Венера - утренняя и вечерняя звезда
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Исследование Солнечной Системы - Венера
 Исследователи
"Venus Express"
Венера - кривое зеркало Земли
Космические исследователи Венеры

На орбите вокруг Венеры

    11 апреля в 08:07:28 UTC европейская автоматическая межпланетная станция Venus Express, запущенная 9 ноября 2005 г. вышла на орбиту вокруг Венеры. Успехи ЕКА пополнились еще одним достижением: впервые европейский аппарат будет исследовать Венеру с орбиты ее искусственного спутника. 11 апреля в 06:03 UTC станция Venus Express начала разворачиваться таким образом, чтобы вектор предстоящего импульса маршевого двигателя был направлен в сторону движения КА. Этот маневр длился около 30 мин. В 07:17 в соответствии с планом прошло включение маршевого двигателя станции, который должен был работать 50 мин 14 сек.

    Сигнал бортового передатчика, излучаемый бортовой ненаправленной антенной LGA1, принимался на 70-метровую антенну американской Сети дальней связи под Мадридом, и по изменению его частоты было видно: двигатель работает, скорость снижается. В конце 28-й минуты Venus Express «скрылась» за Венерой, и в течение 10 минут связи не было совсем. В 07:55 сигнал аппарата появился вновь: он вышел из-за Венеры. А еще через 12 минут на Земле получили подтверждение того, что маршевый двигатель станции выключился, – он обеспечил приращение скорости 1251 м/с.

Venus Express - ESA
11 апреля в 08:07:28 UTC европейская автоматическая межпланетная станция Venus Express, запущенная 9 ноября 2005 г. вышла на орбиту вокруг Венеры.
Космический аппарат "Venus Express" - ESA

    Итак, КА захвачен гравитационным полем Венеры и вышел на орбиту вокруг нее! После этого автоматически включилась автономная программа по поиску и захвату Солнца, а затем антенна высокого усиления HGA2 была сориентирована на Землю для установления полноценной связи. Первая телеметрия с КА была получена в 09:19 UTC. Venus Express, первая европейская станция для исследования Венеры, успешно прибыла к цели – как и ее «собрат» Mars Express, выведенный на орбиту вокруг Марса в декабре 2003 г. Европейский зонд Huygens исследовал спутник Сатурна Титан в январе 2005 г., станция Rosetta запущена к комете Чурюмова-Герасименко, а экспериментальный аппарат SMART-1 завершает свою работу на окололунной орбите.

Расчетная циклограмма выхода Venus Express на орбиту 11 апреля 2006 г.
Время, UTC
Событие
06:03
Начало разворота КА
07:14:44
Осаждение топлива маршевого двигателя
07:17:14
Включение маршевого двигателя станции
07:43:22
Прохождение перицентра
07:44:30
Вход в тень
07:45:12
Заход КА за Венеру. Потеря сигнала
07:55:18
Выход КА из-за Венеры. Восстановление сигнала
08:01:58
Выход из тени
08:07:28
Выключение маршевого двигателя. Выход на орбиту вокруг Венеры
Время дается по приему сигнала на Земле. События на борту происходили на 6 мин 45 сек раньше.
Расчетная циклограмма выхода Venus Express на орбиту 11 апреля 2006 г.

    «После выхода Venus Express на орбиту вокруг Венеры ЕКА является единственным космическим агентством, которое в настоящее время одновременно исследует четыре планеты Солнечной системы: Венеру, Луну, Марс и Сатурн [Cassini, совместно с NASA]», – сказал после успешного завершения операций по выводу аппарата на орбиту директор научных программ ЕКА профессор Дэвид Саусвуд (David Southwood). А генеральный директор ЕКА Жан-Жак Дордэн отметил: «Чтобы лучше понять возникновение и эволюцию Земли, мы должны исследовать другие планеты*, в частности те, которые имеют атмосферу. Мы изучали Титан, продолжаем исследовать Марс… Изучение Венеры и ее комплексной атмосферы поможет нам лучше разобраться в тех процессах, которые управляют эволюцией атмосферы на планете и изменяют климат. Благодаря этим знаниям мы будем больше знать о том, что происходит в атмосфере нашей собственной планеты».


ПОЛЕТ "ЭКСПРЕССА" К ВЕНЕРЕ

    Свою первую проверку на межпланетной трассе Venus Express прошла с 9 по 11 ноября 2005 г. Этап ввода станции в эксплуатацию продолжался до 15 декабря 2005 г. За это время бортовые системы и все семь приборов КА были протестированы и откалиброваны. 18 ноября аппарат развернул штангу магнитометра. 22–23 ноября спектрометр VIRTIS и камера VMC провели с расстояния 3.5 млн км съемку Земли и Луны, а 25 ноября пришел черед спектрометра SPICAV. В первую неделю декабря по заложенной на борт программе в автономном режиме – вне сеансов связи – проводились комплексные наблюдения различных небесных объектов (Солнце, Сириус и т.д.) для калибровки научной аппаратуры. 4 декабря был в первый раз включен планетарный Фурье-спектрометр PFS, а 9 декабря – анализатор космической плазмы ASPERA-4. Замечаний выявлено не было, за одним, но важным исключением: прибор PFS работать отказался. Точнее, его сенсорный датчик был в полном порядке, но сканирующее устройство застряло в закрытом положении! После нескольких попыток сдвинуть его с места было решено, что механизм не работает из-за низкой температуры. Кроме того, ни 10, ни 11 декабря не удалось проверить ультрастабильный генератор для радиоэксперимента VeRA – возникли проблемы на приемной станции Нью-Норсия в Австралии. 14 декабря шесть приборов (кроме PFS) «прогнали» через тест на взаимные помехи, а 15 декабря первая «приемка» научной аппаратуры была завершена.

Venus Express - ESA
Ж.-Ж.Дордэн поздравляет руководителя полета Манфреда Вархаута с успешным выходом АМС Venus Express на орбиту планеты Венеры.
Космический аппарат "Venus Express" - ESA

    С 16 декабря и до 16 марта продолжался более или менее пассивный этап перелета к Венере. Сеансы связи в этот период проходили раз в сутки при помощи станций Себрерос (Испания) и Нью-Норсия (Австралия). Впрочем, 25 декабря сеанс не проводили совсем, а 31 декабря он не состоялся, и пришлось работать в выходной день 1 января. Не было сеанса и 11 января, когда станция находилась в нижнем соединении с Солнцем (всего 1.6° от светила). Аккумуляторные батареи на время перелета были разряжены до уровня 50%, и подзаряжали их только в особых случаях – к примеру, для повторных комплексных наблюдений (VIRTIS, VMC, MAG и SPICAV) 16–21 января. 23 января начались тепловые испытания КА для проверки его «тепловой модели».
    В ходе испытаний станцию последовательно поворачивали к Солнцу разными панелями корпуса (-Y, +Y, -X, -Z) и подвергали в течение определенного времени воздействию солнечных лучей. При этом боковые панели можно было «греть» целые сутки, а вот сторону -Z с двигателем – всего полчаса. Эта работа завершилась 31 января, причем было отмечено аномально высокое газовыделение при освещении стороны -X. 7 и 8 февраля тестировались звездные датчики КА.

Venus Express - ESA
Траектория перелета АМС Venus Express и выход на орбиту вокруг Венеры
Космический аппарат "Venus Express" - ESA

    15 февраля был проведен наддув маршевого двигателя станции, а в ночь с 16 на 17 февраля – его тестовое включение с калибровкой. Двигатель был включен в 00:27:08 UTC и проработал 3 сек, при этом приращение скорости КА составило 2.838 м/с – немного больше расчетных 2.6 м/с. Первопричиной оказалась 14-процентная «переработка» двигателей малой тяги на этапе осаждения топлива. Как следствие, 24 февраля пришлось провести дополнительную коррекцию траектории станции включением малых двигателей на 14 сек: приращение скорости составило 0.13704 м/с и было очень близко к расчетному значению – 0.134718 м/с. 20–23 февраля операторы провели еще один цикл проверки научной аппаратуры – в нем участвовали ASPERA, SPICAV и VIRTIS. 28 февраля было загружено новое программное обеспечение камеры VMC и проверены все режимы ее работы.
    3–4 марта станция еще раз «подставляла» Солнцу свою сторону -X, чтобы операторы разобрались в причинах повышенного газовыделения. 6 марта состоялся тестовый сеанс с американской станцией под Мадридом – имитировались ориентация КА и режимы связи во время выхода на орбиту вокруг Венеры. 8 марта проверялся дрейф ультрастабильного генератора. 9 марта станция находилась уже всего в 12.4 млн км от Венеры, и с 10 марта у ее операторов начался этап подлета – многократные навигационные измерения, уточнение траектории, планирование последней коррекции. 16 марта был проведен второй тест прибора PFS в более благоприятных тепловых условиях. Увы, сканирующее устройство не сработало вновь. 21 марта станция Venus Express прошла перигелий своей орбиты (105.27 млн км), а 29 марта выполнила коррекцию траектории. Приращение скорости составило 0.13 м/с с погрешностью -1.2 мм/с. Целью ее было уменьшение высоты перицентра при пролете Венеры 11 апреля на 100 км с небольшим и выведение КА в расчетную точку выдачи тормозного импульса.

Venus Express - ESA
Южное полушарие Венеры в искусственных цветах с расстояния 206452 км. Снимок составлен из нескольких кадров, полученных спектрометром VIRTIS.
Космический аппарат "Venus Express" - ESA

    С 23 марта в Европейском центре космических операций в Дармштадте и на наземных станциях Нью-Норсия и Себрерос был введен запрет на какие-либо «самовольные» изменения в конфигурации аппаратуры. С 4 апреля обе европейские станции постоянно работали с «Экспрессом», обеспечивая почти круглосуточный контроль. 11 апреля к ним присоединились все три комплекса дальней связи NASA (Голдстоун, Канберра, Мадрид). Этап выхода Venus Express на орбиту продолжался с 4 по 13 апреля и состоял из трех фаз: подготовка, исполнение, восстановление связи с Землей и управления. Запасные возможности коррекции 5 и 9 апреля использовать не пришлось, и уже 7 апреля на борт станции была передана программа выдачи тормозного импульса. В период от 24 до 12 часов до включения станция была приведена в полную готовность (ориентация солнечных батарей, настройка таймеров, уточнение параметров импульса).

Venus Express - ESA
Первый снимок камеры VMC. Самой удивительной загадкой для ученых стала гигантская черная воронка из облаков на месте Южного полюса планеты.
Космический аппарат "Venus Express" - ESA

    Включение ЖРД малой тяги для осаждения топлива прошло в 07:14:41 UTC (по времени приема сигнала). Маршевый двигатель проработал 2999 секунд – с 07:17:14 до 08:07:13. Резервные и аварийные варианты работы, к счастью, не потребовались.
    Venus Express была выведена на орбиту с перицентром над 80°с.ш.:
    - наклонение – 89.6°;
    - минимальная высота – около 480 км;
    - максимальная высота – около 328000 км;
    - период обращения – 8 сут 23 час.
    Приведенные параметры не особенно достоверны, так как в течение всего первого витка они «плыли» под действием возмущений. ЕКА сообщило, что погрешность в периоде обращения составила +3.5 час относительно расчетной, в наклонении – 0.04°. На выполнение дальнейшей программы эти отклонения почти не повлияли.


НА ОРБИТЕ - ПЕРВЫЕ СНИМКИ

    Через четыре часа после выхода на орбиту, после первоначального определения параметров, был введен нормальный режим работы системы ориентации. В тот же день на аппарате включили 4-й маховик и разрешили запись телеметрии в бортовое запоминающее устройство. 12 апреля в 02:07 КА выполнил разворот на 180° и после этого вошел в связь с Землей через остронаправленную антенну HGA1. Примерно в 05:40 прошла закладка на борт программы научных измерений, и уже 12 и 13 апреля состоялись первые сеансы. Работали магнитометр и ASPERA (магнитное поле и плазма), VIRTIS (облачность Венеры) и VMC (поверхность в ультрафиолете). Первые научные данные с борта Venus Express были получены на Земле уже через двое суток после выхода на орбиту вокруг Венеры. 12 и 13 апреля спектрометр VIRTIS впервые в истории исследования Венеры провел съемку южного полушария планеты, в ходе которой были получены завораживающие снимки! На левой части снимка (дневная сторона Венеры) можно увидеть структуру облаков с четкими полосками, которые, очевидно, образовались вследствие движения ветров с большими скоростями на высоте 65–75 км. На правой части того же снимка (ночная сторона) показано тепловое излучение с длиной волны 1.7 мкм, идущее из нижних слоев атмосферы. На высоте 55–60 км облачность (спиралевидные структуры) является более плотной и «задерживает» в атмосфере большее количество тепла. Темные полосы на этом снимке соответствуют более плотным облакам, светлые – более тонким. Cтруктура этой части атмосферы является динамической.

Venus Express - ESA
Возможно, так выглядит поверхность Утренней звезды (по версии художников ЕКА)
Космический аппарат "Venus Express" - ESA

    Еще один снимок был получен камерой VMC, правда, он имеет разрешение похуже – 150 км на пиксел. Здесь также виден диск Венеры в искусственных цветах. 15 апреля в 18:30 UTC станция выполнила малыми ЖРД маневр контроля перицентра (Pericentre Control Manoeuvre). Импульс длился 504 сек и обеспечил приращение скорости 5.0859 м/с (уставка – 5.8 м/с). Эта коррекция задала новую высоту перицентра орбиты КА – 257 км (вместо 250 км по плану). 20 апреля около 08:00 UTC был выполнен первый из пяти маневров по снижению высоты апоцентра (Apocentre Lowering Manoeuvre, ALM). На этот раз использовался маршевый двигатель – он проработал 379 сек и обеспечил приращение скорости 200.298 м/с (уставка – 200 м/с). В результате аппарат был переведен на промежуточную орбиту с высотой апоцентра 99000 км и периодом обращения около 40 часов. Второй маневр ALM был проведен 23 апреля. Расчетная величина импульса была 105.30018 м/с с целью снижения расстояния в апоцентре до 76334 км (высоты до 70463 км) и периода до 1543.5 мин. Недоработка основного ЖРД составила 0.47%, что дало высоту на 8 км больше, а период – на 14.1 сек.
    Третий маневр 26 апреля с номинальной DV=9.16653 м/с был выполнен малыми ЖРД с погрешностью 0.52%, и после него высота была на 9 км выше расчетной, а период – на 15.2 сек больше. В промежутках между маневрами с 22 апреля шла проверка и калибровка приборов станции. 27 апреля была сделана еще одна попытка включения Фурье-спектрометра PFS, но успеха она не принесла, и из основной программы работ этот прибор исключен. 28 апреля была выполнена съемка камерой VMC из перицентра орбиты для проверки алгоритма получения изображений с 30-секундной экспозицией. 1 и 3 мая состоялись первые штатные наблюдения с помощью спектрометра SPICAV. Четвертый маневр 29 апреля (уставка DV=8.0349 м/с, расчетное время работы двигателей 603 сек) и пятый 2 мая (1.951828 м/с, 233 сек) завершили процедуру коррекции высоты апоцентра. Наконец, 6 мая в 13:30 UTC был выполнен второй подъем перицентра (приращение скорости 3.10 м/с , продолжительность 301 сек), после чего Venus Express оказалась на рабочей орбите высотой 250x66600 км с периодом 24 часа. Группа управления узнала об этом 6 мая в 19:49 UTC, когда аппарат вышел на связь со станцией Нью-Норсия. Формально, однако, первым рабочим витком признали следующий, начиная с прохождения апоцентра 7 мая в 13:31 UTC.
    Управление полетом Venus Express ведется из Дармштадта преимущественно через станцию Себрерос в Испании с 35-метровой антенной. Интересный и важный эксперимент был проведен там 30 марта: автоматическая подготовка и сеанс связи с приемом телеметрии, выдачей команд, измерениями дальности и относительной скорости. Управление аппаратурой станции осуществлял ее компьютер по данным, поступившим от системы планирования миссии. В дальнейшем предполагается сделать такие сеансы нормой.
Бесплатная консультация Юриста в Вологде.
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru