Венера Экспресс

Европейская орбитальная миссия к Венере (2005–2015)

Venus Express ( VEX ) был первоймиссией по исследованию Венеры Европейского космического агентства (ESA). Запущенный в ноябре 2005 года, он прибыл на Венеру в апреле 2006 года и начал непрерывно отправлять научные данные со своей полярной орбиты вокруг Венеры. Оснащенный семью научными приборами, основной целью миссии было долгосрочное наблюдение за атмосферой Венеры . Наблюдение в течение столь длительных периодов времени никогда не проводилось в предыдущих миссиях на Венеру и было ключом к лучшему пониманию динамики атмосферы. ESA завершило миссию в декабре 2014 года. ^[6]

История

Миссия была предложена в 2001 году для повторного использования конструкции миссии Mars Express . Однако некоторые характеристики миссии привели к изменениям конструкции : в первую очередь в областях терморегулирования, связи и электропитания. Например, поскольку Марс находится примерно в два раза дальше от Солнца , чем Венера, лучистый нагрев космического корабля в четыре раза больше для Venus Express, чем для Mars Express . Кроме того, среда ионизирующего излучения более суровая. С другой стороны, более интенсивное освещение солнечных панелей приводит к большей вырабатываемой фотоэлектрической энергии. Миссия Venus Express также использует некоторые запасные приборы, разработанные для космического корабля Rosetta . Миссия была предложена консорциумом во главе с Д. Титовым (Германия), Э. Леллюшем (Франция) и Ф. Тейлором (Великобритания).

Стартовое окно для Venus Express было открыто с 26 октября по 23 ноября 2005 года, первоначально запуск был назначен на 26 октября 4:43 UTC . Однако проблемы с изоляцией верхней ступени «Фрегат» привели к двухнедельной задержке запуска для осмотра и очистки от мелких обломков изоляции, которые мигрировали на космическом аппарате. ^[7] В конечном итоге он был запущен ракетой «Союз-ФГ» / «Фрегат» с космодрома Байконур в Казахстане 9 ноября 2005 года в 03:33:34 UTC на парковочную околоземную орбиту и через 1 час 36 минут после запуска переведен на переходную орбиту к Венере. Первый маневр коррекции траектории был успешно выполнен 11 ноября 2005 года. Он прибыл к Венере 11 апреля 2006 года, после 153 дней путешествия, и запустил свой главный двигатель между 07:10:29 и 08:00:42 UTC SCET , чтобы уменьшить свою скорость так, чтобы он мог быть захвачен венерианской гравитацией на девятидневную орбиту 400 на 330 000 километров (250 на 205 050 миль). ^[8] За включением следили из Центра управления ЕКА, ESOC , в Дармштадте, Германия .

Для выхода Venus Express на свою последнюю рабочую 24-часовую орбиту вокруг Венеры потребовалось еще семь маневров управления орбитой, два с использованием основного двигателя и пять с использованием двигателей . ^[8]

Venus Express вышел на целевую орбиту в апоцентре 7 мая 2006 года в 13:31 UTC, когда космический аппарат находился на расстоянии 151 000 000 километров (94 000 000 миль) от Земли. В этот момент космический аппарат двигался по эллипсу, значительно ближе к планете, чем на начальной орбите. Полярная орбита находилась в диапазоне от 250 до 66 000 километров (от 160 до 41 010 миль) над Венерой. Перицентр находился почти над Северным полюсом (80° северной широты), и космическому аппарату потребовалось 24 часа, чтобы совершить путешествие вокруг планеты.

Venus Express подробно изучал атмосферу и облака Венеры , плазменную среду и характеристики поверхности Венеры с орбиты. Он также составил глобальные карты температур поверхности Венеры. Первоначально планировалось, что его номинальная миссия продлится 500 земных дней (примерно два венерианских сидерических дня), но миссия продлевалась пять раз: сначала 28 февраля 2007 года до начала мая 2009 года; затем 4 февраля 2009 года до 31 декабря 2009 года; и затем 7 октября 2009 года до 31 декабря 2012 года. ^[9] 22 ноября 2010 года миссия была продлена до 2014 года. ^[10] 20 июня 2013 года миссия была продлена в последний раз до 2015 года. ^[11]

28 ноября 2014 года центр управления полетом потерял связь с Venus Express . Нестабильная связь была восстановлена ​​3 декабря 2014 года, хотя управление космическим аппаратом отсутствовало, вероятно, из-за исчерпания топлива. ^[12] 16 декабря 2014 года ЕКА объявило, что миссия Venus Express завершена. ^[6] Сигнал -носитель все еще принимался с аппарата, но данные не передавались. Руководитель миссии Патрик Мартин ожидал, что космический аппарат упадет ниже 150 километров (93 мили) в начале января 2015 года, а разрушение произойдет в конце января или начале февраля. ^[13] Сигнал-носитель космического аппарата в последний раз был обнаружен ЕКА 18 января 2015 года. ^[3]

Инструменты

ASPERA-4 : аббревиатура от « Analyzer of Space Plasmas and Energetic Atoms», ASPERA-4 исследовал взаимодействие солнечного ветра и атмосферы Венеры , определял влияние плазменных процессов на атмосферу, определял глобальное распределение плазмы и нейтрального газа, изучал энергичные нейтральные атомы, ионы и электроны и анализировал другие аспекты окружающей среды около Венеры. ASPERA-4 представляет собой повторное использование конструкции ASPERA -3, используемой на Mars Express , но адаптированной для более суровых условий около Венеры.

MAG : Магнитометр был разработан для измерения силы магнитного поля Венеры и его направления под воздействием солнечного ветра и самой Венеры. Он картировал магнитооболочку , магнитный хвост , ионосферу и магнитный барьер с высоким разрешением в трех измерениях, помогал ASPERA-4 изучать взаимодействие солнечного ветра с атмосферой Венеры, определять границы между плазменными областями, а также проводить планетарные наблюдения (например, поиск и характеристику молний Венеры). MAG был получен из инструмента ROMAP посадочного модуля Rosetta .

Один измерительный прибор был помещен на корпус аппарата. Идентичный второй из пары был помещен на необходимое расстояние от корпуса путем разворачивания стрелы длиной 1 м (трубка из углеродного композита). Два резервных пиротехнических резака разрезали одну петлю тонкой веревки, чтобы освободить силу металлических пружин. Приводной коленный рычаг повернул стрелу перпендикулярно наружу и зафиксировал ее на месте. Только использование пары датчиков вместе с вращением зонда позволило космическому аппарату разрешить небольшое естественное магнитное поле под возмущающими полями самого зонда. Измерения для определения полей, создаваемых аппаратом, проводились на маршруте от Земли до Венеры. ^{[14] [15]} Отсутствие магнитной чистоты было связано с повторным использованием автобуса космического аппарата Mars Express , на котором не было магнитометра. ^[15] Объединив данные двухточечных одновременных измерений и используя программное обеспечение для определения и удаления помех, создаваемых самим Venus Express , удалось получить результаты качества, сопоставимые с результатами, полученными магнитно чистым аппаратом. ^[15]

VMC : Камера мониторинга Венеры — это широкоугольная многоканальная ПЗС-матрица . VMC предназначена для глобальной съемки планеты. ^[16] Она работает в видимом (VIS), ультрафиолетовом (UV) и ближнем инфракрасном (NIR1 и NIR2) спектральных диапазонах и составляет карту распределения яркости поверхности, ища вулканическую активность, отслеживая свечение атмосферы , изучая распределение неизвестного явления поглощения ультрафиолета на вершинах облаков и выполняя другие научные наблюдения. Она была частично получена из стереокамеры высокого разрешения Mars Express (HRSC) и оптической, спектроскопической и инфракрасной системы дистанционной съемки Rosetta (OSIRIS) . Камера основана на ПЗС-матрице Kodak KAI-1010 Series с разрешением 1024 x 1024 пикселей и включает в себя ПЛИС для предварительной обработки данных изображения, что сокращает объем передаваемых на Землю данных. ^{[17] [18]} Консорциум учреждений, ответственных за VMC, включал Институт Макса Планка по исследованию солнечной системы , Институт планетарных исследований Немецкого аэрокосмического центра и Институт компьютерной и коммуникационной сетевой инженерии Технического университета Брауншвейга . ^[19] Его не следует путать с камерой визуального наблюдения, установленной на Mars Express , эволюцией которой он является. ^{[17] [20]}

PFS : « Планетарный Фурье - спектрометр » (PFS) должен был работать в инфракрасном диапазоне длин волн от 0,9  мкм до 45 мкм и был разработан для выполнения вертикального оптического зондирования атмосферы Венеры. Он должен был выполнять глобальный долгосрочный мониторинг трехмерного поля температуры в нижней атмосфере (уровень облаков до 100 километров). Кроме того, он должен был искать незначительные атмосферные компоненты, которые могут присутствовать, но еще не были обнаружены, анализировать атмосферные аэрозоли и исследовать процессы обмена между поверхностью и атмосферой. Конструкция была основана на спектрометре на Mars Express , но модифицирована для оптимальной производительности для миссии Venus Express . Однако PFS вышел из строя во время его развертывания, и никаких полезных данных передано не было. ^[21]

SPICAV : " SP ectroscopy for I nvestigation of C h aracteristics of the A tmosphere of Venus " (SPICAV) — это спектрометр для получения изображений , который использовался для анализа излучения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах длин волн. Он был разработан на основе инструмента SPICAM , установленного на Mars Express . Однако у SPICAV был дополнительный канал, известный как SOIR ( Solar Occultation at I nfra r ed), который использовался для наблюдения за Солнцем через атмосферу Венеры в инфракрасном диапазоне.

VIRTIS : " Видимый и инфракрасный тепловой спектрометр " ( VIRTIS ) был спектрометром , который наблюдал в ближнем ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах электромагнитного спектра . Он анализировал все слои атмосферы, температуру поверхности и явления взаимодействия поверхности и атмосферы .

VeRa : Ve nus Radio Science был экспериментом по радиозондированию, который передавал радиоволны с космического корабля и пропускал их через атмосферу или отражал от поверхности. Эти радиоволны принимались наземной станцией на Земле для анализа ионосферы , атмосферы и поверхности Венеры. Он был получен с помощью инструмента Radio Science Investigation, установленного на Rosetta .

Наука

Климат Венеры

Начиная с ранней планетной системы с похожими размерами и химическим составом, истории Венеры и Земли разошлись впечатляющим образом. Есть надежда, что данные миссии Venus Express , которые были получены, могут способствовать не только глубокому пониманию того, как структурирована атмосфера Венеры, но и пониманию изменений, которые привели к нынешним парниковым атмосферным условиям. Такое понимание может способствовать изучению изменения климата на Земле. ^[22]

В 2006 году результаты его исследований выявили различия между Венерой и Землей и начали наблюдать за обычными изменениями климата. ^[23]

Поиск жизни на Земле

Venus Express также использовался для наблюдения признаков жизни на Земле с орбиты Венеры. На снимках, полученных зондом, Земля была размером менее одного пикселя, что имитирует наблюдения планет размером с Землю в других планетных системах . Эти наблюдения затем использовались для разработки методов исследования обитаемости экзопланет . ^[24]

Хронология миссии

Анимация траектории Венера Экспресс с 9 ноября 2005 г. по 31 декабря 2006 г.
  Венера Экспресс  ·   Венера  ·   Земля  ·   Солнце

Анимация траектории полета Venus Express вокруг Венеры с 1 апреля 2006 года по 1 апреля 2008 года
  Венера Экспресс  ·   Венера

• 3 августа 2005 г.: Venus Express завершил финальную фазу испытаний на объекте Astrium Intespace в Тулузе, Франция .
• 7 августа 2005 года: Venus Express прибыл в аэропорт космодрома Байконур .
• 16 августа 2005 г.: завершены первые летные испытания.
• 22 августа 2005 г.: Интегрированный системный тест-3.
• 30 августа 2005 г.: успешно начато последнее крупное системное испытание.
• 5 сентября 2005 г.: Электрические испытания прошли успешно.
• 21 сентября 2005 г.: FRR (Обзор готовности к заправке) продолжается.
• 12 октября 2005 г.: Завершена стыковка с разгонным блоком «Фрегат» .
• 21 октября 2005 г.: Внутри обтекателя обнаружено загрязнение — запуск приостановлен.
• 5 ноября 2005 г.: Прибытие на стартовую площадку.
• 9 ноября 2005 г.: запуск с космодрома Байконур в 03:33:34 UTC.
• 11 ноября 2005 г.: успешно выполнен первый маневр коррекции траектории.
• 17 февраля 2006 г.: Главный двигатель успешно запущен в ходе генеральной репетиции маневра прибытия. ^[25]
• 24 февраля 2006 г.: успешно выполнен второй маневр коррекции траектории.
• 29 марта 2006 г.: успешно выполнен третий маневр коррекции траектории — выход на орбиту запланирован на 11 апреля.
• 7 апреля 2006 г.: На космический корабль загружен командный стек для маневра по выводу на орбиту.
• 11 апреля 2006 г.: Вывод на орбиту Венеры (VOI) успешно завершен, согласно следующей временной шкале: ^[26]

Период этой начальной орбиты составляет девять дней. ^[8]

• 13 апреля 2006 г.: опубликованы первые снимки Венеры с аппарата Venus Express .
• 20 апреля 2006 г.: выполнен маневр снижения апоапсиса № 1. Орбитальный период теперь составляет 40 часов.
• 23 апреля 2006 г.: выполнен маневр снижения апоапсиса № 2. Орбитальный период теперь составляет около 25 часов 43 минут.
• 26 апреля 2006 г.: Маневр снижения апоапсиса № 3 представляет собой небольшое исправление предыдущего ALM.
• 7 мая 2006 г.: Venus Express вышел на целевую орбиту в апоцентре в 13:31 UTC.
• 14 декабря 2006 г.: Первая карта температур южного полушария. ^[27]
• 27 февраля 2007 г.: ЕКА соглашается профинансировать продление миссии до мая 2009 г. ^{[ необходима цитата ]}
• 19 сентября 2007 г.: Окончание номинальной миссии (500 земных дней) – Начало продления миссии.
• 27 ноября 2007 г.: В журнале Nature была опубликована серия статей , в которых приводятся первоначальные результаты. В ней приводятся доказательства существования океанов в прошлом. Подтверждается наличие молний на Венере и то, что они встречаются там чаще, чем на Земле. Также сообщается об открытии существования огромного двойного атмосферного вихря на южном полюсе планеты. ^{[28] [29]}
• 20 мая 2008 г.: Об обнаружении прибором VIRTIS гидроксила ( ОН) в атмосфере Венеры сообщается в выпуске Astronomy & Astrophysics за май 2008 г. ^[30]
• 4 февраля 2009 г.: ЕКА соглашается профинансировать продление миссии до 31 декабря 2009 г. ^{[ необходима цитата ]}
• 7 октября 2009 г.: ЕКА соглашается финансировать миссию до 31 декабря 2012 г. ^{[ необходима цитата ]}
• 23 ноября 2010 г.: ЕКА соглашается финансировать миссию до 31 декабря 2014 г. ^{[ необходима ссылка ]}
• 25 августа 2011 г.: Сообщается, что в верхних слоях атмосферы Венеры существует слой озона . ^{[31] [32]}
• 1 октября 2012 г.: Сообщается, что в атмосфере Венеры существует холодный слой, где может выпадать сухой лед . ^[33]
• 18 июня — 11 июля 2014 г.: Проведение успешного эксперимента по аэроторможению . ^[34] Многочисленные пролеты на высоте от 131 до 135 км. ^[35]
• 28 ноября 2014 г.: Центр управления полетами теряет связь с Venus Express . ^[12]
• 3 декабря 2014 г.: Установлен прерывистый контакт, установлено, что у космического корабля, вероятно, закончилось топливо. ^[12]
• 16 декабря 2014 г.: ЕКА объявляет о завершении миссии Venus Express . ^[6]
• 18 января 2015 г.: Последнее обнаружение несущего сигнала X-диапазона космического корабля. ^[3]

Смотрите также

• Космический портал

• Беспилотная космическая миссия
• Список планетарных зондов
• Список миссий к Венере
• Список беспилотных космических аппаратов по программам
• Исследование космоса
• Космический телескоп
• Космический зонд
• Хронология искусственных спутников и космических зондов
• Хронология исследования планет

Ссылки

1. "Venus Express Factsheet". Европейское космическое агентство. 1 июня 2014 г. Получено 5 июля 2017 г.
2. Сиддики, Асиф (2018). Beyond Earth: A Chronicle of Deep Space Exploration, 1958–2016 (PDF) (второе изд.). Офис программы истории НАСА.
3. Scuka, Daniel (23 января 2015 г.). "Venus Express: The Last Shout". Европейское космическое агентство . Получено 26 января 2015 г.
4. "Venturing into the upper atmosphere of Venus". Европейское космическое агентство. 11 ноября 2014 г. Получено 23 ноября 2014 г.
5. "Operational Orbit". Европейское космическое агентство. 14 декабря 2012 г. Получено 23 ноября 2014 г.
6. Бауэр, Маркус; Сведхем, Хокан; Уильямс, Адам; Мартин, Патрик (16 декабря 2014 г.). «Venus Express плавно уходит в ночь». Европейское космическое агентство . Получено 22 декабря 2014 г.
7. "Предварительные исследования Venus Express приносят обнадеживающие новости". ESA. 25 октября 2005 г. Получено 9 мая 2006 г.
8. "Venus Express". Национальный центр космических научных данных . Получено 22 декабря 2014 г.
9. «Одобрено продление миссий для научных миссий». ЕКА. 16 октября 2009 г.
10. «Европа сохраняет свое присутствие на последнем рубеже». ЕКА. 22 ноября 2010 г.
11. "Научные миссии ЕКА продолжаются сверхурочно". ЕКА. 20 июня 2013 г.
12. "Аномалия Venus Express". SpaceDaily. 8 декабря 2014 г. Получено 15 декабря 2014 г.
13. Дрейк, Надя (17 декабря 2014 г.). «Out of Fuel, Venus Express Is Falling Gently to Its Death in Planet's Skies». National Geographic . Архивировано из оригинала 18 декабря 2014 г. Получено 22 декабря 2014 г.
14. "IWF : VEX-MAG". Iwf.oewa.ac.at. Архивировано из оригинала 6 октября 2014 года . Получено 15 декабря 2014 года .
15. Pope, SA; Zhang, TL; Balikhin, MA; Hvizdos, L.; Kudela, K.; Dimmock, AP (апрель 2011 г.). «Исследование планетарных магнитных сред с использованием магнитно-нечистых космических аппаратов: системный подход к анализу данных VEX MAG». Annales Geophysicae . 29 (4): 639–647. Bibcode : 2011AnGeo..29..639P. doi : 10.5194/angeo-29-639-2011 .
16. "The Venus Express mission camera". Институт Макса Планка по исследованию солнечной системы. Архивировано из оригинала 7 марта 2008 года.
17. Markiewicz, WJ; Titov, D.; Fiethe, B.; Behnke, T.; Szemerey, I.; et al. "Venus Monitoring Camera for Venus Express" (PDF) . Институт исследований солнечной системы Общества Макса Планка. Архивировано из оригинала (PDF) 2 апреля 2015 г.
18. "Камера наблюдения за Венерой". Технический университет в Брансуике.
19. "Свет и тьма Венеры". ESA. 21 февраля 2008 г.
20. Коек, Ч.; Кембл, С.; Готре, Л.; Ренард, П.; Фэй, Ф. (октябрь 2001 г.). «Венера Экспресс: Отчет об определении миссии» (PDF) . Европейское космическое агентство. п. 17. ЕКА-SCI (2001)6.
21. Lakdawalla, Emily (23 июля 2007 г.). «Venus Express PFS не реагирует на быстрый толчок». Планетарное общество . Получено 2 февраля 2023 г.
22. "Атмосферная динамика Венеры и Земли" (PDF) . Lpi.usra.edu . Получено 15 декабря 2014 г. .
23. "유럽 금성탐사선 '비너스 익스프레스', 금성궤도 선회 시작 (영문기사 첨부)" . Голос Америки (на корейском языке). 11 апреля 2006 года . Проверено 14 июня 2024 г.
24. "Venus Express ищет жизнь – на Земле". Европейское космическое агентство . Получено 15 декабря 2014 г.
25. "Успешное испытание главного двигателя Venus Express". Европейское космическое агентство. 17 февраля 2006 г. Получено 9 мая 2006 г.
26. "Внедрение на орбиту Венеры". Европейское космическое агентство. 24 мая 2007 г. Получено 26 января 2015 г.
27. «Новая температурная карта южного полушария Венеры». Европейское космическое агентство. 14 июля 2009 г. Получено 27 ноября 2016 г.
28. Hand, Eric (27 ноября 2007 г.). "Отчеты о европейской миссии с Венеры". Nature . doi : 10.1038/news.2007.297 . S2CID  129514118.
29. "Венера предлагает подсказки по климату Земли". BBC News . 28 ноября 2007 г. Получено 29 ноября 2007 г.
30. "Venus Express впервые обнаружил гидроксил в атмосфере Венеры". SpaceDaily. 20 мая 2008 г. Получено 15 декабря 2014 г.
31. Карпентер, Дженнифер (7 октября 2011 г.). «Сюрприз озонового слоя Venus Springs». BBC News .
32. Монмессен, Ф.; Берто, Ж.-Л.; Лефевр, Ф.; Марк, Э.; Беляев Д.; и др. (ноябрь 2011 г.). «Слой озона обнаружен в ночных верхних слоях атмосферы Венеры». Икар . 216 (1): 82–85. Бибкод : 2011Icar..216...82M. дои : 10.1016/j.icarus.2011.08.010. hdl : 2268/100136.
33. «Любопытный холодный слой в атмосфере Венеры». Европейское космическое агентство. 1 октября 2012 г. Получено 15 декабря 2014 г.
34. Scuka, Daniel (16 мая 2014 г.). "Surfing an alien atmosphere". Европейское космическое агентство . Получено 23 ноября 2014 г.
35. "Venus Express снова поднимается". Европейское космическое агентство. 11 июля 2014 г. Получено 14 апреля 2015 г.

• Тейлор, Фредрик В. (ноябрь 2006 г.). «Планета Венера и миссия Venus Express». Планетная и космическая наука . 54 (13–14): 1247–1248. Bibcode : 2006P&SS...54.1247T. doi : 10.1016/j.pss.2006.06.013.
• «Начинается кампания по запуску Venus Express». Европейское космическое агентство. 3 августа 2005 г.
• "Журнал кампании запуска Venus Express". Европейское космическое агентство . Получено 16 августа 2005 г.
• "Интерактивная 3D-модель космического корабля Venus Express". Европейское космическое агентство . Получено 5 сентября 2005 г.
• "Venus Express: Instruments". Европейское космическое агентство . Получено 14 сентября 2005 г.

Дальнейшее чтение

• Dambeck, Thorsten (2009). "The Blazing Hell Behind the Veil" (PDF) . MaxPlanckResearch (4): 26–33. B56133. Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2016 г. Получено 23 ноября 2014 г.

Внешние ссылки

• Страница миссии Venus Express Европейского космического агентства
• Страница миссии Venus Express от ESA Spacecraft Operations
• Профиль Venus Express от NASA's Solar System Exploration