| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Астероиды и Кометы
| |||||
Кометы |
|||||
Deep Impact |
Страница:
Аппарат Deep Impact,
Запуск Deep Impact,
Бомбардировка 9P/Tempel-1 (Part #1, Part #2, Part #3),
Перенацеливание,
Миссия EPOXI;
|
|
12 января 2005 года в 18:47:08.574 UTC (13:47:08.574 EST) со стартового комплекса SLC-17B станции ВВС США 'Мыс Канаверал' стартовыми командами компании Boeing Launch Services при поддержке боевых расчетов 45-го Космического крыла по заказу NASA был произведен пуск РН Delta 2 (модель 7925-9.5), которая вывела на межпланетную траекторию АМС Deep Impact. Целью проекта является детальное исследование вещества ядра кометы Темпеля-1.
Запуск станции
Старт 12 января состоялся в заданный момент времени, единственный в этот день. 12 минут спустя вторая ступень РН вышла на круговую промежуточную орбиту с параметрами: > наклонение - 29.735њ; > высота в перигее - 166.59 км; > высота в апогее - 167.20 км. Вторая ступень отработала на несколько секунд больше расчетного времени, компенсируя небольшую недоработку первой ступени. В 19:11 UTC было выполнено повторное включение двигательной установки (ДУ) второй ступени для предварительного подъема орбиты - до 163x4170 км. Еще через 3 мин, в 19:14 UTC, был включен твердотопливный двигатель третьей ступени PAM-D, обеспечивший переход на отлетную траекторию. Примерно через 34 мин после старта произошло отделение КА Deep Impact.
На 19 января параметры гелиоцентрической орбиты аппарата составили: > наклонение - 0.6њ; > высота в перигее - 146.8 млн км; > высота в апогее - 243.6 млн км; > период обращения - 544.2 суток.
Расчетная циклограмма запуска КА Deep Impact
Время от старта, Событие
мин:сек
00:00.0 Включение шести твердотопливных ускорителей. Старт
01:03.1 Выключение шести ускорителей наземного запуска
01:05.5 Включение трех ускорителей, запускаемых в полете
01:06.0 Отделение первой тройки ускорителей
01:07.0 Отделение второй тройки ускорителей
02:08.8 Выключение трех ускорителей
02:11.5 Отделение трех ускорителей
04:23.4 Выключение ДУ RS-27A 1-й ступени
04:31.4 Отделение 1-й ступени
04:36.9 Включение ДУ AJ10-118K 2-й ступени
04:56.0 Сброс головного обтекателя
09:32.4 Выключение ДУ 2-й ступени
20:50.0 Начало ориентации
24:22.3 Второе включение ДУ 2-й ступени
26:04.3 Выключение ДУ 2-й ступени
26:54.3 Раскручивание 3-й ступени
26:57.3 Отделение 2-й ступени
27:34.3 Включение двигателя Star 48B 3-й ступени
29:01.7 Выключение двигателя 3-й ступени
33:44.3 Замедление вращения 3-й ступени
33:49.3 Отделение КА
В каталоге Стратегического командования США аппарату был присвоен номер 28517 и международное регистрационное обозначение 2005 001А. Его вывод сталпервым стартом 2005 г., а также 116-м успешным пуском РН Delta 2 из 118 произведенных с 1989 г. и 63-м успешным пуском подряд с 1997 г. Краткая история проекта Deep Impact
31 марта 1998 г. Управление космической науки NASA объявило пять проектов межпланетных станций, которые прошли предварительный отбор для реализации относительно дешевых АМС в рамках программы Discovery. Эти проекты были отобраны из 26 представленных заявок, и среди них был Deep Impact - проект по детальному изучению кометы Темпеля-1. Название Deep Impact ('глубокий удар') отражает поистине уникальный способ изучения кометного вещества: аппарат должен был 'выстрелить' по ядру кометы тяжелым медным 'снарядом' (импактором), а выброшенное вещество ядра предлагалось исследовать научной аппаратурой станции. Параллельно и независимо от предложенного проекта Deep Impact в рамках программы New Millenium уже осуществлялся другой проект - Deep Space 4 (DS4). Его целью была отработка технологий будущих межпланетных станций, а 'местом работы' - все та же комета Темпеля-1. Экспериментальная межпланетная станция DS4, планировавшаяся к запуску в 2003 г., должна была нести посадочный зонд Champollion. Из- за нехватки средств (проект 'не укладывался' в 158 млн $, выделенных для него NASA) руководителям DS4 пришлось пересмотреть его концепцию. В апреле 1999 г. они представили новый вариант миссии под названием ST4 (Space Technology 4) с датой запуска 19 апреля 2003 г. Разработчики решили отказаться от посадочного зонда. Предполагалось, что аппарат сначала изучит комету Темпеля-1 с орбиты, а затем выполнит посадку на ее поверхность и проведет более продолжительные исследования, чем планировалось для DS4. В проект были заложены новейшие технологии (ионная ДУ с тремя двигателями, огромная солнечная батарея с высоким КПД, средства прецизионной навигации, уникальная система забора образцов и т.д.). Однако этим задумкам не суждено было сбыться: 28 июня 1999 г. стало известно, что NASA закрыло проект ST4 под предлогом нехватки средств на другие межпланетные проекты. И всего через 10 дней после этого, 7 июля 1999 г., NASA объявило, что выбрало для реализации и будет финансировать проект Deep Impact. Его научным руководителем стал д-р Майкл А'Хирн (Michael A'Hearn) из Университета Мэриленда в г.Колледж-Парк. В разработке и изготовлении аппарата приняли участие компания Ball Aerospace & Technologies Corp., Лаборатория реактивного движения (JPL) и Университет Мэриленда. Официальным началом работ по проекту считается 1 ноября 1999 г. В материалах NASA к запуску АМС Deep Impact стоимость проекта оценена в 267 млн $ (без учета РН), из которых 252 млн $ ушло на разработку и изготовление аппарата и 15 млн $ - на управление полетом. В то же время в проекте бюджета на 2005 ф.г. фигурировали более значительные суммы: всего - 286.6 млн, из них - 267.8 млн на из готовление КА и 18.8 млн на управление и обработку данных. Наконец, на сайте spaceflightnow.com приводится полная стоимость проекта, очевидно, с учетом носителя: 320 млн $. Конструкция Deep Impact
Аппарат Deep Impact стартовой массой 973 кг конструктивно состоит из двух частей: пролетного аппарата и импактора (Impactor), который должен отделиться от него за сутки до столкновения с ядром. Пролетный аппарат имеет раз меры 3.3х1.7х2.3 м и массу 601 кг, из которых 90 кг приходится на научную аппаратуру и 86 кг - на топливо. Конструкция КА выполнена из алюминиевых силовых элементов и сотопанелей. Панели солнечных батарей размером 2.8х2.8 м дают во время встречи с кометой мощность 620 Вт. Устройство также оснащено никель- водородной аккумуляторной батареей емкостью 16 Ач. Комплект двигателей малой тяги на гидразине обеспечивает маневр увода от столкновения с ядром кометы (приращение скорости - 190 м/с), а также ориентацию и коррекции (запас импульса 5000 Нс).
Система управления обеспечивает трехосную ориентацию и стабилизацию КА. Аппарат наводится приборами на цель с ошибкой не более 40'' и определяет свою фактическую ориентацию с точностью 14''. Главный бортовой компьютер выполнен на процессоре RAD750 (специальная радиационно стойкая модель); на борту имеется два дублированных компьютера и общая память на 1024 Мбайт. Для записи данных научных приборов выделено 309 Мбайт памяти. Автоматическая система защиты от сбоев при обнаружении неполадок выдаст команду перехода на резервные подсистемы. Система связи диапазона X (8/7 ГГц) обеспечивает передачу информации со скоростью 175 кбит/с и прием команд со скоростью 125 бит/с. Прием данных с импактора идет в диапазоне S (2 ГГц) со скоростью 64 кбит/с. Deep Impact имеет подвижную остронаправленную антенну HGA диаметром 1 м и две фиксированные антенны низкого усиления LGA. Так как пролетный аппарат пройдет всего в 500 км от ядра, он оснащен противометеоритной защитой. Перед входом во внутреннюю часть комы аппарат будет приведен во вращение, что позволит обеспечить максимальную защиту служебных систем и научных приборов.
Импактор имеет диаметр 1.1 м и длину 0.8 м. Его масса составляет 372 кг, в т.ч. всего 8 кг топлива. Значительная часть массы (113 кг) приходится собственно на 'снаряд', расположенный на переднем конце аппарата. Он изготовлен из медных пластин и имеет выпуклую полусферическую форму. В качестве материала медь выбрана по тому, что она сведет к минимуму искажение спектра ядра после столкновения. В целом 49% импактора приходится на медные детали и лишь 24% - на алюминиевые. Так как импактор совершает автономный полет лишь в течение суток, он запитывается от аккумуляторной батареи емкостью 250 Ач. Аппарат имеет собственную ДУ с гидразиновыми двигателями, обеспечивающую приращение скорости 25 м/с для финального прицеливания и имеющую запас импульса 1750 Нс на ориентацию. Бортовой компьютер и его интерфейсы, звездные датчики, инерциальные измерительные блоки, многие компоненты двигательной установки импактора идентичны установленным на пролетном аппарате. Учитывая кратковременность работы 'снаряда', его системы не резервированы. Научная аппаратура
В состав научной аппаратуры пролетного аппарата входят инструменты высокого разрешения (HRI) и среднего разрешения (MRI). Они же используются как датчики навигационной системы КА для точного прицеливания поядру кометы.
Инструмент высокого разрешения HRI включает в себя телескоп диаметром 30 см и фокусным расстоянием 10.5 м, а также регистрирующую аппаратуру - ИК -спектрометр и мультиспектральную камеру на ПЗС- матрицах. При сближении с ядром до расстояния 700 м прибор будет иметь разрешение лучше 2 м, но будет видеть лишь часть ядра кометы, так как его поле зрения - всего 0.118њ. Это один из самых больших приборов, использованных на межпланетных аппаратах. Он разработан и изготовлен фирмой Ball Aerospace & Technologies по технологии, аналогичной применявшейся при изготовлении камеры Wild Field Camera 3 для 'Хаббла'.
Инструмент среднего разрешения MRI имеет меньший по размеру телескоп системы Кассегрена диаметром 12 см и фокусным расстоянием 2.1 м. Более широкий угол зрения MRI (0.587њ) выгоднее при наблюдении выброса кометного вещества. Кроме того, он способен 'видеть' большее количество звезд вокруг кометы, поэтому MRI будет более полезен для навигации ап парата, особенно в течение последних 10 дней на подлете к комете Темпеля-1. На расстоянии 700 км от ядра камера MRI будет способна получить его снимки в видимом диапазоне спектра целиком с разрешением до 10 м.
На 'снаряде' имеется единственный научный инструмент - разработанный фирмой Ball датчик прицеливания импактора ITS. Он представляет собой видовую систему, аналогичную камере MRI, только без блока фильтров, и установлен внутри импактора вдоль оси X. ITS имеет две задачи: обеспечить наведение импактора и столкновение с ядром и снять его с близкого расстояния. Последний снимок с расстояния 20 км (2 сек до столкновения) теоретически может иметь разрешение 20 см, но кометная пыль, которая появится примерно за полминуты до удара, может успеть испортить зеркало телескопа и даже сбить ориентацию импактора. Как это будет
'Атака' на комету Темпеля состоится 4 июля 2005 г. около 06:00 UTC в 133.6 млн км от Земли. Время 'бомбардировки' будет уточнено до 2 минут примерно за 60 суток до столкновения, с точностью 30 сек за 2-3 дня и с точностью 2.7 сек за 5 минут до 'глубокого удара'. Так или иначе, удар состоится в тот 55-минутный интервал времени, когда комету будут одновременно видеть станции Сети дальней связи в Голдстоуне и Канберре. За ним будут наблюдать крупнейшие обсерватории на Гавайских островах и два космических телескопа - Hubble и Spitzer. В день 'глубокого удара' комета будет находиться почти в перигелии своей орбиты. Планируя полет, разработчики не могли этого не учитывать. И все же конкретную дату, скорее всего, они выбрали не случайно, а приурочили к Дню независимости США. Этакий праздничный фейерверк космического масштаба. За пять суток до этого КА Deep Impact должен быть наведен на траекто рию попадания в ядро. 3 июля, в момент отделения импактора, аппарат будет находиться на расстоянии около 885000 км от кометы Темпеля-1. Вскоре после отделения 'снаряда' аппарат уходит с 'ударной' траектории и одновременно тормозится, чтобы успеть пронаблюдать столкновение с расстояния порядка 8700 км.
За два часа до столкновения на борту 'снаряда' начнет работу программа автонаведения на ядро. При ее разработке за основу была принята программа AutoNav, отработанная на экспериментальной станции Deep Space 1. В качестве входных данных программа учитывает положения звезд на снимках ITS (в памяти бортового компьютера может быть сохранено до 35 изображе ний) и в поле зрения звездных датчиков, один из которых 'смотрит' в перпендикулярном направлении. Точность угловых измерений будет лучше 2''. Коррекции траектории импактора за планированы за 100, 35 и 7.5 мин до удара. Поперечные компоненты скорости должны быть 'отрегулированы' с погрешностью всего в 1 мм/с, и это обеспечит ошибку точки попадания не более 300 м. Импактор будет целиться в точку, лежащую между центром яркости изображения и центром масс кометы. Снимки ядра на подлете он будет передавать на пролетный аппарат. 'Снаряд' врежется в ядро кометы на скорости 10.2 км/с, и энергия удара будет равна 19 ГДж, что соответствует взрыву примерно 5 тонн тринитротолуола. На поверхности ядра образуется огромный кратер диаметром от 10 до 100 м и глубиной от 6 до 40 м. Вещество ядра будет выброшено в космическое пространство и образует 'облако' обломков. Снаряд- импактор, разумеется, испарится вместе со всей своей аппаратурой и компакт -диском, где записаны имена примерно 625000 энтузиастов проекта, которые зарегистрировались по Интернету. Эта акция имела название 'Отправь свое имя на комету' ('Send your name to a comet'). За минуту до столкновения камеры пролетного аппарата начнут детальную съемку поверхности ядра, а затем с расстояния 8500-8700 км зафиксируют момент и последствия самого удара - кратер и облако выброшенного материала. Пролетный аппарат будет вести съемку до входа в кому на расстоянии 700 км от ядра. Миновав его на расстоянии около 500 км, аппарат возобновит съемки ядра через 30 минут и будет вести их еще в течение 60 часов для мониторинга активности кометы и образовавшегося облака. Основная научная информация будет передана на Землю в течение 10 часов после столкновения, остальные данные будут полностью переданы в течение следующих 28 дней. 3 августа 2005 г. в соответствии с проектом работа КА Deep Impact должна быть завершена. Впрочем, разработчики говорят, что если аппаратура и служебные системы не будут повреждены во время сближения с кометой, то аппарат может быть использован для дальнейших исследований в поясе астероидов. А теперь зададимся вопросом, не случится ли с кометой что- либо нехорошего от такого 'подарочка', как атака Deep Impact. Расчеты показывают, что скорость кометы в результате столкновения изменится пример но на 0.0001 мм/с, расстояние от Солнца в перигелии - на 10 метров, а период обращения - менее чем на одну секунду. Для сравнения: при прохождении вблизи Юпитера в 2024 г. перигелий орбиты кометы Темпеля-1 изменится примерно на 34 млн км! Приготовление к запуску
Первоначально запуск планировался на 2 января 2004 г., однако весной 2003 г. стало ясно, что аппарат не удастся подготовить в срок, и было принято решение отложить старт почти на год, до 30 декабря 2004 г. При этом изменилась и баллистическая схема полета: из нее был исключен полный виток вокруг Солнца и пролет у Земли. Лишь в марте 2004 г. пролетный аппарат и импактор поступили на климатические испытания на фирме Ball Aerospace & Technologies (г.Боулдер, Колорадо), и только 17 октября аппарат был доставлен из Боулдера в монтажно испытательный корпус фирмы Astrotech Space Operations (г.Тайтсвилл, Флорида).
На предстартовые проверки, последние сборочные операции (монтаж антенны HGA, навешивание солнечных батарей и тест их работоспособности, установка аккумуля торных батарей) и заправку КА ушло больше времени, чем ожидалось. Запуск переносился дважды. Сначала появились вопросы к программному обеспечению аппарата, и 30 ноября старт был назначен на 8 января 2005 г. Вторая отсрочка была связана с заменой переходника между ступенями носителя, при изготовлении которого были допущены нарушения технологии. Из- за этого 5 января старт был назначен на 12 января. Сборка РН на стартовом комплексе SLC-17B началась 22 ноября, когда была установлена первая ступень. С 23 ноября по 1 декабря на нее навесили девять твердотопливных ускорителей, а 3 декабря была установлена вторая ступень. Однако 15 декабря вторую ступень пришлось снять, на следующий день был демонтирован злополучный переходник. 17 декабря установили новый переходник, а 18 декабря вновь была установлена вторая ступень РН. Стыковка аппарата с третьей ступенью РН состоялась 29-30 декабря, и лишь 3 января головной блок был установлен на ракету. Полет аппарата
Старт Deep Impact, хотя и произошел в назначенный день и час, доставил немало хлопот. Сначала не было подтверждения раскрытия и фиксации солнечной батареи КА. Позже выяснилось, что аппарат перешел в защитный режим: бортовой компьютер обнаружил повышенную температуру в двигательной установке и временно отключил все системы КА до получения новых команд с Земли. Так как Deep Impact корректно выполнил ориентацию и получал необходимую энергию, вывести его в нормальный режим удалось уже 13 января. Кстати, через 15 часов после старта, 13 января около 12:00 UTC при помощи 200-дюймового телескопа Хейла на горе Паломар был получен снимок созвездия Девы с 10-минутной экспозицией. На нем среди звезд можно видеть длинный диагональный отрезок - это след от КА Deep Impact, образовавшийся вследствие большой скорости аппарата. На тот момент он находился на расстоянии 262300 км от Земли и двигался со скоростью около 4.5 км/с.
Уже 16 января аппарат успешно снял Луну с помощью приборов HRI и MRI. Снимки были переданы на Землю сначала через 'слабые' антенны LGA, а 17 января, когда был разблокирован привод остронаправленной антенны HGA, - через нее. 19 января были протестированы оба бортовых компьютера. 20 января КА во второй раз 'вылетел' в защитный режим, на этот раз из-за потери опорной звезды. Операторы определили, что 'виновником' микроаварии была мощная солнечная вспышка класса X7. 21-22 января Deep Impact был возвращен в нормальный режим работы. Полет продолжается! Автор: П.ШАРОВ, | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Главная кассовые и гостиничные чеки.
|
|