Мессенджер (АМС)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «MESSENGER»)
Перейти к: навигация, поиск
MESSENGER
MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging
MESSENGER.jpg
«Мессенджер» на орбите вокруг Меркурия в представлении художника
Заказчик

Соединённые Штаты Америки НАСА

Производитель

Соединённые Штаты Америки APL

Пролёт

Земля, Венера, Меркурий

Спутник

Меркурия

Выход на орбиту

18 марта 2011 01:10 UTC[1]

Запуск

3 августа 2004 06:15:56 UTC

Ракета-носитель

Delta 7925H D307

Стартовая площадка

Соединённые Штаты Америки мыс Канаверал SLC17B

NSSDC ID

2004-030A

SCN

28391

Технические характеристики
Масса

1100 кг

Мощность

450 Вт

Сайт проекта
Commons-logo.svg MESSENGER на Викискладе

«Мессенджер» (англ. MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging — MESSENGER) — американская автоматическая межпланетная станция (АМС) для исследования Меркурия. Запущена 3 августа 2004 года со станции ВВС США на мысе Канаверал с помощью ракеты-носителя «Дельта» 7925H-9.5. 18 марта 2011 года в 01:10 UTC станция благополучно вышла на орбиту Меркурия[1].

Задачи полёта[править | править вики-текст]

Меркурий является одним из самых малоизученных объектов Солнечной системы. До «Мессенджера» его исследовал только один космический аппарат — «Маринер-10», 3 раза пролетевший около планеты в 19741975 годах. Было заснято менее половины поверхности Меркурия, отсутствовали данные о химическом составе, строении планеты и многом другом. Для заполнения этих пробелов НАСА была организована миссия «Мессенджер». После принятия решения о продлении срока службы аппарата на год (изначально он должен был завершить работу 17 марта 2012 года) в задачи полёта также было включено изучение воздействия увеличения солнечной активности на Меркурий в ходе начала нового солнечного цикла[2].

Конструкция аппарата[править | править вики-текст]

Стартовая масса АМС «Мессенджер» — около 1100 кг, причём почти 600 кг (более половины всей массы) — топливо. Корпус аппарата изготовлен из углепластика и имеет размеры 1,42×1,85×1,27 м. Из-за значительной мощности солнечного излучения у орбиты Меркурия (в 11 раз выше, чем у Земли) предприняты специальные меры для обеспечения приемлемого теплового режима КА. Обращённая к Солнцу сторона аппарата прикрыта солнцезащитным экраном размером 2,5×2 м, сам корпус укутан в многослойную теплоизоляцию, а для отвода тепла от корпуса КА предусмотрены радиаторы и тепловые трубы. Источником энергии для станции служат две односторонние поворотные панели солнечных батарей (СБ) размером 1,5×1,65 м с фотоэлементами на арсениде галлия. Они способны вырабатывать более 2 кВт, но аппарату достаточно всего 385—485 Вт на стадии перелёта и 640 Вт при работе на орбите, поэтому СБ будут ориентировать под разными углами. Более того, 67 % площади панелей — это небольшие зеркала, которые отражают большую часть солнечных лучей и не дают панели перегреться.

Сборка аппарата

Двигательная установка станции включает в себя двухкомпонентный маршевый двигатель с тягой 68 кгс для больших манёвров и 16 малых однокомпонентных ЖРД. Горючее (гидразин) и окислитель (тетраоксид азота) хранятся в трёх титановых баках диаметром 56 см и длиной 104 см; гелий, находящийся под высоким давлением, обеспечивает их подачу в двигатели. В систему связи аппарата входят две антенны высокого усиления HGA типа «фазированная решётка», а также две веерные антенны среднего усиления MGA и четыре антенны низкого усиления LGA. Все антенны закреплены неподвижно, что повышает их надёжность; при этом сигналы фазированных решёток (впервые используется в «дальнем космосе») могут быть направлены под углом до 45° к оси самой антенны. 11-ваттный передатчик обеспечивает передачу данных с борта на Землю в диапазоне X со скоростью от 9,9 бит/с до 104 кбит/с. Команды с Земли на борт идут со скоростью от 7,8 до 500 бит/с. Ориентация осуществляется с помощью двух звёздных датчиков, а также четырёх гироскопов и четырёх акселерометров, входящих в состав инерциального измерительного блока IMU (Inertial Measurement Unit). «Мозгом» аппарата являются 2 модуля интегрированной электроники IEM (основной и резервный), каждый из них имеет главный процессор RAD6000 (25 МГц) и аналогичный процессор для защиты от сбоев (10 МГц). В состав каждого IEM также входит твердотельное запоминающее устройство с памятью до 1 Гбайт.

Научная аппаратура[править | править вики-текст]

В состав научной аппаратуры АМС входят:

  1. Двухрежимная камера MDIS (Mercury Dual Imaging System) предназначена для топографической съёмки и детального исследования ландшафта Меркурия; состоит из широкоугольной и узкоугольной мультиспектральных камер. Широкоугольная камера имеет поле обзора 10,5° и 12 различных фильтров для наблюдения в диапазонах спектра от 400 до 1100 нм. Узкоугольная камера с полем обзора 1,5° будет получать детальные чёрно-белые изображения поверхности планеты.
  2. Рентгеновский спектрометр XRS (X-Ray Spectrometer) предназначен для определения элементного состава тонкого (1 мм) верхнего слоя поверхности Меркурия с разрешением от 200 до 1000 км. Он регистрирует рентгеновское излучение с энергией в пределах от 1 до 10 кэВ, где находятся спектральные линии магния, алюминия, кремния, серы, кальция, титана и железа, а также солнечное рентгеновское и гамма-излучение.
  3. Гамма-спектрометр и нейтронный спектрометр GRNS (Gamma-Ray and Neutron Spectrometer) предназначен для регистрации нейтронов и гамма-лучей от элементов на поверхности Меркурия, испускаемых под воздействием космического излучения, а также естественного излучения радиоактивных элементов. Прибор будет применяться для картографирования поверхности планеты с целью определения элементного состава её коры, и в частности — обнаружения полярных льдов.
  4. Спектрометр энергичных частиц и плазмы EPPS (Energetic Particle and Plasma Spectrometer) предназначен для изучения состава, распределения и энергии заряженных частиц в магнитосфере Меркурия. Состоит из спектрометра заряженных частиц EPS и высокоскоростного плазменного спектрометра FIPS.
  5. Спектрометр для исследования состава атмосферы и поверхности MASCS (Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer) предназначен для определения состава верхней атмосферы и поверхности Меркурия. Он включает в себя два спектрометра: видимого и УФ-диапазона и видимого и ИК-диапазона.
  6. Лазерный высотомер MLA (Mercury Laser Altimeter) предназначен для высокоточной топографической съёмки поверхности Меркурия.
  7. Трёхкомпонентный магнитометр MAG предназначен для исследования магнитных аномалий на поверхности Меркурия, а также для изучения структуры и динамики его магнитного поля.

Полёт к Меркурию[править | править вики-текст]

Запуск «Мессенджера» 3 августа 2004 года
Траектория «Мессенджера»

Меркурий является одним из самых труднодостижимых объектов Солнечной системы: чтобы перебраться с околоземной на околомеркурианскую орбиту, нужно погасить значительную часть орбитальной скорости Земли, которая составляет примерно 30 км/с. В настоящее время ни один аппарат не способен на прямой перелёт к Меркурию, и обычно применяется сложная стратегия из многочисленных гравитационных манёвров.

Траектория «Мессенджера» предусматривает 6 таких манёвров: 2 августа 2005 года аппарат прошёл на высоте 2347 км от поверхности Земли, 24 октября 2006 года состоялся пролёт около Венеры с минимальной высотой 2992 км, 5 июня 2007 года «Мессенджер» ещё раз пролетел вблизи Венеры по верхней границе облаков на высоте 338 км от поверхности планеты.

Во время первого пролёта около Венеры не было предусмотрено никакой программы научных исследований, потому что Венера и Солнце находились в верхнем соединении. Во время своего второго пролёта около Венеры «Мессенджер» сделал серию из 50 снимков удаляющейся планеты: первый — находясь на расстоянии 60,6 тыс. км от планеты, последний — на расстоянии 89,3 тыс. км. В течение второго пролёта Венеры «Мессенджер» также провёл совместные работы по изучению поверхности Венеры с европейским космическим аппаратом «Венера-экспресс». Кроме возможности сравнения данных полученных двумя КА, находящимися на разных траекториях и обладающими разными исследовательскими инструментами, эта работа стала для «Мессенджера» проверкой функционирования его научного оборудования.

Фото Меркурия, переданное аппаратом «Мессенджер» с дистанции 27 тыс. км. Эта часть Меркурия ранее никогда не фотографировалась космическим аппаратом. 2008

14 января в 19:04 UTC, 6 октября 2008 года и 30 сентября 2009 года «Мессенджер» осуществил пролёты вблизи Меркурия, и 18 марта 2011 года вышел на высокоэллиптическую полярную орбиту вокруг самой близкой к Солнцу планеты. Наименьшая высота в перицентре составит 200 км. Аппарат должен проработать на орбите Меркурия двое меркурианских суток, то есть немного меньше земного года.

14 января 2008 года «Мессенджер» совершил первый пролёт около Меркурия (минимальное расстояние — 200 км), передав подробные снимки поверхности.

6 октября 2008 года зонд «Мессенджер» совершил второй пролёт в непосредственной близости от Меркурия. В ходе пролёта были получены снимки Меркурия, на которых обнаружились непонятные точки какого-то тёмного вещества, обильно разбросанные по его поверхности. Они намного темнее фона и, судя по всему, представляют собой «выбоины», оставленные метеоритными ударами. Однако не все кратеры даже одинаковой глубины демонстрируют на дне материал одинаковой структуры — это говорит о том, что распределение вещества под поверхностью планеты неоднородно. Самая малая планета геологически оказалась не так-то проста, и её структура не представляет собой элементарный «бутерброд».

Состав этой тёмной породы неизвестен. Возможно, она содержит тёмный минерал наподобие ильменита, состоящего из железа и титана и весьма распространённого не только на Земле, но и на Луне. Может она быть и кремниевой с включениями железа. Учёные надеются, что больше света на эти тёмные участки прольют дополнительные исследования «Мессенджера».

Кроме того, в ходе второго пролёта зонд тщательно промерил меркурианский ландшафт и показал, что по высоте он в той области, которая была исследована, остаётся удивительно постоянным. Эта область (западное полушарие, окрестности экватора) на 30 % более ровная, чем противоположная. В коре Меркурия обнаружен резкий перепад высотой целых 600 м, который может быть «шрамом», оставленным на планете в результате её сжимания в период быстрого остывания.

29 сентября 2009 года «Мессенджер» совершил третий пролёт около Меркурия. В 21:55 UTC аппарат прошёл на расстоянии 228 км от поверхности планеты[3].

17 марта 2011 года «Мессенджер» выполнил манёвр торможения и начал выходить на орбиту вокруг Меркурия[4].

18 марта в 4 утра по московскому времени «Мессенджер» завершил торможение и перешёл на орбиту вокруг Меркурия. Планируется, что зонд проработает на орбите в течение года. Во время работы будут проводиться поиски воды на планете, а также предстоит выяснить, почему ядро планеты занимает более 70 % её объёма[5].

29 марта зонд передал первые снимки поверхности планеты со своей постоянной орбиты. За шесть часов было передано 363 изображения. Всего планируется сделать порядка 75 000 фотографий[6].

Результаты[править | править вики-текст]

Анализ солнечных вспышек с нейтронного детектора зонда показал наличие высокоэнергетических нейтронов, которые не могут наблюдаться на орбите Земли из-за их малого времени жизни. Анализ магнитосферы Меркурия во время январского и октябрьского пролётов позволил сделать вывод о сильном взаимодействии между магнитными полями планеты и солнечным ветром[7].

Интересные факты[править | править вики-текст]

Чтобы выйти на орбиту вокруг планеты, «Мессенджеру» потребовалось шесть с половиной лет. Для сравнения, полёт к Плутону, гораздо более удалённому, у миссии «Новые горизонты» займёт лишь на три года больше (но аппарат «Новые горизонты» не будет выходить на орбиту Плутона, а совершит пролётные наблюдения карликовой планеты).

«Семейный портрет»[править | править вики-текст]

18 февраля 2011 года на сайте миссии был опубликован «семейный портрет» планет Солнечной системы, представляющий собой коллаж из 34 фотографий, полученных «Мессенджером» в ноябре 2010 года. Из-за большого расстояния не видны только Нептун и Уран. Коллаж является своеобразным дополнением к семейному портрету, сделанному «Вояджером» 14 февраля 1990 года[8].

«Семейный портрет»
«Семейный портрет»

Примечания[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]