Войти
 Прототип космического корабля Гелиос | |
| Тип миссии | Солнечная наблюдение |
|---|---|
| Оператор | NASA ·DFVLR |
| COSPAR ID | Helios-A : 1974-097A. Helios-B : 1976-003A |
| SATCAT номер | Гелиос-А : 7567. Гелиос-Б : 8582 |
| Веб-сайт | Гелиос-А : [1]. Гелиос-Б : [2] |
| Продолжительность полета | Гелиос-А : 10 лет, 1 месяц, 2 дня. Гелиос -B : 3 года, 5 месяцев, 2 дня |
| Характеристики космического корабля | |
| Производитель | MBB |
| Стартовая масса | Гелиос-А : 371,2 кг (818 фунтов). Гелиос-Б : 374 кг (825 фунтов) |
| Мощность | 270 Вт (солнечная батарея ) |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | Гелиос -A : 10 декабря 1974 г., 07:11:01 (1974-12-10UTC07: 11: 01) UTC. Гелиос-B : 15 января 1976 г., 05:34: 00 (1976-01-15UTC05: 34) UTC |
| Ракета | Titan IIIE / Centaur |
| Место запуска | Мыс Канаверал SLC-41 |
| Введен в эксплуатацию | Гелиос-А : 16 января 1975 г.. Гелиос-Б : 21 июля 1976 г. |
| Конец миссии | |
| Деактивирован | Гелиос-А : 18 февраля 1985 г. (1985-02-19). Гелиос-Б : 23 декабря 1979 г. |
| Последний контакт | Гелиос- A : 10 февраля 1986 г.. Гелиос-B : 3 марта 1980 г. |
| Параметры орбиты | |
| Система отсчета | Гелиоцентрическая |
| Эксцентриситет | Гелиос-А : 0,5218. Гелиос-В : 0,5456 |
| Высота перигелия | Гелиос-А : 0,31 а.е.. Гелиос-В : 0,29 AU |
| Высота афелия | Helios-A : 0,99 AU. Helios-B : 0,98 AU |
| Наклонение | Helios-A : 0,02 °. Гелиос-Б : 0 ° |
| Период | Гелиос-А : 190,15 суток. Гелиос-Б : 185,6 суток |
| Эпоха | Гелиос-А : 15 января 1975 г., 19:00 UTC. Гелиос-Б : 20 июля 1976 г., 20:00 UTC |
Гелиос-А и Гелиос-Б (также известный как Гелиос 1 и Гелиос 2 ) - пара запущенных зондов на гелиоцентрическую орбиту для изучения солнечных процессов. В качестве совместного предприятия космического агентства Западной Германии DLR (доля 70%) и NASA (доля 30%), зонды были запущены из База ВВС США на мысе Канаверал, Флорида, 10 декабря 1974 г. и 15 января 1976 г. соответственно. Созданные главным подрядчиком Messerschmitt-Bölkow-Blohm, они были первыми космическими зондами, построенными за пределами США и Советского Союза, которые покинули орбиту Земли..
Зонды установили рекорд максимальной скорости для космических аппаратов - 252 792 км / ч (157 078 миль в час; 70 220 м / с). Гелиос-Б пролетел на 3000000 километров (1900000 миль) ближе к Солнцу, чем Гелиос-А, достигнув перигелия 17 апреля 1976 года на рекордном расстоянии 43,432 миллиона км (26 987000 миль, 0,29032 а.е.), ближе чем орбита Меркурия. Гелиос-Б был отправлен на орбиту через 13 месяцев после запуска Гелиос-А. Космические зонды Helios завершили свои основные миссии к началу 1980-х годов, но продолжали отправлять данные до 1985 года.
Зонды больше не функционируют, но остаются на своих эллиптических орбитах вокруг Солнца.
Два датчика Helios выглядят очень похоже. Гелиос-А имеет массу 370 кг (820 фунтов), а Гелиос-Б имеет массу 376,5 кг (830 фунтов). Их научные полезные нагрузки имеют массу 73,2 кг (161 фунт) на Гелиос-А и 76,5 кг (169 фунтов) на Гелиос-Б. Центральные тела представляют собой шестнадцатигранные призмы диаметром 1,75 метра (5 футов 9 дюймов) и высотой 0,55 метра (1 фут 10 дюймов). Большая часть оборудования и приборов размещена в этом центральном корпусе. Исключение составляют мачты и антенны, используемые во время экспериментов, и небольшие телескопы, которые измеряют зодиакальный свет и выходят из центрального тела. Две конические солнечные панели выступают над и под центральным корпусом, придавая сборке вид диаболо или катушки с нитками.
При запуске каждый зонд имел высоту 2,12 метра (6 футов 11 дюймов) и максимальный диаметр 2,77 метра (9 футов 1 дюйм). После выхода на орбиту телекоммуникационные антенны развернулись поверх зондов и увеличили высоту до 4,2 метра (14 футов). При выходе на орбиту были также развернуты две жесткие стрелы с датчиками и магнитометрами, прикрепленные по обе стороны от центральных корпусов, и две гибкие антенны, используемые для обнаружения радиоволн, которые простирались перпендикулярно осям космического корабля на расчетную длину 16. метров (52 фута) каждая.
Космические аппараты вращаются вокруг своих осей, перпендикулярных эклиптике, со скоростью 60 об / мин.
Электрическая мощность обеспечивается солнечными элементами, прикрепленными к двум усеченным конусам. Чтобы солнечные батареи поддерживали температуру ниже 165 ° C (329 ° F), когда они находятся рядом с Солнцем, солнечные элементы перемежаются зеркалами, покрывая 50% поверхности и отражая часть падающего солнечного света, рассеивая при этом избыточное тепло.. Мощность, подаваемая солнечными панелями, составляет минимум 240 ватт, когда зонд находится в афелии. Его напряжение регулируется до 28 в DC, а энергия хранится на серебряно-цинковой батарее 8 Ач. Батареи использовались только во время запуска.
Схема конфигурации запуска 
Техник стоит рядом с одним из двух космических кораблей Helios Самой большой технической проблемой, с которой столкнулись конструкторы, была высокая температура что зонд подвергся воздействию вблизи Солнца. На расстоянии 0,3 астрономических единиц (45000000 км; 28000000 миль) от Солнца приблизительный тепловой поток составляет 11 солнечных постоянных (в 11 раз больше количества получаемого тепла на околоземной орбите), или 22,4 кВт на экспонированный квадратный метр. В этих условиях температура зонда может достигать 370 ° C (698 ° F). солнечные элементы и центральный отсек инструментов должны были поддерживаться при гораздо более низких температурах. Температура солнечных элементов не могла превышать 165 ° C (329 ° F), в то время как центральный отсек должен был поддерживаться в пределах от -10 до 20 ° C (от 14 до 68 ° F). Эти ограничения требовали отклонения 96 процентов тепла, получаемого от Солнца. Коническая форма солнечных панелей - одна из мер, которые были приняты, чтобы уменьшить поток тепла. За счет наклона солнечных панелей относительно солнечного света, поступающего перпендикулярно оси зонда, большая часть солнечного излучения отражается. Кроме того, «вторые поверхностные зеркала», специально разработанные НАСА, покрывают все центральное тело и 50 процентов солнечных генераторов. Они сделаны из плавленого кварца с серебряной пленкой на внутренней стороне, которая сама покрыта диэлектрическим материалом. Для дополнительной защиты многослойная изоляция - состоящая из 18 слоев толщиной 0,25 мм (0,0098 дюйма) майлара или каптона (в зависимости от местоположения), удерживаемых отдельно от друг друга небольшими пластиковыми штырями, предназначенными для предотвращения образования мостов холода - использовались для частичного закрытия активной зоны. В дополнение к этим пассивным устройствам в датчиках использовалась активная система подвижных жалюзи, расположенных в виде заслонки вдоль нижней и верхней стороны отсека. Ее открывание регулируется отдельно биметаллической пружиной, длина которой изменяется в зависимости от температуры и вызывает открытие или закрытие заслонки. Резисторы также использовались для поддержания температуры, достаточной для определенного оборудования.
В телекоммуникационной системе используется радиоприемопередатчик, мощность которого можно регулировать от 0,5 до 20 Вт. Сверху каждого зонда были наложены по три антенны. Антенна с высоким коэффициентом усиления (23 дБ ), используемая для излучения верхней щетки с углом 5,5 ° по обе стороны от эллипса и шириной 14 °, антенна со средним усилением (3 дБ для передачи и 6,3 дБ для приема) излучает сигнал во всех направлениях плоскости эклиптики на высоте 15 °, а дипольная антенна (передача 0,3 дБ и прием 0,8 дБ). Рупорная антенна с низким коэффициентом усиления была расположена под центром зонда, чтобы обеспечить возможность использования адаптера, который соединял зонд с ракетой-носителем. Чтобы быть направленной непрерывно на Землю, антенна с высоким коэффициентом усиления удерживается во вращении двигателем со скоростью, которая точно уравновешивает корпус зонда. Синхронизация скорости выполняется с использованием данных, поступающих от солнечного датчика. Максимальная скорость передачи данных, полученная с большим усилением антенны, составляла 4096 бит в секунду в восходящем направлении. Прием и передача сигналов поддерживалась сетевыми антеннами Deep Space Network на Земле.
Для сохранения ориентации во время миссии космический корабль непрерывно вращался со скоростью 60 об / мин вокруг своей главной оси. Затем система управления ориентацией начала вносить поправки в скорость и ориентация валов зонда. Для определения его ориентации Гелиос использовал грубый датчик Солнца. Корректировки наведения производились с использованием двигателей на холодном газе (7,7 кг азота ) с наддувом 1 Ньютон. Ось зонда постоянно поддерживалась перпендикулярно направлению Солнца и плоскости эклиптики.
Бортовые контроллеры могли обрабатывать 256 команд. Массовая память могла хранить 500 kb (это был очень большой объем памяти для космических зондов того времени) и в основном использовался, когда зонды находились в лучшем соединении по сравнению с Землей (т.е. Солнце встает между Землей и космическим кораблем). Соединение могло длиться до 65 дней.
У обоих зондов Helios было десять научных инструментов.
| Название прибора | Описание |
|---|---|
| Измеряет скорость и распределение плазма солнечного ветра. | |
| Измеряет напряженность и направление низкочастотных магнитных полей в окружающей среде Солнца. | |
| Дополняет магнитометр с магнитным затвором, измеряя магнитные поля от 0 до 3 кГц. | |
| Измеряет и анализирует волны свободных ионов и электронов в плазме солнечного ветра в диапазоне от 10 Гц до 3 МГц. | |
| Измеряет протоны, электроны и рентгеновские лучи для определения распределения космических лучей. | |
| Исследует участок с более высокой энергией в области кроссовера между частицами солнечного ветра и космическими лучами. | |
| Измеряет рассеяние солнечного света частицами межпланетной пыли. | |
| Исследует состав, заряд, массу, скорость и направление частиц межпланетной пыли. |
Обследование Гелиос-Б Гелиос-А был запущен 10 декабря 1974 года с Стартового комплекса 41 станции ВВС на мысе Канаверал в Кейп Канаверал, Флорида. Это был первый боевой полет ракеты Titan IIIE. Испытательный полет ракеты закончился неудачей из-за того, что не загорелся двигатель верхней ступени Centaur, но запуск Гелиос-А прошел без происшествий.
Зонд был помещен на гелиоцентрическую орбиту в течение 192 дней с перигелием 46 500 000 км (28 900 000 миль; 0,311 а.е.) от Солнца. Несколько проблем повлияли на работу. Одна из двух антенн развернулась некорректно, что снизило чувствительность плазменного радиоаппарата к низкочастотным волнам. Когда была подключена антенна с высоким коэффициентом усиления, команда миссии поняла, что их излучения мешают частицам анализатора и радиоприемнику. Чтобы уменьшить помехи, связь осуществлялась с использованием пониженной мощности, но для этого потребовалось использование наземных приемников большого диаметра, которые уже были установлены благодаря другим космическим полетам.
Во время первого перигелия в В конце февраля 1975 года космический корабль подошел к Солнцу ближе, чем любой предыдущий космический корабль. Температура некоторых компонентов достигла более 100 ° C (212 ° F), в то время как солнечные панели достигли 127 ° C (261 ° F), что не повлияло на работу зонда. Однако во время второго прохода 21 сентября температура достигла 132 ° C (270 ° F), что повлияло на работу некоторых инструментов.
Перед запуском Гелиос-Б в космический корабль были внесены некоторые модификации, основанные на уроках, извлеченных из эксплуатации Гелиос-А. Небольшие двигатели, используемые для ориентации, были улучшены. Изменения были внесены в механизм реализации гибкой антенны и антенного излучения с высоким коэффициентом усиления. Детекторы рентгеновского излучения были усовершенствованы, чтобы они могли обнаруживать всплески гамма-излучения и позволяли использовать их вместе со спутниками на околоземной орбите для триангуляции местоположения всплесков. Поскольку температура на Helios-A всегда была более чем на 20 ° C (36 ° F) ниже проектного максимума в перигелии, было решено, что Helios-B будет вращаться еще ближе к Солнцу, а теплоизоляция была улучшена, чтобы позволить спутнику выдерживать на 15 процентов более высокие температуры.
На запуск Гелиос-Б в начале 1976 года были наложены жесткие временные ограничения. Помещения, поврежденные во время запуска космического корабля Викинг 2 в сентябре 1975 года, пришлось отремонтировать, а Викинг посадка на Марс летом 1976 г. сделает недоступными антенны Deep Space Network, которые понадобятся Helios-B для проведения исследований перигелия.
Гелиос-Б был запущен 10 января 1976 года с помощью ракеты Titan IIIE. Зонд был выведен на орбиту с периодом 187 дней и перигелием 43 500 000 км (27 000 000 миль; 0,291 а. Е.). Ориентация Helios-B относительно эклиптики была изменена на 180 градусов по сравнению с Helios-A, так что детекторы микрометеоритов могли иметь охват на 360 градусов. 17 апреля 1976 года «Гелиос-Б» совершил ближайший пролет от Солнца на рекордной гелиоцентрической скорости 70 километров в секунду (250 000 км / ч; 160 000 миль в час). Максимальная зарегистрированная температура была на 20 ° C (36 ° F) выше, чем измеренная Helios-A.
Основная миссия каждого зонда длилась 18 месяцев, но они проработали намного дольше. 3 марта 1980 года, через четыре года после запуска, радиоприемопередатчик на Гелиос-Б вышел из строя. 7 января 1981 года была отправлена команда остановки, чтобы предотвратить возможные радиопомехи во время будущих миссий. Гелиос-А продолжал нормально функционировать, но из-за отсутствия антенн DSN большого диаметра данные собирались антеннами малого диаметра с меньшей скоростью. На своей 14-й орбите разрушенные солнечные элементы Helios-A больше не могли обеспечивать достаточно энергии для одновременного сбора и передачи данных, если зонд не находился близко к его перигелию. В 1984 году основной и резервный радиоприемники вышли из строя, что указывало на то, что антенна с большим усилением больше не была направлена на Землю. Последние данные телеметрии были получены 10 февраля 1986 г.
Зонд Helios инкапсулируется для запуска Оба зонда собрали важные данные о процессах, вызывающих солнечный ветер и ускорение частиц, составляющих межпланетную среду, и космические лучи. Эти наблюдения проводились в течение десятилетнего периода от солнечного минимума в 1976 году до солнечного максимума в начале 1980-х годов.
Наблюдение зодиакального света установило некоторые свойства межпланетной пыли, присутствующей на расстоянии от 0,1 до 1 а.е. от Солнца, такие как их пространственное распределение, цвет и поляризация. Было установлено, что порошок был более чувствителен к гравитационным силам и электромагнитным силам. Количество пыли наблюдалось до 10 раз вокруг Земли. Гетерогенное распределение ожидалось из-за прохождения комет, но наблюдения не подтвердили это. Приборы зонда обнаружили пыль около Солнца, показав, что, несмотря на то, что солнечный свет все еще присутствует на расстоянии 0,09 AU.
, Гелиос также позволил собрать больше данных о кометах, наблюдая прохождение C / 1975 V1 (запад) в 1976 году, (Меир) в ноябре 1978 года и (Брэдфилд) в феврале 1980 года. Во время последнего исследования приборы наблюдали ветровое солнечное возмущение, которое позже проявилось в разрыве в хвосте кометы. Анализатор плазмы показал, что явления ускорения высокоскоростного солнечного ветра связаны с наличием корональных дыр. Этот прибор также впервые обнаружил ионы гелия, изолированные в солнечном ветре. В 1981 году, во время пика солнечной активности, данные, собранные Гелиос-А на небольшом расстоянии от Солнца, помогли завершить визуальные наблюдения корональных выбросов массы, выполненных с орбиты Земли. Данные, собранные двумя магнитометрами Helios, дополненными межпланетными зондами Pioneer и Voyager, были использованы для определения направления магнитного поля на разнесенных расстояниях от Солнца.
Детекторы радио и плазменных волн использовались для обнаружения радиовзрывов и ударных волн, связанных с солнечными вспышками, обычно во время солнечного максимума. Детекторы космических лучей изучали, как Солнце и межпланетная среда влияют на распространение одних и тех же лучей солнечного или галактического происхождения. Был измерен градиент космических лучей как функция расстояния от Солнца. Эти наблюдения в сочетании с наблюдениями, выполненными Pioneer 11 между 1977 и 1980 годами за пределами солнечной системы (12–23 а.е. от Солнца), дали хорошее моделирование этого градиента. Детектор гамма-всплесков Helios-B идентифицировал 18 событий за первые три года работы прибора, источник которых может быть определен некоторыми с помощью поисков, проводимых спутниками, вращающимися вокруг Земли. Некоторые особенности внутренней солнечной короны были измерены во время покрытий. Для этого либо с космического корабля на Землю отправлялся радиосигнал, либо наземная станция отправляла сигнал, возвращаемый зондом. Изменения в распространении сигнала в результате пересечения солнечной короны предоставили информацию о флуктуациях плотности.
Гелиос-А на борту ракеты-носителя Titan IIIE / Centaur 
Траектория космических зондов Helios | Дата | Событие |
|---|---|
| Запуск Гелиос-А | |
| Запуск Гелиос-Б | |
| Ближайший пролет Солнца любого космического корабля (до Parker Solar Probe в 2018 г.), выполненный Гелиос-Б: 0,29 а.е. (43,432 млн. км) от Солнца |
По состоянию на 2020 год зонды больше не работают, но все еще остаются на своих эллиптических орбитах вокруг Солнца.
Космический полет портал  | Викискладе есть медиафайлы, связанные с Гелиос (космический корабль). |
