Реклама

Галилео (КА)

Галилео
Galileo encounter with Io.gif
Заказчик Соединённые Штаты Америки NASA
Задачи исследование системы Юпитера
Пролёт Венера, (951) Гаспра, (243) Ида, Ио
Спутник Юпитера
Запуск 18 октября 1989 22:23:00 UTC
Ракета-носитель Атлантис
Стартовая площадка Соединённые Штаты Америки Мыс Канаверал
Сход с орбиты 21 сентября 2003 года[1][2]
NSSDC ID 1989-084B
SCN 20298
Технические характеристики
Масса 2223 кг[3]
Мощность 570-490 Вт[3]
Источники питания 2 РИТЭГ[3]
Commons-logo.svg Галилео на Викискладе

«Галилео» (англ. Galileo) — автоматический космический аппарат НАСА, созданный для исследования Юпитера и его спутников. Аппарат был запущен в 1989 году, в 1995 году вышел на орбиту Юпитера, проработал до 2003 года[2]. Это был первый аппарат, вышедший на орбиту Юпитера, изучавший планету длительное время и сбросивший в её атмосферу спускаемый зонд. Станция передала свыше 30 гигабайт информации, включая 14 тысяч изображений планеты и спутников, а также уникальную информацию об атмосфере Юпитера. Название станции связано с тем, что именно Галилео Галилей открыл четыре спутника Юпитера в 1610 году.

История

Проектирование аппарата началось ещё в 1977 году, когда было принято решение об изучении атмосферы Юпитера с помощью спускаемого аппарата. Целью миссии было изучение атмосферы Юпитера, спутников и их строения, магнитосферы, передача изображений планеты и её спутников и пр.

Предполагалось, что «Галилео» будет выведен на земную орбиту с помощью «Спейс шаттла», а затем разогнан с помощью ускорителя «Центавр» в сторону Юпитера. Однако после взрыва «Спейс шаттла» «Челленджера», доставка разгонного блока «Центавр» на орбиту с помощью «Спейс шаттла» была запрещена. Тем не менее позже «Галилео» был выведен с помощью шаттла «Атлантис» STS-34 и разгонного блока IUS.

После длительного анализа была найдена траектория полета, значительно экономившая топливо и позволявшая обойтись без разгонного блока «Центавр», но значительно увеличивавшая время полёта. Эта траектория, которую назвали VEEGA (Venus-Earth-Earth Gravity Assist), использовала притяжение Венеры и Земли для совершения гравитационных манёвров.

В результате, аппарат полетел сначала к Венере и 2 раза прошёл мимо Земли, прежде чем выйти на траекторию к Юпитеру, а длительность полёта до планеты составила почти 6 лет. В результате «Галилео» провёл исследования Венеры и двух астероидов. Из-за изменения первоначальной траектории аппарату потребовалась дополнительная солнцезащита. Кроме того, поскольку вблизи Солнца аппарат должен был быть повернут определённым образом, чтобы находиться в тени солнцезащиты, то использование основной антенны было невозможно. Поэтому решено было не раскрывать её, пока аппарат не отойдёт от Солнца на безопасное расстояние, а для поддержания связи была установлена дополнительная антенна (маломощная). Но основная антенна впоследствии так и не раскрылась.

Расходы на основную миссию составили 1,35 млрд долларов, в том числе 892 миллиона на разработку космического аппарата[4]. Суммарные расходы на миссию «Галилео» составили 1,5 млрд долл.

Основные события[2]:

Предполагалось, что после прибытия к Юпитеру «Галилео» проработает два года, переходя с одной орбиты на другую с целью сближения с каждым из крупных спутников. Всего было разработано 11 орбит. В действительности «Галилео» «освоил» гораздо большее число орбит, сделав 35 витков вокруг Юпитера в течение 8 лет.

Основная миссия завершилась 14 декабря 1997 года, за ней последовали расширенные миссии Europa Mission (2 года, 8 орбит, с облетами Каллисто и Ио) и Millennium Mission (1 год, облеты 4 спутников планеты)[1][2].

Описание аппарата

Схема

Аппарат высотой 5 метров весил 2 223 кг, в том числе 118 кг научного оборудования, 339 кг — спускаемый аппарат, 925 кг топлива[3]. Электроэнергетическая установка состояла из двух радиоизотопных элементов начальной мощностью около 570 Вт[3] (солнечные батареи не применялись ввиду большого расстояния от Солнца).

На аппарате было установлено 4 антенны — основная, маломощная (низкочастотная), приёмная для связи со спускаемым аппаратом и плазменно-волновая (в качестве научного инструмента)[3]. Основная антенна не раскрылась, и связь с Землей осуществлялась с помощью маломощной антенны[2]. Скорость связи составила 160 бит/с вместо 134 Кбит/с[4]. Были разработаны методы сжатия информации (включая обрезание тёмного космического фона снимков), однако качество некоторых снимков пришлось уменьшить. Нагрузка на основной компьютер резко возросла, и частично алгоритмы сжатия выполнялись на компьютере, ответственном за систему ориентации «Галилео»[4]. Ленточное устройство хранения информации имело ёмкость 900 мегабит, однако с ним также возникли проблемы.

Энергию для аппарата вырабатывали две радиоизотопные установки общей мощностью 570 ватт (490 ватт при прибытии к Юпитеру)[3].

Аппарат был оснащён ракетным двигателем тягой в 400 ньютонов (сделанным в ФРГ) и 12 малыми двигателями ориентации по 10 Н. Торможение при заходе на юпитерианскую орбиту осуществлялось с помощью основного двигателя, а переходы с одной орбиты на другую, как правило, с помощью двигателей ориентации, хотя в двух переходах использовался и основной двигатель.

«Галилео» нёс 11 научных приборов, и ещё семь находились на спускаемом зонде[1].

Аппарат был оборудован фотокамерой, дающей изображения 800х800 пикселей[3]. Камера сделана по принципу телескопа-рефлектора, работала с помощью кремниевых сенсоров и была оборудована различными фильтрами для съёмки в том или ином диапазоне. Спектральный диапазон камеры составлял от 400 до 1100 нанометров (видимый диапазон 400—700 нм). Радиационную защиту камеры выполняло 1-сантиметровое танталовое покрытие. Разрешение камеры, установленной на «Галилео», в 20 раз превышало показатель камер «Вояджеров»[уточнить], для некоторых снимков — до 1000 раз.

Спектрометр для картирования в ближней инфракрасной области (NIMS - Near-Infrared Mapping Spectrometer) позволял получать картинку высокого разрешения в инфракрасном диапазоне. С его помощью можно было составлять «температурные карты», делать выводы о химическом составе поверхности спутников Юпитера, а также определять тепловые и химические характеристики атмосферы планеты, включая внутренние слои. Диапазон волн, регистрируемых NIMS, составлял от 700 до 5 200 нм.

Фотополяриметр был призван измерять интенсивность и поляризацию света, отражённого/рассеянного от Юпитера и поверхности его спутников. Прибор одновременно выполнял функции поляриметра, фотометра и радиометра. С помощью фотополяриметра делались оценки, касающиеся как состава и структуры атмосферы, так и потоков теплового и отражённого излучения. Поляриметр регистрировал электромагнитные волны длиной до 110 нм.

Ультрафиолетовый спектрометр работал в диапазоне волн от 54 до 128 нанометров, а дополнительный ультрафиолетовый спектрометр — от 113 до 438 нанометров. С помощью этих приборов определялись характеристики атмосферных газов, полярных сияний, атмосферных свечений и ионизированной плазмы вокруг Юпитера и Ио. Кроме того, ультрафиолетовые спектрометры позволяли определять физическое состояние веществ на поверхности спутников: иней, лёд, пескообразная субстанция и т. п.

Ряд приборов (детектор частиц высоких энергий и др.) использовался, главным образом, для изучения плазмы, входящей в магнитосферу Юпитера. Детектор пылевых частиц регистрировал частицы массой от 10−7 до 10−16 грамма в космическом пространстве и на орбите Юпитера. Проводились также небесномеханические и радиоэксперименты (по прохождению радиосигнала через ионосферу и атмосферу).

Спускаемый аппарат массой 339 кг и размером около метра был оборудован парашютной системой, радиопередатчиком для связи с «Галилео» и семью научными приборами. На нём не было приёмной антенны и собственных двигателей[3]. Литий-серная батарея обеспечивала до 730 Вт·ч энергии[4]. В комплект научных приборов общей массой 30 кг[4] входили:

Научные исследования

Мозаичное изображение астероида Гаспра
Астероид Ида со спутником Дактиль

Находясь в поясе астероидов, «Галилео» сблизился с астероидом Гаспра и послал на Землю первые снимки, сделанные с близкого расстояния. Около года спустя «Галилео» прошёл мимо астероида Ида и обнаружил у него спутник, названный Дактилем.

В июле 1994 года на поверхность Юпитера упала комета Шумейкера — Леви. Точки падения фрагментов находились в южном полушарии Юпитера, на противоположном по отношению к Земле полушарии, поэтому сами моменты падения визуально наблюдались только аппаратом «Галилео», находившимся на расстоянии 1,6 а. е. от Юпитера.

В декабре 1995 года спускаемый аппарат вошёл в атмосферу Юпитера. Зонд проработал в атмосфере примерно в течение часа, опустившись на глубину 130 км. Согласно измерениям, внешний уровень облаков характеризовался давлением в 1,6 атмосферы и температурой −80° С; на глубине 130 км — 24 атмосферы, +150 °C. Плотность облаков оказалась ниже ожидавшейся, предполагаемый слой облаков из водяного пара отсутствовал.

«Галилео» подробно исследовал динамику атмосферы Юпитера и другие параметры планеты. В частности, он обнаружил, что атмосфера Юпитера имеет «мокрые» и «сухие» области. В некоторых «сухих пятнах» содержание водяного пара было в 100 раз меньше, чем в атмосфере в целом. Эти «сухие пятна» могли увеличиваться и уменьшаться, однако они постоянно оказывались на одних и тех же местах, что говорит о системности циркуляции атмосферы Юпитера. «Галилео» зарегистрировал многочисленные грозы с молниями в 1000 раз мощнее земных. Передал множество снимков Большого Красного Пятна — гигантского шторма (размером превышающего диаметр Земли), который наблюдают уже более 300 лет. «Галилео» также обнаружил «горячие пятна» вдоль экватора. По-видимому, в этих местах слой внешних облаков тонок, и можно видеть более горячие внутренние области.

Благодаря данным «Галилео» были построены более точные модели процессов, происходящих в атмосфере Юпитера.

Большое значение имели исследования спутников Юпитера. За время своего пребывания на орбите Юпитера «Галилео» проходил рекордно близко к спутникам Юпитера: Европа — 201 км (16 декабря 1997)[6], Каллисто — 138 км (25 мая 2001), Ио — 102 км (17 января 2002), Амальтея 160 км (5 ноября 2002)[1][2].

Было получено множество новых данных и подробные снимки поверхности спутников. Было установлено, что Ио обладает собственным магнитным полем, подтверждена теория о наличии океана жидкой воды под поверхностью Европы, высказаны гипотезы о наличии жидкой воды в недрах Ганимеда и Каллисто. Также были определены необычные характеристики Амальтеи.

Снимки спутников Юпитера, сделанные «Галилео»

В массовой культуре

Аппарату была посвящена песня Поля Маццолини «Tears for Galileo».

См. также

Литература

Примечания

  1. 1 2 3 4 5 Galileo Mission to Jupiter (англ.). NASA Facts. JPL. Проверено 11 декабря 2015.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Galileo End of Mission (Press Kit) (англ.). JPL (15 September 2003). Проверено 11 декабря 2015.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Galileo Telecommunications. DESCANSO Design and Performance Summary Series. JPL (July 2002). Проверено 11 декабря 2015.
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 Galileo Juptier Arrival (Press Kit) (англ.). JPL (DECEMBER 1995). Проверено 11 декабря 2015.
  5. Galileo Image Gallery: Comet Shoemaker-Levy 9 (англ.). NASA SSE. Проверено 11 декабря 2015.
  6. Europa Poster (англ.). Galileo at Jupiter 6. NASA JPL (1999). — «Closest Approach to Europa 201 km on December 16, 1997». Проверено 11 декабря 2015.

Ссылки

Реклама