NEAR Shoemaker

редактировать

Первая миссия программы Discovery; орбитальная разведка астероида, сближающегося с Землей 433 Эрос
NEAR Shoemaker
Model of a cylindrical spacecraft with four square-shaped solar panels at one of the craft's edges Модель космического корабля NEAR Shoemaker
Тип миссииОрбитальный аппарат (433 Eros )
ОператорНАСА ·APL
COSPAR ID 1996-008A
SATCAT номер 23784 Изменить это в Викиданных
Веб-сайтрядом с.jhuapl.edu
Миссия продолжительность5 лет, 21 день
Характеристики космического корабля
Стартовая масса~ 800 кг (1800 фунтов)
Сухая масса487 кг (1074 фунта))
Мощность1,800 W
Начало миссии
Дата запуска17 февраля 1996 г. (1996-02-17) 20:43:27 UTC. (24 года, 8 месяцев и 1 день назад)
РакетаДельта II 7925-8
Место запускаМыс Канаверал LC-17B
Конец миссии
Последний контакт28 февраля 2001 г. (2001-02-28) ~ 00:00 UTC. (19 лет, 7 месяцев и 20 дней назад)
Дата посадки12 февраля 2001 г. (2001-02-12) 20:01 UTC. (19 лет, 8 месяцев и 6 дней назад)
Место посадкиК югу от ящика Химероса r, 433 Эрос
Облет 253 Матильды
Ближайшее сближение27 июня 1997 г. (1997-06-27) 12:56 UTC. (23 года, 3 месяца и 21 день назад)
Расстояние1212 километров (753 мили)
433 Эрос орбитальный аппарат
Орбитальный выводфевраль 14 февраля 2000 г. (2000-02-14) 15:33 UTC. (20 лет, 8 месяцев и 4 дня назад)
Орбиты230 витков
Рисунок космического корабля, парящего над астероидом, заключенный в равносторонний треугольник с толстой красной рамкой. Слова . Официальный знак Миссия NEAR Shoemaker Программа открытий Mars Pathfinder

The Встреча с астероидом NEAR Shoemaker (NEAR Shoemaker), переименованная после запуска в 1996 году в честь планетолога Юджина Шумейкера, был роботом космическим зондом, разработанным Университетом Джона Хопкинса Лабораторией прикладной физики для НАСА изучить сближающийся с Землей астероид Эрос с близкой орбиты в течение года. Миссии удалось сблизиться с астероидом и несколько раз облететь его, в конце концов, завершившись приземлением на астероид 12 февраля 2001 года.

Основная научная цель NEAR состояла в том, чтобы получить данные о свойствах массы, состав, минералогия, морфология, внутренняя масса распределение и магнитное поле Эроса. Вторичные цели включают исследования свойств реголита, взаимодействия с солнечным ветром, возможной текущей активности, на которую указывает пыль или газ, и состояния вращения астероида. Эти данные будут использоваться, чтобы помочь понять характеристики астероидов в целом, их связь с метеороидами и кометами, а также условия в ранней Солнечной системе. Для достижения этих целей космический аппарат был оборудован рентгеновским / гамма-спектрометром, спектрографом для получения изображений в ближней инфракрасной области, многоспектральной камерой, оснащенной ПЗС-датчик изображения, лазерный дальномер и магнитометр. Также был проведен радионаучный эксперимент с использованием системы слежения NEAR для оценки поля гравитации астероида. Общая масса приборов составляла 56 кг, потребовалась мощность 80 Вт.

Содержание

  • 1 Разработка
  • 2 Профиль миссии
    • 2.1 Краткое содержание
    • 2.2 Путешествие к Матильде
    • 2.3 Путешествие на Эрос
    • 2.4 Неудача при первой попытке выхода на орбиту
    • 2.5 Вывод на орбиту
    • 2.6 Орбиты и посадка
  • 3 Космические аппараты и подсистемы
  • 4 Ссылки
  • 5 Внешние ссылки

Разработка

Предыдущий план миссии состоял в том, чтобы 4660 Nereus и облететь 2019 Van Albada по пути. В январе 2000 года он должен был встретиться с Нереем, но вместо того, чтобы остаться, он посетит несколько астероидов и комет. Некоторые из обсуждаемых вариантов были: 2P / Encke, 433 Eros (который стал основной целью миссии), 1036 Ganymed, 4 Vesta и 4015 Уилсон – Харрингтон. Гранд-тур Small-Body был план посещения двух астероидов и двух комет в течение десятилетия с космическим кораблем.

Профиль миссии

Астероид, сближающийся с Землей Эрос, как видно с космического корабля NEAR.

Резюме

Основной целью миссии было изучение околоземного астероида 433 Eros с орбиты в течение примерно одного года. Эрос - это астероид S-типа размером примерно 13 × 13 × 33 км, второй по величине астероид, сближающийся с Землей. Первоначально орбита была круговой с радиусом 200 км. Радиус орбиты был постепенно снижен до орбиты 50 × 50 км 30 апреля 2000 г. и уменьшился до 35 × 35 км 14 июля 2000 г. В последующие месяцы орбита была поднята до орбиты 200 × 200 км и затем медленно уменьшился и 13 декабря 2000 г. превратился в ретроградную орбиту 35 × 35 км. Миссия завершилась приземлением в "седловой" области Эроса 12 февраля 2001 г.

Некоторые ученые утверждают, что конечной целью миссии было связать Эрос, астероидное тело, с метеоритами, обнаруженными на Земле. Имея достаточно данных о химическом составе, можно установить причинную связь между Эросом и другими астероидами S-типа, а также теми метеоритами, которые считаются частями астероидов S-типа (возможно, самим Эросом). Как только эта связь будет установлена, метеоритный материал можно будет изучать с помощью большого, сложного и постоянно развивающегося оборудования, а результаты экстраполировать на тела в космосе. NEAR-Shoemaker не доказал и не опровергал эту связь к удовлетворению ученых.

В период с декабря 1999 по февраль 2001 года NEAR Shoemaker использовала свой гамма-спектрометр для обнаружения гамма-всплесков в рамках Межпланетной сети.

Путешествие к Матильде

Запуск космического корабля NEAR, февраль 1996 г.

После запуска на ракете-носителе Delta 7925-8 (Delta II с девятью накладными твердотопливными ракетами-носителями и одной звездой 48 (PAM-D)) третий этап) и выйдя с околоземной орбиты, NEAR вошел в первую часть своей крейсерской фазы. NEAR провел большую часть фазы полета в состоянии «спячки» с минимальной активностью, которое закончилось за несколько дней до пролета астероида диаметром 61 км 253 Mathilde.

Одно из изображений пролета 253 Матильда

27 июня 1997 года NEAR пролетел мимо Матильды на расстоянии 1200 км в 12:56 UT со скоростью 9,93 км / с, вернув изображения и другие данные приборов. В результате облета было получено более 500 изображений, покрывающих 60% поверхности Матильды, а также гравитационные данные, позволяющие рассчитать размеры и массу Матильды.

Путешествие к Эросу

3 июля 1997 г., РЯДОМ выполнил первый крупный маневр в глубоком космосе, разделив на две части основной двигатель 450 Н. Это уменьшило скорость на 279 м / с и снизило перигелий с 0,99 AU до 0,95 AU. Облет Земли с помощью гравитации произошел 23 января 1998 г. в 7:23 UT. Ближайшее сближение составило 540 км, при этом угол наклона орбиты изменился с 0,5 до 10,2 градуса, а расстояние афелия с 2,17 до 1,77 а.е., что почти совпадает с таковым у Эроса. Приборы были активны в это время.

Неудача при первой попытке выхода на орбиту

Первая из четырех запланированных попыток рандеву была предпринята 20 декабря 1998 года в 22:00 UT. Последовательность записи была начата, но немедленно прервана. После этого космический корабль перешел в безопасный режим и начал кувыркаться. Двигатели космического корабля сработали тысячи раз во время аномалии, в результате чего было израсходовано 29 кг топлива, что снизило запас топлива по программе до нуля. Эта аномалия почти привела к потере космического корабля из-за отсутствия солнечной ориентации и последующего разряда батареи. Контакт между космическим кораблем и центром управления полетом не мог быть установлен более 24 часов. Основная причина этого инцидента не была определена, но программные и операционные ошибки повлияли на серьезность аномалии.

Первоначальный план миссии предусматривал, что за четырьмя ожогами последует выведение на орбиту 10 января., 1999, но прерывание первого прожига и потеря связи сделали это невозможным. Был введен в действие новый план, согласно которому NEAR пролетел мимо Эроса 23 декабря 1998 г. в 18:41:23 UT со скоростью 965 м / с на расстоянии 3827 км от центра масс Эроса. Изображения Эроса были сделаны камерой, данные были собраны с помощью ближнего ИК спектрографа, и во время пролета было выполнено радио-слежение. 3 января 1999 г. был проведен маневр сближения с включенным двигателем, который соответствовал орбитальной скорости NEAR и орбитальной скорости Эроса. 20 января произошло сгорание двигателя гидразина с целью уточнения траектории. 12 августа двухминутный двигатель малой тяги замедлил скорость космического корабля относительно Эроса до 300 км / ч.

Выведение на орбиту

График траектории полета космического корабля NEAR. Анимация NEAR Shoemaker. траектория с 19 февраля 1996 г. по 12 февраля 2001 г.. NEAR Shoemaker; 433 Эрос; Земля; 253 Матильда ; Солнце; Анимация траектории NEAR Shoemaker вокруг 433 Eros с 1 апреля 2000 г. по 12 февраля 2001 г.. NEAR Shoemaker ·433 Eros

Орбитальная вставка вокруг Эроса произошло 14 февраля 2000 г. в 15:33 UT (10:33 по восточному стандартному времени) после того, как NEAR завершил 13-месячный гелиоцентрический оборот, который близко соответствовал орбите Эроса. Маневр сближения был завершен 3 февраля в 17:00 UT, в результате чего космический корабль замедлился с 19,3 до 8,1 м / с относительно Эроса. Еще один маневр произошел 8 февраля, с небольшим увеличением относительной скорости до 9,9 м / с. Поиски спутников Эроса проводились 28 января, 4 и 9 февраля; ничего не было найдено. Сканирование проводилось в научных целях и для уменьшения вероятности столкновения со спутником. NEAR вышел на эллиптическую орбиту 321 × 366 км вокруг Эроса 14 февраля. К 14 июля орбита была медленно снижена до круговой полярной орбиты 35 км. NEAR оставался на этой орбите в течение 10 дней, а затем постепенно откатился до 100. км по круговой орбите к 5 сентября 2000 года. Маневры в середине октября привели к пролету над Эросом в пределах 5,3 км от поверхности в 07:00 UT 26 октября.

Орбиты и посадка

астероид Эрос из приблизительно 250 метров над уровнем моря (область изображения составляет примерно 12 метров в поперечнике [1] ). Это изображение было получено во время спуска NEAR к поверхности астероида.

После пролета NEAR переместился на круговую орбиту на 200 км и сместил орбиту с прямой околополярной на ретроградную приэкваториальную орбиту.. К 13 декабря 2000 года орбита была переведена обратно на круговую низкую орбиту длиной 35 км. Начиная с 24 января 2001 г. космический аппарат начал серию близких (5–6 км) проходов к поверхности, а 28 января прошел 2–3 км от астероида. Затем космический корабль совершил медленный управляемый спуск на поверхность Эроса, закончившийся приземлением к югу от седловидного объекта Химерос 12 февраля 2001 г. примерно в 20:01 UT (15:01 EST). К удивлению диспетчеров, космический корабль не был поврежден и работал после приземления на расчетной скорости от 1,5 до 1,8 метра в секунду (таким образом, он стал первым космическим кораблем, совершившим мягкую посадку на астероид). После получения продления времени антенны на Deep Space Network гамма-спектрометр космического корабля был перепрограммирован для сбора данных о составе Эроса с выгодной точки примерно в 4 дюймах (100 мм) от поверхности, где он был в десять раз более чувствительным, чем когда его использовали на орбите. Это увеличение чувствительности было частично связано с повышенным соотношением сигнала от Эроса по сравнению с шумом, генерируемым самим зондом. Воздействие космических лучей на датчик также уменьшилось примерно на 50%.

В 19:00. EST 28 февраля 2001 г. последние сигналы данных были получены от NEAR Shoemaker перед его закрытием. Последняя попытка связи с космическим кораблем 10 декабря 2002 г. не увенчалась успехом. Вероятно, это произошло из-за экстремальных условий -279 ° F (-173 ° C, 100 K ), в которых зонд находился на Эросе.

Космический корабль и его подсистемы

Космический корабль NEAR внутри его Ракета Дельта II.

Космический корабль имеет форму восьмиугольной призмы со стороной примерно 1,7 м с четырьмя фиксированными арсенид-галлиевыми солнечными панелями в ветряная мельница, фиксированная 1,5 м радиоантенна X-диапазона с высоким коэффициентом усиления с магнитометром, установленным на фиде антенны, и рентгеновский солнечный монитор на одном конце (передний палуба), а остальные инструменты закреплены на противоположном конце (кормовая палуба). Большая часть электроники была смонтирована внутри деки. Двигательный модуль находился внутри. Решение установить приборы на корпусе космического корабля вместо использования стрелы привело к необходимости экранировать гамма-спектрометр от шума, создаваемого кораблем. Использовался экран из германата висмута, хотя он оказался умеренно эффективным.

Корабль был стабилизирован по трем осям и использовал одно двухкомпонентное топливо (гидразин / тетроксид азота ) 450 ньютон (Н) главный двигатель малой тяги и четыре гидразиновых движителя 21 Н и семь 3,5 Н для тяги, всего дельта-V потенциал 1450 м / с. Контроль ориентации достигался с помощью гидразиновых двигателей и четырех реактивных колес. Двигательная установка несла 209 кг гидразина и 109 кг окислителя NTO в двух баках окислителя и трех топливных баках.

Электроэнергия обеспечивалась четырьмя солнечными панелями 1,8 на 1,2 метра арсенида галлия, которые могли производить 400 ватт на расстоянии 2,2 а.е. (329000000 км), на максимальном расстоянии NEAR от Солнца и 1800 Вт на одной а.е. (150000000 км). Энергия накапливалась в перезаряжаемой супер никель-кадмиевой батарее с 22 ячейками емкостью 9 ампер-часов.

Схема, показывающая расположение научных инструментов NEAR.

Наведение космического корабля осуществлялось с помощью датчика комплект из пяти цифровых детекторов положения Солнца, инерциального измерительного блока (IMU) и камеры слежения за звездами, направленной против направления наведения инструмента. ИДУ содержал полусферический резонатор гироскопы и акселерометры. Четыре реактивных колеса (расположенные так, чтобы любые три могли обеспечивать полное управление по трем осям) использовались для нормального управления ориентацией. Подруливающие устройства использовались для сброса углового момента от опорных колес, а также для быстрого поворота и движущихся маневров. Контроль ориентации был с точностью до 0,1 градуса, стабильность наведения по линии прямой видимости находится в пределах 50 микрорадиан в течение одной секунды, а информация об ориентации после обработки - до 50 микрорадиан.

Подсистема управления и обработки данных состояла из двух дублирующих элементов. командные и телеметрические процессоры, твердотельные регистраторы, блок переключения питания и интерфейс для двух резервированных стандартных шин данных 1553 для связи с другими подсистемами. NEAR - первый космический аппарат APL, в котором используется значительное количество микросхем в пластмассовом корпусе (PEM). NEAR - первый космический аппарат APL, в котором для хранения данных используются твердотельные регистраторы данных - предыдущие космические аппараты APL использовали магнитные магнитофоны или магнитные сердечники.

Твердотельные регистраторы сконструированы из 16 Мбит IBM Luna-C DRAM. Один регистратор имеет 1,1 гигабит памяти, другой - 0,67 гигабита.

Миссия NEAR была первым запуском программы NASA Discovery Program, серии небольших космический корабль, предназначенный для перехода от разработки к полету менее чем за три года, стоимостью менее 150 миллионов долларов. Строительство, запуск и 30-дневная стоимость этой миссии оценивается в 122 миллиона долларов. Окончательная общая стоимость миссии составила 224 миллиона долларов, включая 124,9 миллиона долларов на разработку космических аппаратов, 44,6 миллиона долларов на поддержку запуска и отслеживание и 54,6 миллиона долларов на операции миссии и анализ данных.

Ссылки

В эту статью включены материалы из общественного достояния с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства.

Внешние ссылки

  • Портал космических полетов
Последняя правка сделана 2021-05-31 06:39:43
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте