. február 14- én a NEAR Shoemaker az Eros pályájára lépett , periapszisa 327 km , apoapszisa 450 km , keringési ideje 27,6 nap [18] Ezen a pályán készültek az első képek az aszteroidáról. , Eros felszínéről és geológiájáról gyűjtöttek adatokat.
2000. március 3-án az eszköz megközelítőleg 205 km távolságra közelítette meg Erost , és körülbelül egy hónapig egy majdnem körpályán dolgozott. Ez idő alatt információkat gyűjtöttek az aszteroida összetételéről. [23]
2000. április 1. A "NEAR Shoemaker" megkezdte az Erosszal való konvergencia következő szakaszát annak részletesebb tanulmányozására. Április 11-én az eszköz körpályára állt, körülbelül 100 km -es távolságból [24]
2000. április 22- én az űrszonda folytatta közeledését az aszteroidához, és április 30-án egy 50 kilométeres pályára állt, amely a legkényelmesebb az aszteroida tanulmányozására. A NEAR Shoemaker szinte 2000 végéig ezen a pályán maradt [25] Ebben az időszakban számos tanulmányt végeztek. Valamivel több mint egy hónappal később az infravörös spektrométer kénytelen volt kikapcsolni, miután a készülékben hirtelen áramlökés történt. Működése során több mint 58 ezer spektrális képkészült a készülék segítségével[26]
2000. december 13-án a NEAR Shoemaker utoljára változtatott pályáján, körülbelül 35 km-re megközelítve az aszteroidát . Ezen a pályán a fő vizsgálatokat gamma-spektrométerrel végezték, amelyfelszín kémiai összetételét vizsgálja. [27]
2001. február 12-én az űrszonda lassulni kezdett, lassan leereszkedett Eroshoz. Két nappal később, február 14-én a NEAR Shoemaker landolt az aszteroida felszínén. Az ereszkedés során nagy felbontású képek készültek a felszínről, köztük 69 részletgazdag kép az ereszkedés utolsó 5 km - éről. [3]
A készülék lágy landolást hajtott végre Eroszon. A NEAR projekt igazgatója, Robert Farquhar szerint a felület érintésének függőleges sebessége 1,5–1,8 m/s volt [28] . A készülék nem sérült. Leszálláskor a napelemsorokat megvilágította a Nap , amely energiával látta el a gamma-spektrométert. Ez a készülék a felszínen dolgozva akár 10 centiméter mélységben is nagy pontossággal meg tudta határozni az Eros talaj összetételét. [29]
A felszínen tartózkodva az eszköz több mint két hétig továbbított adatokat. Február 28-án a NEAR küldetés befejeződött [30] . 2002 decemberében történt az utolsó próbálkozás a készülékkel való kapcsolatfelvételre, ami sikertelennek bizonyult [31] .
A NEAR küldetés fő célkitűzései, a (253) Matilda és (433) Eros aszteroidák feltárásával kapcsolatosak, megvalósultak .
A NEAR Shoemaker űrszonda által a Matilda kisbolygó repülése során nyert adatok lehetővé tették az aszteroida méretének és forgási periódusának finomítását. Megvizsgálták a felület alakját és összetételét, és megkapták a Matilda tömegének és sűrűségének értékeit. [32]
Miután körülbelül egy évig Eros pályáján dolgozott, a NEAR Shoemaker nagy mennyiségű tudományos információt tudott összegyűjteni.
A lézeres magasságmérővel végzett mérések lehetővé tették az aszteroida háromdimenziós modelljének elkészítését. [33]
A vártnál korábban, 2000. március 22-én és 23-án bekövetkezett napkitöréseknek köszönhetően gamma-spektrométerrel határozták meg az aszteroida kémiai összetételét. A felszínen magnéziumot , alumíniumot , szilíciumot , kalciumot és vasat találtak . [23] A tudósok szerint az Eros nem ütközés eredménye, hanem 4,6 milliárd évvel ezelőtt keletkezett. [34]
A NEAR Shoemaker mérések lehetővé tették az aszteroida keringési és fizikai jellemzőinek megszerzését vagy finomítását.
![]() | |
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |
Kisbolygók feltárása automatikus bolygóközi állomásokkal | |
---|---|
Repülő | |
pályáról | |
Landers | |
Fejlett | |
Feltárt aszteroidák | |
Az aktív AMC-k félkövérrel vannak jelölve |
Felfedező program _ | |
---|---|
Üzemeltetési | |
Jövő | |
Befejezve | |
Javasolt |
|