stringtranslate.com

Гюйгенс (космический корабль)

«Гюйгенс» ( / ˈ h ɔɪ ɡ ən z / HOY -gənz ) былроботизированным космическим зондом для входа в атмосферу , который успешно приземлился наспутнике Сатурна Титане в 2005 году. Созданный и управляемый Европейским космическим агентством (ЕКА), запущенный НАСА, он был частью миссии Кассини-Гюйгенс и стал первым космическим кораблем, приземлившимся на Титан, и самой дальней посадкой от Земли, когда-либо совершавшейся космическим кораблем. [3] Зонд был назван в честь голландского астронома 17-го века Христиана Гюйгенса , [4] открывшего Титан в 1655 году.

Объединенный космический корабль Кассини-Гюйгенс был запущен с Земли 15 октября 1997 года. [4] Гюйгенс отделился от орбитального аппарата Кассини 25 декабря 2004 года и приземлился на Титане 14 января 2005 года недалеко от региона Адири . [5] Посадка «Гюйгенса » пока единственная, совершенная за пределами Солнечной системы , а также первая посадка на луну, отличную от земной. [6]

«Гюйгенс» приземлился на суше, хотя при его конструкции также учитывалась возможность приземления в океане . Зонд был разработан для сбора данных в течение нескольких часов в атмосфере и, возможно, короткое время на поверхности. Он продолжал отправлять данные еще около 90 минут после приземления.

Обзор

«Гюйгенс» был спроектирован так, чтобы войти в атмосферу Титана и затормозить ее, а также спустить на поверхность полностью оборудованную роботизированную лабораторию. Когда планировалась миссия, еще не было точно известно, будет ли местом посадки горный хребет, плоская равнина , океан или что-то еще, и считалось, что анализ данных Кассини поможет ответить на эти вопросы.

Судя по снимкам, сделанным Кассини на высоте 1200 км (750 миль) над Титаном, местом приземления оказалась береговая линия. Предполагая, что место приземления может быть нетвердым, «Гюйгенс» был спроектирован так, чтобы пережить удар, приводниться на жидкую поверхность Титана и отправить данные обратно в течение нескольких минут в этих условиях. Если это произойдет, то ожидается, что это будет первый случай, когда искусственный зонд приземлится во внеземном океане. У космического корабля было не более трех часов автономной работы, большую часть из которых планировалось использовать во время спуска. Инженеры рассчитывали получить с поверхности данные максимум за 30 минут.

Изображение Гюйгенса в разрезе

Система зонда «Гюйгенс» состоит из самого зонда массой 318 кг (701 фунт), который спустился на Титан, и оборудования поддержки зонда (PSE) массой 30 кг (66 фунтов), которое осталось прикрепленным к орбитальному космическому кораблю. Тепловой экран Гюйгенса имел диаметр 2,7 м (8,9 футов). После выброса экрана диаметр зонда составил 1,3 м (4,3 фута). PSE включал в себя электронику, необходимую для отслеживания зонда, восстановления данных, собранных во время его спуска, а также для обработки и доставки данных на орбитальный аппарат, откуда они были переданы или «направлены вниз» на Землю.

Зонд оставался бездействующим на протяжении 6,7-летнего межпланетного путешествия, за исключением полугодовых медицинских осмотров. [7] Эти проверки максимально точно следовали заранее запрограммированным сценариям спуска, а результаты были переданы на Землю для изучения экспертами по системам и полезной нагрузке.

Перед отделением зонда от орбитального корабля 25 декабря 2004 г. была проведена окончательная проверка работоспособности. Таймер «побега» был загружен точным временем, необходимым для включения систем зонда (15 минут до встречи с атмосферой Титана), затем зонд отделился от орбитального корабля и направился в свободное пространство к Титану за 22 дня без каких-либо активных систем. кроме таймера пробуждения.

Основным этапом миссии был спуск на парашюте через атмосферу Титана. Батареи и все другие ресурсы были рассчитаны на продолжительность миссии «Гюйгенс» 153 минуты, что соответствует максимальному времени спуска 2,5 часа плюс как минимум 3 дополнительные минуты (а, возможно, полчаса или больше) на поверхности Титана. Радиосвязь зонда была активирована на раннем этапе спуска, и орбитальный аппарат «слушал» зонд в течение следующих трех часов, включая этап спуска, и первые тридцать минут после приземления. Вскоре после окончания этого трехчасового окна связи антенна с высоким коэффициентом усиления (HGA) Кассини была повернута от Титана к Земле.

Очень большие радиотелескопы на Земле также прослушивали 10-ваттную передачу Гюйгенса , используя технику интерферометрии со сверхдлинной базой и режим синтеза апертуры. 14 января в 11:25 по центральноевропейскому времени телескоп Роберта К. Берда Грин-Бэнк (GBT) в Западной Вирджинии обнаружил несущую сигнал от Гюйгенса . GBT продолжал обнаруживать несущую сигнал даже после того, как Кассини перестал прослушивать входящий поток данных. Помимо GBT, восемь из десяти телескопов общеконтинентальной VLBA в Северной Америке, расположенных в Пай-Тауне и Лос-Аламосе, штат Нью-Мексико ; Форт-Дэвис, Техас ; Норт-Либерти, Айова ; Китт-Пик, Аризона ; Брюстер, Вашингтон ; Оуэнс-Вэлли, Калифорния ; и Мауна-Кеа, Гавайи , также слушали сигнал Гюйгенса . [8]

Сила сигнала, полученного на Земле от Гюйгенса , была сопоставима с сигналом от зонда Галилео (зонд спуска Юпитера), полученного VLA , и поэтому была слишком слабой, чтобы ее можно было обнаружить в реальном времени из-за модуляции сигнала (тогда) неизвестной телеметрия . Вместо этого на протяжении всего трехчасового спуска производилась широкополосная запись сигнала зонда. После того, как телеметрия зонда была передана с Кассини на Землю, известная теперь модуляция данных была удалена из записанного сигнала, оставив чистую несущую, которую можно было интегрировать в течение нескольких секунд для определения частоты зонда. Ожидалось, что посредством анализа доплеровского смещения сигнала Гюйгенса , когда он спускался через атмосферу Титана, скорость и направление ветра можно будет определить с некоторой степенью точности. Положение места посадки Гюйгенса на Титане было найдено с точностью (в пределах одного километра – один километр на Титане составляет 1,3 угловых минуты широты и долготы на экваторе) с использованием доплеровских данных на расстоянии от Земли около 1,2 миллиарда километров. Зонд приземлился на поверхность Луны на координатах 10°34′23″ю.ш., 192°20′06″ з.д.  / 10,573° ю.ш., 192,335° з.д. / -10,573; -192,335 (Зонд Гюйгенс) . Аналогичная методика использовалась для определения места посадки марсоходов путем прослушивания только их телеметрии.

Выводы

Гюйгенс приземлился около 12:43 по всемирному координированному времени 14 января 2005 года со скоростью удара, аналогичной скорости падения мяча на Землю с высоты около 1 м (3 фута). Он оставил вмятину глубиной 12 см (4,7 дюйма), прежде чем отскочить на плоскую поверхность и скользить по поверхности на 30–40 см (12–16 дюймов). Он замедлился из-за трения о поверхность и, достигнув места последнего пристанища, пять раз покачнулся вперед и назад. Датчики «Гюйгенса » продолжали обнаруживать небольшие вибрации еще две секунды, пока движение не утихло примерно через десять секунд после приземления. Зонд поднял облако пыли (скорее всего, органических аэрозолей , вылетающих из атмосферы), которое в результате удара оставалось во взвешенном состоянии в атмосфере около четырех секунд. [9]

Первое опубликованное изображение, сделанное с высоты 16 км (9,9 миль), показывает то, что предположительно является дренажными каналами, ведущими к возможной береговой линии. Более темные области представляют собой плоские равнины, а более светлые области представляют собой возвышенности.

На месте приземления были обнаружены следы гальки водяного льда, разбросанной по оранжевой поверхности, большая часть которой покрыта тонкой дымкой метана . Ранние аэрофотоснимки Титана, полученные телескопом «Гюйгенс» , свидетельствовали о наличии на поверхности больших тел жидкости. На первых фотографиях Титана перед приземлением было видно что-то вроде больших дренажных каналов, пересекающих более светлый материк в темное море. На некоторых фотографиях изображены острова и окутанная туманом береговая линия. Последующий анализ траектории зонда показал, что на самом деле « Гюйгенс» приземлился в темной «морской» области на фотографиях. Фотографии с поверхности высохшего дна озера, похожего на пейзаж, позволяют предположить, что, хотя в последнее время и есть свидетельства воздействия жидкости на поверхность, углеводородных озер и/или морей в настоящее время на месте посадки Гюйгенса может не существовать . Однако дальнейшие данные миссии Кассини определенно подтвердили существование постоянных озер жидких углеводородов в полярных регионах Титана (см. Озера Титана ). В 2012 году также были обнаружены давние тропические углеводородные озера (в том числе одно недалеко от места посадки Гюйгенса в регионе Шангри-Ла, которое примерно в два раза меньше Большого Соленого озера в штате Юта , с глубиной не менее 1 м (3 фута) )). Вероятным поставщиком в засушливых пустынных районах, вероятно, являются подземные водоносные горизонты ; иными словами, засушливые экваториальные области Титана содержат « оазисы ». [10]

Изображение поверхности Титана in situ , полученное аппаратом Гюйгенс (левое и правое изображения имеют разную обработку). Глобулы (вероятно, состоящие из водяного льда) размером 10–15 см лежат над более темным, более мелкозернистым субстратом с переменным пространственным распределением. Осветление верхней левой части нескольких камней предполагает солнечное освещение с этого направления, подразумевая вид с юга, что согласуется с предварительными данными из других наборов данных. Область с относительно небольшим количеством камней расположена между скоплениями камней на переднем и заднем плане и соответствует общей ориентации рулообразных элементов на изображениях с малой высоты, сделанных с высоты менее 7 км (4,3 мили).

Первоначально сообщалось, что поверхность представляет собой глиноподобный «материал, который может иметь тонкую корку, за которой следует область относительно однородной консистенции». Один ученый ЕКА сравнил текстуру и цвет поверхности Титана с крем-брюле (то есть твердой поверхностью, покрывающей липкую, похожую на грязь недра). Последующий анализ данных показывает, что показания консистенции поверхности, вероятно, были вызваны тем, что Гюйгенс втолкнул в землю большой камешек при его приземлении, и что поверхность лучше описать как «песок», состоящий из ледяных зерен [11] или снега, который был замороженный сверху. [9] На снимках, сделанных после приземления зонда, видна плоская равнина, покрытая галькой. Камешки, которые могут состоять из водяного льда, покрытого углеводородами, имеют несколько округлую форму, что может указывать на воздействие на них флюидов. [12] Камни кажутся округлыми, отобранными по размеру и слоистыми по размеру, как будто они расположены в русле ручья внутри темного дна озера, которое состоит из более мелкозернистого материала. Никаких камешков диаметром более 15 см (5,9 дюйма) обнаружено не было, а камни размером менее 5 см (2,0 дюйма) на месте посадки Гюйгенса встречаются редко . Это означает, что крупную гальку невозможно перенести на дно озера, а мелкие камни быстро удаляются с поверхности. [13]

Температура в месте приземления составляла 93,8  К (-179,3 ° C; -290,8 ° F) и давление 1467,6 мбар (1,4484 атм), что предполагает содержание метана 5 ± 1% и относительную влажность метана 50% у поверхности. Поэтому возникновение приземных туманов, вызванных метаном, в окрестностях места приземления маловероятно. [13] Термометры показали, что тепло покинуло Гюйгенс так быстро, что земля, должно быть, была влажной, а на одном изображении виден свет, отраженный каплей росы, падающей в поле зрения камеры. На Титане слабый солнечный свет позволяет испаряться только около одного сантиметра в год (по сравнению с одним метром воды на Земле), но атмосфера может удерживать эквивалент примерно 10 м (30 футов) жидкости до того, как образуется дождь, против лишь нескольких сантиметров на Земле. Ожидается, что погода на Титане будет включать проливные ливни, вызывающие внезапные наводнения, перемежающиеся десятилетиями или столетиями засухи. [14]

Гюйгенс обнаружил, что яркость поверхности Титана (во время приземления) была примерно в тысячу раз тусклее, чем полное солнечное освещение на Земле (или в 500 раз ярче, чем освещение полной луной), то есть уровень освещенности длился около десяти минут. после захода солнца на Земле, примерно поздние гражданские сумерки . Цвет неба и сцены на Титане в основном оранжевый из-за гораздо большего ослабления синего света дымкой Титана по сравнению с красным светом. Солнце (которое находилось сравнительно высоко в небе, когда приземлился Гюйгенс ) будет видно как маленькое яркое пятно, размером в одну десятую размера солнечного диска, видимого с Земли, и сравнимое по размеру и яркости с фарой автомобиля, наблюдаемой примерно с 150°. м (500 футов). Он отбрасывает резкие тени, но с низкой контрастностью, поскольку 90% освещения исходит от неба. [13]

Подробный график деятельности Гюйгенса

Анимация траектории Гюйгенса с 25 декабря 2004 г. по 14 января 2005 г.
   Гюйгенс  ·   Титан  ·   Сатурн

Всего за несколько часов до приземления произошел транзит Земли и Луны через Солнце, как видно с Сатурна/Титана. Гюйгенс вошел в верхний слой атмосферы Титана через 2,7 часа после окончания транзита Земли, или всего через одну-две минуты после окончания транзита Луны. Однако транзит не помешал орбитальному аппарату «Кассини» или зонду «Гюйгенс» по двум причинам. Во-первых, хотя они не могли принять никакого сигнала с Земли, поскольку она находилась перед Солнцем, Земля все равно могла их слушать. Во-вторых, Гюйгенс не отправлял никаких читаемых данных непосредственно на Землю. Скорее, он передал данные на орбитальный аппарат Кассини , который позже передал полученные данные на Землю.

Инструментарий

На борту «Гюйгенса» было шесть инструментов, которые собирали широкий спектр научных данных, пока зонд спускался через атмосферу Титана. Шесть инструментов:

Инструмент структуры атмосферы Гюйгенс (HASI)

Этот прибор содержит набор датчиков, измеряющих физические и электрические свойства атмосферы Титана. Акселерометры измеряли силы по всем трем осям, когда зонд спускался через атмосферу. Зная уже аэродинамические свойства зонда, можно было определить плотность атмосферы Титана и обнаружить порывы ветра. Зонд был спроектирован таким образом, чтобы в случае приземления на поверхность жидкости его движение за счет волн также можно было бы измерить. Датчики температуры и давления измеряли тепловые свойства атмосферы. Компонент «Анализатор диэлектрической проницаемости и электромагнитных волн» измерял проводимость электронов и ионов (т.е. положительно заряженных частиц) атмосферы и осуществлял поиск активности электромагнитных волн. На поверхности Титана были измерены электропроводность и диэлектрическая проницаемость (т. е. отношение поля электрического смещения к его электрическому полю ) поверхностного материала. Подсистема HASI также содержит микрофон, который использовался для записи любых акустических событий во время спуска и посадки зонда; [15] это был первый случай в истории, когда были записаны слышимые звуки от другого планетарного тела.

Эксперимент с доплеровским ветром (DWE)

В этом эксперименте использовался сверхстабильный генератор , который обеспечивал точную несущую частоту S-диапазона , что позволило орбитальному аппарату Кассини точно определить лучевую скорость Гюйгенса относительно Кассини с помощью эффекта Доплера . Горизонтальное движение, вызванное ветром от Гюйгенса, было бы получено на основе измеренных измерений доплеровского смещения с поправкой на все известные эффекты орбиты и распространения. Также могло быть обнаружено раскачивание зонда под парашютом из-за свойств атмосферы. Неспособность наземных диспетчеров включить приемник на орбитальном аппарате Кассини привела к потере этих данных. [ нужна цитата ] Наземные радиотелескопы смогли частично восстановить его. Измерения начались на высоте 150 км (93 миль) над поверхностью Титана, где Гюйгенс был унесен на восток со скоростью более 400 км/ч (250 миль в час), что согласуется с более ранними измерениями ветров на высоте 200 км (120 миль), сделанными за последние несколько лет с помощью телескопов . На высоте от 60 до 80 км (от 37 до 50 миль) Гюйгенс подвергался быстро меняющимся ветрам, которые, как полагают, представляют собой вертикальный сдвиг ветра. Наземные измерения доплеровского сдвига и РСДБ показывают слабый ветер скоростью несколько метров в секунду, что примерно соответствует ожиданиям.

Спусковой формирователь изображений/спектральный радиометр (DISR)

Визуализация данных DISR во время спуска Гюйгенса

Поскольку «Гюйгенс» в первую очередь выполнял миссию в атмосфере, инструмент DISR был оптимизирован для изучения радиационного баланса внутри атмосферы Титана. Его видимые и инфракрасные спектрометры , а также фиолетовые фотометры измеряли восходящий и нисходящий поток излучения с высоты 145 км (90 миль) до поверхности. Камеры солнечного ореола измерили, как рассеяние аэрозолями меняет интенсивность непосредственно вокруг Солнца. Три тепловизора, использующие одну и ту же ПЗС-матрицу , периодически отображали полосу шириной около 30 градусов, от почти надира до чуть выше горизонта. С помощью медленно вращающегося зонда они построили полную мозаику места приземления, которая, как ни удивительно, стала ясно видна только на высоте ниже 25 км (16 миль). Все измерения синхронизировались с помощью теневой полосы, которая сообщала DISR, когда Солнце проходило через поле зрения. К сожалению, эта схема расстроилась из-за того, что Гюйгенс вращался в направлении, противоположном ожидаемому. Непосредственно перед приземлением была включена лампа для освещения поверхности, что позволило измерить коэффициент отражения поверхности на длинах волн, которые полностью блокируются поглощением атмосферного метана .

DISR был разработан в Лаборатории Луны и Планет Университета Аризоны под руководством Мартина Томаско, при этом несколько европейских институтов внесли свой вклад в разработку оборудования. «Научные цели эксперимента делятся на четыре области, включая (1) измерение профиля солнечного нагрева для изучения теплового баланса Титана; (2) измерения изображений и спектрального отражения поверхности для изучения состава, топографии и физических процессов, формирующих поверхность, а также для прямых измерений профиля ветра при спуске; 3) измерения яркости и степени линейной поляризации рассеянного солнечного света, включая солнечный ореол, вместе с измерениями оптической толщины поглощения аэрозолей. в зависимости от длины волны и высоты для изучения размера, формы, вертикального распределения, оптических свойств, источников и поглотителей аэрозолей в атмосфере Титана и (4) измерения спектра нисходящего солнечного потока для изучения состава атмосферы, особенно профиль соотношения смешивания метана на протяжении всего спуска». [16]

Газовый хроматограф, масс-спектрометр (ГХ/МС)

Рабочий Центра обслуживания опасных грузов (PHSF) стоит за нижней частью экспериментальной платформы «Гюйгенса » .

Этот прибор представляет собой газохимический анализатор, предназначенный для идентификации и измерения химических веществ в атмосфере Титана. [17] Он был оборудован пробоотборниками, которые заполнялись на большой высоте для анализа. Масс -спектрометр , высоковольтный квадруполь, собирал данные для построения модели молекулярных масс каждого газа, а более мощное разделение молекулярных и изотопных частиц осуществлялось с помощью газового хроматографа . [18] Во время спуска ГХ/МС также анализировал продукты пиролиза (т.е. образцы, измененные при нагревании), поступившие к нему из пиролизера-сборника аэрозолей. Наконец, ГХ/МС измерил состав поверхности Титана. Это исследование стало возможным благодаря нагреву прибора ГХ/МС непосредственно перед ударом, чтобы испарить материал поверхности при контакте. ГХ/МС был разработан Центром космических полетов Годдарда и Лабораторией исследований космической физики Мичиганского университета .

Сборщик аэрозолей и пиролизер (ACP)

Эксперимент ACP собирал аэрозольные частицы из атмосферы через фильтры, а затем нагревал захваченные образцы в печах (используя процесс пиролиза ), чтобы испарять летучие вещества и разлагать сложные органические материалы. Продукты промывались по трубе к прибору ГХ/МС для анализа. Для сбора проб на разных высотах были предусмотрены два фильтра. [19] ACP был разработан (французской) командой ЕКА в Межуниверситетской лаборатории атмосферных систем (LISA).

Пакет исследований поверхности (SSP)

SSP содержал ряд датчиков, предназначенных для определения физических свойств поверхности Титана в точке удара, независимо от того, была ли поверхность твердой или жидкой. [20] Акустический эхолот , активируемый на последних 100 м (300 футов) спуска, непрерывно определял расстояние до поверхности, измеряя скорость спуска и шероховатость поверхности (например, из-за волн). Прибор был спроектирован таким образом, что если бы поверхность была жидкой, эхолот измерял бы скорость звука в «океане» и, возможно, также подземную структуру (глубину). Во время спуска измерения скорости звука дали информацию о составе и температуре атмосферы, а акселерометр зафиксировал профиль замедления при ударе, указывая на твердость и структуру поверхности. Датчик наклона измерял движение маятника во время спуска, а также был предназначен для указания положения зонда после приземления и отображения любого движения, вызванного волнами. Если бы поверхность была жидкостью, другие датчики также измеряли бы ее плотность , температуру, теплопроводность , теплоемкость, электрические свойства ( диэлектрическую проницаемость и проводимость) и показатель преломления (с использованием рефрактометра критического угла). Инструмент -пенетрометр , который выступал на 55 мм (2,2 дюйма) за нижнюю часть спускаемого модуля «Гюйгенс» , использовался для создания следа пенетрометра, когда «Гюйгенс» приземлялся на поверхность. Это было сделано путем измерения силы, действующей на инструмент со стороны поверхности тела, когда он прорывался и вдавливался в тело при приземлении. График показывает эту силу как функцию времени в течение периода около 400 мс. След имеет первоначальный всплеск, что позволяет предположить, что инструмент ударился об один из ледяных камешков на поверхности, сфотографированной камерой DISR.

Huygens SSP была разработана кафедрой космических наук Кентского университета и кафедрой космических наук лаборатории Резерфорда Эпплтона (ныне RAL Space) под руководством профессора Джона Зарнеки . Исследования и ответственность SSP были переданы Открытому университету , когда в 2000 году перешел Джон Зарнеки.

Конструкция космического корабля

Нанесение многослойной изоляции переливается при ярком освещении во время окончательной сборки. Золотой цвет MLI обусловлен отражением света от алюминиевого покрытия на обратной стороне листов каптона янтарного цвета .

«Гюйгенс» был построен в рамках генерального подрядчика Aérospatiale в его космическом центре Канны-Манделье , Франция, который сейчас является частью Thales Alenia Space . Система теплозащиты была построена под ответственностью компании Aérospatiale недалеко от Бордо, которая теперь является частью Airbus Defence and Space .

Парашют

Martin-Baker Space Systems отвечала за парашютные системы «Гюйгенса» , а также структурные компоненты, механизмы и пиротехнику, управляющие спуском зонда на Титан. IRVIN-GQ отвечал за определение конструкции каждого из парашютов Гюйгенса . Ирвин работал над подсистемой управления спуском зонда по контракту с Martin-Baker Space Systems .

Критический недостаток конструкции частично устранен

Спустя долгое время после запуска несколько настойчивых инженеров обнаружили, что коммуникационное оборудование « Кассини» имело потенциально фатальный конструктивный недостаток, который мог бы привести к потере всех данных, передаваемых « Гюйгенсом» . [21] [22]

Поскольку «Гюйгенс» был слишком мал для передачи непосредственно на Землю, он был разработан для передачи телеметрических данных, полученных во время спуска через атмосферу Титана, по радио на «Кассини» , который, в свою очередь, передавал их на Землю с помощью своей большой основной антенны диаметром 4 м (13 футов). . Некоторые инженеры, в первую очередь сотрудники ESA ESOC Клаудио Соллаццо и Борис Смедс , чувствовали себя неловко из-за того, что, по их мнению, эта функция не была проверена перед запуском в достаточно реалистичных условиях. Смедсу с некоторым трудом удалось убедить начальство провести дополнительные испытания, пока Кассини находился в полете. В начале 2000 года он отправил моделируемые телеметрические данные с различной мощностью и уровнями доплеровского сдвига с Земли на Кассини . Оказалось, что Кассини не смог правильно передать данные. [21]

Это произошло потому, что согласно первоначальному плану полета, когда «Гюйгенс» должен был спуститься на Титан, он должен был ускориться относительно « Кассини» , вызывая изменение доплеровского сдвига его сигнала. Следовательно, аппаратное обеспечение приемника Кассини было спроектировано так, чтобы принимать сигналы в диапазоне сдвинутых частот. Однако прошивка не учла, что доплеровский сдвиг изменил бы не только несущую частоту, но и синхронизацию битов полезной нагрузки , закодированных с помощью фазовой манипуляции со скоростью 8192 бита в секунду . [21]

Перепрограммировать прошивку было невозможно, и в качестве решения пришлось изменить траекторию. «Гюйгенс» отделился на месяц позже, чем первоначально планировалось (в декабре 2004 года вместо ноября) и приблизился к Титану таким образом, что его передачи шли перпендикулярно направлению его движения относительно Кассини , что значительно уменьшило доплеровский сдвиг. [21]

Изменение траектории по большей части преодолело конструктивный недостаток, и передача данных удалась, хотя информация по одному из двух радиоканалов была потеряна из-за несвязанной ошибки.

Потеря данных канала А

«Гюйгенс» был запрограммирован на передачу телеметрических и научных данных на орбитальный аппарат «Кассини» для ретрансляции на Землю с использованием двух резервных радиосистем S-диапазона , называемых «Канал А и В» или «Цепь А и В». Канал А был единственным путем для эксперимента по измерить скорость ветра, изучая крошечные изменения частоты, вызванные движением Гюйгенса . Еще один преднамеренный отход от полной избыточности: изображения с формирователя изображений спуска были разделены, при этом каждый канал передавал 350 изображений.

«Кассини» так и не прослушал канал А из-за ошибки в последовательности команд, посылаемых на космический корабль. По словам представителей Европейского космического агентства, приемнику на орбитальном аппарате никогда не давалось команды на включение. ЕКА объявило, что ошибка была ошибкой с их стороны, отсутствующая команда была частью последовательности команд, разработанной ЕКА для миссии «Гюйгенс» , и что она была выполнена Кассини в том виде, в каком она была доставлена.

Поскольку канал А не использовался, вместо запланированных 700 было получено только 350 изображений. Все доплеровские радиоизмерения между Кассини и Гюйгенсом также были потеряны. Были проведены доплеровские радиоизмерения Гюйгенса с Земли, хотя они были не такими точными, как потерянные измерения, сделанные Кассини . Использование датчиков акселерометра для отслеживания положения зонда «Гюйгенс» и РСДБ с Земли позволило сделать достаточно точные расчеты скорости и направления ветра.

Вклад от проектов гражданской науки

Тот факт, что Гюйгенс вращался в направлении, противоположном запланированному, задержал создание командой проекта мозаики поверхности из необработанных данных на многие месяцы. С другой стороны, это дало возможность некоторым проектам гражданской науки попытаться собрать поверхностную мозаику. Это стало возможным, поскольку Европейское космическое агентство одобрило публикацию необработанных изображений DISR и разрешило гражданским ученым представлять свои результаты в Интернете. [23] Некоторые из этих проектов гражданской науки получили большое внимание в научном сообществе, [24] в популярных научных журналах [25] [26] [27] [28] и в средствах массовой информации. [29] [30] В то время как средства массовой информации любили рассказывать истории о том, как любители превосходят профессионалов, [25] [28] [29] большинство участников считали себя гражданскими учеными, и движущей силой их работы было желание узнать и показать как можно больше доселе неизвестной поверхности Титана. Некоторые проекты энтузиастов были первыми, кто опубликовал мозаику поверхности и панорамы Титана уже на следующий день после приземления Гюйгенса , [31] другой проект работал с данными Гюйгенса DISR в течение нескольких месяцев, пока практически все изображения с узнаваемыми структурами не смогли быть отнесены к их правильным местам. положение, в результате чего создаются комплексные мозаики и панорамы. [32] Панорама поверхности из этого проекта гражданской науки была наконец опубликована в контексте обзора Nature Джозефа Бернса. [33]

Посадочная площадка

Зонд приземлился на поверхность Титана на координатах 10°34′23″ю.ш., 192°20′06″ з.д.  / 10,573° ю.ш., 192,335° з.д. / -10,573; -192,335 .

Красный крест отмечает место приземления Гюйгенса . Яркая область справа — это регион Занаду .

Смотрите также

Рекомендации

Цитаты

  1. ^ "ГЮЙГЕНС".
  2. ^ Каземинежад, Бобби (май 2011 г.). «Новый полюс Титана: последствия для траектории входа и спуска Гюйгенса и координат приземления». Достижения в космических исследованиях . 47 (9): 1622–1632. Бибкод : 2011AdSpR..47.1622K. дои :10.1016/j.asr.2011.01.019 . Проверено 4 января 2018 г.
  3. ↑ Ринкон, Пол (15 января 2005 г.). «Гюйгенс отправляет первые изображения Титана». Новости BBC . Проверено 30 августа 2016 г.
  4. ^ ab «Обзор миссии Солнцестояния». НАСА. Архивировано из оригинала 17 декабря 2008 года . Проверено 21 января 2013 г.
  5. ^ "Кассини-Гюйгенс". Европейское космическое агентство . Проверено 22 марта 2019 г.
  6. ^ "Факты о миссии Кассини-Гюйгенс" . Европейское космическое агентство . Проверено 22 марта 2019 г.
  7. ^ "Миссия Кассини-Гюйгенс" . НАСА. Архивировано из оригинала 19 февраля 2013 года . Проверено 30 января 2013 г.
  8. ^ «Радиоастрономы подтверждают вход Гюйгенса в атмосферу Титана» . Европейское космическое агентство . 14 января 2005 года . Проверено 22 марта 2019 г.
  9. ^ ab «Отскок, занос, колебание: как Гюйгенс приземлился на Титан». www.jpl.nasa.gov . 2012 . Проверено 19 января 2015 г.
  10. ^ «Тропические метановые озера на лунном Титане Сатурна». saturntoday.com . 2012. Архивировано из оригинала 3 ноября 2012 года . Проверено 16 июня 2012 г.
  11. ↑ Разрушение гальки зонда Титана, BBC News, 10 апреля 2005 г.
  12. ↑ Новые изображения с зонда «Гюйгенс»: береговые линии и каналы, но очевидно сухая поверхность. Архивировано 29 августа 2007 г., в Wayback Machine , Эмили Лакдавалла, 15 января 2005 г., проверено 28 марта 2005 г.
  13. ^ abc Томаско, МГ; Арчинал, Б.; Беккер, Т.; Безар, Б.; Бушро, М.; Комбс, М.; Кук, Д.; Кустенис, А.; Де Берг, К.; Дефо, Ле; Дуз, Л.; Дуте, С.; Эйбл, А.; Энгель, С.; Глим, Ф.; Григер, Б.; Холсо, К.; Ховингтон-Краус, Э.; Каркошка, Э.; Келлер, Хьюстон; Кирк, Р.; Крамм, Р.; Купперс, М.; Ланаган, П.; Лелуш, Э.; Леммон, М.; Лунин, Джонатан И.; Макфарлейн, Э.; Мурс, Дж.; и другие. (2005). «Дождь, ветер и дымка во время спуска зонда «Гюйгенс» на поверхность Титана». Природа . 438 (7069): 765–778. Бибкод : 2005Natur.438..765T. дои : 10.1038/nature04126. PMID  16319829. S2CID  4414457.
  14. ^ Лоренц, Ральф; Сотин, Кристоф (2010). «Луна, которая могла бы стать планетой». Научный американец . 302 (3): 36–43. Бибкод : 2010SciAm.302c..36L. doi : 10.1038/scientificamerican0310-36. ПМИД  20184181.
  15. ^ Фульчиньони, М.; Ферри, Ф.; Ангрилли, Ф.; Бар-Нун, А.; Баруччи, Массачусетс; Бьянкини, Г.; Боруки, В.; Корадини, М.; и другие. (2002). «Характеристика физических свойств атмосферы Титана с помощью прибора Гюйгенса (Хаси)». Обзоры космической науки . 104 (1–4): 395–431. Бибкод :2002ССРв..104..395Ф. дои : 10.1023/А: 1023688607077. S2CID  189778612.
  16. ^ М.Г. Томаско; Д. Буххаузер; М. Бушро; Л. Е. Дефо; Л. Р. Дуз; Эйбл; Стипендиаты; Э.М. Фарлейн; ГМ Праут; Эм Джей Прингл. Эксперимент Descent Imager/Spectral Radiometer (DISR) на входном зонде «Гюйгенс» на Титане. Обзоры космической науки , 104, вып. 1/2, (2002): 467–549.
  17. ^ Ниманн, HB; Атрея, СК; Бауэр, С.Дж.; Биманн, К.; Блок Б.; Кариньян, Греция; Донахью, ТМ; Фрост, РЛ; и другие. (2002). «Газовый хроматограф-масс-спектрометр для зонда Гюйгенс» (PDF) . Обзоры космической науки . 104 (1): 553–91. Бибкод :2002ССРв..104..553Н. дои : 10.1023/А: 1023680305259. hdl : 2027.42/43756 . S2CID  1794678.
  18. ^ Ниманн, HB; Атрея, СК; Бауэр, С.Дж.; Кариньян, Греция; Демик, Дж. Э.; Фрост, РЛ; Готье, Д.; Хаберман, Дж.А.; и другие. (2005). «Содержание компонентов атмосферы Титана по данным прибора GCMS на зонде Гюйгенс» (PDF) . Природа . 438 (7069): 779–84. Бибкод : 2005Natur.438..779N. дои : 10.1038/nature04122. hdl : 2027.42/62703 . PMID  16319830. S2CID  4344046.
  19. ^ Израиль, Г.; Кабане, М.; Брун, Дж. Ф.; Ниманн, Х.; Путь, С.; Ридлер, В.; Стеллер, М.; Раулин, Ф.; и другие. (2002). «Эксперимент с пиролизером по сбору аэрозолей с зондом Гюйгенс». Обзоры космической науки . 104 (1–4): 433–68. Бибкод :2002ССРв..104..433И. дои : 10.1023/А: 1023640723915. S2CID  54502443.
  20. ^ "SSP: Пакет исследований поверхности" . ЕКА Наука и технологии . Европейское космическое агентство . 7 декабря 2005 года . Проверено 20 августа 2012 г.
  21. ^ abcd Оберг, Джеймс (4 октября 2004 г.). «Зов Титана». IEEE-спектр .(не в сети по состоянию на 14 октября 2006 г., см. версию Интернет-архива)
  22. ^ Как Гюйгенс избежал катастрофы, Джеймс Оберг , The Space Review , 17 января 2005 г.
  23. ^ "Энтузиасты-композиции изображений Гюйгенса" . Энтони Ликенс . Архивировано из оригинала 6 января 2022 года . Проверено 14 февраля 2022 г. В статье Der Spiegel Online представитель ЕКА подтверждает, что эта публикация необработанных изображений, позволяющая редактировать и композицию с открытым исходным кодом, является частью исследования ЕКА, направленного на то, чтобы выяснить, действительно ли публикация необработанных изображений является хорошей стратегией.
  24. ^ Пеплоу, Марк (2005). «Любители обошли космические агентства фотографиями Титана». Природа . дои : 10.1038/news050117-7.
  25. ^ Аб Харрис, Роджер (2005). «Улучшите свой имидж: были ли ученые-планетологи подхвачены чат-группой энтузиастов-любителей?». Американский учёный . Том. 93, нет. 3. Сигма Си, Общество научных исследований. стр. 215–216. JSTOR  27858574.
  26. ^ Мак Роберт, Алан (май 2005 г.). «Любители-просто любители». Астрономия сейчас . Великобритания: Pole Star Publications Ltd., стр. 67–69.
  27. ^ Мак Роберт, Алан (январь 2005 г.). «Дикий, странный титан раскрывает еще больше секретов». Небо и телескоп . США: Американское астрономическое общество.
  28. ^ аб Голдман, Стюарт Дж. (май 2005 г.). «Пейзажи на Титане: любители черпают плюсы: открытость изображений космических аппаратов может привести к тому, что любители опередят ученых-планетологов». Небо и телескоп . США: Американское астрономическое общество.
  29. ^ ab «Любители, которые победили НАСА на Луне». Лондон Таймс . ВЕЛИКОБРИТАНИЯ. 21 января 2005 г. с. 32.
  30. ↑ де Гурсак, Оливье (23 июля 2005 г.). «Titan enfin devoilé» [Титан наконец-то представлен]. Журнал Le Figaro (на французском языке). Франция: Сокпресс/Дассо.
  31. ^ "Энтузиасты-композиции изображений Гюйгенса" . Энтони Ликенс . Архивировано из оригинала 6 января 2022 года . Проверено 14 февраля 2022 г.
  32. ^ «Панорамные виды и пейзажная мозаика Титана, сшитые из необработанных изображений Гюйгенса» . Рене Паскаль . Проверено 14 февраля 2022 г.
  33. ^ Бернс, Джозеф А. (2010). «Четыреста лет планетологии со времен Галилея и Кеплера». Природа . 466 (7306): 575–584. Бибкод : 2010Natur.466..575B. дои : 10.1038/nature09215. PMID  20671701. S2CID  4412744.

Библиография

дальнейшее чтение

Внешние ссылки