Американская межпланетная станция Messenger (Mercury)
Задачи полета
Меркурий относится к одним из самых малоизученных объектов Солнечной системы. За всю историю космических исследований его посетил всего один аппарат - Маринер-10, 3 раза пролетевший мимо планеты в 1974-1975 годах. В настоящее время заснято менее половины поверхности Меркурия, отсутствуют данные о химическом составе, строении планеты и многом другом. Для заполнения этих пробелов НАСА была организована миссия MESSENGER.
MESSENGER покидает Землю
Конструкция аппарата
Стартовая масса АМС Messenger - около 1100 кг, причем почти 600 кг (более половины всей массы) - топливо. Корпус аппарата изготовлен из композиционного графитового материала и имеет размеры 1,42x1,85x1,27 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. Обращенная к Солнцу сторона аппарата прикрыта солнцезащитным экраном размером 2,5x2 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 1.5х1.65 м с фотоэлементами на арсениде галлия. Они способны вырабатывать более 2 кВт, но аппарату достаточно всего 385-485 Вт на стадии перелета 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.
Двигательная установка станции включает в себя двухкомпонентный маршевый двигатель с тягой 68 кгс для больших манёвров и 16 малых однокомпонентых 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 Measurment 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.
Сборка MESSENGER
Научная аппаратура
В состав научной аппаратуры АМС входят:
- 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.
- 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.
- 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.
- Спектрометр энергичных частиц и плазмы EPPS (Energetic Particle and Plasma Spectrometer) предназначен для изучения состава, распределения и энергии заряженных частиц в магнитосфере Меркурия. Cостоит из спектрометра заряженных частиц EPS и высокоскоростного плазменного спектрометра FIPS.
- 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.
- Лазерный высотомер MLA (Mercury Laser Altimeter) предназначен для высокоточной топографической съёмки поверхности Меркурия.
- Трёхкомпонентный магнитометр MAG предназначен для исследования магнитных аномалий на поверхности Меркурия, а также для изучения структуры и динамики его магнитного поля.
Полёт к Меркурию
Траектория MESSENGER'а
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 ~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 MESSENGER'а
Траектория MESSENGER'а предусматривает 6 таких манёвров: 2 августа 2005 г. аппарат прошёл на высоте 2347 км от поверхности Земли, 24 октября 2006 г. состоялся пролёт около Венеры с минимальной высотой 2992 км. 5 июня 2007 г. MESSENGER ещё раз пролетел вблизи Венеры по верхней границе облаков на высоте 338 км от поверхности планеты. Во время первого пролёта мимо Венеры не было предусмотрено никакой программы научных исследований потому что Венера и Земля находились в верхнем соединении. Во время своего второго пролёта мимо Венеры MESSENGER сделал серию из 50 снимков удаляющейся планеты: первый - находясь на расстоянии в 60,6 тыс. км от планеты, последний - в 89,3 тыс. км. В течение второго пролёта Венеры MESSENGER также провел совместные работы по изучению поверхности Венеры с европейским космическим аппаратом <Венера Экспресс>. Кроме возможности сравнения данных полученных двумя КА, находящихся на разных траекториях и обладающих разными исследовательскими инструментами, эта работа стала для MESSENGER проверкой функционирования его научного оборудования.
Дополнительно
Последние новости науки и космоса: