31 декабря 2007 г., завершив два полных витка вокруг Солнца общей продолжительностью в три года, американская АМС Deep Impact / EPOXI вернулась к Земле и
в 19:29 UTC совершила пролет на высоте 19310 км над северо-западной частью Австралии. Задачей пролета было снизить гелиоцентрическую скорость КА и сделать его орбиту близкой
к круговой с периодом в один земной год. Потребуется еще два гравитационных маневра, чтобы вывести Deep Impact к ее новой цели - комете Хартли-2.
В настоящее время Deep Impact работает по дополнительной программе EPOXI (проект повторного использования станции Deep Impact), предусматривающей исследования кометы
на пролете (эта часть программы на этапе предложения была известна как DIXI) и наблюдения звезд с планетными системами с целью определения характеристик этих
внесолнечных планет.
Станция Deep Impact была запущена 12 января 2005 г. и выполнила свою главную задачу 4 июля, нанеся специальным «умным» снарядом прицельный удар по ядру кометы Темпеля-1
и пронаблюдав выброшенное из него вещество. 20 июля 2005 г. аппарат провел коррекцию траектории ТСМ-8, обеспечивающую возвращение к Земле 31 декабря 2007 г., и вскоре
после этого был погружен «в спячку» - до тех пор, пока Земля не решит его судьбу и не выделит средства на дальнейшие работы. Лишь раз в полгода с АМС проводились сеансы
связи - чтобы убедиться, что на борту все в порядке.
|
План и траектория полета АМС Deep Impact
|
МИССИЯ EPOXI: ПРОЛЕТ ЗЕМЛИ
|
Решение о продлении миссии Deep Impact было объявлено 3 июля 2007 г., и уже 24-25 сентября управленцы группы Майкла А'Хирна (Michael A1 Hearn) вывели станцию из
«спячки». В течение нескольких суток проводились траекторные измерения, которые позволили уточнить орбиту EPOXI. 4 октября операторы включили бортовую научную аппаратуру
и отсняли произвольно выбранный район неба. Стало ясно, что вся электроника исправна и что механические компоненты - затворы и колеса фильтров - функционируют
нормально. 1 ноября аппарат включил на 3 мин свои двигатели и успешно выполнил маневр ТСМ-9, обеспечивающий пролет у Земли по определенной траектории. Дополнительная
коррекция ТСМ-10, заложенная в план на конец ноября, не потребовалась.
Как раз в это время решался вопрос: а куда, собственно, летит станция EPOXI? Дело в том, что в июле ее новой целью была названа комета Бётина (85Р Boethin), с которой
аппарат должен был сблизиться 5 декабря 2008 г. Однако точные параметры орбиты цели не были известны: комета была открыта Лео Бётином в 1975 г., наблюдалась во
второй раз при возвращении к Солнцу в 1986 г., а в 1997 г., невзирая на прогресс астрономических инструментов, найти ее не удалось.
В первой половине октября под руководством Карен Мич (Karen J. Meech) был предпринят интенсивный поиск кометы Бётина, который не принес результата. Стало ясно,
что рисковать нельзя: если комета будет найдена уже после пролета Земли, бортовых запасов топлива может не хватить для выхода «на перехват».
Впрочем, не исключено и то, что ее ядро распалось на отдельные фрагменты, так что и искать-то уже нечего...
В результате А'Хирн предложил NASA отказаться от исследования кометы Бётина и направить EPOXI к запасной цели - комете Хартли-2 (103P/Hartley 2). Этот объект из
семейства Юпитера открыл в 1986 г. Малколм Хартли (Malcolm Hartley). Комета обращается вокруг Солнца по вытянутой орбите с наклонением 13.6° и периодом 6.4 года.
Достоинством кометы Хартли-2 была хорошо определенная орбита, а недостатком - то, что встреча с ней предстояла лишь в октябре 2010 г. Вероятно, хитрый А'Хирн
просчитал заранее, что NASA может и не дать денег на три года работы EPOXI и сначала добился продления полета на год, а потом поставил агентство перед необходимостью
замены цели. В NASA охнули, но отступать было некуда: космическое ведомство стало искать дополнительное финансирование, а А'Хирн получил разрешение планировать
пролет Земли уже «под Хартли».
30 ноября группа А'Хирна защитила проект миссии к комете Хартли-2 в Директорате научных программ NASA и получила «добро» на продление миссии EPOXI до 2010 г.
Официально об изменении цели станции было объявлено 13 декабря.
Тем временем 5 ноября станция провела первые наблюдения в рамках дополнительной программы EPOCh с помощью инструмента высокого разрешения HRI. Объектом наблюдений
была визуальная двойная звезда 9-й величины в Большой Медведице, а целью - убедиться в необходимой степени стабилизации инструмента. Наблюдения продолжались 12 часов
и состояли из полутора тысяч 30-секундных экспозиций.
8 ноября со второй попытки эти данные были приняты Сетью дальней связи NASA. Анализ показал, что аппарат успешно захватил звезду и удерживал ее в выбранном поле
зрения 256x256 пикселов ПЗС-матрицы. Изображение оказалось значительно смещено от центра, но, как показало расследование, причиной этого был неучет аберрации.
Специалисты заключили, что запланированные наблюдения в поле 128x128 пикселов будут возможны после поправки на аберрацию и учета рассогласования оптических осей
звездного датчика и инструмента HRI. С фотометрической точки зрения достигнут уровень точности в несколько тысячных звездной величины, который предполагается улучшить
за счет изменения алгоритма калибровки данных.
17 декабря была проведена первая калибровка научной аппаратуры по рассеянному свету с использованием Луны в качестве источника. Большая часть из бб снимков была
сделана при нахождении Луны непосредственно за границами поля зрения. Второй, основной, сеанс по Луне был проведен 29 декабря с расстояния около 1 млн км. В его
ходе аппарат «проезжал» спектрометром HRI по Луне с целью определения характеристик ИК-детектора и проверки равномерной чувствительности по всей матрице. Калибровке
подвергся и прибор среднего разрешения MRI.
Пролет Земли 31 декабря прошел в полном соответствии с планом. В результате встречи с Землей параметры гелиоцентрической орбиты станции
изменились (см. таблицу).
ПАРАМЕТРЫ ОРБИТЫ
Дата i,° Rp, а.е. Ra, а.е. P, сут
16.12.2007 0.646° 0.9808 1.6402 548.0
16.01.2008 4.224° 0.9106 1.0900 365.4
|
Проекция траектории ЕРOХI на поверхность при пролете Земли 31 декабря
|
МИССИЯ EPOXI: ПРОЛЕТ ЗЕМЛИ
|
Чтобы достичь кометы Хартли-2, станции Deep Impact / EPOXI предстоят еще две новогодние встречи с Землей - 30 декабря 2008 г. и 29 декабря 2009 г. По существу эти
пролеты будут удерживать станцию на той же орбите в ожидании возвращения кометы к Солнцу.
Наконец, 11 октября 2010 г. станция достигнет кометы Хартли-2 и пройдет на расстоянии около 1000 км от ее ядра. Во время пролета комета будет находиться на
незначительном расстоянии от Земли и вблизи перигелия, который она пройдет 28 октября на расстоянии 1.059 а.е. от Солнца.
Подпрограмма EPOCh, как и планировалось ранее, будет выполнена в течение первой половины 2008 г. Первый сеанс запланирован на 23 января - наблюдаться будет
затмение своей звезды гигантской экзопланетой НАТ-Р-2. Фотометрия звезд будет продолжаться до конца мая. Предполагается изучить от трех до шести звезд* с
экзопланетами, проходящими по диску светила, - всего таких звезд известно 33 - и попытаться найти у них неизвестные ранее планеты, а у планет выявить кольца и
спутники. Кроме того, аппарат будет наблюдать Землю с целью проверки компьютерных моделей распределения видимого и ИК-из-лучения типичной землеподобной планеты.
|
Тестовый снимок Луны, сделанный прибором HRI 29 декабря в 22:00 UTC и специально обработанный для повышения четкости изображения.
|
МИССИЯ EPOXI: ПРОЛЕТ ЗЕМЛИ
|
После этого Deep Impact будет погружен в двухлетнюю «спячку» (с короткими перерывами на гравитационные маневры у Земли), из которой выйдет летом 2010 г. Два
оставшихся месяца будут посвящены подготовке к пролету кометы и научным наблюдениям.
Через несколько недель после пролета, когда все записанные на борту данные будут приняты на Земле, дополнительная миссия АМС Deep Impact завершится.
Новые встречи с Землей
В течение января - августа 2008 г. бывший Deep Impact вел фотометрические наблюдения шести звезд с планетными системами
затменного типа - НАТ-Р-4, TrES-2, TrES-3, Х0-2, GJ436, WASP-3 и НАТ-Р-7. Каждая система наблюдалась на протяжении примерно трех недель, что
соответствовало пяти-шести прохождениям известной планеты по диску звезды, а также заходам планеты за звезду. В частности, с 1 по 28 мая наблюдалась
система Gliese 436 - за это время астрономы рассчитывали «перекрыть» предполагаемый период обращения второй планеты этого красного карлика и
обнаружить ее. Кроме того, трижды - 19 марта, 29 мая и 4 июня - наблюдалась «модельная» система Земля - Луна. Всего на камере HRI было получено
свыше 180000 снимков фотометрического качества в полосе 350-950 нм с экспозицией по 50 секунд. Наблюдения были завершены 31 августа работой по
гигантской планете системы НАТ-Р-7.
С середины октября до середины ноября 2008 г. с помощью EPOXI проводились эксперименты по так называемому «межпланетному
Интернету». Идея состоит в том, что, как и в случае земной Сети, информация передается отдельными пакетами, которые могут проходить через разные
временно свободные КА и станции-ретрансляторы и собираться воедино у конечного адресата. Проблема же заключается в том, что на Земле задержки в
прохождении отдельных пакетов измеряются миллисекундами, в крайнем случае секундами, а при передаче данных с межпланетных расстояний они составляют
десятки минут, а то и часы; кроме того, обычным делом является внезапное прекращение связи - например, при заходе КА за планету.
Для отслеживания и сборки таких пакетов Управление космической связи и навигации NASA и вице-президент Google Inc.
Винт Серф (Vint Cerf) разработали специальный «сетевой протокол, допускающий задержки» DTN (Delay Tolerant Networking). Отличие его от «земного»
TCP/IP состоит в том, что при отсутствии связи с адресатом пакет данных не сбрасывается, а хранится на узле сети до тех пор, пока его не удастся
передать дальше; таким образом, в конечном счете он дойдет до цели.
Эксперимент DINET, название которого образовано от первоначального имени КА Deep Impact проводился дважды в неделю
на протяжении месяца. Девять компьютеров в Лаборатории реактивного движения имитировали станции на Земле, Марсе и Фобосе, а КА играл роль ретранслятора.
Между компьютерами пересылалось несколько десятков изображений, разбитых на пакеты, причем часть их шла исключительно по Земле, а часть направлялась
через Deep Impact находившийся на расстоянии примерно 32 млн км.
Как сообщила 18 ноября пресс-служба JPL, эксперимент прошел успешно - все данные были переданы без искажений, несмотря
на имитацию различных сбоев и отказов. Следующий подобный эксперимент предполагается провести летом 2009 г. с использованием МКС в качестве узла сети.
Разработчики считают, что подобная технология значительно облегчит работу с межпланетными станциями, а также обеспечит надежную связь с астронавтами
на поверхности Луны.
Баллистическая схема полета к комете Хартли-2 (103Р) включает три пролета КА вблизи Земли. Как мы знаем, EPOXI
выполнил первый из них 31 декабря 2007 г. Условия второго возвращения к Земле были заданы коррекцией ТСМ-12, которая состоялась 19 июня 2008 г.,
и уточнены в ходе подлетной коррекции 10 декабря.
29 декабря 2009 года в 21:41 UTC станция прошла на расстоянии 49800 км от центра Земли, или на высоте около 43440
км над Тихим океаном, имея относительную скорость 5289 м/с. Обычно космические аппараты проводятся на значительно меньшей высоте, чтобы получить
в результате гравитационного маневра существенное приращение скорости. В данном случае, однако, главной целью пролета было уменьшение эксцентриситета
гелиоцентрической орбиты и изменение ориентации ее главной оси; для этого тесное сближение не было нужно. Параметры орбиты КА за месяц до и
через месяц после встречи с Землей приведены в таблице.
Изменения параметров орбит КА EPOXI в результате пролета Земли
Дота i Rp, a.e. Ra, a.e. P, Cут
30.11.2008 4.240° 0.9091 1.0896 364.88
29.01.2009 6.549° 0.9817 1.0267 367.56