stringtranslate.com

ГРААЛЬ

снимок MoonKAM

Лаборатория гравитационного восстановления и внутренних исследований ( GRAIL ) была американской лунной научной миссией в рамках программы NASA Discovery , которая использовала высококачественное картирование гравитационного поля Луны для определения ее внутренней структуры. Два небольших космических аппарата GRAIL A ( Ebb ) и GRAIL B ( Flow ) [6] [7] были запущены 10 сентября 2011 года на борту одной ракеты-носителя: самой мощной конфигурации Delta II , 7920H-10. [1] [8] [9] GRAIL A отделился от ракеты примерно через девять минут после запуска, GRAIL B последовал за ним примерно через восемь минут. Они достигли своих орбит вокруг Луны с разницей в 25 часов. [10] [11] Первый зонд вышел на орбиту 31 декабря 2011 года, а второй последовал за ним 1 января 2012 года. [12] Оба космических аппарата достигли поверхности Луны 17 декабря 2012 года. [11]

Обзор

Ученики четвертого класса начальной школы Эмили Дикинсон в Бозмене, штат Монтана, которые предложили названия Ebb и Flow . [7]

Мария Зубер из Массачусетского технологического института была главным исследователем GRAIL. Проектом руководила Лаборатория реактивного движения NASA. Бюджет NASA составил 496 миллионов долларов США для программы, включающей разработку космических аппаратов и приборов, запуск, эксплуатацию миссии и научную поддержку. [ 13 ] После запуска космические аппараты были названы GRAIL A и GRAIL B, и был открыт конкурс для школьников на выбор названий. В конкурсе приняли участие около 900 классов из 45 штатов, Пуэрто-Рико и округа Колумбия. Победившие названия, Ebb и Flow, были предложены учениками 4-го класса начальной школы Эмили Дикинсон в Бозмене, штат Монтана . [7]

Каждый космический аппарат передавал и получал телеметрию от другого космического аппарата и наземных объектов. Измеряя изменение расстояния между двумя космическими аппаратами, были получены данные о гравитационном поле и геологической структуре Луны. Оба космических аппарата смогли обнаружить очень малые изменения расстояния между ними. Изменения расстояния размером всего в один микрометр были обнаружены и измерены. [14] [15] Гравитационное поле Луны было нанесено на карту с беспрецедентной детализацией. [5] [16] [17] [18] [19]

Цели

Фаза сбора данных миссии длилась с 7 марта 2012 года по 29 мая 2012 года, в общей сложности 88 дней. Вторая фаза сбора данных на более низкой высоте началась 31 августа 2012 года, [20] и сопровождалась 12 месяцами анализа данных. [5] 5 декабря 2012 года НАСА опубликовало гравитационную карту Луны, сделанную на основе данных GRAIL. [21] Полученные знания помогут понять эволюционную историю планет земной группы и рассчитать лунные орбиты. [22]

Космический корабль

Инструменты

Гравитационная карта Луны от GRAIL

Движение

Двигатели на борту каждого космического корабля были способны производить 22 ньютона (4,9 фунт- силы ). [23] Каждый космический корабль был заправлен 103,5 килограммами (228 фунтов) гидразина, который должен был использоваться двигателями и главным двигателем, чтобы позволить космическому кораблю выйти на лунную орбиту и перейти к научной фазе своей миссии. Подсистема движения состояла из главного топливного бака и системы повторного нагнетания давления, которые были активированы вскоре после выхода на лунную орбиту. [26]

Профиль миссии

Попытки запуска

Время указано по восточному поясному времени ( UTC -4).

Фаза транзита

Анимация траектории GRAIL-A с 10 сентября 2011 г. по 17 декабря 2012 г.
   ГРААЛЬ-А  ·   Луна  ·   Земля
GRAIL-транзит-Земля-Луна
Анимация траектории GRAIL-A вокруг Луны с 31 декабря 2011 г. по 30 апреля 2012 г.
   ГРААЛЬ-А  ·   Луна

В отличие от миссий программы Apollo , которым требовалось три дня, чтобы достичь Луны, GRAIL использовал трех-четырехмесячный низкоэнергетический транслунный круиз далеко за пределами орбиты Луны и проходящий около точки Лагранжа L1 системы Солнце-Земля , прежде чем вернуться на рандеву с Луной. Эта расширенная и кольцевая траектория позволила миссии сократить потребности в топливе, защитить приборы и уменьшить скорость двух космических аппаратов при прибытии на Луну, чтобы помочь достичь чрезвычайно низких 50-километровых (31 миля) орбит с разделением между космическими аппаратами (прибывающими с разницей в 25 часов) от 175 до 225 км (от 109 до 140 миль). [22] [29] Очень жесткие допуски в плане полета оставляли мало места для исправления ошибок, что привело к окну запуска продолжительностью в одну секунду и предоставлению только двух возможностей запуска в день. [28]

Фаза науки

Первичная научная фаза проекта GRAIL длилась 88 дней, с 7 марта по 29 мая 2012 года. За ней последовала вторая научная фаза, которая продолжалась с 8 августа по начало декабря 2012 года.

Методика гравитационного картирования была похожа на ту, что использовалась в эксперименте по гравитационному восстановлению и климату (GRACE), а конструкция космического корабля была основана на XSS-11 . [3]

Даты выхода на орбиту — 31 декабря 2011 г. (для GRAIL-A) и 1 января 2012 г. (для GRAIL-B). [27] Первоначальные лунные орбиты были сильно эллиптическими, близкими к полярным, а затем были понижены до почти круговых на высоте около 25–86 км с периодом около 114 минут. [30] ( 2011-12-31 ) ( 2012-01-01 )

Космические аппараты работали в течение 88-дневной фазы сбора данных, разделенной на три 27,3-дневных цикла картографирования, направленных на надир . Дважды в день был 8-часовой проход в зоне видимости Deep Space Network для передачи научных данных и данных "E/PO MoonKam". [31]

Первые запрошенные учениками снимки MoonKam были сделаны Ebb в период с 15 по 17 марта 2012 года и переданы на Землю 20 марта. Более 2700 школ в 52 странах использовали камеры MoonKAM. [32]

Видео LRO от MoonKam

Камера MoonKam спутника Flow запечатлела LRO, пролетавший на расстоянии около 12 миль (20 км) 3 мая. Это первые кадры роботизированного космического аппарата, вращающегося вокруг Луны, снятые другим аппаратом. [33]

Конечная фаза

Финальный эксперимент и завершение миссии

В конце научной фазы и продления миссии космические аппараты были выключены и выведены из эксплуатации в течение пяти дней. Космический аппарат врезался в лунную поверхность 17 декабря 2012 года. [31] [34] [35] [ 36] [37] [38] Оба космических аппарата врезались в безымянную лунную гору между Филолаусом и Муше в точке с координатами 75°37′N 26°38′W / 75.62°N 26.63°W / 75.62; -26.63 . Ebb , ведущий космический аппарат в строю, врезался первым. Flow врезался несколько мгновений спустя. Каждый космический аппарат двигался со скоростью 3760 миль в час (1.68 км/с). Последний эксперимент был проведен в последние дни миссии. Главные двигатели на борту космического аппарата были запущены, израсходовав оставшееся топливо. Данные, полученные в результате этих усилий, будут использоваться планировщиками миссий для проверки компьютерных моделей потребления топлива с целью улучшения прогнозов потребностей в топливе для будущих миссий. [39] НАСА объявило, что место крушения будет названо в честь соавтора GRAIL и первой американской женщины в космосе Салли Райд . [40]

Луна – Oceanus Procellarum («Океан бурь»)

Результаты

Гравитация проходит сквозь материю. В дополнение к поверхностной массе, гравитационное поле высокого разрешения дает размытый, но полезный взгляд на то, что находится под поверхностью. Анализ данных GRAIL дал ряд научных результатов для Луны.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab "Delta II Set to Launch NASA's GRAIL Mission". United Launch Alliance . 2011. Архивировано из оригинала 1 сентября 2011 года . Получено 2 сентября 2011 года .
  2. ^ "Миссия ГРААЛЬ: Информационный листок". Sally Ride Science . 2010. Архивировано из оригинала 28 апреля 2010 года . Получено 15 апреля 2010 года .
  3. ^ ab Taylor Dinerman (31 декабря 2007 г.). «Является ли XSS-11 ответом на американские поиски оперативно-реагирующего космоса?». The Space Review . Получено 31 августа 2011 г.
  4. ^ Асиф Сиддики (2018). Beyond Earth: A Chronicle of Deep Space Exploration, 1958–2016 (PDF) (второе изд.). Офис программы истории НАСА. ISBN 978-1-626-83043-1. Получено 30 ноября 2022 г. .
  5. ^ abc "О GRAIL". moon.mit.edu . MIT . Получено 12 марта 2011 г. .
  6. ↑ Гейл Шонцлер (18 января 2012 г.). «Bozeman class wins contest to name satellites orbiting moon». Bozeman Daily Chronicle . Получено 18 декабря 2018 г.
  7. ^ abc DC Brown; DC Agle; WL Mullen (17 января 2012 г.). «Студенты Монтаны представили победные имена для лунного космического корабля NASA». nasa.gov . NASA . Архивировано из оригинала 25 февраля 2021 г. . Получено 18 января 2012 г. .
  8. ^ Delta II: The Industry Workhorse (PDF) . United Launch Alliance (Report). 2010. Архивировано из оригинала (PDF) 30 сентября 2011 года . Получено 2 августа 2011 года .
  9. ↑ Грей Хауталуома (10 декабря 2007 г.). «Новая миссия НАСА по выявлению внутренней структуры и эволюции Луны». nasa.gov . НАСА . Архивировано из оригинала 24 февраля 2021 г. . Получено 31 августа 2011 г. .
  10. ↑ Лора Даттаро (10 сентября 2011 г.). «Успешный запуск космического корабля-близнеца GRAIL на Луну». EarthSky.org . Получено 23 июля 2024 г. .
  11. ^ ab "GRAIL Twins врезаются в Луну, чтобы завершить весьма успешную миссию". Spaceflight101.com . 19 марта 2013 г. Архивировано из оригинала 11 февраля 2015 г. Получено 23 июля 2024 г.
  12. ^ DC Agle; DC Brown; C. McCall (31 декабря 2011 г.). "First of NASA's GRAIL Spacecraft Enters Moon Orbit". nasa.gov . NASA . Архивировано из оригинала 25 февраля 2021 г. . Получено 1 января 2012 г. .
  13. ^ ab "GRAIL Launch Press Kit" (PDF) . solarsystem.nasa.gov . NASA . Архивировано из оригинала (PDF) 5 октября 2012 г. . Получено 31 августа 2011 г. .
  14. ^ MT Zuber; DE Smith; SW Asmar; Alomon; AS Konopliv; FG Lemoine; и др. (19–23 марта 2012 г.). Миссия Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL): статус на начальном этапе этапа научного картирования. 43-я конференция по науке о Луне и планетах. Техас, США: NASA . GSFC.CP.00105.2012.
  15. ↑ Эмиль Колаволе (17 декабря 2012 г.). «NASA отправит зонды, врезающиеся в Луну» . The Washington Post . Получено 24 июля 2024 г.
  16. ^ ab AS Konopliv; RS Park; DN Yuan; SW Asmar; MM Watkins; et al. (2013). «Поле гравитации Луны JPL до сферической гармоники степени 660 из основной миссии GRAIL: ЛУННАЯ ГРАВИТАЦИЯ GRAIL». Журнал геофизических исследований: Планеты . 118 (7): 1415–1434. Bibcode : 2013JGRE..118.1415K. doi : 10.1002/jgre.20097. hdl : 1721.1/85858 . S2CID  16559256.
  17. ^ ab FG Lemoine; S. Goossens; TJ Sabaka; JB Nicholas; E. Mazarico; et al. (2013). «Модели гравитации высокой степени на основе данных основной миссии GRAIL». Journal of Geophysical Research: Planets . 118 (8): 1676–1698. Bibcode : 2013JGRE..118.1676L. doi : 10.1002/jgre.20118 . hdl : 2060/20140010292 . ISSN  2169-9097.
  18. ^ ab AS Konopliv; RS Park; DN Yuan; SW Asmar; MM Watkins; et al. (2014). «Высокоразрешающие лунные гравитационные поля из основных и расширенных миссий GRAIL». Geophysical Research Letters . 41 (5): 1452–1458. Bibcode : 2014GeoRL..41.1452K. doi : 10.1002/2013GL059066 .
  19. ^ ab FG Lemoine; S. Goossens; TJ Sabaka; JB Nicholas; E. Mazarico; et al. (28 мая 2014 г.). "GRGM900C: Модель гравитации Луны в градусах 900 на основе основных и расширенных данных миссии GRAIL". Geophysical Research Letters . 41 (10): 3382–3389. Bibcode :2014GeoRL..41.3382L. doi :10.1002/2014GL060027. PMC 4459205 . PMID  26074638. 
  20. ^ DC Agle; Caroline McCall (31 августа 2012 г.). "NASA's GRAIL Moon Twins Begin Extended Mission Science". jpl.nasa.gov . NASA / JPL . Получено 21 июля 2013 г. .
  21. ^ DC Agle; DC Brown; S. McDonnell (5 декабря 2012 г.). "GRAIL от NASA создает самую точную карту гравитации Луны". jpl.nasa.gov . NASA / JPL . Получено 21 июля 2013 г. .
  22. ^ ab "GRAIL: Обзор миссии". moon.mit.edu . MIT . Получено 10 сентября 2011 г. .
  23. ^ ab "GRAIL: Spacecraft and Payload". moon.mit.edu . MIT . Получено 24 июля 2024 г. .
  24. ^ "GRAIL: Mission Operations & Data Processing". moon.mit.edu . MIT . Архивировано из оригинала 5 марта 2012 года . Получено 14 декабря 2012 года .
  25. ^ "About GRAIL MoonKAM". Sally Ride Science . 2010. Архивировано из оригинала 27 апреля 2010. Получено 15 апреля 2010 .
  26. ^ "GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory)". eoPortal.org . Получено 3 декабря 2022 г. .
  27. ^ abcdef Уильям Харвуд (10 сентября 2011 г.). "NASA запускает лунные зонды GRAIL". CBS News . Архивировано из оригинала 4 ноября 2012 г. Получено 11 сентября 2011 г.
  28. ^ ab Джастин Рэй (17 августа 2011 г.). "GRAIL Launch Window Chart". Spaceflight Now . Получено 9 сентября 2011 г.
  29. ^ "GRAIL (Ebb and Flow) - NASA Science". science.nasa.gov . NASA . Получено 10 сентября 2011 г. .
  30. ↑ DC Agle (27 марта 2012 г.). «Летящая формация — вокруг Луны со скоростью 3600 миль в час». jpl.nasa.gov . NASA / JPL . Получено 24 июля 2024 г. .
  31. ^ ab "GRAIL: Mission Design". moon.mit.edu . MIT . Получено 24 июля 2024 г. .
  32. ^ DC Agle; DC Brown; C. McCall (22 марта 2012 г.). "NASA GRAIL возвращает первые выбранные студентами изображения Луны". jpl.nasa.gov . NASA / JPL . Получено 24 июля 2014 г. .
  33. ^ "Космические корабли пролетают друг мимо друга на Луне". science.nasa.gov . NASA . 13 декабря 2012 г. Получено 24 июля 2024 г.
  34. ↑ DC Agle (17 декабря 2012 г.). «NASA GRAIL Twins Complete Their Moon Impact». jpl.nasa.gov . NASA / JPL . Получено 18 декабря 2012 г. .
  35. ↑ Майк Уолл (13 декабря 2012 г.). «Два зонда GRAIL готовы к столкновению с Луной». NBC News . Получено 18 февраля 2013 г.[ мертвая ссылка ]
  36. ↑ Майк Уолл (12 декабря 2012 г.). «Два зонда НАСА врежутся в Луну на следующей неделе». Space.com . Получено 18 февраля 2013 г.
  37. ^ "Двойной космический корабль НАСА готовится к падению на Луну". Phys.org . 13 декабря 2012 г. Получено 14 декабря 2012 г.
  38. ↑ Алекс Кнапп (14 декабря 2012 г.). «NASA готовится к столкновению своих зондов с Луной». Forbes . Получено 15 декабря 2012 г.
  39. ^ DC Agle; DC Brown; S. McDonnell (13 декабря 2012 г.). "NASA Probes Prepared for Mission-Ending Moon Impact". jpl.nasa.gov . NASA / JPL . Получено 18 февраля 2013 г. .
  40. ↑ Майк Уолл (18 декабря 2012 г.). «Место крушения лунных зондов названо в честь Салли Райд». Space.com . Получено 18 февраля 2013 г.
  41. ^ MT Zuber; DE Smith; MM Watkins; SW Asmar; AS Konopliv; и др. (2013). «Gravity Field of the Moon from the Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) Mission» (гравитационное поле Луны из миссии Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL)). Science . 339 (6120): 668–671. Bibcode :2013Sci...339..668Z. doi :10.1126/science.1231507. ISSN  0036-8075. PMID  23223395. S2CID  206545934.
  42. ^ MA Wieczorek; GA Neumann; F. Nimmo; WS Kiefer; GJ Taylor; et al. (2013). «Кора Луны глазами GRAIL». Science . 339 (6120): 671–675. Bibcode :2013Sci...339..671W. doi :10.1126/science.1231530. ISSN  0036-8075. PMC 6693503 . PMID  23223394. 
  43. ^ JC Andrews-Hanna; SW Asmar; JW Head; WS Kiefer; AS Konopliv; и др. (2013). «Древние магматические интрузии и раннее расширение Луны, выявленные с помощью гравитационного градиентометра GRAIL». Science . 339 (6120): 675–678. Bibcode :2013Sci...339..675A. doi :10.1126/science.1231753. ISSN  0036-8075. PMID  23223393. S2CID  18004181.
  44. ^ JG Williams; AS Konopliv; DH Boggs; RS Park; DN Yuan; и др. (2014). «Внутренние свойства Луны из миссии GRAIL». Журнал геофизических исследований: Планеты . 119 (7): 1546–1578. Bibcode : 2014JGRE..119.1546W. doi : 10.1002/2013JE004559 . S2CID  7045590.
  45. ^ GA Neumann; MT Zuber; MA Wieczorek; JW Head; DMH Baker; и др. (2015). «Лунные ударные бассейны, обнаруженные с помощью измерений Gravity Recovery и Interior Laboratory». Science Advances . 1 (9): e1500852. Bibcode : 2015SciA....1E0852N. doi : 10.1126/sciadv.1500852. ISSN  2375-2548. PMC 4646831. PMID 26601317  . 
  46. ^ PM Mueller; WL Sjogren (1968). «Масконы: концентрации лунной массы». Science . 161 (3842): 680–684. Bibcode :1968Sci...161..680M. doi :10.1126/science.161.3842.680. ISSN  0036-8075. PMID  17801458. S2CID  40110502.
  47. ^ I. Matsuyama; F. Nimmo; JT Keane; NH Chan; et al. (2016). «Ограничения GRAIL, LLR и LOLA на внутреннюю структуру Луны». Geophysical Research Letters . 43 (16): 8365–8375. Bibcode : 2016GeoRL..43.8365M. doi : 10.1002/2016GL069952. hdl : 10150/621595 . S2CID  36834256.
  48. ^ MT Zuber; DE Smith; GA Neumann; S. Goossens; JC Andrews-Hanna; et al. (2016). «Гравитационное поле бассейна Orientale по данным миссии Gravity Recovery and Interior Laboratory». Science . 354 (6311): 438–441. Bibcode :2016Sci...354..438Z. doi :10.1126/science.aag0519. ISSN  0036-8075. PMC 7462089 . PMID  27789835. 

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме GRAIL .