stringtranslate.com

Гюйгенс (космический корабль)

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

Объединенный космический аппарат 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 является единственной, осуществлённой во внешней Солнечной системе или на спутнике, отличном от Земли. [6]

Huygens приземлился на суше, хотя возможность того, что он приземлится в океане , также была принята во внимание при его проектировании. Зонд был разработан для сбора данных в течение нескольких часов в атмосфере , и, возможно, короткого времени на поверхности. Он продолжал отправлять данные в течение примерно 90 минут после приземления.

Обзор

Huygens был разработан для входа и торможения в атмосфере Титана и парашютирования полностью оснащенной роботизированной лаборатории на поверхность. Когда планировалась миссия, еще не было ясно, будет ли местом посадки горный хребет, плоская равнина , океан или что-то еще, и считалось, что анализ данных с Cassini поможет ответить на эти вопросы.

На основе снимков, сделанных Cassini на высоте 1200 км (750 миль) над Титаном, местом посадки, по-видимому, была береговая линия. Предполагая, что место посадки может быть нетвердым, Huygens был спроектирован так, чтобы выдержать удар, приводниться на жидкую поверхность Титана и отправлять данные в течение нескольких минут в этих условиях. Если бы это произошло, ожидалось, что это будет первый случай, когда искусственный зонд приземлится во внеземном океане. Космический аппарат имел не более трех часов работы батареи, большую часть из которых планировалось использовать во время спуска. Инженеры ожидали получить максимум только 30 минут данных с поверхности.

Изображение Гюйгенса в разрезе

Система зонда Гюйгенс состоит из самого зонда весом 318 кг (701 фунт), который спустился на Титан, и вспомогательного оборудования зонда (PSE) весом 30 кг (66 фунтов), которое оставалось прикрепленным к орбитальному космическому аппарату. Тепловой экран Гюйгенса имел диаметр 2,7 м (8,9 фута). После сброса экрана диаметр зонда составлял 1,3 м (4,3 фута). PSE включала электронику, необходимую для отслеживания зонда, для восстановления данных, собранных во время его спуска, а также для обработки и доставки данных на орбитальный аппарат, откуда они передавались или «сбрасывались» на Землю.

Зонд оставался бездействующим в течение 6,7-летнего межпланетного круиза, за исключением полугодовых проверок состояния. [7] Эти проверки максимально точно следовали запрограммированным последовательностям сценария спуска, а результаты передавались на Землю для изучения экспертами по системам и полезной нагрузке.

Перед отделением зонда от орбитального аппарата 25 декабря 2004 года была проведена окончательная проверка работоспособности. В таймер «берега» было загружено точное время, необходимое для включения систем зонда (за 15 минут до встречи с атмосферой Титана), затем зонд отделился от орбитального аппарата и проделал путь в свободном космосе к Титану за 22 дня, не имея активных систем, за исключением таймера пробуждения.

Основной фазой миссии был спуск на парашюте через атмосферу Титана. Батареи и все другие ресурсы были рассчитаны на продолжительность миссии Гюйгенса в 153 минуты, что соответствует максимальному времени спуска в 2,5 часа плюс не менее 3 дополнительных минут (и, возможно, полчаса или больше) на поверхности Титана. Радиосвязь зонда была активирована в начале фазы спуска, и орбитальный аппарат «слушал» зонд в течение следующих трех часов, включая фазу спуска и первые тридцать минут после приземления. Вскоре после окончания этого трехчасового окна связи антенна с высоким коэффициентом усиления (HGA) Кассини была отвернута от Титана и направлена ​​к Земле.

Очень большие радиотелескопы на Земле также прослушивали 10-ваттную передачу Гюйгенса , используя технику интерферометрии с очень длинной базой и режим синтеза апертуры. В 11:25 по центральноевропейскому времени 14 января телескоп Роберта К. Берда Грин-Бэнк (GBT) в Западной Вирджинии обнаружил несущий сигнал от Гюйгенса . GBT продолжал обнаруживать несущий сигнал и после того, как Кассини прекратил прослушивание входящего потока данных. В дополнение к GBT, восемь из десяти телескопов континентального VLBA в Северной Америке, расположенные в Пай-Тауне и Лос-Аламосе, Нью-Мексико ; Форт-Дэвисе, Техас ; Норт-Либерти, Айова ; Китт-Пик, Аризона ; Брюстер, Вашингтон ; Оуэнс-Вэлли, Калифорния ; и Мауна-Кеа, Гавайи , также прослушивали сигнал Гюйгенса . [8]

Сила сигнала, полученного на Земле от Гюйгенса, была сопоставима с сигналом от зонда Галилео (атмосферный зонд для спуска на Юпитер), полученным VLA , и поэтому была слишком слабой для обнаружения в реальном времени из-за модуляции сигнала неизвестной (тогда) телеметрией . Вместо этого широкополосные записи сигнала зонда производились в течение трехчасового спуска. После того, как телеметрия зонда была закончена и 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, можно было бы с некоторой степенью точности определить скорость и направление ветра. Место посадки Гюйгенса на Титане было найдено с точностью (в пределах одного км — один км на Титане составляет 1,3 угловых минуты широты и долготы на экваторе) с использованием данных Доплера на расстоянии от Земли около 1,2 миллиарда километров. Зонд приземлился на поверхность Луны в точке 10°34′23″S 192°20′06″W / 10.573°S 192.335°W / -10.573; -192.335 (зонд Гюйгенса) . Подобная методика использовалась для определения места посадки марсоходов, исследующих Марс, путем прослушивания только их телеметрии.

Выводы

Huygens приземлился около 12:43 UTC 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 проскользить по ней на 30–40 см (12–16 дюймов). Он замедлился из-за трения о поверхность и, достигнув своего последнего места упокоения, качнулся вперед и назад пять раз. Датчики Huygens продолжали обнаруживать небольшие вибрации еще две секунды, пока движение не утихло примерно через десять секунд после приземления. Зонд поднял облако пыли (скорее всего, органические аэрозоли , которые выпадают из атмосферы), которое оставалось взвешенным в атмосфере около четырех секунд после удара. [9]

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

На месте посадки были обнаружены следы гальки водяного льда, разбросанной по оранжевой поверхности, большая часть которой покрыта тонкой дымкой метана . Ранние аэрофотоснимки Титана с Гюйгенса соответствовали наличию больших объемов жидкости на поверхности. Первоначальные фотографии Титана перед посадкой показали то, что, по-видимому, было большими дренажными каналами, пересекающими более светлый материк в темное море. Некоторые из фотографий предполагали острова и окутанную туманом береговую линию. Последующий анализ траектории зонда показал, что на самом деле Гюйгенс приземлился в темной области «моря» на фотографиях. Фотографии с поверхности высохшего ландшафта, похожего на озеро, предполагают, что, хотя есть доказательства недавнего воздействия жидкости на поверхность, углеводородные озера и/или моря в настоящее время могут не существовать в месте посадки Гюйгенса . Однако дальнейшие данные миссии Кассини определенно подтвердили существование постоянных жидких углеводородных озер в полярных регионах Титана (см. Озера Титана ). В 2012 году также были обнаружены давно существующие тропические углеводородные озера (включая одно недалеко от места посадки Гюйгенса в регионе Шангри-Ла, которое примерно вдвое меньше Большого Солёного озера в Юте , с глубиной не менее 1 м (3 фута)). Вероятным поставщиком в засушливых пустынных районах, вероятно, являются подземные водоносные горизонты ; другими словами, засушливые экваториальные районы Титана содержат « оазисы ». [10]

Изображение поверхности Титана in situ от Huygens (левое и правое изображения имеют разную обработку изображения). Глобулы (вероятно, состоящие из водяного льда) размером 10–15 см лежат над более темным, мелкозернистым субстратом в изменчивом пространственном распределении. Осветление верхней левой стороны нескольких камней предполагает солнечное освещение с этого направления, подразумевая вид с юга, что согласуется с предварительными доказательствами из других наборов данных. Область с относительно небольшим количеством камней лежит между скоплениями камней на переднем плане и на заднем плане и соответствует общей ориентации каналообразных структур на низковысотных изображениях, полученных 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 грязеподобную подповерхность). Последующий анализ данных показывает, что показания консистенции поверхности, вероятно, были вызваны тем, что Гюйгенс вдавил в землю большую гальку при приземлении, и что поверхность лучше описать как «песок», состоящий из ледяных зерен [11] или снега, который был заморожен сверху. [9] Снимки, сделанные после приземления зонда, показывают плоскую равнину, покрытую галькой. Галька, которая может состоять из покрытого углеводородами водяного льда, несколько округлой формы, что может указывать на воздействие на нее жидкостей. [12] Камни кажутся округлыми, подобранными по размеру и слоистыми по размеру, как будто они находятся в русле ручья в темном озерном дне, которое состоит из более мелкозернистого материала. Не было обнаружено ни одной гальки размером более 15 см (5,9 дюйма) в поперечнике, в то время как камни размером менее 5 см (2,0 дюйма) редки на месте посадки Гюйгенса . Это означает, что крупная галька не может быть перенесена на дно озера, в то время как мелкие камни быстро удаляются с поверхности. [13]

Температура на месте посадки составляла 93,8  К (−179,3 °C; −290,8 °F), а давление 1467,6 мбар (1,4484 атм), что подразумевает содержание метана 5 ± 1% и относительную влажность метана 50% вблизи поверхности. Поэтому наземные туманы, вызванные метаном в окрестностях места посадки, маловероятны. [13] Термометры показали, что тепло покидало Гюйгенс так быстро, что земля должна была быть влажной, и одно изображение показывает 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 около 10 м (30 футов) жидкости до образования дождя по сравнению с всего лишь несколькими сантиметрами на Земле. Таким образом, ожидается, что погода на Титане будет характеризоваться проливными ливнями, вызывающими внезапные наводнения, перемежающимися десятилетиями или столетиями засухи. [14]

Гюйгенс обнаружил, что яркость поверхности Титана (во время посадки) 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, наблюдаемый примерно через десять 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 было сравнительно высоко в небе, когда приземлился Гюйгенс ) будет видно как небольшое яркое пятно, в одну десятую размера солнечного диска, видимого с Земли, и сопоставимое по размеру и яркости с фарой автомобиля, видимой с расстояния около 150 м (500 футов). Оно отбрасывает резкие тени, но с низкой контрастностью, поскольку 90% освещения исходит от неба. [13]

ПодробныйГюйгенсвременная шкала активности

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

Всего за несколько часов до посадки наблюдалось прохождение Земли и Луны через Солнце, как было видно с Сатурна/Титана. Гюйгенс вошел в верхний слой атмосферы Титана через 2,7 часа после окончания прохождения Земли или всего через одну или две минуты после окончания прохождения Луны. Однако прохождение не помешало орбитальному аппарату Кассини или зонду Гюйгенс по двум причинам. Во-первых, хотя они не могли получить никаких сигналов с Земли, поскольку находились перед Солнцем, Земля все равно могла их слушать. Во-вторых, Гюйгенс не отправлял никаких читаемых данных напрямую на Землю. Вместо этого он передавал данные на орбитальный аппарат Кассини , который позже передавал полученные данные на Землю.

Инструментарий

На борту Huygens было шесть инструментов, которые собирали широкий спектр научных данных, пока зонд спускался сквозь атмосферу Титана. Шесть инструментов:

ГюйгенсПрибор для исследования структуры атмосферы (HASI)

Этот прибор содержит набор датчиков, которые измеряли физические и электрические свойства атмосферы Титана. Акселерометры измеряли силы по всем трем осям, когда зонд спускался через атмосферу. С уже известными аэродинамическими свойствами зонда можно было определить плотность атмосферы Титана и обнаружить порывы ветра. Зонд был спроектирован таким образом, чтобы в случае посадки на жидкую поверхность его движение из-за волн также можно было измерить. Датчики температуры и давления измеряли тепловые свойства атмосферы. Компонент анализатора проницаемости и электромагнитных волн измерял электронную и ионную ( т. е. положительно заряженных частиц) проводимость атмосферы и искал электромагнитную волновую активность. На поверхности Титана измерялись электропроводность и диэлектрическая проницаемость (т. е. отношение электрического поля смещения к его электрическому полю ) материала поверхности. Подсистема HASI также содержит микрофон, который использовался для записи любых акустических событий во время спуска и посадки зонда; [15]

Эксперимент Доплера по ветру (DWE)

В этом эксперименте использовался сверхстабильный генератор , который обеспечивал точную несущую частоту S-диапазона , что позволило орбитальному аппарату Кассини точно определить радиальную скорость Гюйгенса относительно Кассини с помощью эффекта Доплера . Горизонтальное движение Гюйгенса, вызванное ветром, могло быть получено из измеренных измерений доплеровского сдвига, скорректированных с учетом всех известных эффектов орбиты и распространения. Также могло быть обнаружено колебательное движение зонда под его парашютом из-за свойств атмосферы. Неспособность наземных диспетчеров включить приемник на орбитальном аппарате Кассини привела к потере этих данных. [ необходима цитата ] Наземные радиотелескопы смогли реконструировать часть из них. Измерения начались в 150 км (93 мили) над поверхностью Титана, где Гюйгенс был отнесен на восток со скоростью более 400 км/ч (250 миль/ч), [ требуется ссылка ] согласуясь с более ранними измерениями ветров на высоте 200 км (120 миль), сделанными за последние несколько лет с помощью телескопов . Между 60 и 80 км (37 и 50 миль) Гюйгенс был сотрясаем быстро меняющимися ветрами, которые, как полагают, являются вертикальным сдвигом ветра. На уровне земли наземные измерения доплеровского сдвига и VLBI показывают слабые ветры в несколько метров в секунду, что примерно соответствует ожиданиям.

Спускаемый тепловизор/спектральный радиометр (DISR)

Визуализация данных DISR во время спуска Гюйгенса

Поскольку Huygens был в первую очередь атмосферной миссией, инструмент DISR был оптимизирован для изучения радиационного баланса внутри атмосферы Титана. Его видимые и инфракрасные спектрометры и фиолетовые фотометры измеряли восходящий и нисходящий поток излучения с высоты 145 км (90 миль) до поверхности. Камеры солнечного ореола измеряли, как рассеяние аэрозолями изменяет интенсивность непосредственно вокруг Солнца. Три формирователя изображений, совместно использующие одну и ту же ПЗС , периодически снимали полосу шириной около 30 градусов, начиная от почти надира до чуть выше горизонта. С помощью медленно вращающегося зонда они создавали полную мозаику места посадки, которая, как ни странно, становилась ясно видимой только ниже высоты 25 км (16 миль). Все измерения синхронизировались с помощью теневой полосы, которая сообщала DISR, когда Солнце проходило через поле зрения. К сожалению, эта схема была нарушена тем фактом, что Huygens вращался в направлении, противоположном ожидаемому. Непосредственно перед посадкой была включена лампа для освещения поверхности, что позволило провести измерения отражательной способности поверхности на длинах волн, которые полностью блокируются поглощением атмосферного метана .

DISR был разработан в Лунной и планетарной лаборатории Университета Аризоны под руководством Мартина Томаско, с несколькими европейскими институтами, внесшими вклад в аппаратное обеспечение. «Научные цели эксперимента делятся на четыре области, включая (1) измерение профиля солнечного нагрева для изучения теплового баланса Титана; (2) визуализация и спектральные измерения отражения поверхности для изучения состава, топографии и физических процессов, которые формируют поверхность, а также для прямых измерений профиля ветра во время спуска; (3) измерения яркости и степени линейной поляризации рассеянного солнечного света, включая солнечный ореол, вместе с измерениями оптической глубины поглощения аэрозолей в зависимости от длины волны и высоты для изучения размера, формы, вертикального распределения, оптических свойств, источников и стоков аэрозолей в атмосфере Титана; и (4) измерения спектра нисходящего солнечного потока для изучения состава атмосферы, особенно профиля соотношения смешивания метана на протяжении всего спуска». [16]

Газовый хроматограф-масс-спектрометр (ГХ/МС)

Сотрудник объекта по обслуживанию опасных грузов (PHSF) стоит за нижней частью экспериментальной платформы « Гюйгенса» .

Этот прибор представляет собой газохимический анализатор, который был разработан для идентификации и измерения химических веществ в атмосфере Титана. [17] Он был оснащен 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 видов было достигнуто газовым хроматографом . [ 18] Во время спуска ГХ/МС также анализировал продукты пиролиза (т. е. образцы, измененные нагреванием), переданные ему из пиролизера-коллектора аэрозолей. Наконец, ГХ/МС измерил состав поверхности Титана. Это исследование стало возможным благодаря нагреванию прибора ГХ/МС непосредственно перед ударом, чтобы испарить материал поверхности при контакте. ГХ/МС был разработан Центром космических полетов имени Годдарда и Лабораторией космических физики Мичиганского университета .

Сборник аэрозолей и пиролизер (ACP)

Эксперимент ACP втягивал аэрозольные частицы из атмосферы через фильтры, затем нагревал захваченные образцы в печах (используя процесс пиролиза ) для испарения летучих веществ и разложения сложных органических материалов. Продукты смывались по трубе в прибор ГХ/МС для анализа. Было предусмотрено два фильтра для сбора образцов на разных высотах. [19] ACP был разработан (французской) командой ESA в Лаборатории межуниверситетских систем атмосферных исследований (LISA).

Пакет для изучения поверхности (SSP)

SSP содержал ряд датчиков, предназначенных для определения физических свойств поверхности Титана в точке удара, была ли поверхность твердой или жидкой. [20] Акустический зонд , активированный в течение последних 100 м (300 футов) спуска, непрерывно определял расстояние до поверхности, измеряя скорость спуска и шероховатость поверхности (например, из-за волн). Прибор был разработан таким образом, что если поверхность была жидкой, зонд измерял бы скорость звука в «океане» и, возможно, также подповерхностную структуру (глубину). Во время спуска измерения скорости звука давали информацию о составе и температуре атмосферы, а акселерометр регистрировал профиль замедления при ударе, указывая на твердость и структуру поверхности. Датчик наклона измерял маятниковое движение во время спуска и также был разработан для указания положения зонда после приземления и отображения любого движения из-за волн. Если бы поверхность была жидкой, другие датчики также измерили бы ее плотность , температуру, теплопроводность , теплоемкость, электрические свойства ( диэлектрическую проницаемость и проводимость) и показатель преломления (с использованием рефрактометра критического угла). Пенетрометрический инструмент, который выступал на 55 мм (2,2 дюйма) за пределы дна спускаемого аппарата Гюйгенса , использовался для создания следа пенетрометра, когда Гюйгенс приземлился на поверхность. Это было сделано путем измерения силы, действующей на инструмент со стороны поверхности тела, когда он прорвался и был вдавлен в тело при приземлении. След показывает эту силу как функцию времени в течение периода около 400 мс. След имеет начальный всплеск, который предполагает, что инструмент ударился об один из ледяных камешков на поверхности, сфотографированных камерой DISR.

Huygens SSP был разработан кафедрой космических наук Кентского университета и кафедрой космических наук Лаборатории Резерфорда-Эпплтона (теперь RAL Space) под руководством профессора Джона Зарнеки . Исследования и ответственность за SSP перешли в Открытый университет , когда Джон Зарнеки перешел туда в 2000 году.

Проектирование космических аппаратов

Применение многослойной изоляции переливается под ярким освещением во время окончательной сборки. Золотой цвет MLI обусловлен отражением света от алюминиевого покрытия на обратной стороне листов янтарного цвета Kapton .

Huygens был построен под руководством генерального подрядчика Aérospatiale в Космическом центре Канны-Манделье , Франция, ныне часть Thales Alenia Space . Система теплозащиты была построена под руководством Aérospatiale около Бордо, ныне часть Airbus Defence and Space .

Парашют

Martin-Baker Space Systems отвечала за парашютные системы Гюйгенса и структурные компоненты, механизмы и пиротехнику, которые управляют спуском зонда на Титан. IRVIN-GQ отвечала за определение структуры 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 на «Кассини» имело потенциально фатальный конструктивный недостаток, который мог привести к потере всех данных, переданных «Гюйгенсом» . [21] [22]

Поскольку Гюйгенс был слишком мал, чтобы передавать данные напрямую 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 главной антенны диаметром 4 м (13 футов). Некоторые инженеры, в частности сотрудники ESA ESOC Клаудио Соллаццо и Борис Смедс , чувствовали себя неловко из-за того, что, по их мнению, эта функция не была протестирована перед запуском в достаточно реалистичных условиях. Смедсу удалось, с некоторыми трудностями, убедить начальство провести дополнительные испытания во время полета Кассини . В начале 2000 года он отправил смоделированные телеметрические данные с различной мощностью и уровнями доплеровского сдвига с Земли на Кассини . Оказалось, что Кассини не смог правильно передать данные. [21]

Это было связано с тем, что согласно первоначальному плану полета, когда Гюйгенс должен был спуститься на Титан, он бы ускорился относительно Кассини , что привело бы к изменению доплеровского сдвига его сигнала. Следовательно, аппаратное обеспечение приемника Кассини было разработано для приема в диапазоне смещенных частот. Однако прошивка не учитывала, что доплеровский сдвиг изменил бы не только несущую частоту, но и синхронизацию битов полезной нагрузки , закодированных с помощью фазовой манипуляции со скоростью 8192 бит в секунду . [21]

Перепрограммирование прошивки было невозможно, и в качестве решения пришлось изменить траекторию. «Гюйгенс» отделился на месяц позже, чем изначально 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 в значительной степени позволило устранить конструктивный недостаток, и передача данных прошла успешно, хотя информация с одного из двух радиоканалов была потеряна из-за несвязанной ошибки.

Потеря данных канала А

Huygens был запрограммирован на передачу телеметрии и научных данных на орбитальный аппарат Cassini для ретрансляции на Землю с использованием двух избыточных радиосистем S-диапазона , называемых Channel A и B, или Chain A и B. Канал A был единственным путем для эксперимента по измерению скорости ветра путем изучения крошечных изменений частоты, вызванных движением Huygens . В другом преднамеренном отходе от полной избыточности изображения с посадочного устройства были разделены, и каждый канал передавал 350 изображений.

Cassini никогда не прослушивал канал A из-за ошибки в последовательности команд, отправленных на космический аппарат. По словам официальных лиц Европейского космического агентства, приемник на орбитальном аппарате никогда не получал команду на включение. ESA заявило, что ошибка была ошибкой с их стороны, отсутствующая команда была частью последовательности команд, разработанной ESA для миссии Huygens , и что она была выполнена Cassini в том виде, в котором была доставлена.

Поскольку канал A не использовался, было получено всего 350 снимков вместо запланированных 700. Все доплеровские радиоизмерения между Кассини и Гюйгенсом также были потеряны. Доплеровские радиоизмерения Гюйгенса с Земли были выполнены, хотя они не были такими точными, как потерянные измерения, которые сделал Кассини . Использование акселерометрических датчиков на Гюйгенсе и отслеживание положения зонда Гюйгенса с Земли с помощью VLBI позволило сделать достаточно точные расчеты скорости и направления ветра.

Вклад проектов гражданской науки

Тот факт, что Гюйгенс вращался в противоположном направлении, чем планировалось, задержал создание мозаик поверхности из необработанных данных проектной группой на многие месяцы. С другой стороны, это дало возможность некоторым гражданским научным проектам попытаться собрать мозаики поверхности. Это стало возможным, поскольку Европейское космическое агентство одобрило публикацию необработанных изображений DISR и дало разрешение гражданским ученым представить свои результаты в Интернете. [23] Некоторые из этих гражданских научных проектов 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 представлять историю о том, как любители превзошли профессионалов, [25] [28] [29] большинство участников считали себя гражданскими учеными, и движущей силой их работы было желание узнать и показать как можно больше о доселе неизвестной поверхности Титана. Некоторые проекты энтузиастов были первыми, кто опубликовал мозаики поверхности и панорамы Титана уже на следующий день после приземления Гюйгенса , [31] другой проект работал с данными DISR Гюйгенса в течение нескольких месяцев, пока практически все изображения с узнаваемыми структурами не были сопоставлены с их правильным положением, что привело к созданию всеобъемлющих мозаик и панорам. [32] Панорама поверхности из этого гражданского научного проекта была наконец опубликована в контексте обзора Nature Джозефом Бернсом. [33]

Место посадки

Зонд приземлился на поверхности Титана в точке с координатами 10°34′23″ ю.ш. 192°20′06″ з.д. / 10,573° ю.ш. 192,335° з.д. / -10,573; -192,335 .

Красным крестом отмечено место посадки Гюйгенса . Яркая область справа — область Ксанаду .

Смотрите также

Ссылки

Цитаты

  1. ^ "ГЮЙГЕНС".
  2. ^ Kazeminejad, Bobby (май 2011 г.). «Новый полюс Титана: последствия для траектории входа и спуска Гюйгенса и координат посадки». Advances in Space Research . 47 (9): 1622–1632. Bibcode : 2011AdSpR..47.1622K. doi : 10.1016/j.asr.2011.01.019 . Получено 4 января 2018 г.
  3. ^ Ринкон, Пол (15 января 2005 г.). «Huygens sends first Titan images». BBC News . Получено 30 августа 2016 г. .
  4. ^ ab "Обзор миссии "Солнцестояние"". NASA. Архивировано из оригинала 17 декабря 2008 г. Получено 21 января 2013 г.
  5. ^ "Cassini-Huygens". Европейское космическое агентство . Получено 22 марта 2019 г.
  6. ^ "Факты о миссии Кассини-Гюйгенс". Европейское космическое агентство . Получено 22 марта 2019 г.
  7. ^ "Миссия Кассини–Гюйгенс". NASA. Архивировано из оригинала 19 февраля 2013 г. Получено 30 января 2013 г.
  8. ^ "Радиоастрономы подтверждают вхождение Гюйгенса в атмосферу Титана". Европейское космическое агентство . 14 января 2005 г. Получено 22 марта 2019 г.
  9. ^ ab "Bounce, Skid, Wobble: How Huygens Landed on Titan". www.jpl.nasa.gov . 2012 . Получено 19 января 2015 .
  10. ^ «Тропические метановые озера на спутнике Сатурна Титане». saturntoday.com . 2012. Архивировано из оригинала 3 ноября 2012 г. Получено 16 июня 2012 г.
  11. ↑ «Удар» зонда «Титан» по камню, BBC News, 10 апреля 2005 г.
  12. ↑ Новые изображения с зонда «Гюйгенс»: береговые линии и каналы, но поверхность, по-видимому, сухая. Архивировано 29 августа 2007 г. на 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 др. (2005). «Дождь, ветер и дымка во время спуска зонда Гюйгенс на поверхность Титана». Nature . 438 (7069): 765–778. Bibcode :2005Natur.438..765T. doi :10.1038/nature04126. PMID  16319829. S2CID  4414457.
  14. ^ Лоренц, Ральф; Сотин, Кристоф (2010). «Луна, которая могла бы стать планетой». Scientific American . 302 (3): 36–43. Bibcode : 2010SciAm.302c..36L. doi : 10.1038/scientificamerican0310-36. PMID  20184181.
  15. ^ Фульчиньони, М.; Ферри, Ф.; Ангрилли, Ф.; Бар-Нун, А.; Баруччи, Массачусетс; Бьянкини, Дж.; Боруки, В.; Корадини, М.; и др. (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. ^ MG Tomasko; D Buchhauser; M Bushroe; LE Dafoe; LR Doose; A Eibl; C Fellows; EM Farlane; GM Prout; MJ Pringle. Эксперимент с использованием спускаемого устройства формирования изображений/спектрального радиометра (DISR) на зонде Huygens Entry Probe of Titan. Space Science Reviews , 104, № 1/2, (2002): 467-549.
  17. ^ Niemann, HB; Atreya, SK; Bauer, SJ; Biemann, K.; Block, B.; Carignan, GR; Donahue, TM; Frost, RL; et al. (2002). "Газовый хроматограф-масс-спектрометр для зонда Гюйгенса" (PDF) . Space Science Reviews . 104 (1): 553–91. Bibcode :2002SSRv..104..553N. doi :10.1023/A:1023680305259. hdl : 2027.42/43756 . S2CID  1794678.
  18. ^ Niemann, HB; Atreya, SK; Bauer, SJ; Carignan, GR; Demick, JE; Frost, RL; Gautier, D.; Haberman, JA; et al. (2005). «Обилие компонентов атмосферы Титана по данным прибора GCMS на зонде Huygens» (PDF) . Nature . 438 (7069): 779–84. Bibcode :2005Natur.438..779N. doi :10.1038/nature04122. hdl : 2027.42/62703 . PMID  16319830. S2CID  4344046.
  19. ^ Israel, G.; Cabane, M.; Brun, JF.; Niemann, H.; Way, S.; Riedler, W.; Steller, M.; Raulin, F.; et al. (2002). "Эксперимент с пиролизером и коллектором аэрозолей зонда Гюйгенса". Space Science Reviews . 104 (1–4): 433–68. Bibcode :2002SSRv..104..433I. doi :10.1023/A:1023640723915. S2CID  54502443.
  20. ^ "SSP: Surface Science Package". ESA Science & Technology . Европейское космическое агентство . 7 декабря 2005 г. Получено 20 августа 2012 г.
  21. ^ abcd Оберг, Джеймс (4 октября 2004 г.). "Titan Calling". IEEE Spectrum . Архивировано из оригинала 13 июля 2009 г.(недоступно с 14 октября 2006 г., см. версию в интернет-архиве)
  22. ↑ Как «Гюйгенс» избежал катастрофы, Джеймс Оберг , The Space Review , 17 января 2005 г.
  23. ^ "Композиции изображений Гюйгенса энтузиастами". Энтони Ликенс . Архивировано из оригинала 6 января 2022 г. Получено 14 февраля 2022 г. В статье Der Spiegel Online представитель ESA подтверждает, что эта публикация необработанных изображений для обеспечения возможности редактирования и компоновки с открытым исходным кодом является частью исследования ESA, направленного на то, чтобы выяснить, действительно ли публикация необработанных изображений является хорошей стратегией.
  24. ^ Пеплоу, Марк (2005). «Любители опередили космические агентства в получении фотографий Титана». Nature . doi :10.1038/news050117-7.
  25. ^ ab Harris, Roger (2005). «Улучшите свой имидж: планетологи были облапошены чат-группой энтузиастов-любителей?». American Scientist . Т. 93, № 3. Sigma Xi, Научно-исследовательское общество. С. 215–216. JSTOR  27858574.
  26. ^ Мак Роберт, Алан (май 2005 г.). «Любители — просто любители». Astronomy Now . Великобритания: Pole Star Publications Ltd. стр. 67–69.
  27. ^ Мак Роберт, Алан (январь 2005 г.). «Дикий, странный Титан раскрывает еще больше секретов». Sky & Telescope . США: Американское астрономическое общество.
  28. ^ ab Goldman, Stuart J. (май 2005 г.). «Пейзажи на Титане: любители побеждают профессионалов: открытость снимков космических аппаратов может привести к тому, что любители опередят планетологов». Sky & Telescope . Соединенные Штаты: Американское астрономическое общество.
  29. ^ ab "Любители, которые победили НАСА на Луне". The London Times . Великобритания. 21 января 2005 г. стр. 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. ^ "Enthusiast compositions of the Huygens images". Энтони Ликенс . Архивировано из оригинала 6 января 2022 г. Получено 14 февраля 2022 г.
  32. ^ "Панорамные виды и ландшафтные мозаики Титана, сшитые из необработанных изображений Гюйгенса". Рене Паскаль . Получено 14 февраля 2022 г.
  33. ^ Бернс, Джозеф А. (2010). «Четыреста лет планетарной науки со времен Галилея и Кеплера». Nature . 466 (7306): 575–584. Bibcode :2010Natur.466..575B. doi :10.1038/nature09215. PMID  20671701. S2CID  4412744.

Библиография

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки