Vega (avaruusalus)

"Vega" (nimi tulee sanoista "Venus" ja "Halley") - Neuvostoliiton automaattiset planeettojen väliset asemat, jotka on suunniteltu tutkimaan Venusta ja Halley'n komeetta . Valmistettiin kaksi identtistä laitetta ("Vega-1" ja "Vega-2"), jotka vuosina 1984-1986 suorittivat lento-ohjelmansa onnistuneesti, ja erityisesti suorittivat ensimmäistä kertaa tutkimuksen Venuksen ilmakehästä ilmapalloilla : tämä oli ensimmäinen kokemus ilmailusta maan ulkopuolisen ilmakehän kautta historiassa.

Projektin tieteellinen johtaja oli akateemikko R. Z. Sagdeev . Tiedemiehiä yhdeksästä maasta osallistui niitä palvelevien tieteellisten instrumenttien ja järjestelmien suunnitteluun: Neuvostoliitto, Itävalta, Bulgaria, Unkari, Itä-Saksa, Puola, Ranska, Saksa ja Tšekkoslovakia [1] . Euroopan avaruusjärjestö , Japani, USA osallistui hankkeeseen . Neuvostoliitossa joukko tieteellisiä instituutioita ja tutkijoita osallistui Vega-projektin tieteellisen kompleksin luomiseen, 12 henkilöä sai Neuvostoliiton valtionpalkinnon (vuonna 1986) .

Kehittäjät, S. A. Lavochkinin nimetyn NPO:n asiantuntijat, uskovat, että Vegan automaattiset asemat ovat kirjoittaneet loistavan sivun avaruustutkimuksen historiaan [2] .

AMS "Vega-1" ja AMS "Vega-2" kunniaksi nimettiin Vegan maa ( lat.  Vega Terra ) Plutossa ( IAU hyväksyi nimen 30. toukokuuta 2019) [3] .

Laitteiden ominaisuudet

Aseman kokonaismassa täysin varustetussa tilassa oli 4920 kg . Vega-sarjan asemat koostuivat kahdesta osasta - ohilentoajoneuvosta, joka painoi 3170 kg , ja laskeutuvasta ajoneuvosta, joka painoi 1750 kg . Laskeutumisajoneuvon hyötykuormana oli 680 kg painava laskeutumisajoneuvo ja ilmapalloilmaluotain, jonka massa laskuvarjoineen ja heliumtäyttöjärjestelmän kanssa ei ylittänyt 120 kg .

Laskeutujien tiedot välitettiin maahan lentävien ajoneuvojen kautta ja ilmapalloluotaimista - suoraan 60-70 metrin antenneihin, jotka sijaitsevat useiden osavaltioiden, mukaan lukien Neuvostoliiton ja Yhdysvaltojen , alueella .

Automaattiset asemat "Vega" ovat uusimpia laitteita, jotka on luotu asemien "Mars-71" perusteella.

Lander

Laskuri oli varustettu seuraavilla tieteellisillä välineillä:

Maaperän koostumuksen tutkimiseksi laskeutujalla oli pieni porauslaite.

Balloon probe

Ilmapalloluotain koostui fluoroplastisesta ilmapallon kuoresta, jonka halkaisija oli 3,4 metriä ja joka oli täytetty heliumilla, ja gondolista , joka painoi 6,9 kg , ripustettuna 13 metriä pitkälle nylonpyyhkeelle . Gondolin tukirakenne on varustettu sääparametrien mittauslaitteilla (lämpötila-, paine-, pystytuulen nopeusanturit, ilmakehän takaisinsirontakerroin, valon välähdys, valaistus), radiojärjestelmä ja virtalähde. Halkaisijaltaan 2,4 metrin vakiolaskeutumisajoneuvon käyttö , jossa myös laskeutumislaite oli, ei mahdollistanut suuren ilmapallon asettamista siihen. Tämän seurauksena S.A. Lavochkinin nimessä NPO:ssa kehitettiin ja valmistettiin kompakti heliumin täyttöjärjestelmällä varustettu ilmapallo. Ilmapallon säiliö, joka sijaitsee laskeutumisajoneuvossa antennin ympärillä, oli muodoltaan toroidinen. Ilmapallon massa pilottikourujen, painolastin, heliumpallon ja pyroteknisten poistojärjestelmien kanssa oli 120 kg. Itse ilmapallon massa oli 21,5 kg : kuori, joka oli valmistettu fluoroplastisesta verkosta, joka oli päällystetty fluoroplastisella kalvolla, ja nylon-sylinteristä - 12,5 kg ; helium kuoressa - 2,1 kg ; gondoli - 6,9 kg . Toimintakunnossa olevan ilmapallon vaippa täytettiin heliumilla 30  mbarin ylipaineella . Heliumin vuoto kuoresta anturiakun arvioidun käyttöajan (2 vrk) aikana ei ylittänyt 5 %, mikä vastasi noin 0,5 km :n korkeushäviötä . Kuore oli läpinäkyvä radioaalloille [4] [5] .

Ilmapalloluotaimen gondoli oli 1,2 metriä korkea ja koostui kolmesta joustavilla linjoilla yhdistetystä osasta. Yläosa oli kartiomainen suuntalähetysantenni (korkeus 37 cm , pohjan halkaisija 14 cm , puoliaukkokulma 15°); kartion yläosaan kiinnitettiin halyard, joka yhdisti gondolin ilmapallon kuoreen. Gondolin keskiosa, joka oli kiinnitetty yläosaan kahdella joustavalla hihnalla, oli suorakaiteen muotoinen kontti, jonka mitat olivat 40,8 × 14,5 × 13,0 cm . Jakson yläosassa olivat radiolähetin, modulaattori, tietojenkäsittelyjärjestelmä sekä signaalinkäsittelyn ja tehonsäädön elektroniikka. Keskiosan alaosassa oli paine- ja valoanturit sekä taitettava kannatin, johon asennettiin lämpötila-anturit ja pystysuuntainen tuulimittari . Gondolin alaosa (suorakaiteen muotoinen kontti, jonka mitat olivat 9,0 × 14,5 × 15,0 cm ) kiinnitettiin myös keskiosaan kahdella joustavalla hihnalla. Se sisälsi nefelometrin ja paristot. Litiumparistot, joiden kokonaispaino on 1 kg ja kapasiteetti 250  Wh , tarjosivat anturin odotetun akun käyttöiän 46-52 tuntia . Kone päällystettiin valkoisella suojamaalilla suojaamaan rikkihapon aiheuttamalta korroosiolta ja lisäämään pinnan albedoa [4] [5] .

Luotain elektroniikka tarjosi yksisuuntaisen yhteyden maan kanssa ilman komentoja. Radiolähetin (kantoaaltotaajuus 1,6679 GHz , lähtöteho 4,5 W ) voisi toimia kahdessa tilassa. Telemetriatilassa 30 sekunnin selkeää kantoaallon lähetystä sondin nopeuden VLBI Doppler -mittauksiin seurasi 270 sekunnin lähetysjakso 48-bittiselle tahdistussanalle ja 852 bittiä dataa, joka on kerätty edellisten 30 minuutin aikana (yhteensä 900 bittiä purskea kohden, nopeudella 4 bps). s ensimmäiset 840 bittiä ja 1 bps viimeiset 60), jota seuraa toinen 30 sekunnin kantoaaltolähetys. Koordinaattiemissiomoodissa, jota käytettiin VLBI -antennin anturin sijainnin ja nopeuden seurantaan, kaksi ääntä lähetettiin sivukaistoilla 330 sekunnin ajan taajuudella ± 3,25 MHz ja kantoaallon vaimennuksen ollessa 20 dB . Maapallolla VLBI-seurantaan käytettiin 20 antennia - 6 Neuvostoliiton alueella, jota koordinoi Neuvostoliiton tiedeakatemian avaruustutkimuslaitos , ja 14 ympäri maailmaa (mukaan lukien 11 tähtitieteellistä radioteleskooppia ja 3 NASA Deep:n antennia Space Communications Network), jota koordinoi Ranskan kansallinen avaruustutkimuskeskus , itse asiassa kaikki maailman suurimmat radioteleskoopit, jotka olivat tuolloin olemassa. Kunkin ilmapalloluotaimen autonomisen lennon ensimmäisen 10 tunnin aikana sekä 22.–34. tuntiin kommunikaatioistuntoja suoritettiin 30 minuutin välein, ja yhtä koordinaattijaksoa seurasi kolme telemetriaistuntoa. Aikana 10.–22. tunti ja 34. tunnista tehtävän loppuun saakka kommunikaatioistuntoja suoritettiin 60 minuutin välein vuorotellen 1 telemetria ja 1 koordinaattilähetys akun käyttöiän säästämiseksi [6] [4 ] [5] .

Flyby-moduuli

Lentävään ajoneuvoon asennettiin seuraavat tieteelliset instrumentit:

G. A. Avanesov vastasi televisiojärjestelmän teknisestä osasta. Molempien lentävien moduulien ("Vega-1" ja "Vega-2") televisiojärjestelmät olivat samaa tyyppiä. Ne koostuivat kahdesta televisiokamerasta: pitkän tarkennuksen kamerasta, joka antoi 100 metrin resoluution 10 000 km :n etäisyydellä , ja lyhyen tarkennuksen kamerasta, jonka resoluutio oli 800 m , mutta jolla on suurempi näkökenttä. Kummankin kameran kuva on otettu 512 × 512 piin valokennojen matriisilla alueella 400-1000 nm  . Komeetta ammuttaessa Vega oli kiinteässä paikassa kolmiakselisessa koordinaattijärjestelmässä suihkumoottoreita ohjaavien gyroskooppien ansiosta. Televisiojärjestelmä sijaitsi levysoittimella, joka televisiojärjestelmän antamien käskyjen mukaan pyöriessään ohjattiin komeettaan [7] .

Lento

Exploring Venus

Vega-1 ja Vega-2 laukaistiin 15. ja 21. joulukuuta 1984 Proton-raketilla .

Kuuden kuukauden lennon jälkeen ajoneuvot ajoivat 45 miljoonaa kilometriä ja lähestyivät Venusta . 9. ja 13. kesäkuuta 1985 laskeutumisajoneuvot erotettiin Vega-1:stä ja Vega-2:sta, jotka toimittivat laskeutujia ja ilmapalloluotaimia Venukseen 11. ja 15. kesäkuuta.

Laskeutujien toiminta

Laskeutuneiden laskeutumisen aikana mitattiin pilvikerroksen ominaisuuksia ja ilmakehän kemiallista koostumusta. Pilvien rikkihappoaerosolin pitoisuus mitattiin (keskimäärin 1 mg / m 3 korkeudessa 61,5-48 km Vega-1:n laskeutumispaikan yläpuolella ja 0,6 mg/m 3 Vega -2:n laskeutumispaikan yläpuolella) [8] , ja myös rikkiä, klooria ja luultavasti fosforia löytyi. Pilvien tiheys osoittautui matalaksi (maallisen mittakaavan mukaan), pitoisuus oli suurin kahdessa 3-5 km leveässä kerroksessa 50 ja 58 km korkeudella .

Laskeutujat tekivät pehmeän laskun Venuksen yöpuolelle Merenneitotasangon alueella, pisteissä, joiden koordinaatit ovat 8°06′ pohjoista leveyttä. sh. 175°51′ itäistä pituutta  / 8.10  / 8.10; 175,85° N sh. 175,85° E (Vega-1) ja 7°08′  / -7,14; 117,67 eteläistä leveyttä. sh. 117°40′ itäistä pituutta  / 7,14 ° S sh. 117,67° E D. ("Vega-2"). Laskeutumisen aikana ilmakehässä ensimmäisen pinnan tutkimukseen tarkoitetun laskeutujan laitteet kytkeytyivät epänormaalisti (varhain), joten tätä kokeen osaa ei suoritettu. Toinen laskeutuja onnistuneesti suoritti tutkimusohjelman pinnalla ,signaalin lähetys kesti 56 minuuttia .

Vega-2 laskeutui ensimmäistä kertaa korkealle vuoristoiselle alueelle, joten maaperän analyysi tässä paikassa oli erityisen kiinnostavaa. Istutuksen jälkeen otettiin maanäytteet ja mitattiin röntgenfluoresenssispektrit Venus-kiven, joka osoittautui olevan lähellä oliviinin gabbro-noriittia.

Molempien AMS-koneiden gammasädespektrometrit, jotka on suunniteltu mittaamaan uraanin, toriumin ja kaliumin pitoisuuksia Venuksen kivissä, alkoivat toimia laskeutuvien laskeutuessa 25 km :n korkeuteen ja toimivat työnsä loppuun asti. Molemmissa kohdista, joissa laskeutujat laskeutuivat, löydettiin kiviä, joissa oli suhteellisen vähän luonnollisia radioaktiivisia alkuaineita.

Ilmapalloluotainten toiminta

Ilmapalloluotaimet vedettiin ulos osastoistaan ​​laskeutujoissa noin 60 kilometrin korkeudessa apulaskuvarjoilla. Noin 55 km korkeudessa, 200 sekuntia ilmakehään saapumisen jälkeen, laukaistiin toisen laskuvarjon avulla halkaisijaltaan 3,4 metrin fluoroplastisesta kalvosta valmistettuja ilmapalloja, jotka täytettiin heliumilla noin 100 sekunnin ajan, minkä jälkeen laskuvarjo ja paineistusjärjestelmä ammuttiin noin 54 km:n korkeudelta. Laskeuduttuaan noin 50 km korkeuteen painolasti pudotettiin ja luotaimet alkoivat nousta. 15–25 minuutin kuluttua ne saavuttivat vakaan korkeuden ja alkoivat ajautua planeetan ilmakehässä 53–55 km : n korkeudessa mittaamalla meteorologisia parametreja. Ajokorkeus vastasi Venuksen pilvien kolmikerroksisen järjestelmän keskimmäistä, aktiivisinta kerrosta. Paine tällä korkeudella oli 0,54 atm ja lämpötila 27 - 43 °C.

Tämä pilvikerros on Venuksen ilmakehän tihein, ja odotetusti Venuksen ilmakehän superkiertoliikkeen pitäisi ilmetä siinä selkeimmin - ilmakehän globaalissa kierrossa idästä länteen. Jokainen luotain toimi noin 46 tuntia ("Vega-1": 02:08 UT 11. kesäkuuta 00:38 UT 13. kesäkuuta; "Vega-2": 02:07 UT 15. kesäkuuta - 00:38 UT 17. kesäkuuta; määrätty signaalien vastaanottoaika maan päällä). Tänä aikana ensimmäinen luotain lensi tuulen vaikutuksen alaisena noin 11 600 km , toinen - noin 11 100 km keskinopeudella 250 km/h . Anturit mittasivat lämpötilaa, painetta, pystysuuntaisia ​​tuulenpuuskia, näkyvyysaluetta pilvissä, keskimääräistä valaistusta lentoradalla ja seurasivat salaman aiheuttamia valon välähdyksiä. Ensimmäinen luotain ajautui päiväntasaajaa pitkin pohjoisella pallonpuoliskolla ja toinen eteläisellä pallonpuoliskolla. Luotain lennon kesto viimeisen viestintäistunnon jälkeen ei ole tiedossa.

Luotaintiedot osoittivat erittäin aktiivisten prosessien läsnäolon Venuksen pilvikerroksessa, joille on ominaista voimakkaat nousut ja laskut. Kun Vega-2-ilmapalloluotain lensi yli 5 km korkean huipun , joka sijaitsee Afroditen alueella , se putosi ilmataskuun ja putosi jyrkästi 1,5 km . Molemmat anturit havaitsivat yöpuolen valaistuksen vaihteluita ja valon välähdyksiä eli salamanpurkauksia. Ilmapallokoe mahdollisti uuden, ainutlaatuisen tiedon hankkimisen planeetan ilmakehästä [4] [5] [9] [10] [11] .

Tutkimus Halley's Cometista

"Vegas" ja Halleyn komeetta liikkuivat törmäyskurssilla ja lähestymisnopeus ylitti 70 km/s . Jos laitteet olisivat myöhässä edes tunnin, poikkeama lähestymisen aikana olisi noin 100 tuhatta km . Vaikeus oli myös siinä, että komeetan lentorataa oli mahdotonta laskea etukäteen vaaditulla tarkkuudella. Neuvostoliiton maanpäälliseen astrometriseen tukeen kehitettiin ja toteutettiin SoProG- ohjelma , johon osallistui 22 tähtitieteellistä laitosta. Komeetan kiertoradan jalostaminen jatkui, kunnes Vegin kulki ytimensä ohi. Vegiltä saatujen tietojen ansiosta oli mahdollista tuoda eurooppalainen Giotto -laite tarkemmin komeetalle ( 596 km :n etäisyydelle ).

"Vegin" kiertoradat, toisin kuin Halleyn komeetan kiertoradat, sijaitsevat käytännössä ekliptiikan tasossa . Siksi heidän rajattomasti lähestyäkseen komeetta oli täytettävä kaksi ehtoa: avaruudessa laitteen on oltava lähellä yhtä komeetan liikeradan ja ekliptisen tason leikkauspisteistä - sen kiertoradan laskevaa tai nousevaa solmua , ja ajan, jolloin laite lähestyy solmua, on oltava lähellä komeettojen läpikulkuaikaa. Valittiin laskeva solmu, jonka läpi komeetta kulki perihelionin ohituksen jälkeen, 10. maaliskuuta, tämän päivän tienoilla, ja "Ver" lähestyi komeetta [12] . 6. ja 9. maaliskuuta 1986 Vega ohitti 8890 ja 8030 km :n etäisyydellä komeetan ytimestä .

Kuvien siirto alkoi 4. maaliskuuta. "Vegas" lähetti noin 1500 kuvaa Halleyn komeetan sisältä, mukaan lukien noin 70 kuvaa sen ytimestä, tietoa komeetan sisällä olevasta pölyympäristöstä, plasman ominaisuuksista, mittasi jään haihtumisnopeutta ( 40 tonnia sekunnissa komeetan aikaan "Veg" flyby) ja muut tiedot . Kuvia komeetan ytimestä saatiin ensimmäistä kertaa historiassa. Ytimen koko ( 8 × 8 × 16 km ), pyörimisaika ( 53 tuntia ) ja kiertoakselin likimääräinen suunta, se, että se pyörii samaan suuntaan kuin komeetta kiertäessään Auringon ympäri , pinnan heijastavuus (4 %), pölypäästöjen ominaisuudet, rengaskraatterien esiintyminen todettiin [13] . Lisäksi AMS havaitsi monimutkaisten orgaanisten molekyylien läsnäolon.

Viimeinen viestintäistunto Vega-1-aseman kanssa pidettiin 30. tammikuuta 1987. Se kirjasi täydellisen typen kulutuksen kaasupulloissa. Viimeinen istunto Vega-2-aseman kanssa, jossa ryhmät olivat aluksella, pidettiin 24. maaliskuuta 1987.

Vegasit ovat tällä hetkellä epäaktiivisia heliosentrisellä kiertoradalla .

Muistiinpanot

  1. ↑ Avanesov, Moroz, 1988 , s. 218.
  2. ↑ Tapaaminen komeetan kanssa (pääsemätön linkki) . NPO heitä. S. A. Lavochkina . Haettu 9. lokakuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 29. kesäkuuta 2013. 
  3. ↑ #15841  (englanniksi) . Planeetan nimikkeistön tiedottaja . IAU:n planeettajärjestelmän nimikkeistön työryhmä.
  4. ↑ 1 2 3 4 National Space Science Data Center. Vega 1 Balloon Arkistoitu 3. maaliskuuta 2016 Wayback Machinessa .
  5. ↑ 1 2 3 4 National Space Science Data Center. Vega 2 Balloon Arkistoitu 14. elokuuta 2016 Wayback Machinessa .
  6. ↑ Kremnev RS et ai. VEGA Balloon System and Instrumentation  (englanniksi)  // Tiede. - 1986. - 21. maaliskuuta ( nide 231 , nro 4744 ). - s. 1408-1411 . - doi : 10.1126/tiede.231.4744.1408 .
  7. ↑ Avanesov, Moroz, 1988 , s. 219.
  8. ↑ Porshnev N. V., Mukhin L. M., Gelman B. E. et al. Venuksen pilvikerroksen aerosolin termisten reaktioiden tuotteiden kaasukromatografinen analyysi AMC "Vega-1" ja "Vega-2" // Space Research. - 1987. - T. 25 . - S. 715-720 . — .
  9. ↑ Preston R., Severny A. B., Sagdeev R. Z., Blamont J. et al. Vega-projektin ilmapallokoe: radioteleskooppien maailmanlaajuinen verkosto ja ensimmäiset tulokset // Letters to Astron. -lehteä - 1986. - T. 12, nro 1. - S. 25-29.
  10. ↑ Kerzhanovich V. V. et al. VEGA-projektin ilmapallokoe. Pienen mittakaavan turbulenssi Venuksen keskipilvikerroksessa // Kirjeitä Astronille. -lehteä - 1986. - T. 12. Nro 1. - S. 46-51.
  11. ↑ Blamon J., Sagdeev R. Z., Linkin V. M. et al. Vega-projektin ilmapallokoe. Alustava analyysi mittaustulosten soveltamisesta Venuksen ilmakehän dynamiikkaan // Letters to Astron. -lehteä - 1986. - T. 12. Nro 1. - S. 52-58.
  12. ↑ Avanesov, Moroz, 1988 , s. 217.
  13. ↑ Avanesov, Moroz, 1988 , s. 223-225.

Kirjallisuus

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
  Neuvostoliiton automaattiset planeettojenväliset asemat , jotka käynnistettiin Venuksen tutkimusohjelman puitteissa
 Venuksen tutkiminen avaruusaluksilla
Lentoradalta
kiertoradalta
Laskeutuminen ilmakehään
Pinnalla
ilmapallokoettimet _
Suunnitellut tehtävät
Katso myös
 Komeettojen tutkiminen avaruusaluksilla
Lentäminen pitkän matkan
Lentäminen lähellä ydintä
Hiukkasten kerääminen ja lähettäminen Maahantähtipölyä
Laskeutuvat ajoneuvot
Komeettojen löydöt
Avaruusalusten vierailemat komeetat
  • 1P/Halley
  • 9P/Tempel
  • 19P/Borelli
  • 21P/Giacobini-Zinner
  • 26P/Grigga - Skjellerupa
  • 67P/Churyumova – Gerasimenko
  • 81P/Wilda
  • 103P/Hartley