Sonda kosmiczna Vega
Organizacja | związek Radziecki |
---|---|
Budowniczy | Ławoczkin |
Program | Venera |
Pole |
Badanie Wenus i na Kometa Halleya |
Rodzaj misji | Estakada, lądownik atmosferyczny, balon |
Liczba kopii | 2 |
Uruchomić |
Vega 1: 15 grudnia 1984 Vega 2: 21 grudnia 1984 |
Wyrzutnia | Proton -K |
Koniec misji |
Vega 1: 30 stycznia 1987 Vega 2: 24 marca 1987 |
Identyfikator COSPAR | 1984-125A |
Vega 1: Omówienie Wenus | 11 czerwca 1985 |
---|---|
Vega 1: przelot komety Halleya | 6 marca 1986 |
Vega 2: przelot Wenus | 15 czerwca 1985 |
Vega 2: przelot komety Halleya | 9 marca 1986 |
Msza przy starcie |
4925 kg, w tym lądownik i balon: 1700 kg |
---|---|
Instrumenty masowe | 130 kg (statek-matka) |
Masa miotająca | 590 kg |
Kontrola postawy | stabilizowane 3 osie |
Źródło energii | Panele słoneczne (statek-matka) |
TVS | Aparat fotograficzny |
---|---|
TKS | Spektrometr 3-kanałowy |
IKS | Spektrometr na podczerwień |
SP-1/2, DUCMA, FOTON | Detektory kurzu |
PUMA | Spektrometr mas pyłu |
PLAZMA-G | Spektrometr plazmowy |
TUNDE-M, MSU-TASPD | Detektory cząstek energii |
MISCHA | Magnetometr |
POGODA (lądownik) | Kanał pogodowy |
ISAV-S (lądownik) | Spektrometr ultrafioletowy |
Y (balon) | Kanał pogodowy |
Z (balon) | Spektrometr fluorescencji rentgenowskiej |
Vega 1 i Vega 2 to dwie radzieckie sondy kosmiczne wystrzelone w 1984 roku z podwójną misją: badanie Wenus z orbity i użycie sondujących balonów oraz przelot nad kometą Halleya , aby wykorzystać jej przelot w 1986 roku w pobliżu Słońca, które odtwarza tylko wszystkie 76 lat.
Przelot komety Halleya dał początek światowej mobilizacji: oprócz 2 sowieckich sond, europejska sonda Giotto i 2 sondy japońskie, Suisei i Sakigake , dokonały przelotu nad kometą. Dwie sondy Vega 1 i Vega 2 , zbudowane przez Związek Radziecki przy pomocy oprzyrządowania wielu krajów Europy Wschodniej i Zachodniej, w tym Francji i Niemiec , zostały oparte na modelach sond wenusjańskich z programu Venera . Imię Vega jest połączeniem Венера = Venera = Wenus i Галлей = Gallej = Halley.
Początkowo sondy miały być zbudowane w ramach francusko-sowieckiego programu łączącego orbitę i duży balon pogodowy, który miał unosić się w atmosferze Wenus. Po odwołaniu amerykańskiego udziału w programie przelotu Halleya, dwie sondy zostały zmodyfikowane, aby mogły latać nad kometą, a duży balon został zastąpiony balonem o znacznie skromniejszych rozmiarach. Dwie sondy są odpowiednio uruchamiane15 grudnia i 21 grudnia 1984.
Pod koniec 2020 roku sondy Vega są ostatnimi sondami badawczymi radziecko-rosyjskiego Układu Słonecznego, którym udało się osiągnąć swoje cele. Misje sond Phobos (1988/1989) zakończyły się niepowodzeniem. Po rozpadzie ZSRR rosyjska sonda Mars 96 (1996) nie opuściła orbity Ziemi po awarii wyrzutni Proton . Sonda Marsjan Phobos-Grunt wystrzelona w 2012 roku również padła ofiarą wewnętrznej awarii jeszcze przed opuszczeniem orbity Ziemi.
We wczesnych latach osiemdziesiątych Sowieci zaczęli projektować wraz z francuską agencją kosmiczną i jako rozszerzenie ich programu eksploracji Wenus , misję badania tej planety, która polegała na umieszczeniu na niej po raz pierwszy dużego balonu. Atmosfera tej planety . Równocześnie planowany na 1985 rok powrót komety Halleya wzbudził zainteresowanie naukowców na całym świecie, a radzieckie, amerykańskie i japońskie agencje kosmiczne planowały rozpocząć misje na jej spotkanie. Sowieci decydują się na połączenie obu projektów, chrzcząc przyszłą misję Vega (skrócenie po rosyjsku Wenera i Halley). Zgodnie z niedawną liberalizacją reżimu radzieckiego ( pieriestrojka ), kierownicy projektów po raz pierwszy w historii radzieckiego programu kosmicznego wystosowali międzynarodowy apel o wkład na poziomie instrumentalnym.
Sondy Vega 1 i Vega 2 są identyczne. Każda sonda kosmiczna zawiera statek-matkę, na którym znajduje się lądownik, który ma wylądować na powierzchni Wenus. Ten ostatni musi wypuścić balon meteorologiczny podczas przechodzenia przez atmosferę. Statek-matka wykonuje prosty przelot nad Wenus. Będąc wciąż blisko Wenus, zbiera dane przesyłane przez balon sondy i lądownik, które mają bardzo krótką żywotność, a następnie kontynuuje podróż, kierując się w stronę sondy Halleya, nad którą musi przelecieć. Dwie sondy kosmiczne zostały zaprojektowane przez biuro projektowe Babakine i zbudowane pod kryptonimem 5VK przez Lavotchkine w Chimkach .
Statek-matka ma cechy bardzo podobne do sond kosmicznych Venera 9 do Venera 14 . Różnice dotyczą przyjmowania paneli słonecznych o większej powierzchni sondy Venera 15 / 16 , podwojenie ilości propelenta niesionych (zamiast 590 kg 245 kg) i dodanie tak, aby chronić wpływu pyłu komety. Każda sonda jest zasilana energią przez dwa duże panele słoneczne . Instrumenty obejmują antenę satelitarną , kamery, spektrometr , sondę promieniowania podczerwonego, magnetometry (MISCHA) i sondy plazmowe . Każda sonda o wadze 4920 kg na sztukę została wystrzelona przez rakietę Proton z Bajkonuru . Dwie sondy były stabilizowane w 3 osiach. Każda sonda otrzymała podwójną osłonę, która musi chronić ją przed zderzeniem z pyłem emitowanym przez kometę Halleya.
Instrumenty używane podczas przelotu komety to:
Lądowniki są identyczne z tymi używanymi w poprzednich misjach Venera. Muszą zbadać atmosferę i powierzchnię gleby; każdy posiada przyrządy do analizy temperatury i ciśnienia, spektrometr ultrafioletowy, układ do pomiaru stężenia wody, chromatograf gazowy , spektrometr rentgenowski, spektrometr mas oraz narzędzie do pobierania próbki gleby.
Ładunek obejmował następujące instrumenty:
Stałe ciśnienie typu pogody balon ma średnicę 3,4 metra i waży się łącznie 25 kg z instrumentów. Jest rozmieszczony 54 km od powierzchni w najbardziej aktywnej części atmosfery Wenus. Baterie elektryczne zasilające instrumenty naukowe pozwalają im mierzyć temperaturę , ciśnienie atmosferyczne i prędkość wiatru przez 60 godzin. Dwa balony Vega 1 i Vega 2 były w stanie przesyłać dane przez 46 godzin.
Balon o kulistym kształcie ma średnicę 3,54 metra i jest wypełniony helem . Kosz o wadze 6,9 kg i długości 1,3 metra zawieszony jest pod balonem na 13-metrowym kablu. Całkowita masa 21 kg .
Górna część gondoli jest zwieńczona stożkową anteną o wysokości 37 cm i średnicy 15 cm u podstawy. Pod anteną znajduje się moduł zawierający nadajnik radiowy i elektroniczny układ sterowania. W dolnej części kapsuły znajdują się instrumenty naukowe i baterie.
Instrumenty obejmują:
Mały, energooszczędny nadajnik radiowy umożliwia przesyłanie danych z bardzo małą prędkością 2048 bitów na sekundę, chociaż system wykorzystuje techniki kompresji do przesyłania jak największej ilości danych w tym wąskim paśmie . Jednak częstotliwość pomiarów przez przyrządy wynosi 75 sekund. Dane radiowe emitowane przez balon są przechwytywane przez dwie sieci łączące łącznie 20 radioteleskopów, w tym sieć sowiecką koordynowaną przez Akademię Nauk ZSRR i międzynarodową sieć wspieraną przez francuską agencję kosmiczną ( CNES ).
Balony są zrzucane po nieoświetlonej stronie planety i rozmieszczane na wysokości około 50 kilometrów. Zajmują niewielką wysokość (kilka kilometrów), zanim znajdą wysokość, na której siła podnoszenia jest zrównoważona ciężarem kosza. Na tej wysokości ciśnienie i temperatura atmosfery Wenus są zbliżone do ziemskich. Jednak wiatry wieją z siłą huraganu, a atmosfera składa się głównie z dwutlenku węgla zmieszanego z kwasem siarkowym oraz mniejszych stężeń kwasu solnego i fluorowodorowego .
Balony szybko przemieściły się z nocnej strony planety na oświetloną, zanim baterie się wyczerpały i kontakt został utracony. Dane telemetryczne wskazują, że ruch balonu obejmował pionowe ruchy w atmosferze, które nie zostały wykryte podczas poprzednich misji. Dzięki tym udanym wdrożeniom oba balony stają się pierwszymi aerobotami, które latają na planecie innej niż Ziemia.
Lot nad Wenus trwa 15 czerwca 1985. Sonda spada w pobliże planety, na kilka dni przed faktycznym przelotem, podzespół w kształcie kuli o średnicy 240 cm i wadze 1500 kg . Te podzespoły, które zawierają lądownik i balon meteorologiczny , wchodzą do atmosfery Wenus bez zmiany nachylenia .
Instrumenty Vega 1 zostaną uruchomione przypadkowo przez szczególnie gwałtowny podmuch wiatru 20 km nad powierzchnią iw konsekwencji nie dostarczyły żadnych danych. Lądowanie odbyło się na następujących współrzędnych: 7,5 ° N, 177,7 ° E.
Po przelocie nad Wenus, sondy Vega obierają kierunek komety Halleya, korzystając z grawitacyjnego wspomagania Wenus. Celem jest przelot nad jądrem komety jak najbliżej i uzyskanie informacji o wielkości jądra , jego kształcie, temperaturze i charakterystyce powierzchni, strukturze i dynamice jego ogona, składzie gazów. w pobliżu jądra, skład cząstek pyłu i ich rozmieszczenie w zależności od odległości od jądra, a także interakcje między wiatrem słonecznym a kometą.
Z pięciu sond kosmicznych wystrzelonych na spotkanie z kometą, Halley Vega 1 jako pierwsza przeleciała nad nią. Zaczyna fotografować go 4 marca, kiedy jest 14 milionów kilometrów od niego. Vega 1 zaczyna wykrywać cząsteczki wody z komety zjonizowanej i przyspieszonej przez wiatr słoneczny, gdy znajduje się 10 milionów kilometrów od komety Halleya. Vega przelatuje nad kometą 6 marca. Jej magnetometr rozpoczął od odnotowania wzmocnienia pola magnetycznego w 3 h 46 UT, gdy znajdowała się w odległości 1,1 miliona kilometrów. To zdarzenie odpowiada obszarowi kosmosu, w którym słoneczne pole magnetyczne zderza się z zjonizowanym gazem z komety. Amerykański wykrywacz pyłu na pokładzie Vega 1 wykrywa pierwszy pył z ogona, gdy sonda kosmiczna znajduje się 637 000 kilometrów od jądra. Okazuje się, że są znacznie mniejsze niż oczekiwano. Kamera udaje się dokładniej wykryć jądro, gdy znajduje się ono w odległości zaledwie 50 000 kilometrów. Obraz przedstawia dwa wyraźne jasne obszary. Wstrząs pyłu powoduje wyłączenie pierwszego instrumentu z eksploatacji na dystansie 28 600 kilometrów. Vega 1 przeleciała nad rdzeniem o godzinie 0720 UTC, mijając odległość 8890 kilometrów i prędkość 79,2 km / s. W momencie tego przejścia detektor pyłu rejestruje nagły wzrost liczby cząstek, który waha się od 100 do 40 000 na sekundę. Gdy sonda kosmiczna przemieszczała się 45 000 kilometrów od jądra, instrumenty wykryły przejście strumienia gazu o szerokości 500 kilometrów. Pod koniec tego przelotu 55% ogniw słonecznych nie działa, a dwa instrumenty zamontowane na panelach słonecznych są nieczynne.
Lot nad Wenus trwa 11 czerwca 1985. Sonda spada w pobliże planety, na kilka dni przed faktycznym przelotem, podzespół w kształcie kuli o średnicy 240 cm i wadze 1500 kg . Te podzespoły, które zawierają lądownik i balon meteorologiczny , wchodzą do atmosfery Wenus bez zmiany nachylenia .
Lądownik Vega 2 uderzył o ziemię 15 czerwca 1985o 3:00 UT na 8,5 ° S, 164,5 ° E we wschodniej części Aphrodite Terra . Miejsce lądowania sondy znajduje się około 100 metrów powyżej średniego poziomu Wenus. Ciśnienie wynosi 91 atmosfer, a temperatura 736 kelwinów ( 463 ° C ). Analizowana próbka gleby jest typu anortozyt - troktolit . Dane będą przesyłane przez 56 minut.
Gdy Vega 1 oddala się od komety, nadeszła kolej Vega 2, aby wkroczyć na obraz. Ta sonda kosmiczna zaczyna robić zdjęcia komety Halleya 7 marca, próbując określić położenie jej jądra. Przelot odbędzie się 9 marca. Wejście w strefę wpływu komety następuje, gdy sonda kosmiczna znajduje się w odległości 1,5 miliona kilometrów. Ale wpływ ten, początkowo sygnalizowany wzrostem temperatury plazmy , jest znacznie mniej wyraźny niż w przypadku Vega 1 i pierwszy pył jest wykrywany dopiero na 280 tys. Kilometrów, czyli w odległości połowy odległości. Sonda kosmiczna przecina pierwszą gęstszą strefę pyłu oddaloną o 150 000 kilometrów i po przelocie osiągnie nowy szczyt 50 000 kilometrów. Niska gęstość pyłu przypisywana jest innej orientacji komety: w czasie lotu obszary aktywne (emitujące strumienie pyłu) nie są skierowane w stronę Słońca, co pozwala potwierdzić okres rotacji. 52 godziny, który umieściłoby przejście Vega 2 o półtora obrotu po Vega 1 . Na 32 minuty przed przelotem następuje awaria procesora odpowiedzialnego za ustawienie sterowalnej platformy podtrzymującej kamerę i spektrometry i musi przejąć mniej precyzyjny system rezerwowy. 700 zdjęć wykonano podczas przelotu, który odbył się o godz. 0720 UT, z odległości 8030 km i przy prędkości 76,8 km / s. Wykonane zdjęcia są bardziej rozmyte niż oczekiwano, biorąc pod uwagę mniejszą gęstość pyłu. Spektrometr plazmowy jest w stanie zidentyfikować gazy występujące w największej ilości przed rozpadem: oznacza to obecność jonów wody, a następnie dwutlenku węgla . Szczyt widma przypisuje się obecności żelaza . Ze wszystkich sond w „Halley Armada”, Vega 2 jest tą, która ponosi największe szkody. Trzy czujniki magnetometru są tracone wraz z jednym z akustycznych detektorów kurzu, podczas gdy panele słoneczne tracą 80% swoich ogniw słonecznych . Detektory fal plazmowych są częściowo uszkodzone. Sonda kosmiczna, choć zmniejszona, wykonuje dwie dodatkowe serie zdjęć po przelocie 10 i 11 marca i przekazuje je. Najostrzejsze zdjęcia zrobione z bliskiej odległości pokazują rdzeń ziemniaka w kształcie orzeszka ziemnego o długości 14 kilometrów i szerokości 7,5 kilometra. Obrazy te pozwalają wykluczyć obecność kilku odrębnych jąder i potwierdzić hipotezę wysuniętą trzy dekady wcześniej przez astronoma Whipple'a, który zasugerował, że jądro było brudną kulą śnieżną. Ale ku zaskoczeniu wszystkich, zmierzone albedo jest szczególnie niskie (4%), podobnie jak w przypadku węgla, podczas gdy społeczność naukowa spodziewała się, że będzie to kulka lodu (a więc blisko 100%). Jak wskazuje obecność wyraźnych dżetów, proces sublimacji zachodzący na powierzchni nie jest jednolity, co przeczy innej hipotezie Whipple'a. Na zdjęciach możemy wyróżnić dwa genialne centra emitujące szczególnie silne dżety oraz pięć lub sześć wąskich. Jednym z najważniejszych wyników jest pomiar temperatury powierzchni w zakresie od 300 do 400 kelwinów, czyli znacznie więcej niż przewidywano na podstawie modelu kuli lodowej. Aby wyjaśnić te rozbieżności w stosunku do zaawansowanych modeli, naukowcy radzieccy postawili hipotezę, że rdzeń lodowy jest pokryty cienką, ciemną skorupą o grubości kilku milimetrów, w niektórych miejscach ta skorupa znika, co pozwala na większą sublimację i jest źródłem obserwowanych strumieni. Przyrządy dwóch sond Vega pozwalają ustalić, że w czasie przelotu Halley wyrzuca co sekundę 40 ton pary wodnej i kilkadziesiąt ton pyłu (o połowę mniej podczas przelotu Vega 2, który ma miejsce trzy dni) potem. de Vega 1).
Informacje przesłane przez sondy pozwoliły również europejskiej sondzie Giotto dostosować swoją trajektorię tak, aby zbliżyła się jak najbliżej jądra komety. Vega 1 i 2 przesłały łącznie 1500 zdjęć komety. Sondy zostały dezaktywowane kilka tygodni po spotkaniu z kometą. Vega 1 i 2 zostały od tego czasu umieszczone na orbicie heliocentrycznej .