Сатурн - Властелин Колец
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Исследование Солнечной Системы - Сатурн
 Исследователи
АМС "Voyager"
Страница: Аппарат АМС "Вояджер-1", АМС "Вояджер-2" и Пионер-11, Вояджеры летят к Сатурну (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4);
Сатурн: Властелин Колец

Величайший межпланетный проект "Вояджер"

Voyager 2: внимание к деталям


    Предварительная программа работы второго «Вояджера» у Сатурна была существенно пересмотрена после пролета первого аппарата в ноябре 1980 г. Voyager 1 принес достаточные общие сведения, и теперь Voyager 2 должен был сконцентрироваться на наиболее интересных и спорных вопросах, а именно: изучение сложной системы колец и поиск малых спутников, ответственных за их структуру, детальное изучение уникального кольца F и эксцентричных «колечек», проверка электростатической гипотезы образования «спиц» путем наблюдения кольца В с ребра, детальная съемка Энцелада и Тефии, фотографирование вновь открытых малых спутников, регистрация аэрозолей в атмосфере Титана, исследование природы электрических разрядов и поиск полярных сияний.

Синтезированный цветной снимок колец, сделанный 17 августа с расстояния 8.9 млн км. Цветовой контраст искусственно усилен и отражает различия в составе материала колец.
ВОЯДЖЕРЫ ЛЕТЯТ К САТУРНУ

    После тщательной отработки на Земле новая программа исследований была записана в память главного бортового компьютера CCS. Среди прочего в нее были включены цветовые и поляризационные измерения в системе Сатурна, поскольку в ходе тестов 2 января 1980 г. фотополяриметр был признан ограниченно работоспособным.
    Кроме того, так как на борту работал только один командный приемник, причем на нерегулируемой частоте, в апреле 1980 г. и весной 1981 г. обновлялась аварийная программа BML. Она гарантировала довольно подробные исследования Сатурна и сбор данных вплоть до Урана даже в том случае, если команды с Земли перестанут поступать.
    А пока Земля готовилась к новой встрече с Сатурном, Voyager 2, к удивлению ученых, все еще продолжал исследования... Юпитера, который миновал два года назад. Характерные шумы плазменно-волнового инструмента PWS показали, что 18 февраля 1981 г. на расстоянии около 500 млн км от планеты аппарат вошел в хвост магнитосферы Юпитера, который покинул в августе 1979 г. В последующие месяцы были отмечены еще по крайней мере два повторных «погружения» в этот очень длинный хвост!
    Началом непосредственной подготовки второго «Вояджера» к пролету у Сатурна можно считать выполненную 26 февраля 1981 г. предварительную коррекцию траектории ТСМ-В7. Двигатели станции отработали 215 сек, изменив ее скорость на 0.574 м/с.

ВОЯДЖЕРЫ ЛЕТЯТ К САТУРНУ

    15 апреля аппарат произвел калибровку фотополяриметра по бортовой фотометрической мишени (плата Брюстера), причем для выставки ее под правильным углом 30° по отношению к Солнцу потребовалась серия разворотов.
    28-29 мая был сделан обзор небесной сферы фиксированными инструментами, в ходе которого Voyager 2 ушел со связи на 18 час 53 мин, чтобы сделать 10 полных поворотов по рысканью и 25 вокруг продольной оси.
    Фаза наблюдения началась 5 июня со съемки 43-часового «мультфильма» вращения Сатурна, записываемого на всех станциях по двухантенной схеме. Из-за сильных гроз в Испании часть снимков была потеряна, но их удалось считать из бортовой записи. После этого Сатурн снимался по пять раз за один оборот планеты, а с помощью УФ-спектрометра изучался тор нейтрального водорода на орбите Титана, велась регистрация радиоизлучений Сатурна и параметров плазмы.
    Во второй половине июня был зарегистрирован отказ электронной схемы в компьютере подсистемы летных данных FDS. К счастью, из-за него была потеряна лишь небольшая часть ячеек памяти, однако пролетную программу пришлось срочно переписывать.

Структура системы Сатурна после "Вояджеров"
Объект
Расстояние от центра Сатурна, км
Диаметр или размеры, км
Поверхность Сатурна
60330
nbsp;
Кольцо D
67000-73200
nbsp;
Кольцо С
73200-92200
nbsp;
Кольцо В
92200-117500
nbsp;
Деление Кассини
117500-121000
nbsp;
Кольцо А
121000-136200
nbsp;
SXVII Атлас (Атлант, 1980 S28)
137300
20*40
SXVI Прометей (1980 S27)
139400
140*100*80
Кольцо F
140600
nbsp;
SXV Пандора (1980 S26)
141700
110*90*70
SXI Эпиметий (1980 S3)
151420
140*120*100
SX Янус (1980 S1)
151470
220*200*160
Кольцо G
170000
nbsp;
Мимас
185400
392
Кольцо Е
210000-300000
nbsp;
Энцелад
238000
500
Тефия (Тетис)
294650
1060
SXIII Телесто (1980 S13)
294650
34*28*26
SXIV Калипсо (1980 S25)
294650
34*22*22
Диона
377400
1120
SXII Елена (1980 S6)
377400
35
Рея
527100
1530
Титан
1221900
5150
Гиперион
1481100
410*260*220
Япет
3560800
1460
Феба
12900000
220
Обозначения и наименования спутников современные. Числовые данные даны на основе публикации NASA Voyages to Saturn (SP-451, 1982 г.). К настоящему времени размеры малых спутников и Гипериона известны значительно точнее и несколько отличаются от приведенных в таблице.
ВОЯДЖЕРЫ ЛЕТЯТ К САТУРНУ

    19 июля состоялась коррекция ТСМ-В8 с приращением скорости 1.19 м/с для выхода в расчетную точку на минимальном расстоянии 161100 км от Сатурна. Допустимое отклонение не должно было превышать 100 км - лишь в этом случае на «Вояджере-2» оставался достаточный запас топлива для дальнейшего полета к Урану и Нептуну.
    Баллистические результаты коррекции оценивались по навигационным съемкам спутников Сатурна, на которых определялось их положение относительно звезд.
    Радиотехнические измерения на расстоянии 10 а. е. от Земли уже не обеспечивали достаточную точность и играли вспомогательную роль. Приходилось полагаться на снимки самого «Вояджера» и на модель движения Сатурна и его спутников, уточненную по результатам пролета первого аппарата и уточняемую на ходу (!) по мере сближения второго с планетой.

Штормы в северном полушарии Сатурна. Синтезированное изображение составлено из снимков, сделанных 19 августа с расстояния 7.1 млн км с УФ, синим и зеленым светофильтрами. Размер антициклона - 3000 км, скорость ветра в струйной «полоске» на 47'с.ш. - 180 м/с.
ВОЯДЖЕРЫ ЛЕТЯТ К САТУРНУ

Вариант изображения, синтезированного из зеленого и фиолетового каналов.
ВОЯДЖЕРЫ ЛЕТЯТ К САТУРНУ

Те же объекты, снятые 21 августа с 5.4 млн.
ВОЯДЖЕРЫ ЛЕТЯТ К САТУРНУ

    Так вот, измерения показали, что отклонение от расчетной точки достигает 900 км, причем лишь около 80 км из них были результатом погрешности выполнения маневра, а 390 км «набежало» из-за предстоящих разворотов «Вояджера» для научных наблюдений. Связанное с ними приращение скорости 0.13 м/с баллистики должны были учесть заранее при подготовке ТСМ-В8, но... это не было сделано. Поэтому новая коррекция ТСМ-В9 оказалась даже больше предыдущей. Она была выполнена 18 августа; двигатели проработали 380 сек и дали приращение скорости 1.34 м/с.
    Тем временем 31 июля на расстоянии 24.7 млн км от планеты началась первая, а 11 августа на отметке 14.4 млн км - вторая фаза сближения с планетой. На первом этапе программа была дополнена съемками и фотополяриметрией Япета, а с 15 августа по 5 сентября велась постоянная регистрация данных о движении «Вояджера» в интересах эксперимента по небесной механике.

Струйное течение, 23 августа с расстояния 2.5 млн км за зеленым фильтром, 50 км/пиксель.
ВОЯДЖЕРЫ ЛЕТЯТ К САТУРНУ

Большое коричневое пятно, снятое 23 и 24 августа с расстояния 2.7 и 2.3 млн км с интервалом в один оборот Сатурна.
ВОЯДЖЕРЫ ЛЕТЯТ К САТУРНУ

Один и тот же шторм - светлое пятно диаметром около 2500 км - был снят «Вояджером-1» 5 ноября 1980 г. и «Вояджером-2» 21 августа 1981 г. с расстояния 5 млн км. Конвективные возмущения к северу от него значительно меняли свой вид всего за несколько суток.
ВОЯДЖЕРЫ ЛЕТЯТ К САТУРНУ

    13 августа началась съемка еще одного «мультфильма» из жизни кольца В: кадры делались за четырьмя светофильтрами с интервалами в 4.8 мин на протяжении 30 часов, или трех оборотов кольца. Геометрия съемки была более благоприятна, чем у первого «Вояджера». Во-первых, станция подходила к цели почти точно со стороны Солнца и с севера по отношению к экватору планеты; во-вторых, за девять месяцев Сатурн заметно сдвинулся от равноденствия, и кольца были освещены лучше (на Сатурне, экватор которого наклонен на 29° к плоскости орбиты, времена года хорошо выражены) Момент пролета Voyager 1 в земных терминах соответствовал середине апреля, а Voyager 2 - началу мая. Ну и кроме всего прочего, чувствительность видиконовых трубок камер КА Voyager 2 была на 50% лучше, чем у напарника.

Северная полярная область Сатурна крупным планом. 25 августа, дальность - 633000 км, разрешение - 15 км.
ВОЯДЖЕРЫ ЛЕТЯТ К САТУРНУ

«Споки» в кольце В с расстояния 4 млн км (22 августа). Их резкие очертания говорят о недавнем и быстром образовании.
ВОЯДЖЕРЫ ЛЕТЯТ К САТУРНУ

    Очень интересными оказались и съемки планеты. Весна в северном полушарии Сатурна вступала в свои права: за девять земных месяцев дымка над облачным покровом стала слабее, а активность пятен и вихревых образований - заметнее. Между 40° с. ш. и 40°ю.ш. по-прежнему фиксировалось мощное восточное зональное течение, скорость которого к северу от экватора достигла 500 м/с и которое охватывало слой атмосферы толщиной порядка 2000 км. Менее интенсивные (от 50 до 200 м/с) струйные потоки наблюдались вплоть до 78° широты. В зонах, где они взаимодействовали с «нормальными» полосами западных ветров, было обнаружено множество небольших циклонических и антициклонических штормов характерным размером 1000 км, а иногда и более крупных. Один из них имел протяженность около 7500 км, а скорость движения воздушных масс на его периферии составляла 30 м/с. На 47° с. ш. исследователи увидели необычный вихрь в виде цифры «б», которая меняла форму с каждым витком. На 74° с. ш. был найден овал размером с Евразию, получивший название Большое Коричневое пятно, а еще севернее были уже довольно ясно видны «стороны» таинственного шестиугольника, окружающего полюс.

Снимок за 23 августа с расстояния 3.3 млн км. Край планеты просвечивает через кольцо С.
ВОЯДЖЕРЫ ЛЕТЯТ К САТУРНУ

    Особое внимание было уделено поиску новых малых спутников в делении Кассини между кольцами А и В и на границе между В и С. Такие спутники могли бы отвечать за «распихивание» материала кольца в стороны: расчеты показывали, что тело диаметром 25 км должно «освободить» зону шириной до 500 км. Для их «поимки» была проведена съемка одного из участков деления Кассини на протяжении полного оборота колец. «Если мы не найдем там спутники, у нас снова будут проблемы», - заявил 23 августа Брэдфорд Смит. Увы, на пресс-конференции 24 августа обескураженные участники видеогруппы Джефф Куцци и РикТеррайл признали, что так и не смогли выявить малых лун размером даже 5-10 км. «Нам придется искать другие решения, чтобы объяснить сложную конфигурацию колец Сатурна и делений в них», - сказал Смит.
    А кольца по мере приближения к планете разрешались на все большее количество отдельных полосок. Их уже невозможно было подсчитать, ясно было лишь, что их - тысячи!
    За трое суток «до Сатурна» была проведена 13.5-часовая съемка кольца В узкоугольной камерой с целью поиска и изучения «спиц». Снимки делались каждые 3.2 мин и передавались со скоростью 44800 бит/с на сдвоенные наземные антенны.

Автор: И. ЛИСОВ, П. ШАРОВ, "НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ"

как сделать презентацию в powerpoint
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru