| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Меркурий
| |||||
 Исследователи |
|||||
Страница:
История "Mariner-10",
КА "Messenger" NASA,
1-я встреча Messenger,
Итог 1-й встречи,
2-я встреча Messenger,
3-я встреча Messenger,
Выход на орбиту,
Полгода на Меркурии,
Год на орбите,
Быть или не быть?,
Завершение миссии,
Галерея Messenger;
|
|
Меркурий - планета ближайшая к Солнцу Космические исследователи Меркурия Первый пролет Меркурия
Аппарат Messenger был запущен 3 августа 2004 г. и ознаменовал собой - начало нового этапа в исследованиях самой близкой к Солнцу планеты. За всю историю космонавтики с Меркурием сближался только один земной аппарат: это был американский Mariner 10, запущенный 3 ноября 1973 г. Пройдя 5 февраля мимо Венеры, он направился к Меркурию и 29 марта 1974 г. совершил пролет на высоте 703 км, успешно выполнив его съемку и различные измерения. На этом собственно миссия должна была кончиться; уже в полете была просчитана траектория 'Маринера' после встреч с Меркурием, и вдруг выяснилось что он выходит на орбиту с периодом 176 суток, обеспечивающую повторное сближение с планетой через два ее года фактически в той же точке, вблизи афелия. Как следствие, удалось сделать два дополнительных пролета - 21 сентября 1974 г. (высота 48069 км) и 16 марта 1975 г. (327 км).
Приборы 'Маринера-10' по своим возможностям значительно уступали современной аппаратуре 'Мессенджера', а две его телекамеры на видиконовых трубках (размер кадра 832*700 точек) не могли идти ни в какое сравнение с усовершенствованными цифровыми камерами на ПЗС-матрицах. Но все же на основе снимков 1974-1975 гг. был составлен детальный портрет половины Меркурия. Почему половины? Дело в том, что за 176 суток Меркурий делает ровно два витка вокруг Солнца и три оборота вокруг оси, а следовательно возвращается в то же положение. Как следствие, в каждом из трех пролетов освещалась одна и та же половина Меркурии - западная, от 170њ до 350њ в.д. Заснять неосвещенную восточную сторону планеты Mariner 10 не мог при всем своем желании. За три пролета Mariner 10 передал на Землю около 3500 снимков, покрывающих 45% площади планеты с разрешением не хуже 1 км; наилучшее же разрешение в отдельных районах составило 50 м. Ученые увидели темную поверхность, испещренную кратерами ударного происхождения. В целом она очень напоминала поверхность Луны, хотя такие детали, как эскарпы высотой до 3 км и протяженностью в сотни километров, для Луны не характерны. Станция обнаружила одну кольцевую структуру, напоминающую лунные моря, но очень крупную - она была названа Калорис, или Равнина Жары. Правда, заснять удалось лишь меньшую ее половину - вторая оставалась в тени. Кратеры на Меркурии оказались менее глубокими, чем на Луне - по-видимому, это связано с более сильной гравитацией и более эффективным заполнением кратера материалом, образующимся при метеоритных бомбардировках.
Выяснилось, что поверхность Меркурия имеет меньшую отражающую способность (альбедо), хотя самые яркие кратеры Меркурия и Луны - Койпер и Аристарх - имеют почти одинаковую яркость. Кроме того, из-за отсутствия выраженных 'морей' Меркурий менее контрастен. По поляризационным свойствам два этих тела оказались очень схожи, и ученые предположили, что Меркурий, как и Луна, покрыт реголитом - раздробленными базальтовыми породами типа анортозитов и KREEP-норитов, но с большим, чем на Луне, содержанием железа и титана. Mariner 10 обнаружил у Меркурия слабое, но глобальное магнитное поле напряженностью 70 10^4 Гс у полюсов, существование которого связывают с наличием у планеты металлического ядра (предположительно, железо-никелевого), причем по крайней мере отчасти расплавленного. Судя по очень высокой средней плотности Меркурия (5.44 г/см^3), ядро занимает до 50% объема планеты и доходит до 75-80% ее радиуса. Первый разведчик землян обнаружил у планеты очень разреженную атмосферу с давлением порядка 0.2 нПа и уверенно выделил в ней гелий на уровне 0.02 нПа и водород. Другими возможными компонентами считались аргон, неон и ксенон, а впоследствии были также найдены натрий, кислород, кальций и калий. Впрочем, атомы этой атмосферы редко сталкиваются друг с другом, так что точнее ее было бы назвать экзосферой.
Что же касается температуры на поверхности Меркурия, то в полуденной точке она достигает 560 К (+290њC) в афелии и 690 К (+420њС) в перигелии - при этом, кстати, Солнце стоит точно над Равниной Жары или над противоположной ей точкой. На ночной же стороне планеты она опускается до 110 К (-160њС). От таких перепадов должны крошиться самые твердые породы... Полушарие, остававшееся в тени для 'Маринера', в течение 30 лет было объектом радиолокационной и оптической съемки с Земли, несмотря на всю сложность этого процесса. Оптические наблюдения давали разрешение порядка 160 км, достаточное только для выявления самых крупных деталей. Радиолокатор Аресибо обеспечивал разрешение до 5 км, но 'по определению' не мог выяснить, находятся ли наблюдаемые детали севернее или южнее экватора. Радиолокационные наблюдения дали другой поразительный результат: в полярных областях, в постоянно затененных кратерах, возможно, имеются залежи льда! Эту возможность еще предстоит исследовать 'Мессенджеру'. Таким образом, Меркурий по-прежнему оставался самой неизвестной планетой в Солнечной системе. Что скрывается на 55% его поверхности? Какова внутренняя структура планеты? Какие на нем происходят процессы и как он взаимодействует с окружающей космической средой? На эти и многие другие вопросы ответов не было... Достижение цели После второго пролета Венеры 5 июня 2007 г. Messenger стал приближаться к Солнцу и 1 сентября прошел перигелий на расстоянии всего 0.33 а.е. от светила. Чтобы сбалансировать температуру солнечных батарей с приходом электроэнергии от них, операторы постепенно увеличивали угол отклонения батарей от направления на Солнце: до 50њ на расстоянии 0.50 а.е. и даже 70њ на 0.33 а.е. В этот период калибровалась бортовая радиосистема, необходимая для точного определения положения и скорости КА. 17 октября станция провела большую двухимпульсную коррекцию DSM-2 (ТСМ-18), направившую ее в заданный район встречи с Меркурием. Первый импульс был выдан двухкомпонентным маршевым двигателем КА, израсходовавшим около 70 кг топлива при тяге 660 Н, второй - четырьмя двигателями малой тяги. Помимо точной отработки заданного приращения скорости, второй импульс заставил перераспределиться топливо в основном баке и привел центр тяжести КА в устойчивое положение.
Вскоре после большой коррекции, 26 октября, станция начала прохождение за Солнцем. Соединение продолжалось 47 суток, так что аппарату была задана программа работ сразу на 54 дня. Сигналы со станции не принимались с 13 по 30 ноября, когда она была ближе 1њ от Солнца. Точные условия пролета Меркурия были заданы 19 декабря 2007 г. коррекцией ТСМ-19. Погрешность ее была незначительна, и намеченную на 10 января 2008 г. 'резервную' коррекцию ТСМ-20 посчитали излишней и отменили. Наблюдения Меркурия начались 9 января, когда камера MDIS сделала первую серию из девяти навигационных снимков. Цель такой съемки - удостовериться, что КА идет по намеченной траектории. Технология следующая: входящая в состав MDIS широкоугольная камера WAC делает снимок участка звездного неба, в котором находится Меркурий, с экспозицией до 10 сек, чтобы сформировались изображения звезд; затем производится переключение на соосную ей узкоугольную камеру NAC, которая получает снимок лимба планеты. Поскольку промежуток времени между получением кадров очень мал, а положение планеты на фоне звезд прогнозируется с высокой точностью, по снятым изображениям можно определить погрешность траектории КА относительно заданной.
Messenger шел штатно. 13 января в 13:00 UTC, за 30 часов до максимального сближения, он отвернул свои антенны от Земли и приступил к выполнению заложенной на борт программы из примерно 5000 команд. Все приборы были уже в работе, кроме гамма-cпектрометра, который был полностью задействован за 60 мин до пролета, и лазерного высотомера, включенного за 2 мин 42 сек до минимальной высоты. 14 января в 19:04:39 UTC Messenger пронесся над Меркурием на высоте 200.6 км. В это время он находился в тени (с 18:54:12 до 19:07:29) и в радиотени (с 18:22:24 до 19:30:30). Сигнал радиомаяка при выходе из-за планеты достиг Земли почти через 10 минут... 15 января в 19:14 запланированные измерения были завершены, но еще до этого, в 16:30, в Лабораторию прикладной физики APL Университета Джонса Хопкинса поступила первая телеметрия с борта. Выяснилось, что аппарат и его приборы находятся в нормальном состоянии, программа пролета отработана успешно.
Передача данных на Землю планировалась сразу после этого, но случилось так, что сначала операторы АМС Ulysses попали в серьезную нештатную ситуацию, а затем ушли в защитный режим Mars Express и Dawn, и ресурсы Сети дальней связи были отданы им. Тем не менее уже в ночь на 16 января был опубликован первый детальный снимок, сделанный через 80 мин после максимального сближения с расстояния 27000 км. К 18 января антенны Сети дальней связи приняли более 500 Мбайт данных, включая 1213 снимков камеры MDIS. Как заявили руководители проекта, никаких сбоев при приеме данных не произошло. Обработка навигационных данных показала, что станция прошла по заданной траектории с исключительной точностью: точка перицентра лежала всего в 8.25 км от расчетной, а высота оказалась всего на 1.43 км больше ожидаемой. Браво, навигаторы! Американцы не могли не предложить подходящее сравнение: это все равно что долететь из Майами до Вашингтона с ошибкой в 6.4 см. Действительно, впечатляет... В результате пролета Меркурия гелиоцентрическая скорость станции уменьшилась примерно на 2.2 км/с, а период обращения - на 11 суток. 23 января 2008 г. аппарат прошел очередной перигелий на рекордно малом расстояний от Солнца (0.313 а.е., или 46.87 млн км) и с максимальной за время полета скоростью (62.5 км/с). Что 'увидел' Messenger? В первом пролете камерам станции была доступна территория от 95њ до 275њ в.д., половину которой отснял 34 года назад Mariner 10, а половина была новой, неведомой территорией. На подлете Messenger сумел 'закрыть' некоторые пробелы в съемке 'Маринера', а неизвестную часть планеты снимал на отлете. Кстати, второй пролет б октября 2008 г. состоится через 266 суток после первого, и освещена будет противоположная часть планеты - от 273њ до 93њ в.д. А это значит, что 'черновую' съемку Меркурия можно будет закончить.
Итак, что же 'увидел' Messenger? Общее представление об этом дают снимки диска Меркурия, сделанные широкоугольной камерой NAC прибора MDIS на подлете и на отлете и опубликованные 18 и 15 января 2008 соответственно. Лучше всего, естественно, рельеф 'расшифровывался' вдоль терминатора. Обширная правая часть 'отлетного' диска с бассейном Калорис 'читалась' хуже. Предварительные результаты пролета 'Мессенджера' были представлены на пресс-конференции, которая состоялась в APL 30 января. Член научной группы Messenger Роберт Стром (Robert G. Strom), единственный из тех, кто треть века назад работал по проекту Mariner 10, не сдерживал радости: 'Я думал, что увижу детали, похожие на те, что показал Mariner 10. Но я был просто потрясен качеством этих изображений... и понял, что мы смотрим на совершенно новую планету. Каждая ее часть - и 'виденная', и 'невиданная' - новая!'
Особое внимание при пролете было уделено кольцевой структуре Калорис. Messenger впервые увидел ее целиком, и она оказалась значительно больше, чем считалось после 'Маринера': не 1300, а почти 1550 км! По количеству вторичных кратеров Стром и его коллеги вычислили возраст бассейна Калорис - этой древней структуре около 3.8-3.9 млрд лет. При э | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
