| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Земля и Луна
| |||||
Одиссея ?2 |
|
Луна - наш космический спутник Взгдяд на космос Запуск LRO и LCROSS
18 июня 2009 г. в 17:32:00 EDT (21:32:00 UTC) со стартового комплекса SLC-41 Станции ВВС США 'Мыс Канаверал' стартовый расчет компании United Launch Alliance осуществил успешный пуск ракеты Atlas V ?AV020, и через 44 мин 43 сек после старта на траекторию полета к Луне были выведены американский лунный орбитальный разведчик LRO и связка из КА LCROSS и верхней ступени Centaur. Для запуска был использован Atlas V в наиболее легкой конфигурации 401. Расчетная циклограмма пуска приведена в таблице.
В каталоге Стратегического командования США аппарату LRO был присвоен номер 35315 и международное обозначение 2009-031А. LCROSS и Centaur сразу же получили отдельные обозначения 35316 и 35317, 2009-031В и 2009-031С, хотя их разделение не планировалось до 9 октября 2009 г. История и задачи проекта
Проект LRO родился одновременно с объявлением лунной инициативы Джорджа Буша (сына) в январе 2004 г. Менее чем через месяц в Конгресс был направлен проект бюджета, в котором в составе программы исследования и освоения Луны предусматривался запуск двух беспилотных разведывательных аппаратов - орбитального в 2008 г. и посадочного в 2009 г. - и были запрошены 'с места в карьер' 70 млн $ на их реализацию. Первый проект вскоре получил название LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter - лунный орбитальный разведчик). Он и сейчас финансируется из средств перспективной пилотируемой программы, и руководит им Исследовательский директорат, а не Директорат научных миссий. Четыре основные научные задачи LRO были сформулированы 4 марта 2004 г. специальной Группой определения требований и 24 мая одобрены руководителями четырех основных директоратов NASA. Эти задачи были сформулированы следующим образом: 1) Определение характеристик радиационной обстановки в окололунном пространстве и потенциальной возможности уменьшения ее влияния на биологические объекты. 2) Создание трехмерной глобальной геодезической сети Луны и проведение необходимых топографических изысканий для выбора мест потенциальной посадки. 3) Детальное изучение ресурсов и окружающей среды полярных районов Луны. 4) Определение состава, минералогии и характеристик реголита по поверхности Луны с высоким разрешением. Ну, а если изъясняться более понятным языком, то основными целями миссии являются глобальное картографирование Луны, поиск наиболее безопасных мест посадки для пилотируемых экспедиций, разведка радиационной обстановки и определение мест залегания потенциальных ресурсов, и прежде всего водного льда. И в качестве бонуса - исследования, призванные лучше понять лунную топографию и минералогию.
Конгресс США остался недоволен тем, как сформулировано задание, и в декабре 2004 г. урезал финансирование программы исследования Луны автоматами RLEP с 70 до 10 млн $ и потребовал, чтобы станция LRO не была лишь средством разведки Луны в интересах пилотируемой инициативы Буша, но чтобы по крайней мере 25% ее научной аппаратуры было нацелено на решение фундаментальных научных задач. Интерес к Луне со стороны ученых подогревался яркими успехами предыдущего лунного аппарата NASA - Lunar Prospector, стартовавшего в 1998 г. и в ходе своего полутора-годового полета сумевшего обнаружить по характеристикам нейтронного излучения признаки водного льда в постоянно затененных полярных кратерах Луны. Эти результаты пока не подтверждены и нуждаются в проверке, но, безусловно, лед на Луне был бы исключительно важен для организации работы лунной базы и транспортной системы. Тем временем 22 декабря 2004 г. NASA объявило результаты конкурсного отбора научной аппаратуры для LRO и сформировало приборный комплекс из пяти американских и одного российского прибора. В мае 2005 г. 'на борт' приняли дополнительно американский экспериментальный радиолокатор Mini-RF. Определилась и ориентировочная дата запуска - 28 октября 2008 г. В итоге согласие между учеными и постановщиками технических задач LRO было достигнуто. Конгресс удалось убедить в высокой научной ценности проекта, и финансирование было открыто в феврале 2005 г. Кстати, общая стоимость проекта на момент запуска оценивается в 504 млн $.
Первоначально LRO планировали запустить на РН Delta II в тяжелом варианте 7925Н-9.5, последней в серии, однако расчеты показали, что ее верхняя ступень с таким грузом не будет стабильна. Поэтому в конце 2005 г. был выбран более тяжелый носитель Atlas V. Это, в свою очередь, позволяло разместить дополнительный полезный груз LCROSS с задачей ударного зондирования Луны, и 10 апреля 2006 г. этот попутный проект был выбран для реализации. В мае 2006 г. после успешной предварительной защиты проект LRO был утвержден окончательно. За него отвечает Центр космических полетов имени Годдарда (GSFC), который осуществил разработку КА, отработку комплекса научной аппаратуры, испытания аппарата перед стартом, а в настоящий момент руководит полетом LRO. Менеджером проекта от GSFC является Крейг Тули (Craig R. Tooley), а научным руководителем - Ричард Вондрак (Richard R. Vondrak). 'С началом работы миссии LRO начинается новый путь NASA на Луну!' - такими заголовками в июне 2009 г. пестрили не только материалы информационных источников, но и официальные сообщения космических агентств. И действительно, хотя LRO и не является первым аппаратом, отправленным США к Луне в 'постаполлоновскую' эпоху, он стал первым реальным плодом предложенной Бушем стратегии освоения космического пространства и небесных тел. Неслучайно уже сейчас миссию LRO сравнивают с тремя программами 1960-х годов - Ranger, Lunar Orbiter и Surveyor. Ведь подобно тому, как они проложили дорогу 'Аполлонам' и обеспечили первый шаг Нейла Армстронга, LRO призван выполнить ту же роль для новой пилотируемой программы. И не исключено, что новый Армстронг в числе многих тысяч людей по всему миру наблюдал 18 июня за трансляцией старта, которую вело телевидение NASA в сети Интернет. Для привлечения внимания общественности была выдвинута инициатива 'Пошли свое имя к Луне': на этот призыв откликнулись свыше 1.6 млн человек, имена которых были записаны на специальный микрочип, установленный на борту КА. Конструкция LRO
Стартовая масса LRO составляет 1916 кг, включая 1018 кг сухой массы и 898 кг топлива. Запас гидразина в двух баках обеспечивает суммарное приращение скорости КА до 1270 м/с. Длина LRO в стартовом положении -3.86 м, поперечные размеры - 2.62 м от приборного комплекса на стороне +Y до сложенной солнечной батареи и 2.74 м от сложенной остронаправленной антенны HGA до антенны радиолокатора Mini-RF. Источником электропитания КА является ориентируемая трехсекционная солнечная батарея размером 4.27x3.20 м с приводом на оси -Y. Эффективная площадь батареи составляет 10.7 кв. м, максимальная мощность к концу срока службы - 1850 Вт, средневитковая мощность - 800 Вт, энергопотребление LRO в среднем за виток - 685 Вт. На теневых участках орбиты электропитание обеспечивается литий-ионной аккумуляторной батареей емкостью 80 А-час.
Штатная ориентация LRO - трехосная лунная орбитальная, осью +Z в надир с погрешностью не более 60". Определение текущей ориентации осуществляется с помощью двух звездных датчиков и одного инерциального измерительного блока с точностью до 30". В защитном режиме ориентация по отношению к Солнцу определяется курсовым солнечным датчиком. Исполнительными органами системы ориентации являются четыре гиродина, разгрузка которых осуществляется с помощью микродвигателей один раз в месяц. LRO имеет две пары ЖРД маневрирования тягой по 20 фунтов (9.1 кгс) и два блока по четыре двигателя тягой по 5 фунтов (2.3 кгс). Аппарат оснащен приемопередающей системой S-диапазона для командного управления и сброса телеметрической информации и основной высокоскоростной системой передачи научной информации, работающей в диапазоне Ка. Передача ведется через остронаправленную антенну HGA. Пропусная способность радиоканала Ка-диапазона - 100 Мбит/с, суточный объем передаваемой информации - 461 Гбит. Главная наземная станция для работы с LRO находится на полигоне Уайт-Сэндз. Научная аппаратура
 Камера LROC (Lunar Reconnaissance Orbiter Camera), разработанная в Университете штата Аризона, предназначена для получения черно-белых изображений
сверхвысокого разрешения. LROC состоит из двух отдельных камер, узкоугольной NAC и широкоугольной WAC, и общего блока управления и сжатия данных.
Компоненты LROC являются вариантами камер MARCI и СТХ на спутнике Марса MRO.
Панхроматическая камера NAC имеет разрешение 0.5 м в полосе шириной 5 км. NAC использует телеобъектив по схеме Ричи-Кретьена с фокусной длиной 700 мм при относительном отверстии 1:3.59 и поле зрения 2.86њ. Приемником является линейка Kodak KLI-5001G на 5000 элементов. WAC может вести съемку в семи диапазонах видимого и ультрафиолетового света (315, 360, 415, 560, 600, 640 и 680 нм) в полосе 60 км с разрешением 100 м. Камера имеет два объектива с фокусной длиной 6 мм, полем зрения 90њ и относительным отверстием 1:5.1 для видимого диапазона и 1:8.7 для ультрафиолетового. Приемник - матрица Kodak KAI-1001 размером 1024x1024 пиксела. Две основные задачи LROC - картирование Луны с метровым разрешением для выбора потенциальных мест посадки и разведка околополярных районов с поиском постоянно затененных и постоянно освещенных мест. В списке - 25 мест наивысшего приоритета и примерно 1800 и 4400 - второго и третьего. Запланированы детальная съемка полярных районов, трехмерные съемки с субметровым разрешением, а также глобальная мультиспектральная съемка Луны со 100-метровым разрешением.
Как это ни парадоксально, США не имеют карты Луны с подробным и равномерным покрытием. Спутники Lunar Orbiter и корабли Apollo подробно отсняли только ту ее зону, где планировались и производились лунные экспедиции, а последующие исследования с КА Clementine и Lunar Prospector не были полны. Как следствие, более половины перспективных точек посадки на Луну не имеют картографического обеспечения. Наконец, запланированы съемки районов, исследованных в период программы Apollo, но не для развлечения, а для подсчета количества свежих кратеров и оценки опасности метеоритной бомбардировки. Радиометр DLRE (Diviner Lunar Radiometer Experiment), разработанный совместно Калифорнийским университетом и Лабораторией реактивного движения,
предназначен для измерения поверхностных и подповерхностных температур Луны в глобальном масштабе с целью идентификации холодных зон, где может сохраняться
лед. В задачи эксперимента входит также выявление возможных опасностей (крупные камни и неровности поверхности), а также исследование тепловых свойств
грунта и минералогии силикатов.
Diviner ('прорицатель') является почти точной копией прибора MCS на LRO. Прибор имеет в своем составе оптическую систему и блок двухстепенного наведения
для сканирования лунной поверхности. Он будет вести измерения в девяти диапазонах длин волн между 7 и 200 мкм; результаты будут представлены в виде карт с
разрешением 300 м по поверхности и 5њС по температуре.
Нейтронный детектор LEND (Lunar Exploration Neutron Detector) предназначен для создания карты распределения водорода в верхнем (до 1 м) слое лунного
реголита с разрешением до 10 км, а также для сбора информации о нейтронной компоненте окололунной радиации в диапазоне до 15 МэВ. Детектор разработан в
Институте космических исследований РАН под руководством Игоря Георгиевича Митрофанова в соответствии с соглашением между Роскосмосом и NASA.
Принцип действия LEND состоит в регистрации потока быстрых и промежуточных (с энергией 0.4-100 эВ) нейтронов. Бомбардировка Луны космическими лучами порождает в грунте быстрые нейтроны, которые замедляются при столкновении с атомами водорода. Избыток промежуточных нейтронов над определенным районом Луны говорит о высокой концентрации водорода в грунте и, как следствие, о наличии водного льда вблизи поверхности. LEND представляет собой нейтронный и гамма-спектрометр, имеющий 10 независимых детекторов. Основные детекторные и электронные узлы основаны на опыте разработки прибора HEND, который успешно работает на борту КА Mars Odyssey с октября 2001 г. Принципиальным отличием LEND является блок коллимирования нейтронов, который улучшает чувствительность при наблюдениях отдельного участка поверхности, 'отсекая' нейтроны, пришедшие от других участков, и обеспечивает улучшение разрешения на поверхности Луны со 140 до 10 км. А это уже меньше, чем ожидаемые размеры 'холодных ловушек', содержащих лед! С помощью установки LAMP (Lyman-Alpha Mapping Project) предполагается осуществить картографическую съемку лунной поверхности с разрешением в несколько
километров в коротковолновом отраженном ультрафиолетовом излучении (120-180 нм). При этом используется уникальная технология, физический смысл которой
состоит в том, что прибор наблюдает поверхность, освещенную не Солнцем, а... звездами и свечением межпланетного водорода в линии Лайман-альфа!
С помощью LAMP будет проводиться поиск и картирование поверхностного льда и инея в полярных районах. Кроме того, в задачи прибора входит изучение минералогии Луны и состава ее разреженной атмосферы. Разработчиком и изготовителем является Юго-Западный исследовательский институт в Сан-Антонио; прототип LAMP называется ALICE и находится в пути к Плутону на борту АМС New Horizons, а первым руководителем проекта LAMP был Алан Стерн. Лазерный высотомер LOLA (Lunar Orbiter Laser Altimeter) предназначен для составления трехмерной карты поверхности Луны с высоким разрешением. Именно по ней
будут выбираться районы безопасной посадки и маршруты движения. Кроме того, карта LOLA с разрешением 50 м по координатам и 0.5-1.0 м по высоте позволят
надежно выявить постоянно затененные и постоянно освещенные участки поверхности.
LOLA является вариантом высотомера MOLA на КА MGS. Прибор использует инфракрасный лазер с длиной волны 1064 нм и частотой следован | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
