stringtranslate.com

ЛКРОСС

Спутник для наблюдения и зондирования лунных кратеров ( LCROSS ) был роботизированным космическим аппаратом, эксплуатируемым NASA . Миссия была задумана как недорогое средство определения природы водорода , обнаруженного в полярных регионах Луны . [ 2] Запущенный сразу после обнаружения лунной воды аппаратом Chandrayaan-1 , [3] основной целью миссии LCROSS было дальнейшее изучение наличия воды в виде льда в постоянно затененном кратере вблизи лунного полярного региона. [4] Он успешно подтвердил наличие воды в южном лунном кратере Кабеус . [5]

Он был запущен вместе с лунным разведывательным орбитальным аппаратом (LRO) 18 июня 2009 года в рамках совместной программы Lunar Precursor Robotic Program , первой американской миссии на Луну за последние десять лет.

LCROSS был разработан для сбора и передачи данных об ударе и выбросах обломков, образовавшихся в результате столкновения отработавшей верхней ступени ракеты-носителя Centaur (и собирающего данные космического аппарата Shepherding) с кратером Кабеус вблизи южного полюса Луны.

Номинальная ударная масса «Кентавра» составляла 2305 кг (5081 фунт), а скорость удара — около 9000 км/ч (5600 миль/ч) [6] [7], при этом выделялась кинетическая энергия, эквивалентная детонации примерно 2 килотонн тротила (7,2 ТДж ).

22 августа у LCROSS произошел сбой, в результате которого была израсходована половина топлива, и в космическом аппарате осталось очень мало запаса топлива. [8]

Centaur успешно приземлился 9 октября 2009 года в 11:31 UTC . Космический корабль Shepherding спустился через выброс Centaur, собрал и передал данные, приземлившись через шесть минут в 11:37 UTC. [9]

Вопреки сообщениям СМИ того времени, ни удар, ни образовавшееся после него пылевое облако не удалось увидеть с Земли невооруженным глазом или в телескопы.

Миссия

Вспышка от удара LCROSS Centaur.

LCROSS был быстрой и недорогой сопутствующей миссией для LRO. Полезная нагрузка LCROSS была добавлена ​​после того, как NASA переместило LRO с Delta II на более крупную ракету-носитель. Она была выбрана из 19 других предложений. [10] Миссия LCROSS была посвящена покойному американскому телеведущему Уолтеру Кронкайту . [6]

LCROSS был запущен с LRO на борту ракеты Atlas V с мыса Канаверал, Флорида , 18 июня 2009 года в 21:32 UTC (17:32 EDT ). 23 июня, через четыре с половиной дня после запуска, LCROSS и прикрепленная к нему ракета-носитель Centaur успешно завершили облет Луны и вышли на полярную околоземную орбиту с периодом 37 дней, позиционируя LCROSS для удара о лунный полюс. [11] [12]

Рано утром 22 августа 2009 года наземные диспетчеры LCROSS обнаружили аномалию, вызванную проблемой датчика, в результате которой космический корабль израсходовал 140 килограммов (309 фунтов) топлива, что на тот момент составляло более половины топлива. По словам Дэна Эндрюса, менеджера проекта LCROSS, «По нашим оценкам, если мы в значительной степени установим базовый уровень миссии, то есть просто выполним то, что нам нужно [сделать], чтобы завершить работу с полным успехом миссии, мы все еще будем в плюсе по топливу, но не намного». [8]

Траектория LCROSS
Анимация траектории LCROSS с 18 июня 2009 г. по 9 октября 2009 г.
  ЛКРОСС  ·   Луна  ·   Земля
Иллюстрация ступени ракеты LCROSS Centaur и космического корабля Shepherding в момент их приближения к южному полюсу Луны 9 октября 2009 года.

Удары по Луне, примерно после трех оборотов по орбите, произошли 9 октября 2009 года, когда Centaur врезался в Луну в 11:31 UTC , а Shepherding Spacecraft последовал за ним несколькими минутами позже. [13] Первоначально команда миссии объявила, что целевым кратером для двойных ударов LCROSS будет Cabeus A, [14] но позже уточнила цель, выбрав более крупный, главный кратер Cabeus. [15]

На своем последнем подходе к Луне космические аппараты Shepherding и Centaur разделились 9 октября 2009 года в 01:50 UTC. [16] Верхняя ступень Centaur выступила в роли тяжелого ударника, создав шлейф обломков, который поднялся над лунной поверхностью. Спустя четыре минуты после удара верхней ступени Centaur космический аппарат Shepherding пролетел через этот шлейф обломков, собирая и передавая данные обратно на Землю, прежде чем он врезался в лунную поверхность, создав второй шлейф обломков. Скорость удара была спрогнозирована на уровне 9000 км/ч (5600 миль/ч) или 2,5 км/с. [17]

Ожидалось, что падение Кентавра вынесет более 350 метрических тонн (390 коротких тонн ) лунного материала и создаст кратер диаметром около 27 м (90 футов) и глубиной около 5 м (16 футов). Прогнозировалось, что падение космического корабля Shepherding вынесет около 150 метрических тонн (170 коротких тонн) и создаст кратер диаметром около 18 м (60 футов) и глубиной около 3 м (10 футов). Ожидалось, что большая часть материала в шлейфе обломков Кентавра останется на (лунной) высоте ниже 10 км (6 миль). [1]

Была надежда, что спектральный анализ образовавшегося ударного шлейфа поможет подтвердить предварительные выводы миссий Clementine и Lunar Prospector , которые намекали на то, что в постоянно затененных областях может быть водяной лед . Ученые миссии ожидали, что ударный шлейф Centaur будет виден через телескопы любительского класса с апертурами всего от 25 до 30 см (от 10 до 12 дюймов). [14] Но такие любительские телескопы не наблюдали шлейфа. Даже телескопы мирового класса, такие как телескоп Хейла , оснащенные адаптивной оптикой, не обнаружили шлейфа. Шлейф все еще мог произойти, но в малых масштабах, не обнаруживаемых с Земли. Оба удара также отслеживались наземными обсерваториями и орбитальными объектами, такими как космический телескоп Хаббл .

Было заявлено, что то, найдет ли LCROSS воду, повлияет на то, будет ли правительство США заниматься созданием лунной базы . [18] 13 ноября 2009 года НАСА подтвердило, что вода была обнаружена после того, как Centaur врезался в кратер. [5]

Космический корабль

Космический корабль LCROSS ( разобранном виде )

Миссия LCROSS использовала структурные возможности кольца вторичного адаптера полезной нагрузки (ESPA ) Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV) [19], используемого для крепления LRO к верхней ступени ракеты Centaur для формирования космического корабля Shepherding. На внешней стороне ESPA были установлены шесть панелей, на которых размещались научная полезная нагрузка космического корабля, системы управления и контроля, коммуникационное оборудование, батареи и солнечные панели. Внутри кольца была установлена ​​небольшая монотопливная двигательная установка . Также были прикреплены две всенаправленные антенны S-диапазона и две антенны со средним коэффициентом усиления. Строгие ограничения по графику, массе и бюджету миссии поставили сложные задачи перед инженерными группами из Исследовательского центра Эймса (ARC) NASA и Northrop Grumman . Их творческое мышление привело к уникальному использованию кольца ESPA и инновационному поиску других компонентов космического корабля. Обычно кольцо ESPA используется в качестве платформы для размещения шести небольших развертываемых спутников; для LCROSS он стал основой спутника, впервые для кольца. LCROSS также использовал коммерчески доступные инструменты и использовал многие из уже проверенных в полете компонентов, используемых на LRO . [20]

LRO (вверху, серебристый) и LCROSS (внизу, золотистый) подготовлены к обтеканию

LCROSS управляется ARC NASA и был построен Northrop Grumman . Предварительный обзор проекта LCROSS был завершен 8 сентября 2006 года. Миссия LCROSS прошла проверку подтверждения миссии 2 февраля 2007 года [21] и проверку критического проекта 22 февраля 2007 года [22]. После сборки и испытаний в Эймсе полезная нагрузка прибора, предоставленная корпорацией Ecliptic Enterprises [23] , была отправлена ​​в Northrop Grumman 14 января 2008 года для интеграции с космическим аппаратом. [24] LCROSS прошел проверку 12 февраля 2009 года.

Инструменты

Научная аппаратура космического корабля LCROSS Shepherding, предоставленная ARC НАСА, состояла из девяти инструментов: одна видимая, две ближние инфракрасные и две средние инфракрасные камеры; один видимый и два ближних инфракрасных спектрометра; и фотометр. Блок обработки данных (DHU) собирал информацию с каждого инструмента для передачи обратно в Центр управления полетами LCROSS. Из-за ограничений по графику и бюджету LCROSS использовал надежные коммерчески доступные компоненты. Отдельные инструменты прошли строгий цикл испытаний, имитирующий условия запуска и полета, выявляя слабые места конструкции и необходимые модификации для использования в космосе, после чего производителям разрешалось изменять свои конструкции. [1]

Результаты

Удар был не таким визуально заметным, как ожидалось. Менеджер проекта Дэн Эндрюс считал, что это произошло из-за моделирования до столкновения, которое преувеличило заметность шлейфа. [ необходима цитата ] Из-за проблем с пропускной способностью данных экспозиции были короткими, что сделало шлейф трудноразличимым на изображениях в видимом спектре. Это привело к необходимости обработки изображений для повышения четкости. Инфракрасная камера также зафиксировала тепловую сигнатуру удара ускорителя. [25]

Наличие воды

13 ноября 2009 года НАСА сообщило, что многочисленные доказательства показывают, что вода присутствовала как в высокоугловом паровом шлейфе, так и в завесе выброса, созданной ударом LCROSS Centaur. По состоянию на ноябрь 2009 года концентрация и распределение воды и других веществ требовали дальнейшего анализа. [5] Дополнительное подтверждение пришло от излучения в ультрафиолетовом спектре, которое было приписано гидроксильным фрагментам, продукту распада воды под действием солнечного света. [5] Анализ спектров показывает, что разумная оценка концентрации воды в замороженном реголите составляет порядка одного процента. [26] Данные других миссий предполагают, что это могло быть относительно сухое место, поскольку толстые отложения относительно чистого льда, по-видимому, присутствуют в других кратерах. [27] Более поздний, более точный анализ показал, что концентрация воды составляет «5,6 ± 2,9% по массе». [28] 20 августа 2018 года НАСА подтвердило наличие льда на поверхности полюсов Луны. [29]

Образность

Фотографии пролета Луны LCROSS (23 июня 2009 г.) [30]
  • Одно из первых изображений, полученных со спутника наблюдения и зондирования лунных кратеров (LCROSS) с использованием камеры видимого света во время пролета Луны. LCROSS имеет девять научных инструментов, которые собирают различные типы данных, которые дополняют друг друга.
    Одно из первых изображений, полученных со спутника наблюдения и зондирования лунных кратеров (LCROSS) с использованием камеры видимого света во время пролета Луны. LCROSS имеет девять научных инструментов, которые собирают различные типы данных, которые дополняют друг друга.
  • Инфракрасное изображение Луны, полученное с помощью среднеинфракрасной камеры спутника наблюдения и зондирования лунных кратеров (LCROSS). Это первое инфракрасное изображение обратной стороны Луны, когда-либо полученное.
    Инфракрасное изображение Луны, полученное с помощью среднеинфракрасной камеры спутника наблюдения и зондирования лунных кратеров (LCROSS). Это первое инфракрасное изображение обратной стороны Луны, когда-либо полученное.
  • Еще одно изображение Луны, полученное камерой в видимом свете с космического корабля LCROSS во время пролета мимо Луны.
    Еще одно изображение Луны, полученное камерой в видимом свете с космического корабля LCROSS во время пролета мимо Луны.
Фотографии отделения Центавра от LCROSS (Удар - 9 часов 40 минут, 9 октября 2009 г.) [31]
  • Изображение в ближнем инфракрасном диапазоне отделения LCROSS Centaur, полученное с помощью космического корабля LCROSS Shepherding
    Изображение в ближнем инфракрасном диапазоне отделения LCROSS Centaur, полученное с помощью космического корабля LCROSS Shepherding
  • Изображение в среднем инфракрасном диапазоне (ложные цвета) разделения LCROSS Centaur (красный->горячий, синий->холодный)
    Изображение в среднем инфракрасном диапазоне (ложные цвета) разделения LCROSS Centaur (красный->горячий, синий->холодный)
  • Изображение STK (Satellite Tool Kit) космического корабля LCROSS после отделения Centaur
    Изображение космического корабля LCROSS после отделения от Centaur, полученное с помощью STK ( Спутниковый набор инструментов )
Фотографии столкновения Centaur/LCROSS (11:31 UTC 9 октября 2009 г.) [32]
  • Фотография, сделанная при ударе верхней ступени Centaur в кратере Кабеус около южного полюса Луны. Фотографии были сделаны космическим аппаратом LCROSS Shepherding.
    Фотография, сделанная при ударе верхней ступени Centaur в кратере Кабеус около южного полюса Луны. Фотографии были сделаны космическим аппаратом LCROSS Shepherding.
  • Расположение полос удара Diviner LCROSS, наложенных на дневную тепловую карту в оттенках серого южного полярного региона Луны. Данные Diviner были использованы для выбора окончательного места удара LCROSS внутри кратера Кабеус, который опробовал чрезвычайно холодный регион в постоянной тени, который может служить эффективной холодной ловушкой для водяного льда и других замороженных летучих веществ.
    Расположение полос удара Diviner LCROSS, наложенных на дневную тепловую карту в оттенках серого южного полярного региона Луны. Данные Diviner были использованы для выбора окончательного места удара LCROSS внутри кратера Кабеус, который опробовал чрезвычайно холодный регион в постоянной тени, который может служить эффективной холодной ловушкой для водяного льда и других замороженных летучих веществ.
  • Предварительные, некалиброванные тепловые карты LRO/Diviner места удара Centaur/LCROSS, полученные за два часа до удара и через 90 секунд после удара. Тепловая сигнатура удара была четко обнаружена во всех четырех каналах теплового картирования Diviner.
    Предварительные, некалиброванные тепловые карты LRO/Diviner места удара Centaur/LCROSS, полученные за два часа до удара и через 90 секунд после удара. Тепловая сигнатура удара была четко обнаружена во всех четырех каналах теплового картирования Diviner.

Награды

LCROSS получил множество наград за свои технические, управленческие и научные достижения.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc "LRO/LCROSS Press Kit v2" (PDF) . NASA. Архивировано из оригинала (PDF) 2009-10-27 . Получено 2009-08-04 .
  2. ^ Томпкинс, Пол Д.; Хант, Расти; Д'Ортензио, Мэтт Д.; Стронг, Джеймс; Галал, Кен; Брезина, Джон Л.; Форман, Дэрин; Барбер, Роберт; Ширли, Марк; Мангер, Джеймс; Друкер, Эрик (2010-04-25). "Flight Operations for the LCROSS Lunar Impactor Mission" (PDF) . NASA . Ames Research Center . Получено 27 сентября 2011 г.
  3. ^ "Индийская лунная миссия обнаружила воду на Луне". TheGuardian.com . 2009-09-24.
  4. ^ "NASA - LCROSS: Обзор миссии". Nasa.gov. Архивировано из оригинала 2010-05-05 . Получено 2009-11-14 .
  5. ^ abcd Дино, Джонас; Группа наблюдения и зондирования лунных кратеров (13.11.2009). "Данные об ударах LCROSS указывают на наличие воды на Луне". NASA . Архивировано из оригинала 06.01.2010 . Получено 14.11.2009 .
  6. ^ ab "NASA разбивает ракету о Луну". Toronto Star . 2009-10-09 . Получено 2009-10-09 .
  7. ^ "Миссия NASA LCROSS меняет кратер удара". NASA. 2009-09-29. Архивировано из оригинала 2009-10-28 . Получено 2009-11-21 .
  8. ^ Стивен Кларк (25.08.2009). «Менеджеры обдумывают варианты после сбоя лунной миссии». Spaceflight Now.
  9. ^ TheStar.com, «НАСА разбивает ракету о Луну».
  10. ^ Тарик Малик (10 апреля 2006 г.). «НАСА добавляет к миссии LRO зонды, разрушающие Луну» . Space.com . Проверено 11 апреля 2006 г.
  11. ^ "NASA Moon Impactor успешно завершил лунный маневр". NASA. 2009-06-23. Архивировано из оригинала 2009-10-28.
  12. ^ "LCROSS Lunar Swingby Streaming Video". NASA. 2009-06-23. Архивировано из оригинала 2009-08-30.
  13. ^ Сет Боренштейн (2009-10-09). "NASA probes give moon a double stack". Associated Press. Архивировано из оригинала 2009-10-09 . Получено 2009-10-09 .
  14. ^ ab "LCROSS Observation Campaign". NASA. Архивировано из оригинала 2012-05-04.
  15. ^ «Зонд, летящий на Луну, нацелен на более крупную цель». NBC News. 29-09-2009.
  16. ^ "НАСА - LCROSS". НАСА.
  17. ^ "A Flash of Insight: LCROSS Mission Update". NASA. 2008-08-11. Архивировано из оригинала 2009-01-05.
  18. ^ "Падение ракеты НАСА может подстегнуть планы по созданию лунных колоний". The Chosun Ilbo . 2009-10-09 . Получено 2009-10-09 .
  19. ^ «Усовершенствованный адаптер вторичной полезной нагрузки одноразовой ракеты-носителя — новая система доставки малых спутников» (PDF) .
  20. ^ "NASA - LCROSS Spacecraft". www.nasa.gov . Получено 2020-01-16 .
  21. ^ "Миссия NASA Moon-Impactor прошла серьезную проверку". www.nasa.gov. 2007-02-02.
  22. ^ "Спутник для наблюдения и зондирования лунных кратеров прошел критическую проверку конструкции". Moondaily.com. 2007-03-02.
  23. ^ «Ecliptic предоставляет ключевые элементы полезной нагрузки LCROSS». www.spaceflightnow.com. 2008-03-03.
  24. ^ Джонас Дино (2008-01-14). "Попытка НАСА найти воду на Луне приближается к запуску". NASA . Получено 2008-02-10 .
  25. ^ Массер, Джордж (2009-10-09). «LCROSS поражает земную луну, пока другие луны продолжают озадачивать: четвертое сообщение с ежегодной встречи планет». Scientific American . Незадолго до того, как сам космический корабль врезался в поверхность, пришло известие, что инфракрасная камера действительно зафиксировала тепловую сигнатуру кратера ускорителя.
  26. ^ Перлман, Дэвид (14.11.2009). "NASA выбирает лунный кратер для крушения ракеты". The San Francisco Chronicle . Архивировано из оригинала 25.03.2010.
  27. ^ NASA - Радар NASA обнаружил залежи льда на Северном полюсе Луны
  28. ^ Колапрет, А.; Шульц, П.; Хелдманн, Дж.; Вуден, Д.; Ширли, М.; Эннико, К.; Хермалин, Б.; Маршалл, В; Рикко, А.; Эльфик, РЦ; Гольдштейн, Д.; Сумми, Д.; Барт, Джорджия; Асфауг, Э.; Корычанский, Д.; Лэндис, Д.; Соллитт, Л. (22 октября 2010 г.). «Обнаружение воды в шлейфе выброса LCROSS». Наука . 330 (6003): 463–468. Бибкод : 2010Sci...330..463C. дои : 10.1126/science.1186986. PMID  20966242. S2CID  206525375.
  29. ^ «Наличие льда на полюсах Луны подтверждено». NASA/JPL . Получено 21 августа 2018 г.
  30. ^ "Изображение с камеры видимого света во время пролета Луны". NASA . 2009-06-23 . Получено 2009-08-10 .
  31. ^ "LCROSS Centaur Separation". NASA . 2009-10-09. Архивировано из оригинала 2009-10-11 . Получено 2009-10-13 .
  32. ^ "Изображение с камеры видимого света во время пролета Луны". NASA . 2009-10-09 . Получено 2009-10-13 .
  33. ^ NASA - LCROSS от NASA получил премию Popular Mechanics Breakthrough Award 2010
  34. ^ "CELEBRATING THE BEST 53rd Annual Awards". Неделя авиации . Penton Media. 11.01.2010.
  35. ^ Космический фонд награждает команду миссии LCROSS во главе с Джоном Л. «Джеком» Суайгертом-младшим премией за исследование космоса | Национальный космический симпозиум [узурпировано]
  36. ^ "NASA - 2010 Systems Engineering Excellence Award". www.nasa.gov . Получено 01.05.2018 .
  37. ↑ Фоторелиз — Спутник LCROSS, созданный компанией Northrop Grumman, получил награду Aviation Week Program Excellence Award 2009. Архивировано 4 октября 2014 г. на Wayback Machine.
  38. ^ Премии AVIATION WEEK за выдающиеся достижения в области программ отмечают лучшие программы и лидерство в области аэрокосмической и оборонной промышленности
  39. ^ abcd "NASA Ames Honor Awards" (PDF) . NASA Ames History Office . NASA . Получено 2018-05-01 .
  40. ^ «Международная премия за исследование Луны 2008: кто победители?». sci.esa.int . Получено 01.05.2018 .

Внешние ресурсы

На Викискладе есть медиафайлы по теме LCROSS .