BLÍZKO Švec | |
---|---|
"Near Earth Asteroid Rendezvous - Shoemaker" | |
| |
Zákazník | NASA |
Úkoly | Přelet, umělá družice |
rozpětí | (253) Matilda (27. 6. 1997) |
Satelit | (433) Eros |
panel | Cape Canaveral , LC-17B |
nosná raketa | Delta-2 7925 |
zahájení | 17. února 1996 20:43 UTC |
Vstup na oběžnou dráhu | 14. února 2000 15:33 UTC |
Deorbit | 12. února 2001 20:01 UTC |
ID COSPAR | 1996-008A |
SCN | 23784 |
Specifikace | |
Hmotnost | 487 kg |
Napájení | 1800 W |
Logo mise | |
Mise BLÍZKO - | |
Mediální soubory na Wikimedia Commons |
" Near Earth Asteroid Rendezvous Shoemaker " (zkr. " NEAR Shoemaker ") - automatická meziplanetární stanice (AMS) NASA , vyslaná v roce 1996 k asteroidu Eros . Zařízení, dříve nazývané „NEAR spaceship“ , dostalo své současné jméno 14. března 2000 na počest amerického geologa Eugena Shoemakera , který zemřel při autonehodě v Austrálii v roce 1997 . Shoemakerův dlouhodobý výzkum významně ovlivnil pochopení role asteroidů při vzniku planet . [jeden]
NEAR Shoemaker byl první umělý satelit asteroidu [2] a první umělý objekt, který na asteroidu přistál . [3] Na cestě k Erosu loď prozkoumala asteroid Matilda . NEAR Shoemaker fungoval celkově něco málo přes pět let, včetně asi jednoho roku na oběžné dráze Erosu.
V roce 1983 navrhl výbor NASA pro průzkum sluneční soustavy poslat kosmickou loď k blízkozemnímu asteroidu . Poté, v roce 1986, komplexní vyhodnocení mise NEAR, po kterém následovala Scientific Working Group ( SWG , zkratka z anglické Scientific Working Group ). Tým dospěl k závěru, že mise by mohla zahrnovat vozidlo používané v misích programu NASA Planetary Exploration Program.
V roce 1990 NASA představila nový program nízkonákladových výzkumných misí s názvem Discovery . V rámci programu bylo rozhodnuto vyslat kosmickou loď k blízkozemnímu asteroidu. V roce 1990 byly předloženy dvě nabídky od Laboratoře aplikované fyziky (APL) a Laboratoře proudového pohonu (JPL). Nakonec byl vybrán návrh APL. [čtyři]
Vývoj aparátu začal v prosinci 1993 a trval více než dva roky. Náklady na misi NEAR jsou asi 150 milionů amerických dolarů . [5]
V roce 1992 bylo provedeno pátrání po předmětech odpovídajících možnostem NEAR Shoemaker. Byla zohledněna následující omezení:
Třetí a čtvrté omezení souvisí s cenou a složitostí kosmické lodi a splnění páté podmínky umožnilo uskutečnit misi pomocí nosné rakety třídy Delta . Cíle uvedené v tabulce byly předběžně vybrány:
Cílový asteroid | Průměr, km [6] | zahájení | Příchod | ΔV po startu, km/s | Celkové ΔV, km/s |
---|---|---|---|---|---|
(1943) Anteros | 1.8 | května 1997 | září 1998 | 0,75 | 5.35 |
(4660) Nereus (s rozpětím (2019) van Albada ) |
1,0 | ledna 1998 | ledna 2000 | 1.20 | 5,74 |
(3361) Orfeus | 0,8 | březen 1998 | května 1999 | 1.46 | 5.47 |
(4660) Nereus | 1,0 | ledna 2000 | října 2001 | 0,70 | 5.05 |
Všechny cíle, které splňují požadovaná kritéria, jsou však malé. Vědci se obávali, že malá velikost zkoumaného objektu by mohla omezit množství a rozmanitost vědeckých informací.
Jako cíl byl často zmiňován i asteroid Eros , který se přibližuje k oběžné dráze Země v periheliu . Potřeboval však ΔV větší než 6 km/s a velký šikmý start asymptota . Eros je oproti ostatním navrhovaným cílům mnohem větší (34,4 × 11,2 × 11,2 km [7] ) , proto bylo pro odstranění těchto nedostatků rozhodnuto o prodloužení doby letu o jeden rok, aby se využila jeho gravitace při letu v blízkosti Země za rok opravit úhel sklonu zařízení k rovině ekliptiky sluneční soustavy . [čtyři]
NEAR Shoemaker byl navržen v Applied Physics Laboratory ( APL , zkratka pro Applied Physical Laboratory ) . Toto je 55. kosmická loď navržená APL. [osm]
„NEAR Shoemaker“ má tvar osmibokého hranolu se čtyřmi pevnými solárními panely z arsenidu galia uspořádanými jako větrný mlýn. Na horní základnu hranolu byla instalována vysokozisková anténa o průměru 1,5 metru [9]
Základní plocha přístroje byla 1,7 m² . Celková hmotnost na startu včetně paliva - 805 kg , bez paliva - 487 kg. [deset]
Řídící subsystémy:
Vědecké přístroje:
Command and Control Subsystem ( C&DH , zkratka z anglického Command and Data Handling ) byl zodpovědný za řízení NEAR Shoemaker , navrženého pro provádění příkazů ze Země, sběr, zpracování a formátování telemetrických dat , zapínání a vypínání dalších zařízení přístroje. . Subsystém obsahoval rozhraní MIL-STD-1553 pro komunikaci s dalšími procesorem řízenými subsystémy. C&DH bylo vybaveno dvěma paměťovými moduly: kapacita prvního byla 0,67 Gbit , druhého 1,1 Gbit .
Stabilizační subsystém ( G&C , zkratka z angličtiny. Guidance and Control ) je určen pro nasměrování antény s vysokým ziskem během komunikačních relací se Zemí, umístění aparátu pro nasměrování vědeckých přístrojů do zkoumané oblasti. K provádění těchto funkcí bylo použito několik nástrojů, včetně čtyř polokulových 30 mm gyroskopů . Gyroskopy byly také použity k určení kurzu a měření změny rychlosti (ΔV). Stabilizační subsystém navíc poskytoval kontrolu nad tepelným stavem zařízení a chránil je před přehřátím nebo podchlazením.
Telekomunikační subsystém zajišťoval komunikaci aparátu se Zemí. Součástí subsystému byla jedna anténa s vysokým ziskem ( HGA , zkráceně z anglického High-Gain Antenna ) a dvě antény s nízkým ziskem ( LGA , zkráceně z anglického Low-Gain Antenna ). HGA se používal k přenosu velkého množství dat a mohl pracovat s přenosovou rychlostí až 26,8 Kbps . LGA se používaly v případech, kdy bylo potřeba šetřit energií, např. při letu NEAR Shoemaker k cíli. Směnný kurz antény s nízkým ziskem byl velmi nízký, od 9 bps .
Součástí napájecího subsystému jsou čtyři solární panely z arsenidu galia , každý o rozměrech 1,83 × 1,2 metru , a nikl-kadmiová baterie s kapacitou 9 Ah . V počáteční fázi, ve vzdálenosti 1 a. tj. solární panely poskytovaly výkon 1880 wattů v největší vzdálenosti od Slunce - asi 400 wattů .
Pohonný subsystém je určen k provádění manévrů a řízení polohy vozidla. Zahrnuje jeden hlavní motor s tahem 450 N , čtyři tahové motory 21 N a sedm malých motorů s tahem 3,5 N. Hlavní dvousložkový motor byl používán pro manévry ve vesmíru . Zbývající motory jsou jednosložkové a sloužily k ovládání polohy aparátu. [jedenáct]
Multispektrální kamera ( MSI , zkratka z angličtiny. Multi-Spectral Imager ) určená k získávání snímků ve viditelném a blízkém infračerveném pásmu. Kamera obsahuje osm filtrů pokrývajících rozsah od 450 do 1100 nm . Pozorovací úhel kamery je 2,95° × 2,26° s rozlišením 537 × 244 pixelů . Tyto vlastnosti umožňují získat rozlišení 10 × 16 m ze vzdálenosti 100 km . Multispektrální kamera byla použita k určení tvaru Erosu, strukturních rysů povrchu a ke zmapování distribuce minerálů . [12]
Infračervený spektrometr ( NIS , zkratka z angličtiny. Near-Infrared Spectrograph ) pracoval ve spektrálním rozsahu od 0,8 do 2,6 mikronů . Bylo zamýšleno studovat chemické složení asteroidu měřením spektra slunečního světla odraženého od povrchu. [13]
K určení vzdálenosti k Erosu byl použit laserový výškoměr ( NLR , zkratka NEAR Laser Rangefinder ), který umožnil přesně změřit tvar asteroidu. Laserový vysílač, který je součástí zařízení, pracoval na vlnové délce 1,06 μm a generoval pulzy o výkonu 15 mJ a délce trvání 12 ns [14]
X-ray Gamma Spectrometer ( XGRS , zkratka X-ray/Gamma-Ray Spectrometer ) vyvinul globální mapy chemického složení povrchu Erosu měřením emise gama a rentgenového záření z asteroidu, vzniklého v souvislosti s vliv sluneční energie. Ve skutečnosti se přístroj skládal ze dvou zařízení měřících elektromagnetické vlny různých délek. Rentgenová měření byla použita k detekci chemických prvků , jako je hořčík , hliník , křemík , vápník , titan a železo ve složení povrchu asteroidu . V rozsahu gama byl zkoumán povrch asi 10 cm hluboký na přítomnost kyslíku , křemíku, železa, vodíku , draslíku , thoria a uranu . [patnáct]
K měření magnetického pole Eros byl použit tříosý fluxgate magnetometr . Senzor zařízení byl instalován na základně vysokoziskové antény a elektronika byla instalována v další části zařízení. Senzor používal osm volitelných úrovní citlivosti v rozmezí od 4 nT do 65 536 nT. [16]
Rádiový oscilátor ( RS , zkratka z anglického Radio Science ), pracující na frekvenci 8438 MHz , umožňoval určit radiální rychlost s přesností 0,1 mm/s a sloužil i k měření gravitačních parametrů Erosu. [17]
NEAR Shoemaker sledoval takzvanou trajektorii "Delta VEGA" potřebnou k přiblížení k Erosu, jehož dráha je skloněna pod úhlem 10,8 ° [7] k rovině ekliptiky sluneční soustavy . „Delta V“ znamená změnu rychlosti vozidla a „EGA “ znamená Earth Gravity Assist . [osmnáct]
17. února 1996 bylNEAR Shoemaker vypuštěnz odpalovací rampy 17-B na mysu Canaveral na Floridě pomocí třístupňové americké nosné rakety Delta-2 7925. [19] Ve výšce asi 183 km se sklonem 28,74 ° raketa vstoupila na parkovací dráhu . Doba pobytu na parkovací oběžné dráze byla relativně krátká (13 minut ) . To naznačuje, že sluneční energie se začala využívat hodinu po startu.
Třetí stupeň fungoval zcela v zemském stínu. Přibližně 22 minut po startu se tento stupeň oddělil a solární panely se rozmístily . Po oddělení třetího stupně se jeho řídicí systém stal zodpovědným za řízení aparatury. Po dobu 37 minut , od okamžiku startu až do výstupu NEAR Shoemaker ze stínu Země, zařízení podporovalo práci pomocí vestavěných baterií. Protože jejich velikost a hmotnost byly omezené, fungovaly pouze ty nejdůležitější systémy. [osmnáct]
Let k asteroidu (253) Matilda trval více než 16 měsíců .
Během prvních týdnů letu byl kontrolován stav zařízení. Také v tomto období byly prováděny malé starty motoru za účelem kalibrace pohonného systému a nápravy odchylek od dané trajektorie. Poté bylo z důvodu úspory energie zařízení převedeno do režimu minimální aktivity. Všechny nástroje byly deaktivovány. Telemetrický subsystém periodicky zpracovával servisní operace a navigační data a ukládal je. K udržení teploty neaktivních systémů byly použity ohřívače. [osmnáct]
NEAR Shoemaker udržoval tento režim spánku, s výjimkou zemských kontaktů, které byly prováděny jednou za tři týdny, každý na čtyři hodiny. Kontakty byly nezbytné pro analýzu stavu zařízení na Zemi a pro získání nashromážděných telemetrických dat.
27. června 1997 proletěl NEAR Shoemaker v minimální vzdálenosti 1200 km od asteroidu Matilda. Rychlost průletu byla 9,94 km/s . Během letu zařízení pořídilo více než 500 snímků planetky [20] . Rozlišení nejvyšší kvality z nich je 180 metrů na pixel . Rovněž bylo získáno 7 barevných snímků s rozlišením 400-500 metrů na pixel. [21] Díky pomalé rotaci byl NEAR Shoemaker schopen vyfotografovat pouze asi 60 % povrchu. [dvacet]
Kromě telemetrických pozorování bylo měřeno magnetické pole a hmotnost Matildy. Během odletu aparatury bylo provedeno pátrání po možných satelitech asteroidu, které však nebyly detekovány. [osmnáct]
Dne 3. července 1997 , týden po průletu Matildy, byl pomocí motoru vozidla proveden první manévr, který byl nutný ke snížení perihélia z 0,99 AU . e. až 0,95 a.u. e. Manévr byl proveden ve dvou fázích, aby se zabránilo přehřátí motoru.
Další důležitou fází mise byl průlet kolem Země, nutný ke změně sklonu k ekliptice sluneční soustavy z 0,5° na 10,2° a zmenšení vzdálenosti afélia z 2,17 AU. e. do 1,77 a. e. Let se uskutečnil 22. ledna 1998 ve výšce 540 km od povrchu planety.
Zajímavým aspektem průletu kolem Země byl fakt, že změněná trajektorie skončila nad jižní polární oblastí planety na značnou dobu. To umožnilo získat řadu unikátních snímků Antarktidy .
Podle původního letového plánu měl NEAR Shoemaker obíhat kolem Erosu 10. ledna 1999 . Dne 20. prosince 1998 však došlo během brzdného impulsu v důsledku selhání softwaru k přerušení komunikace se zařízením na 27 hodin . V tomto ohledu byl přijat nový letový plán.
Podle nového plánu proletěl 23. prosince NEAR Shoemaker ve vzdálenosti 3827 km od těžiště Erosu. Datum vstupu asteroidu na oběžnou dráhu bylo posunuto na 14. února 2000 . Zařízení mělo vstoupit na heliocentrickou dráhu shodující se s dráhou Erosu.
3. ledna 1999 byl pomocí motoru proveden manévr k úpravě trajektorie a rychlosti aparátu nutného pro opětovné setkání s asteroidem.
Při průletu kolem Erosu byly pořízeny jeho fotografie, data byla sbírána pomocí infračerveného spektrometru [18] .
Dne 14. února 2000 vstoupil NEAR Shoemaker na oběžnou dráhu Erosu s periapsou 327 km , apoapsis 450 km a oběžnou dobou 27,6 dne [18] Na této dráze byly pořízeny první snímky asteroidu.údaje o povrchu a geologii Erosu.
3. března 2000 se zařízení přiblížilo k Erosu na vzdálenost přibližně 205 km a pracovalo na téměř kruhové dráze asi měsíc. Během této doby byly shromážděny informace o složení asteroidu. [23]
1. dubna 2000 "NEAR Shoemaker" zahájil další fázi konvergence s Erosem, aby jej mohl podrobněji prostudovat. 11. dubna zařízení vstoupilo na kruhovou dráhu, ve vzdálenosti asi 100 km [24]
22. dubna 2000 sonda pokračovala v přibližování k asteroidu a 30. dubna vstoupila na 50kilometrovou oběžnou dráhu, která je pro studium asteroidu nejvhodnější. NEAR Shoemaker zůstal na této oběžné dráze téměř do konce roku 2000 [25] Během tohoto období bylo provedeno velké množství studií. O něco více než měsíc později byl infračervený spektrometr nucen vypnout po náhlém přepětí v zařízení. Pomocí zařízení bylo za dobu provozu získáno více než 58 tisíc spektrálních snímků[26]
13. prosince 2000 NEAR Shoemaker naposledy změnil svou dráhu a přiblížil se k asteroidu na vzdálenost asi 35 km . Na této oběžné dráze byly hlavní studie provedeny pomocí spektrometru gama záření, který studuje chemické složení povrchu. [27]
12. února 2001 začala sonda zpomalovat a pomalu klesat k Erosu. O dva dny později, 14. února , přistál NEAR Shoemaker na povrchu asteroidu. Během sestupu byly pořízeny snímky povrchu ve vysokém rozlišení, včetně 69 detailních snímků z posledních 5 km sestupu. [3]
Zařízení zvládlo měkké přistání na Erosu. Podle ředitele projektu NEAR Roberta Farquhara byla vertikální rychlost dotyku povrchu 1,5–1,8 m/s [28] . Zařízení nebylo poškozeno. Po přistání byla solární pole osvětlena Sluncem a dodávalo energii spektrometru gama záření. Při práci na povrchu by toto zařízení mohlo s vysokou přesností určit složení půdy Erosu v hloubce až 10 centimetrů . [29]
Zatímco byl na povrchu, zařízení přenášelo data déle než dva týdny. 28. února byla dokončena mise NEAR [30] . V prosinci 2002 byl proveden poslední pokus o kontakt se zařízením, který se ukázal jako neúspěšný [31] .
Hlavní cíle mise NEAR související s průzkumem asteroidů (253) Matilda a (433) Eros byly splněny.
Data získaná během letu asteroidu Matilda sondou NEAR Shoemaker umožnila zpřesnit velikost a periodu rotace planetky. Byl studován tvar a složení povrchu a byly získány hodnoty hmotnosti a hustoty Matildy. [32]
Po zhruba roční práci na oběžné dráze Erosu se NEAR Shoemaker podařilo shromáždit velké množství vědeckých informací.
Měření provedená laserovým výškoměrem umožnila vytvořit trojrozměrný model planetky. [33]
Díky slunečním erupcím 22. a 23. března 2000 , dříve než se očekávalo, bylo chemické složení asteroidu určeno pomocí spektrometru gama záření. Na povrchu byly nalezeny hořčík , hliník , křemík , vápník a železo . [23] Vědci se domnívají, že Eros není produktem srážky, ale vznikl před 4,6 miliardami let. [34]
Měření NEAR Shoemaker umožnilo získat nebo zpřesnit orbitální a fyzikální charakteristiky asteroidu.
Slovníky a encyklopedie | |
---|---|
V bibliografických katalozích |
Průzkum asteroidů automatickými meziplanetárními stanicemi | |
---|---|
Letící | |
Z oběžné dráhy | |
Landers | |
Rozvinutý | |
Prozkoumané asteroidy | |
Aktivní AMC jsou označeny tučně |
Discovery program _ | |
---|---|
Provozní |
|
Budoucnost | |
Dokončeno |
|
Doporučeno |
|