| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Астероиды и Кометы
| |||||
Кометы |
|||||
Rosetta |
Страница:
Аппратат "Rosetta",
Старт миссии (Part #1, Part #2),
Встреча с Землей,
В гостях у Марса,
Встреча с Землей,
Астероид Штейнс,
21 Lutetia (Part #1, Part #2),
67P/Чурюмова - Герасименко (Part #1, Part #2),
Место посадки Rosetta,
Посадка Philae (Part #1, Part #2.1, Part #2.2,
Part #3, Part #4),
Результаты (Part #1, Part #2), Завершение миссии;
|
|
Из двух лет, которые прошли после первого гравитационного маневра у Земли 4 марта 2005 г., аппарат целый год - с июля 2005 по июнь 2006 г. - находился в пассивном режиме полета. Основные события происходили до и после этого. Период с марта по июль 2005 г. выдался достаточно активным: Rosetta готовилась к наблюдениям кометы Темпеля-1 во время столкновения с нею американской АМС Deep Impact. Перед наблюдениями удалось избавиться от проблем с крышкой камеры OSIRIS: 31 мая механизм ее открытия протестировали в присутствии разработчиков прибора, 14-15 июня на борт передали новый вариант ПО для него, и нормальная работа крышки была восстановлена.
28 июня Rosetta нацелилась на комету Темпеля-1 и сопровождала ее до 14 июля. Три прибора (камера OSIRIS, УФ-спектрометр ALICE, микроволновой инструмент MIR0) работали постоянно, а картирующий спектрометр VIRTIS был включен лишь на несколько часов 4 июля, непосредственно во время удара по комете. Наблюдения прошли успешно и дали хороший опыт планирования и осуществления научной программы. Параллельно аппарат готовился к пассивному полету. 11-15 апреля и с 25 апреля по 12 мая проводились тесты, во время которых ориентация КА поддерживалась с помощью звездного датчика и микродвигателей, без использования гироскопов и маховиков. 7-8 июня была проведена загрузка на борт новой версии ПО, которое вступило в работу 9 июня. 21 июня при активации посадочного зонда Philae операторы отметили автоматический переход его на второе устройство обработки данных DPU2. Дополнительный тест 23 июня дал тот же результат. (Дополнительная проверка DPU1 состоялась 21 сентября и позволила восстановить его работу.) 25 июля 2005 г. станция построила необходимую для «сна» ориентацию и 26 июля была переведена в пассивный режим. В сеансе 28 июля операторы задали и проверили низкие скорости передачи команд и телеметрии (2 кбит/с и 250 бит/с), после чего модуляция канала телеметрии была отключена. Теперь контрольные сеансы связи планировались лишь раз в неделю. После первого же из них, 4 августа, было замечено неожиданное изменение скорости «спящего» аппарата на 2.5 мм/с и перерасход топлива на 20 г. Сняв 11 августа телеметрию, операторы обнаружили ненормальную динамику аппарата в период с 1 по 4 августа. 18 августа «Розетту» пришлось временно вернуть в активный режим, что позволило снять на следующий день полную телеметрию и разобраться в причинах незапланированного включения двигателей. С 25 августа ЦУП в Дармштадте вновь перешел на еженедельные сеансы связи.
8-9 сентября станция попала под солнечную вспышку, которая нарушила работу активного звездного датчика (второй остался в резерве). Шесть суток до очередного сеанса аппарат определял ориентацию по гироскопам, и в общем-то удачно: дрейф составил 0.7°, отклонение оси антенны HGA - 0.3°. Входу в связь с Землей это не помешало, и 15 сентября звездные датчики «привели в чувство». Вторая за время полета проверка ПН была выполнена 1-4 октября по заложенной программе между сеансами связи; результаты ее были переданы на Землю 5-6 октября. 14 декабря Rosetta была сориентирована осью +Х на Землю, чтобы свести к минимуму возмущения и расход топлива на разгрузку маховиков. В февральских сеансах были сделаны очередные дополнения бортового ПО. 23 и 24 февраля 2006 г. удалось найти и устранить проблему с анализатором состава ионов ICA в составе плазменного комплекса RPC. 3-7 марта прошла третья проверка ПН орбитального аппарата. 11-12 марта состоялся 37-часовой цикл наблюдений астероида (2867) Штейнс. «Розетте» предстоит близкий пролет около него 5 сентября 2008 г., и ученые предложили провести предварительный сеанс съемки цели с помощью камеры OSIRIS, пусть и с большого расстояния (159 млн км). Данные были переданы на Землю 15-16 марта и содержали более точную кривую блеска астероида, чем предшествующие наблюдения с Земли. Ошибки не превышали 2% от полного блеска.
С 15 марта по 18 мая аппарат проходил за Солнцем, находясь в соединении со светилом. Минимальное угловое расстояние между ними было 13 апреля - всего 0.55°. Сеансы сопровождения аппарата антенной Нью-Норсия проводились ежедневно, что позволило сделать радиопросвечивание солнечной короны. 8-9 мая по просьбе команды зонда Philae был проведен заряд его второй аккумуляторной батареи, которая разряжалась быстрее ожидаемого. 10 мая была построена новая ориентация осью Y перпендикулярно к плоскости Солнце - Земля - КА. С 24 мая до 26 июля Rosetta находилась в режиме «спячки». Тем не менее с 4 по 8 июля проводились научные наблюдения с помощью плазменного комплекса RPC - станция проходила вблизи ионного хвоста кометы 45Р Хонда - Мркоса - Пайдушаковой. Соответствующие данные сняли с борта уже в августе. Ну а 28 июля 2006 г. началась «официальная» подготовка к пролету Марса. Автор: П.ПАВЕЛЬЦЕВ, 25 февраля 2007 в 02:15:31 UTC в ходе выполнения гравитационного маневра АМС Rosetta пронеслась со скоростью 10053 м/с на высоте 250.6 км над поверхностью Марса. Успешно завершился второй маневр такого рода из четырех запланированных, которые в конечном итоге должны вывести станцию к комете 67Р Чурюмова - Герасименко. Длительные исследования в совместном полете с этой кометой являются основной задачей «Розетты». Подготовка к встрече с Марсом
Жизнь Европейского центра космических операций ESOC в Дармштадте, работающего с «Розеттой», обычно носит размеренный и спокойный характер: большую часть времени работа с АМС сводится к еженедельным проверкам аппарата и работы системы связи. Однако она резко активизировалась в августе 2006 г., когда персонал начал подготовку станции к рандеву с Красной планетой. С 25 по 29 августа аппарат провел третью проверку научной аппаратуры, а затем дважды - 31 августа и 1 сентября и 14-15 сентября - тест на стабильность теплового режима. В ходе второго, более продолжительного теста, температуры двигателей №4 и №5 поднялись от 40°С до 57.5°С, но не дошли до предельно допустимых 60°С. (Третий тест теплового режима был проведен 27-28 декабря.) 29 сентября Rosetta провела вторую за время полета большую коррекцию DSM-2. Двигатели включились в 02:00 UTC и проработали 3128 сек, обеспечив приращение скорости 31.880 м/с (чуть больше заданных 31.791 м/с). На маневр ушло 33.7 кг топлива. Еще одна малая коррекция с целью уточнить условия встречи с Марсом состоялась 13 ноября в 23:14 UTC и продолжалась 104 сек: скорость «Розетты» изменилась на 0.099 м/с при расходе 0.115 кг. 22 ноября начался и закончился лишь 22 декабря цикл «активной» проверки приборов станции и зонда. В ходе ее 2 декабря внезапно пропала телеметрия с прибора MUPUS на зонде - замечание анализируется. 11 декабря был обнаружен сбой камеры OSIRIS, но ее нормальную работу удалось восстановить. 3-4 января 2007 г. в течение 36 часов Rosetta проводила наблюдения камерой OSIRIS астероида (21) Лютеция, мимо которого ей предстоит пройти 10 июля 2010 г. Лютеция - не такой уж маленький астероид, она достигает 100 км в диаметре, но на снимках с расстояния 245 млн км она все равно выглядит как туманное пятнышко. Но даже такие изображения помогают астрономам получить ценную информацию о массе, плотности, составе и температуре небесного тела, а также о частицах газа и пыли, окружающих его.
10 января началась непосредственная подготовка к пролету Марса, который приближался с каждым днем. 9 февраля между 02:00 и 04:45 UTC была проведена еще одна коррекция траектории. Двигатели работали 54 сек, затраты топлива составили 58.28 г. 13 февраля с помощью наземных станций было произведено измерение параметров траектории и установлено, что они находятся в пределах допустимых значений, поэтому необходимости в проведении второй подлетной коррекции 17-18 февраля нет. Как говорится, «попали в яблочко»... Следует отметить, что гравитационный маневр является весьма деликатной операцией, для осуществления которой требуется точнейшая навигация и тщательное наземное сопровождение. Вот какое красивое сравнение предложил Джоэл Паркер (Joel Parker), один из американских участников проекта Rosetta: «Представьте себе, что Марс величиной с яблоко, а вы - Вильгельм Телль, стоящий от него на расстоянии в полмили. И нужно пустить стрелу («Розетту») так точно, чтобы она промахнулась ровно на 2.5 мм». Основная нагрузка при разработке сценария маневра и при его подготовке ложится на специалистов в области динамики полета. Для точного расчета необходимых коррекций нужно как можно точнее знать фактические параметры траектории, а также фактическую скорость АМС. Для подготовки маневра была проведена целая серия измерений с использованием 35-метровых антенн ЕКА (Нью-Норсия в Австралии и Себрерос в Испании) и станций сети DSN, принадлежащих NASA. Положение КА на траектории определялось дифференциальным методом DDOR; при этом измеряется разница во времени получения двумя разнесенными на достаточное расстояние антеннами сигналов с КА и с находящегося на малом угловом расстоянии квазара, который играет роль эталонного источника. Определение скорости КА основано на использовании эффекта Допплера, ну а свою ориентацию он находит самостоятельно по показаниям солнечного и звездных датчиков. Поздним вечером 15 февраля по команде из Дармштадта была начата подзарядка трех аккумуляторных батарей «Розетты» током 0.95 А до напряжения 25.2 В вместо обычных 24.7 В. Станции предстояло на целых 25 минут войти в тень Марса, и сохранить ее работоспособность в это время было нелегкой задачей. Дело в том, что первоначальный проект траектории полета «Розетты» не предусматривал попадания в тень и конструкция станции не была на это рассчитана. Однако задержка с пуском потребовала выбора новой цели и новой траектории, а конструкцию КА изменить уже было невозможно. И получалось, что попадание в тень Марса спровоцировало бы аппарат на уход в защитный режим - а это дополнительный риск, это несколько часов на возвращение в нормальное состояние плюс отказ от съемки Марса и Фобоса с близкого расстояния сразу после пролета.
В итоге инженеры проекта Rosetta провели долгие месяцы, проектируя и проверяя возможную циклограмму пролета Марса с питанием только от аккумуляторных батарей и с максимальной степенью экономии электропотребления бортовой аппаратуры. Все системы, за исключением жизненно необходимых, предстояло отключить или перевести в энергосберегающий режим. И уж раз станция сближается с планетой, разумно извлечь из этого события максимум пользы - тем более что она подходит почти со стороны Солнца и весь диск Марса будет освещен. Если даже съемка Марса на пролете не принесет открытии, она позволит откалибровать бортовые инструменты - их показания можно сравнить с данными, поступающими со спутников Марса. Кстати, европейский Mars Express в момент пролета находился, согласно баллистическим расчетам, в 11042 км от перицентра «Розетты», а американский Mars Reconnaissance Orbiter - в 7172 км. Пролет Марса
Итак, как говорится, «помолясь - за дело...». 20 февраля на борт загрузили окончательную циклограмму пролета, 22 февраля прошло включение научной аппаратуры (приборы ALICE, RPC, OSIRIS и VIRUS). И вот наступило 24 февраля. Три станции американской сети DSN и европейская Нью-Норсия непрерывно отслеживали работу «Розетты». В 17:35:44 UTC (время прихода сигнала) аппарат начал разворот для съемки планеты. Через 45 мин, когда ориентация была построена, Марс попал в поле зрения научных инструментов. Навигационная камера NAVCAM, основная камера OSIRIS, спектрометр VIRUS и плазменный комплекс RPC приступили к наблюдениям Марса.
Наблюдения на подлете продолжались 4 час 10 мин, до 22:30:44 UTC. В период с 23:30:33 до 23:50:33 UTC станция развернулась в положение, наиболее благоприятное для прохода в тени Марса. 25 февраля в 01:15:44 UTC были выключены все научные инструменты «Розетты», а еще через 10 мин - и передатчик Х-диапазона. Начался «режим жесткой экономии», телеметрия смолкла, и остался лишь радиомаяк в диапазоне S.
А еще работали два инструмента зонда Philae, питаемые от собственных аккумуляторов. Используя магнетометр R0MAP, предназначенный для изучения локального магнитного поля кометы и его взаимодействия с солнечным ветром, удалось провести наблюдения слабых магнитных полей Марса. А в 02:11, всего за четыре минуты до максимального сближения с Марсом, на высоте около 1000 км камера CIVA сделала уникальный в своем роде снимок Марса. На фоне планеты виден силуэт станции Rosetta и одной из солнечных батарей.
Следует отметить, что за все время полета это был первый случай, когда аппаратура посадочного модуля функционировала в полностью автономном режиме, потребляя при этом только энергию своих аккумуляторных батарей. Иначе говоря, специалисты успешно воспользовались представившейся возможностью испытать аппаратуру в условиях, «максимально приближенных к боевым». В 02:13:42 сигнал с «Розетты» пропал - станция скрылась за планетой. Через 109 сек была достигнута минимальная высота над поверхностью Марса, а еще через 11 сек Rosetta погрузилась в тень.
0 чувствах операторов и ученых в эти минуты догадаться несложно. Но - все хорошо, что хорошо кончается. В 02:28:07 закончилось радиозатмение, и сигнал S-диапазона вновь достиг земной антенны. А в 02:40:31 на батареи «Розетты» вновь упал свет взошедшего над марсианским горизонтом Солнца - «тень» была пройдена. Потом уже, когда была принята и расшифрована телеметрия за время пролета, операторы выяснили, что менее чем за 25 минут напряжение на трех батареях станции упало до 23.9 В, а термисторы, измеряющие температуру солнечных батарей, отметили провал на 120° и подъем в течение 15 минут до исходного уровня. Такие резкие колебания оказались весьма неожиданными, и пока что инженеры объясняют их тем, что термисторы были установлены на элементы конструкции с очень низкой теплоемкостью.
В 02:48:33 UTC были вновь включены передатчик Х-диапазона, электроника привода антенны и механизма ориентации солнечных батарей. В 02:57 операторы ЦУПа в Дармштадте смогли подтвердить, что все прошло отлично. А станция в это время уже начала «прощальную фотосессию» Фобоса и Марса. В день пролета Rosetta находилась на удалении 2.11 а.е. от Земли (315.3 млн км) и 1.45 а.е. от Солнца (216.6 млн км). Как мы уже знаем, станция «обогнула» Марс и прошла на высоте 250.6±1.1 км над точкой 43.5° с.ш., 298.2° в.д. В результате пролета гелиоцентрическая скорость АМС была снижена на 2191 м/с и составила после удаления от Марса 21883 м/с.
На 26 апреля запланирован большой маневр DSM-3, после которого-станция направится точно к Земле и 13 ноября 2007 г. выполнит у родной планеты гравитационный маневр №3. Впрочем, будет и еще один - 13 ноября 2009 г. станция встретится с Землей в третий и последний раз. До Земли еще далеко, но расслабиться персоналу ЦУПа, по всей видимости, не придется. В начале марта специалисты ЕКА и NASA приступили к осуществлению совместного наблюдения Юпитера с использованием двух АМС. На этот раз партнером «Розетты» выступает американский зонд New Horizons, направляющийся мимо Юпитера к Плутону. Автор: И.СОБОЛЕВ, | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|