APROAPE Cizmar | |
---|---|
„Întâlnirea cu asteroizi în apropierea Pământului – Cizmaș” | |
| |
Client | NASA |
Sarcini | Survol, satelit artificial |
span | (253) Matilda (27.06.1997) |
Satelit | (433) Eros |
platforma de lansare | Cape Canaveral , LC-17B |
vehicul de lansare | Delta-2 7925 |
lansa | 17 februarie 1996 20:43 UTC |
Intrarea pe orbită | 14 februarie 2000 15:33 UTC |
Deorbitează | 12 februarie 2001 20:01 UTC |
ID COSPAR | 1996-008A |
SCN | 23784 |
Specificații | |
Greutate | 487 kg |
Putere | 1800 W |
Logo-ul misiunii | |
Misiunea NEAR - | |
Fișiere media la Wikimedia Commons |
„ Near Earth Asteroid Rendezvous Shoemaker ” (abrev. „ NEAR Shoemaker ”) - stație interplanetară automată (AMS) NASA , trimisă în 1996 la asteroidul Eros . Dispozitivul, numit anterior „Nava spațială NEAR” , și-a primit numele actual pe 14 martie 2000 , în onoarea geologului american Eugene Shoemaker , care a murit într-un accident de mașină în Australia în 1997 . Cercetarea pe termen lung a lui Shoemaker a influențat semnificativ înțelegerea rolului asteroizilor în formarea planetelor . [unu]
NEAR Shoemaker a fost primul satelit artificial al unui asteroid [2] și primul obiect artificial care a aterizat moale pe un asteroid. [3] În drum spre Eros, ambarcațiunea a explorat asteroidul Matilda . NEAR Shoemaker a funcționat în total puțin peste cinci ani, inclusiv aproximativ un an în orbita lui Eros.
În 1983, Comitetul de Explorare a Sistemului Solar al NASA a propus trimiterea unei nave spațiale către un asteroid din apropierea Pământului . După aceea, în 1986, o evaluare cuprinzătoare a misiunii NEAR, urmată de Grupul de lucru științific ( SWG , prescurtare de la Grupul de lucru științific englez ). Echipa a ajuns la concluzia că misiunea ar putea implica un vehicul folosit în misiunile Programului de explorare planetară ale NASA.
În 1990, NASA a introdus un nou program de misiuni de cercetare low-cost numit Discovery . Ca parte a programului, s-a decis trimiterea unei nave spațiale pe un asteroid din apropierea Pământului. În 1990, au fost depuse două oferte de la Laboratorul de Fizică Aplicată (APL) și Laboratorul de Propulsie cu Jet (JPL). În final, s-a ales propunerea APL. [patru]
Dezvoltarea aparatului a început în decembrie 1993 și a durat mai mult de doi ani. Costul misiunii NEAR este de aproximativ 150 de milioane de dolari SUA . [5]
În 1992, s-a făcut o căutare a obiectelor corespunzătoare capacităților NEAR Shoemaker. Au fost luate în considerare următoarele restricții:
A treia și a patra restricție sunt legate de costul și complexitatea navei spațiale , iar îndeplinirea celei de-a cincea condiții a făcut posibilă îndeplinirea misiunii folosind un vehicul de lansare din clasa Delta . Țintele enumerate în tabel au fost selectate preliminar:
Asteroid țintă | Diametru, km [6] | lansa | Sosire | ΔV după lansare, km/s | ΔV total, km/s |
---|---|---|---|---|---|
(1943) Anteros | 1.8 | mai 1997 | septembrie 1998 | 0,75 | 5.35 |
(4660) Nereus (cu span (2019) van Albada ) |
1.0 | ianuarie 1998 | ianuarie 2000 | 1.20 | 5,74 |
(3361) Orfeu | 0,8 | martie 1998 | mai 1999 | 1,46 | 5.47 |
(4660) Nereus | 1.0 | ianuarie 2000 | octombrie 2001 | 0,70 | 5.05 |
Cu toate acestea, toate obiectivele care îndeplinesc criteriile cerute sunt mici. Oamenii de știință se temeau că dimensiunea mică a obiectului studiat ar putea limita cantitatea și varietatea informațiilor științifice.
Asteroidul Eros , care se apropie de orbita Pământului la periheliu , a fost adesea menționat ca țintă . Cu toate acestea, avea nevoie de ΔV mai mare de 6 km/s și de o asimptotă mare de lansare înclinată. Erosul este mult mai mare (34,4 × 11,2 × 11,2 km [7] ) față de celelalte ținte propuse, prin urmare, pentru a elimina aceste neajunsuri, s-a decis creșterea timpului de zbor cu un an, pentru a-și folosi gravitația atunci când zboară în apropierea Pământ într-un an pentru a corecta unghiul de înclinare a dispozitivului față de planul eclipticii sistemului solar . [patru]
NEAR Shoemaker a fost proiectat la Applied Physics Laboratory ( APL , prescurtare pentru Applied Physics Laboratory ) . Aceasta este cea de-a 55-a navă spațială proiectată de APL. [opt]
„NEAR Shoemaker” are forma unei prisme octogonale, cu patru panouri solare fixe de arseniură de galiu dispuse ca o moară de vânt. Pe baza superioară a prismei a fost instalată o antenă cu câștig mare cu un diametru de 1,5 metri [9]
Suprafața de bază a aparatului a fost de 1,7 m² . Greutatea totală la pornire, inclusiv combustibil - 805 kg , fără combustibil - 487 kg. [zece]
Subsisteme de control:
Instrumente științifice:
Subsistemul de comandă și control ( C&DH , prescurtare din engleză Command and Data Handling ) a fost responsabil de gestionarea NEAR Shoemaker , conceput pentru a executa comenzi de pe Pământ, a colecta, procesa și formata date de telemetrie , a porni și opri alte dispozitive ale aparatului. . Subsistemul includea o interfață MIL-STD-1553 pentru a comunica cu alte subsisteme controlate de procesor. C&DH a fost echipat cu două module de memorie: capacitatea primului a fost de 0,67 Gbit , al doilea - 1,1 Gbit .
Subsistemul de stabilizare ( G&C , prescurtare de la engleză. Guidance and Control ) este destinat direcționării unei antene cu câștig mare în timpul sesiunilor de comunicare cu Pământul, poziționând aparatul de dirijare a instrumentelor științifice spre zona studiată. Au fost folosite mai multe instrumente pentru a îndeplini aceste funcții, inclusiv patru giroscoape emisferice de 30 mm . Giroscoapele au fost, de asemenea, folosite pentru a determina direcția și măsura schimbarea vitezei (ΔV). În plus, subsistemul de stabilizare a asigurat controlul asupra stării termice a dispozitivelor, protejându-le de supraîncălzire sau hipotermie.
Subsistemul de telecomunicații asigura comunicarea aparatului cu Pământul. Subsistemul includea o antenă cu câștig ridicat ( HGA , prescurtat din engleză High-Gain Antenna ) și două cu câștig redus ( LGA , prescurtat din engleză Low-Gain Antenna ). HGA a fost folosit pentru a transfera cantități mari de date și putea funcționa la rate de biți de până la 26,8 Kbps . LGA-urile au fost folosite în cazurile în care era necesar să se economisească energie, cum ar fi în timpul zborului NEAR Shoemaker către țintă. Cursul de schimb al antenei cu câștig scăzut a fost foarte scăzut, de la 9 bps .
Subsistemul de alimentare include patru panouri solare cu arseniură de galiu , fiecare măsurând 1,83 × 1,2 metri , și o baterie cu nichel-cadmiu cu o capacitate de 9 Ah . În stadiul inițial, la o distanță de 1 a. adică panourile solare furnizau o putere de 1880 de wați , la cea mai mare distanță de Soare - aproximativ 400 de wați .
Subsistemul de propulsie este conceput pentru a efectua manevre și controla poziția vehiculului. Include un motor principal de 450 N , patru motoare de 21 N și șapte motoare mici de 3,5 N. Motorul principal cu două componente a fost folosit pentru manevre în spațiu . Motoarele rămase sunt monocomponente și au fost folosite pentru a controla poziția aparatului. [unsprezece]
Cameră multispectrală ( MSI , prescurtare de la engleză. Multi-Spectral Imager ) concepută pentru a obține imagini în intervalele vizibile și infraroșu apropiat . Camera include opt filtre care acoperă intervalul de la 450 la 1100 nm . Unghiul de vizualizare al camerei este de 2,95° × 2,26° , cu o rezoluție de 537 × 244 pixeli . Astfel de caracteristici fac posibilă obținerea unei rezoluții de 10 × 16 m de la o distanță de 100 km . Camera multispectrală a fost folosită pentru a determina forma Erosului, caracteristicile structurale ale suprafeței și pentru a mapa distribuția mineralelor . [12]
Spectrometrul cu infraroșu ( NIS , prescurtare pentru engleză. Near-Infrared Spectrograph ) a funcționat în intervalul spectral de la 0,8 la 2,6 microni . S-a intenționat să studieze compoziția chimică a unui asteroid prin măsurarea spectrului de lumină solară reflectată de la suprafață. [13]
Un altimetru laser ( NLR , prescurtare pentru NEAR Laser Rangefinder ) a fost folosit pentru a determina distanța până la Eros și a făcut posibilă măsurarea cu precizie a formei asteroidului. Emițătorul laser , care face parte din dispozitiv, a funcționat la o lungime de undă de 1,06 μm și a generat impulsuri cu o putere de 15 mJ și o durată de 12 ns [14]
Spectrometrul X-ray Gamma ( XGRS , prescurtare pentru X-ray/Gamma-Ray Spectrometer ) a dezvoltat hărți globale ale compoziției chimice a suprafeței Eros prin măsurarea emisiei de raze gamma și X de la asteroid, formate în legătură cu impactul energiei solare. De fapt, instrumentul consta din două dispozitive care măsoară unde electromagnetice de lungimi diferite. Măsurătorile cu raze X au fost folosite pentru a detecta elemente chimice precum magneziu , aluminiu , siliciu , calciu , titan și fier din compoziția suprafeței asteroidului . În intervalul gamma, o suprafață de aproximativ 10 cm adâncime a fost examinată pentru prezența oxigenului , siliciului, fierului, hidrogenului , potasiului , torii și uraniului . [cincisprezece]
Un magnetometru fluxgate cu trei axe a fost folosit pentru a măsura câmpul magnetic Eros . Senzorul dispozitivului a fost instalat la baza antenei cu câștig mare, iar electronica a fost instalată într-o altă parte a dispozitivului. Senzorul a folosit opt niveluri de sensibilitate selectabile, de la 4 nT la 65536 nT. [16]
Oscilatorul radio ( RS , prescurtare de la English Radio Science ), care funcționează la o frecvență de 8438 MHz , a făcut posibilă determinarea vitezei radiale cu o precizie de 0,1 mm/s și a fost folosit și pentru măsurarea parametrilor gravitaționali ai Eros. [17]
NEAR Shoemaker a urmat așa-numita traiectorie „Delta VEGA” necesară pentru a se apropia de Eros, a cărui orbită este înclinată la un unghi de 10,8 ° [7] față de planul ecliptic al sistemului solar . „Delta V” înseamnă modificarea vitezei vehiculului, iar „EGA ” înseamnă asistență gravitațională a Pământului . [optsprezece]
La 17 februarie 1996, NEARShoemaker a fost lansatde la Launch Pad 17-B la Cape Canaveral , Florida , folosind un vehicul de lansare american Delta-2 7925 cu trei trepte . [19] La o altitudine de aproximativ 183 km cu o înclinare de 28,74 ° , racheta a intrat pe o orbită de parcare . Perioada de ședere pe orbita de parcare a fost relativ scurtă (13 minute ) . Acest lucru sugerează că energia solară a început să fie folosită la o oră după lansare.
A treia etapă a funcționat complet în umbra pământului. La aproximativ 22 de minute de la lansare, această etapă s-a separat și rețelele solare au fost implementate . După separarea celei de-a treia etape, sistemul său de control a devenit responsabil pentru controlul aparatului. Timp de 37 de minute , din momentul lansării și până la ieșirea NEAR Shoemaker din umbra Pământului, dispozitivul a susținut lucrul folosind bateriile încorporate. Deoarece dimensiunea și greutatea lor erau limitate, au funcționat doar cele mai importante sisteme. [optsprezece]
Zborul către asteroidul (253) Matilda a durat mai mult de 16 luni .
În primele câteva săptămâni de zbor, starea dispozitivului a fost verificată. Tot în această perioadă au fost efectuate mici porniri ale motoarelor pentru a calibra sistemul de propulsie și a corecta abaterile de la o traiectorie dată. După aceea, pentru a economisi energie, dispozitivul a fost transferat în modul de activitate minimă. Toate instrumentele au fost dezactivate. Subsistemul de telemetrie a procesat periodic operațiunile de serviciu și datele de navigație și le-a salvat. Încălzitoarele au fost folosite pentru a menține temperatura sistemelor inactive. [optsprezece]
NEAR Shoemaker a menținut acest mod de somn, cu excepția contactelor cu Pământul, care au fost făcute o dată la trei săptămâni, timp de patru ore fiecare. Contactele au fost necesare pentru a analiza starea dispozitivului pe Pământ și pentru a obține datele de telemetrie acumulate.
Pe 27 iunie 1997, NEAR Shoemaker a zburat la o distanță minimă de 1200 km de asteroidul Matilda. Viteza de zbor a fost de 9,94 km/s . În timpul zborului, dispozitivul a realizat peste 500 de imagini ale asteroidului [20] . Rezoluția de cea mai înaltă calitate dintre ele este de 180 de metri pe pixel . De asemenea, au fost obținute 7 imagini color, cu o rezoluție de 400-500 de metri pe pixel. [21] Datorită rotației lente, NEAR Shoemaker a reușit să fotografieze doar aproximativ 60 % din suprafață. [douăzeci]
Pe lângă observațiile de telemetrie, s-au măsurat câmpul magnetic și masa Matildei. La plecarea aparatului s-a făcut o căutare a posibililor sateliți ai asteroidului, dar aceștia nu au fost detectați. [optsprezece]
La 3 iulie 1997 , la o săptămână după zborul Matildei, prima manevră a fost efectuată folosind motorul vehiculului, care a fost necesară pentru a reduce periheliul de la 0,99 UA . e. până la 0,95 a.u. e. Manevra a fost efectuată în două etape, pentru a preveni supraîncălzirea motorului.
Următoarea etapă importantă a misiunii a fost un zbor în apropierea Pământului, necesar pentru a schimba înclinația față de ecliptica sistemului solar de la 0,5 ° la 10,2 ° și pentru a reduce distanța afeliului de la 2,17 UA. e. până la 1,77 a. e. Zborul a avut loc pe 22 ianuarie 1998 la o altitudine de 540 km de suprafata planetei.
Un aspect interesant al zborului Pământului a fost faptul că traiectoria schimbată a ajuns peste regiunea polară de sud a planetei pentru o perioadă semnificativă de timp. Acest lucru a făcut posibilă obținerea unui număr de imagini unice ale Antarcticii .
Conform planului de zbor original, NEAR Shoemaker trebuia să orbiteze Eros pe 10 ianuarie 1999 . Cu toate acestea, pe 20 decembrie 1998 , în timpul impulsului de frânare, din cauza unei defecțiuni software , comunicarea cu dispozitivul a fost pierdută timp de 27 de ore . În acest sens, a fost adoptat un nou plan de zbor.
Conform noului plan, pe 23 decembrie, NEAR Shoemaker a zburat la o distanță de 3827 km de centrul de masă al lui Eros. Data intrării pe orbita asteroidului a fost mutată la 14 februarie 2000 . Dispozitivul trebuia să intre pe o orbită heliocentrică care coincide cu orbita lui Eros.
Pe 3 ianuarie 1999, folosind motorul, a fost efectuată o manevră de reglare a traiectoriei și vitezei aparatului necesare unei reîntâlniri cu asteroidul.
În timpul zborului Eros, s-au făcut fotografii ale acestuia, datele au fost colectate folosind un spectrometru în infraroșu [18] .
Pe 14 februarie 2000, NEAR Shoemaker a intrat pe orbita lui Eros, cu un periapsis de 327 km , o apoapsis de 450 km , și o perioadă orbitală de 27,6 zile [18] Pe această orbită au fost făcute primele imagini ale asteroidului , au fost colectate date despre suprafața și geologia Erosului.
Pe 3 martie 2000, dispozitivul s-a apropiat de Eros la o distanță de aproximativ 205 km și a funcționat pe o orbită aproape circulară timp de aproximativ o lună. În acest timp, au fost colectate informații despre compoziția asteroidului. [23]
1 aprilie 2000 „NEAR Shoemaker” a început următoarea etapă de convergență cu Eros, pentru un studiu mai detaliat al acestuia. Pe 11 aprilie, dispozitivul a intrat pe o orbită circulară, la o distanță de aproximativ 100 km [24]
Pe 22 aprilie 2000, nava spațială și-a continuat apropierea de asteroid, iar pe 30 aprilie a intrat pe o orbită de 50 de kilometri, cea mai convenabilă pentru studierea asteroidului. NEAR Shoemaker a rămas pe această orbită aproape până la sfârșitul anului 2000 [25] În această perioadă au fost efectuate un număr mare de studii. Puțin peste o lună mai târziu, spectrometrul cu infraroșu a fost forțat să se oprească după o creștere bruscă a puterii în dispozitiv. Peste 58 de mii de imagini spectraleau fost obținute cu ajutorul dispozitivului în timpul funcționării acestuia[26]
Pe 13 decembrie 2000, NEAR Shoemaker și-a schimbat orbita pentru ultima dată, apropiindu-se de asteroid la o distanță de aproximativ 35 km . Pe această orbită, principalele studii au fost efectuate folosind un spectrometru cu raze gamma care studiază compoziția chimică a suprafeței. [27]
Pe 12 februarie 2001, nava spațială a început să decelereze, coborând încet spre Eros. Două zile mai târziu, pe 14 februarie , NEAR Shoemaker a aterizat pe suprafața asteroidului. În timpul coborârii au fost realizate imagini de înaltă rezoluție ale suprafeței, inclusiv 69 de imagini detaliate din ultimii 5 km ai coborârii. [3]
Dispozitivul a reușit să facă o aterizare moale pe Eros. Potrivit directorului proiectului NEAR, Robert Farquhar, viteza verticală de atingere a suprafeței a fost de 1,5–1,8 m/s [28] . Aparatul nu a fost deteriorat. La aterizare, rețelele solare au fost iluminate de Soare , furnizând energie spectrometrului cu raze gamma. Lucrând la suprafață, acest dispozitiv ar putea determina compoziția solului Eros la o adâncime de până la 10 centimetri cu mare precizie. [29]
În timp ce se afla la suprafață, dispozitivul a transmis date pentru mai mult de două săptămâni. Pe 28 februarie a fost finalizată misiunea NEAR [30] . În decembrie 2002 a fost făcută ultima încercare de a contacta dispozitivul, care s-a dovedit a fi nereușită [31] .
Principalele obiective ale misiunii NEAR, legate de explorarea asteroizilor (253) Matilda și (433) Eros , au fost îndeplinite.
Datele obținute în timpul zborului asteroidului Matilda de către nava spațială NEAR Shoemaker au făcut posibilă rafinarea dimensiunii și perioadei de rotație a asteroidului. Au fost studiate forma și compoziția suprafeței și s-au obținut valorile masei și densității Matildei. [32]
După ce a lucrat aproximativ un an pe orbita lui Eros, NEAR Shoemaker a reușit să colecteze o cantitate mare de informații științifice.
Măsurătorile efectuate cu un altimetru laser au făcut posibilă crearea unui model tridimensional al asteroidului. [33]
Datorită erupțiilor solare din 22 și 23 martie 2000 , mai devreme decât era de așteptat, compoziția chimică a asteroidului a fost determinată cu ajutorul unui spectrometru cu raze gamma. La suprafata s-au gasit magneziu , aluminiu , siliciu , calciu si fier . [23] Oamenii de știință au sugerat că Erosul nu este produsul unei coliziuni, ci s-a format acum 4,6 miliarde de ani. [34]
Măsurătorile NEAR Shoemaker au făcut posibilă obținerea sau rafinarea caracteristicilor orbitale și fizice ale asteroidului.
Dicționare și enciclopedii | |
---|---|
În cataloagele bibliografice |
Explorarea asteroizilor de către stații interplanetare automate | |
---|---|
Zbor | |
De pe orbită | |
Landers | |
Dezvoltat | |
Asteroizii explorați | |
AMC-urile active sunt marcate cu caractere aldine |
descoperire _ | Program de|
---|---|
Operare | |
Viitor | |
Efectuat | |
Sugerat |