Галілеа (касмічны апарат)

З пляцоўкі Вікіпедыя
(Пасля перасылкі з КА Галілеа)
Jump to navigation Jump to search
Галілеа
Galileo encounter with Io.gif
Заказчык NASA
Вытворца Злучаныя Штаты Амерыкі
Задачы Даследаванне сістэмы Юпітэра
Пралёт Венера, (951) Гаспра, (243) Іда, Іо
Спадарожнік Юпітэра
Запуск 18 кастрычніка 1989 22:23:00 UTC
Ракета-носьбіт Атлантыс
Стартавая пляцоўка Злучаныя Штаты Амерыкі, мыс Канаверал
NSSDC ID 1989-084B
SCN 20298
Тэхнічныя характарыстыкі
Маса 2223 кг
Магутнасць 500 Вт

«Галілеа» (англ.: Galileo) — аўтаматычны касмічны апарат НАСА, створаны для даследавання Юпітэра і яго спадарожнікаў. Апарат быў запушчаны ў 1989 годзе і прапрацаваў да 2003 года. Гэта быў першы (і пакуль адзіны) апарат, які выйшаў на арбіту Юпітэра, які вывучаў планету доўгі час і скінуў у яе атмасферу спушчальны зонд. Станцыя перадала звыш 30 гігабайт інфармацыі, у тым ліку 14 тысяч малюнкаў планеты і спадарожнікаў, а таксама ўнікальную інфармацыю аб атмасферы Юпітэра. Назва станцыі звязана з тым, што менавіта Галілеа Галілей адкрыў чатыры спадарожніка Юпітэра ў 1610 годзе.

Гісторыя[правіць | правіць зыходнік]

Праектаванне апарата пачалося яшчэ ў 1977 годзе, калі было прынята рашэнне аб вывучэнні атмасферы Юпітэра з дапамогай спушчальнага апарата. Мэтай місіі было вывучэнне атмасферы Юпітэра, спадарожнікаў і іх будынка, магнітасферы, перадача малюнкаў планеты і яе спадарожнікаў і іншага.

Меркавалася, што «Галілеа» будзе выведзены на зямную арбіту з дапамогай «Шатла», а затым разагнаны з дапамогай паскаральніка «Кентаўр» у бок Юпітэра. Аднак пасля згубы «Чэленджэра» дастаўка «Кентаўра» на арбіту з дапамогай «Шатл» была забароненая. Пасля доўгага аналізу была знойдзена траекторыя палёту, якая значна эканоміла паліва і дазваляла абыйсціся без «Кентаўра». Гэтая траекторыя, якую назвалі VEEGA (Venus-Earth-Earth Gravity Assist), выкарыстала прыцягненне Венеры і Зямлі для здзяйснення гравітацыйных манеўраў.

У выніку, апарат паляцеў спачатку да Венеры і 2 разы прайшоў міма Зямлі, перш чым выйсці на траекторыю да Юпітэра, а працягласць палёту да планеты склала амаль 6 гадоў. У выніку «Галілеа» правёў даследаванні Венеры і двух астэроідаў. З-за змены першапачатковай траекторыі апарату спатрэбілася дадатковая сонцаабарона. Акрамя таго, паколькі паблізу Сонца апарат павінен быў быць павернуты пэўным чынам, каб знаходзіцца ў цені сонцаабароны, то выкарыстанне асноўнай антэны было немагчыма. Таму вырашана было не раскрываць яе, пакуль апарат не адыдзе ад Сонца на бяспечную адлегласць, а для падтрымання сувязі была ўсталявана дадатковая антэна (маламагутная). Але асноўная антэна пасля так і не расчынілася.

Сумарныя выдаткі на місію «Галілеа» склалі 1,5 млрд долараў.

Асноўныя падзеі:

  • Апарат быў запушчаны 18 кастрычніка 1989 г. з борта касмічнага карабля «Атлантыс» (місія STS-34). Старт не раз адкладаўся з-за катастрофы «Чэленджэр».
  • У 1990 годзе праляцеў міма Венеры, правёўшы шэраг даследаванняў гэтай планеты.
  • Ліпень 1995 г. — аддзяленне спушчальнага зонда ад асноўнага касмічнага апарата.
  • 7 снежня 1995 г. спушчальны зонд увайшоў у атмасферу Юпітэра.
  • 8 снежня 1995 г. выйшаў на арбіту Юпітэра.
  • Меркавалася, што пасля прыбыцця да Юпітэра «Галілеа» прапрацуе два гады, пераходзячы з адной арбіты на іншую з мэтай збліжэння з кожным з буйных спадарожнікаў. Усяго было распрацавана 11 арбіт. У рэчаіснасці «Галілеа» «асвоіў» значна большую колькасць арбіт, зрабіўшы 35 віткоў вакол Юпітэра на працягу 8 гадоў.
  • 21 верасня 2003 года, пасля 14 гадоў палёту і 8 гадоў даследаванняў сістэмы Юпітэра, місія «Галілеа» была завершана. Апарат быў пасланы ў атмасферу Юпітэра з хуткасцю каля 50 км/с з мэтай пазбегнуць магчымасці занясення мікраарганізмаў з Зямлі на спадарожнікі Юпітэра. Ён расплавіўся ў верхніх пластах атмасферы.

Апісанне апарата[правіць | правіць зыходнік]

Апарат вышынёй 5 метраў важыў 2223 кг, у тым ліку 118 кг навуковага абсталявання, 339 кг — спушчальны апарат, 925 кг паліва. Электраэнергетычная ўстаноўка складалася з двух радыеізатопных элементаў магутнасцю каля 500 Вт (сонечныя батарэі не ўжываліся з прычыны вялікай адлегласці ад Сонца).

На апараце было ўстаноўлена 4 антэны — асноўная, маламагутная і прыёмная для сувязі са спушчальным апаратам. Асноўная антэна не расчынілася, і сувязь з Зямлёй ажыццяўлялася з дапамогай маламагутнай антэны. Хуткасць сувязі склала 160 біт/с замест 134 Кбіт/с. Былі распрацаваныя метады сціску інфармацыі (уключаючы абразанне цёмнага касмічнага фону здымкаў), аднак якасць некаторых здымкаў прыйшлося паменшыць. Нагрузка на асноўны камп'ютар рэзка ўзрасла, і часткова алгарытмы сціску выконваліся на камп'ютары, адказным за сістэму арыентацыі «Галілеа». Стужачная прылада захоўвання інфармацыі мела ёмістасць 900 мегабіт, аднак з ёй таксама ўзніклі праблемы.

Энергію для апарата выпрацоўвалі дзве радыеізатопных устаноўкі агульнай магутнасцю 570 ват (490 ват пры прыбыцці да Юпітэра).

Апарат быў абсталяваны ракетным рухавіком цягай у 400 ньютанаў (зробленым у ФРГ) і 12-ю малымі рухавікамі арыентацыі па 10 Н. Тармажэнне пры заходзе на юпітэрыянскую арбіту ажыццяўлялася з дапамогай асноўнага рухавіка, а пераходы з адной арбіты на іншую, як правіла, з дапамогай рухавікоў арыентацыі, хоць у двух пераходах выкарыстоўваўся і асноўны рухавік.

«Галілеа» нёс 11 навуковых прыбораў, і яшчэ 7 знаходзіліся на спушчальным зондзе.

Апарат быў абсталяваны камерай, якая дае малюнка 800х800 пікселяў. Камера зроблена па прынцыпе тэлескопа-рэфлектара, працавала з дапамогай крамянёвых сенсараў і была абсталявана рознымі фільтрамі для здымкі ў тым ці іншым дыяпазоне. Спектральны дыяпазон камеры складаў ад 0,4 да 1,1 мікраметра (бачны дыяпазон 0,4-0,7 мкм). Радыяцыйную абарону камеры выконвала 1-сантыметровае танталавае пакрыццё. Разрозненне камеры, усталяванай на «Галілеа», у 20 разоў перавышала паказчык камер «Вояджэраў», а для некаторых здымкаў — да 1000 раз.

Спектраметр для карціравання ў блізкай інфрачырвонай вобласці (NIMS) дазваляў атрымоўваць малюнак высокага разрознення ў інфрачырвоным дыяпазоне. З яго дапамогай можна было складаць «тэмпературныя карты», рабіць высновы аб хімічным складзе паверхні спадарожнікаў Юпітэра, а таксама вызначаць цеплавыя і хімічныя характарыстыкі атмасферы планеты, уключаючы ўнутраныя пласты. Дыяпазон хваляў, якія рэгіструюцца NIMS, складаў ад 0,7 да 5,2 мкм.

Фотапалярыметр быў прызваны вымяраць інтэнсіўнасць і палярызацыю святла, адлюстраванага/рассейванага ад Юпітэра і паверхні яго спадарожнікаў. Прыбор адначасова выконваў функцыі палярыметра, фотаметрыі і радыёметра. З дапамогай фотапалярыметра рабіліся ацэнкі, якія тычацца як складу і структуры атмасферы, так і патокаў цеплавога і адлюстраванага выпраменьвання . Поляриметр рэгістраваў электрамагнітныя хвалі даўжынёй да 110 мкм.

Ультрафіялетавы спектраметр працаваў у дыяпазоне хваль ад 54 да 128 нанаметраў, а дадатковы ўльтрафіялетавы спектраметр — ад 113 да 438 нанаметраў. З дапамогай гэтых прыбораў вызначаліся характарыстыкі атмасферных газаў, палярных ззянняў, атмасферных святленняў і іанізаванай плазмы вакол Юпітэра і Іо. Акрамя таго, ультрафіялетавыя спектраметры дазвалялі вызначаць фізічны стан рэчываў на паверхні спадарожнікаў: іней, лёд, пескападобная субстанцыя і т. п.

Шэраг прыбораў (дэтэктар часціц высокіх энергій і інш.) выкарыстоўваўся, галоўным чынам, для вывучэння плазмы, якая ўваходзіць у магнітасферу Юпітэра. Дэтэктар пылавых часціц рэгістраваў часціцы масай ад 10−7 да 10−16 грама ў касмічнай прасторы і на арбіце Юпітэра. Праводзіліся таксама нябеснамеханічныя і радыёэксперыменты (па праходжанні радыёсігналу праз іонасферу і атмасферу).

Спушчальны апарат масай 339 кг і памерам каля метра быў абсталяваны парашутнай сістэмай, радыёперадавальнікам для сувязі з «Галілеа» і сям'ю навуковымі прыборамі. На ім не было прыёмнай антэны і ўласных рухавікоў. У камплект прыбораў уваходзілі:

  • прыбор для вызначэння структуры атмасферы (вымярэнне тэмпературы, ціску і шчыльнасці на працягу спуску);
  • мас-спектраметр (вызначэнне хімічнага складу атмасферы);
  • нефеламетр (вывучэнне структуры аблокаў і характару складнікаў іх часціц);
  • прыбор для рэгістрацыі маланак, вымярэння радыёэмісій і рэгістрацыі зараджаных часціц;
  • прыбор для дакладнага вымярэння долі гелія ў атмасферы;
  • прыбор для рэгістрацыі патокаў выпраменьвання і энергіі ў атмасферы;
  • выкарыстанне радыёперадавальніка для вымярэння хуткасці ветру па доплераўскага эфекту.

Навуковыя даследаванні[правіць | правіць зыходнік]

Мазаічная выява астэроіда Гаспра
Астэроід Мда са спадарожнікам Дактыль

Знаходзячыся ў поясе астэроідаў, «Галілеа» зблізіўся з астэроідам Гаспра і паслаў на Зямлю першыя здымкі, зробленыя з блізкай адлегласці. Каля года праз «Галілеа» прайшоў міма астэроіда Іда і выявіў у яго спадарожнік, названы Дактыль.

У ліпені 1994 года на паверхню Юпітэра ўпала камета Шумейкераў — Леві 9. Пункту падзення фрагментаў знаходзіліся ў паўднёвым паўшар'і Юпітэра, на процілеглым па адносінах да Зямлі паўшар'і, таму самі моманты падзення візуальна назіраліся толькі апаратам «Галілеа», якія знаходзіліся на адлегласці 1,6 а.а. ад Юпітэра.

У снежні 1995 спушчальны апарат увайшоў у атмасферу Юпітэра. Зонд прапрацаваў у атмасферы прыкладна на працягу гадзіны, апусціўшыся на глыбіню 130 км. Паводле вымярэнняў, знешні ўзровень аблокаў характарызаваўся ціскам у 1,6 атмасферы і тэмпературай -80 °С; на глыбіні 130 км — 24 атмасферы, +150 °C. Шчыльнасць аблокаў апынулася ніжэй чаканай, меркаваны пласт аблокаў з вадзянога пара адсутнічаў.

«Галілеа» падрабязна даследаваў дынаміку атмасферы Юпітэра і іншыя параметры планеты. У прыватнасці, ён выявіў, што атмасфера Юпітэра мае «мокрыя» і «сухія» вобласці. У некаторых «сухіх плямах» утрыманне вадзянога пара быў у 100 разоў менш, чым у атмасферы ў цэлым. Гэтыя «сухія плямы» маглі павялічвацца і памяншацца, аднак яны пастаянна аказваліся на адных і тых жа месцах, што кажа пра сістэмнасць цыркуляцыі атмасферы Юпітэра. «Галілеа» зарэгістраваў шматлікія навальніцы з маланкамі ў 1000 разоў больш магутны за зямныя. Перадаў мноства здымкаў Вялікай Чырвонай Плямы — гіганцкага шторму (памерам перавышае дыяметр Зямлі), які назіраюць ужо больш за 300 гадоў. «Галілеа» таксама выявіў «гарачыя плямы» уздоўж экватара. Відаць, у гэтых месцах пласт знешніх аблокаў тонкі, і можна бачыць больш гарачыя ўнутраныя вобласці.

Дзякуючы дадзеным «Галілеа» былі пабудаваныя больш дакладныя мадэлі працэсаў, якія адбываюцца ў атмасферы Юпітэра.

Вялікае значэнне мелі даследаванні спадарожнікаў Юпітэра. За час свайго знаходжання на арбіце Юпітэра «Галілеа» праходзіў рэкордна блізка да спадарожнікаў Юпітэра: Еўропа — 201 км (16 снежня 1997 г.), Каліста — 138 км (25 мая 2001), Іо — 102 км (17 студзеня 2002 г.), Амальтэя — 160 км (5 лістапада 2002 г.).

Было атрымана мноства новых дадзеных і падрабязныя здымкі паверхні спадарожнікаў. Было ўстаноўлена, што Іо валодае ўласным магнітным полем, пацверджана тэорыя аб наяўнасці акіяна вадкай вады пад паверхняй Еўропы, выказаны гіпотэзы аб наяўнасці вадкай вады ў нетрах Ганімеда і Каліста. Таксама былі вызначаны незвычайныя характарыстыкі Амальтэі.

Спасылкі[правіць | правіць зыходнік]