Messenger (AMS)

"Messenger" ( eng.  Mercury Surface, Space Environment, GEochemistry and Ranging - MESSENGER ) on amerikkalainen automaattinen planeettojenvälinen asema (AMS) Mercury -tutkimukseen . Laukaistiin 3. elokuuta 2004 Cape Canaveralin ilmavoimien asemalta Delta 7925H-9.5 - kantoraketilla . 18. maaliskuuta 2011 klo 01.10 UTC asema saapui Merkuriuksen kiertoradalle [1] . Lento päättyi 30. huhtikuuta 2015, kun asema putosi Mercurylle [2] .

Lentotehtävät

Merkurius on yksi aurinkokunnan vähiten tutkituista esineistä. Ennen Messengeriä vain yksi avaruusalus  , Mariner-10 , lensi planeetan ympäri 3 kertaa vuosina 1974-1975 . Alle puolet Merkuriuksen pinnasta valokuvattiin, ei ollut tietoa planeetan kemiallisesta koostumuksesta, rakenteesta ja paljon muusta. Näiden aukkojen täyttämiseksi NASA järjesti Messenger-operaation. Sen jälkeen kun tehtiin päätös pidentää laitteen käyttöikää vuodella (alun perin sen piti valmistua 17.3.2012), tehtävään kuului myös tutkiminen lisääntyneen auringon aktiivisuuden vaikutuksista Merkuriukseen vuoden alussa. uusi aurinkosykli [3] .

Laitteen suunnittelu

AMS "Messengerin" lähtömassa on noin 1100 kg ja lähes 600 kg (yli puolet kokonaismassasta) on polttoainetta. Laitteen runko oli valmistettu hiilikuidusta ja sen mitat ovat 1,42 × 1,85 × 1,27 m. Merkuriuksen kiertoradan lähellä olevan auringon säteilyn merkittävän tehon vuoksi (11 kertaa suurempi kuin Maan kiertoradalla), ryhdyttiin erityistoimenpiteisiin sen varmistamiseksi, että hyväksyttävä KA-tila. Laitteen aurinkoon päin oleva puoli peitettiin 2,5 × 2 m aurinkosuojalla, itse runko oli kääritty monikerroksiseen lämpöeristeeseen, ja lämpöpatterit ja lämpöputket varustettiin lämmön poistamiseksi avaruusaluksen rungosta. Aseman virtalähteenä oli kaksi yksipuolista pyörivää aurinkoparistopaneelia ( SB), kooltaan 1,5 × 1,65 m galliumarsenidivalokennoilla . Ne pystyivät tuottamaan yli 2 kW , mutta vain 385-485 W riitti laitteelle lentovaiheessa ja 640 W kiertoradalla, joten SB oli suunnattu eri kulmiin. Lisäksi 67 % paneeleista on pieniä peilejä, jotka heijastavat suurimman osan auringonsäteistä ja estävät paneelien ylikuumenemisen.

Aseman propulsiojärjestelmä sisältää kaksikomponenttisen tukimoottorin , jonka työntövoima on 68 kgf suuriin liikkeisiin ja 16 pientä yksikomponenttista rakettimoottoria . Polttoaine ( hydratsiini ) ja hapetin ( diatrogeenitetroksidi ) varastoitiin kolmeen titaanisäiliöön, joiden halkaisija oli 56 cm ja pituus 104 cm; helium , korkeapaineinen, toimitti ne moottoreille. Laitteen viestintäjärjestelmä sisälsi kaksi korkean vahvistuksen HGA- vaiheista antennia sekä kaksi keskivahvisteista MGA-tuuletinantennia ja neljä matalan vahvistuksen LGA-antennia. Kaikki antennit olivat kiinteästi kiinteitä, mikä lisäsi niiden luotettavuutta; tässä tapauksessa vaiheistetut ryhmäsignaalit (käytettiin ensin "syvässä avaruudessa") voitaisiin suunnata jopa 45 °:n kulmaan itse antennin akseliin nähden. 11 watin lähetin välitti dataa kortilta maahan X-kaistalla nopeudella 9,9 bit/s - 104 kbit/s . Maan komennot menivät alukseen nopeudella 7,8-500 bps . Orientointi suoritettiin käyttämällä kahta tähtimittaria sekä neljää gyroskooppia ja neljää kiihtyvyysmittaria , jotka ovat osa IMU (Inertial Measurement Unit) inertiamittausyksikköä. Laitteen ”aivot” olivat 2 IEM-integroitua elektroniikkamoduulia (pää- ja varayksikkö), joista jokaisessa oli RAD6000 -pääprosessori (25 MHz ) ja vastaava prosessori vikoja vastaan ​​(10 MHz). Jokainen IEM sisälsi myös puolijohdemuistin, jossa oli jopa 1 Gt muistia .

Tieteelliset laitteet

AMS:n tieteellinen laitteisto sisälsi:

1. MDIS (Mercury Dual Imaging System) -kaksoistilakamera on suunniteltu topografisiin tutkimuksiin ja yksityiskohtaisiin Mercury-maiseman tutkimuksiin. koostui laaja- ja kapeakulmaisista monispektrikameroista. Laajakulmakameran näkökenttä oli 10,5° ja 12 erilaista suodatinta havainnointia varten spektrialueella 400-1100 nm . Kapeakulmakamera 1,5°:n näkökentällä tarkkojen mustavalkokuvien saamiseksi planeetan pinnasta.
2. Röntgenspektrometri XRS (X-Ray Spectrometer), joka on suunniteltu määrittämään elohopean pinnan ohuen (1 mm) yläkerroksen alkuainekoostumus 200-1000 km :n resoluutiolla . Hän rekisteröi röntgensäteitä , joiden energiat vaihtelivat välillä 1-10 keV ja joissa sijaitsevat magnesiumin, alumiinin, piin, rikin, kalsiumin, titaanin ja raudan spektriviivat sekä auringon röntgensäteet ja gammasäteily .
3. Gammaspektrometri ja neutronispektrometri GRNS (Gamma-Ray and Neutron Spectrometer) on suunniteltu havaitsemaan neutroneja ja gammasäteitä elohopean pinnalla olevista elementeistä, jotka lähtevät kosmisen säteilyn vaikutuksesta sekä radioaktiivisten elementtien luonnollisesta säteilystä . Laitetta käytettiin planeetan pinnan kartoittamiseen sen kuoren alkuainekoostumuksen määrittämiseksi ja erityisesti napajään havaitsemiseksi.
4. Energeettinen hiukkas- ja plasmaspektrometri EPPS (Energetic Particle and Plasma Spectrometer ) on suunniteltu tutkimaan varautuneiden hiukkasten koostumusta, jakautumista ja energiaa elohopean magnetosfäärissä . Koostui EPS-varaushiukkasspektrometristä ja FIPS nopeasta plasmaspektrometristä.
5. Elohopean ilmakehän ja pinnan koostumuksen spektrometri MASCS (Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer), joka on suunniteltu määrittämään elohopean yläilmakehän ja pinnan koostumus. Se sisälsi kaksi spektrometriä: näkyvä ja UV ja näkyvä ja IR .
6. Laserkorkeusmittari MLA (Mercury Laser Altimeter) on suunniteltu Mercuryn pinnan korkean tarkkuuden topografiseen mittaukseen.
7. Kolmikomponenttinen magnetometri MAG on suunniteltu tutkimaan magneettisia poikkeavuuksia Merkuriuksen pinnalla sekä tutkimaan sen magneettikentän rakennetta ja dynamiikkaa .

Lento Mercuryyn

Merkurius on yksi aurinkokunnan vaikeasti havaittavista esineistä: jotta voit siirtyä Maan läheisyydestä Merkurian kiertoradalle , sinun on sammutettava merkittävä osa Maan kiertoradan nopeudesta, joka on noin 30 km/s. Tällä hetkellä yksikään avaruusalus ei pysty lentämään suoraan Merkuriukseen, ja yleensä käytetään monimutkaista strategiaa, joka koostuu useista painovoima -avustusliikkeistä .

"Messengerin" lentorata tarjosi 6 tällaista liikettä: 2. elokuuta 2005 laite ohitti 2347 km:n korkeudessa maan pinnasta, 24. lokakuuta 2006 tapahtui ohilento Venuksen lähellä minimikorkeudella 2992 km, 5. kesäkuuta 2007 Messenger lensi jälleen Venuksen lähellä pilvien ylärajaa pitkin 338 km:n korkeudessa planeetan pinnasta.

Venuksen ensimmäisen ohilennon aikana ei suunniteltu tieteellistä ohjelmaa, koska Venus ja Aurinko olivat ylivoimaisessa yhteydessä . Toisen Venuksen ohilentonsa aikana Messenger otti 50 kuvan sarjan vetäytyvästä planeettasta: ensimmäinen 60,6 tuhannen kilometrin etäisyydellä planeettasta, viimeinen 89,3 tuhannen kilometrin etäisyydellä . Venuksen toisen ohilennon aikana Messenger teki myös yhteistä työtä Venuksen pinnan tutkimiseksi eurooppalaisen Venera Express -avaruusaluksen kanssa . Sen lisäksi, että on mahdollista vertailla kahdella eri liikeradalla ja eri tutkimusinstrumenteilla varustettuja avaruusaluksia saatuja tietoja, tästä työstä on tullut Messengerille testi sen tieteellisten laitteiden toimivuudesta.

14. tammikuuta kello 19.04 UTC, 6. lokakuuta 2008 ja 30. syyskuuta 2009 Messenger teki ohilennon Merkuriuksen lähellä ja astui 18. maaliskuuta 2011 erittäin elliptiselle naparadalle planeetan ympäri, joka on lähimpänä aurinkoa. Alin korkeus periapsissa oli 200 km. Laitteen piti toimia Merkuriuksen kiertoradalla kaksi Merkuriuspäivää eli hieman vähemmän kuin Maan vuoden.

14. tammikuuta 2008 Messenger lensi ensimmäisen Merkuriuksen ohi (vähimmäisetäisyys 200 km) ja lähetti yksityiskohtaisia ​​kuvia pinnasta.

6. lokakuuta 2008 Messenger-luotain teki toisen ohilentonsa Merkuriuksen välittömässä läheisyydessä. Ohilennolla saatiin kuvia Merkuriuksesta, jotka paljastivat käsittämättömiä pimeän aineen alueita, joita oli runsaasti hajallaan sen pinnalla. Ne ovat paljon tummempia kuin tausta ja näyttävät olevan meteoriitin törmäysten jättämiä "kuoloja". Kuitenkaan kaikki kraatterit, edes saman syvyiset, eivät näytä samanrakenteen materiaalia pohjassa - tämä osoittaa, että aineen jakautuminen planeetan pinnan alla ei ole tasaista. Pienin planeetta osoittautui geologisesti ei niin yksinkertaiseksi, eikä sen rakenne ole alkeellinen " voileipä " .

Tämän tumman kiven koostumusta ei tunneta. Ehkä se sisältää tummaa mineraalia, kuten ilmeniittiä , joka koostuu raudasta ja titaanista ja on hyvin yleinen paitsi maan päällä myös Kuussa. Se voi olla myös piitä, jossa on rautaa. Tutkijat toivovat, että Messengerin lisätutkimus valaisee enemmän näitä pimeitä alueita. .

Lisäksi luotain mittasi toisella ohilennolla huolellisesti Merkuriuksen maisemaa ja osoitti, että se pysyy korkeudeltaan yllättävän vakiona tutkitulla alueella. Tämä alue (lännen pallonpuolisko, päiväntasaajan lähialue) on 30 % tasaisempi kuin vastakkainen. Merkuriuksen kuoresta löydettiin jyrkkä pudotus jopa 600 metrin korkeuteen, joka voi olla " arpi ", joka on jäänyt planeetalle sen supistumisen seurauksena nopean jäähtymisen aikana.

29. syyskuuta 2009 Messenger teki kolmannen ohilentonsa Mercurysta. Kello 21.55 UTC laite ohitti 228 km:n etäisyydeltä planeetan pinnasta [4] .

17. maaliskuuta 2011 Messenger suoritti hidastusliikkeen ja aloitti kiertoradan Merkuriuksen ympärillä [5] .

Maaliskuun 18. päivänä kello 4 Moskovan aikaa Messenger lopetti hidastumisensa ja astui Merkuriuksen kiertoradalle. Tutkimusohjelma sisälsi veden etsimisen planeetalta sekä sen selvittämisen, miksi planeetan ydin vie yli 70 % sen tilavuudesta [6] .

Maaliskuun 29. päivänä luotain lähetti ensimmäiset kuvat planeetan pinnasta sen pysyvältä kiertoradalta. Kuudessa tunnissa lähetettiin 363 kuvaa. Yhteensä oli tarkoitus ottaa noin 75 000 valokuvaa [7] .

Sammuttaminen

Auringon vetovoiman vaikutuksesta minkä tahansa Merkuriuksen satelliitin kiertorata muuttuu melko nopeasti. Vuoden 2014 lopussa Messengerin polttoaine loppui, minkä vuoksi kiertoradan korjaaminen oli mahdotonta. Vähitellen periapsis alkoi siirtyä alemmas ja alemmas kohti Merkuriuksen pintaa. 30. huhtikuuta 2015 Messenger suoritti tehtävänsä syöksymällä planeetan pintaan [8] . Törmäyskohdan oletetaan olevan pisteessä 54,4° N 149,9° läntistä pituutta, lähellä Janacek-kraatteria [9] . Putoamisen hetkeä ei havaittu maasta, koska laite putosi Merkuriuksen toiselle puolelle, joka ei tuolloin ollut näkyvissä maasta.

Tulokset

Laitteen toiminnan aikana saatiin yli 277 tuhatta kuvaa [10] , mukaan lukien kuvat alueista, joita ei ollut aiemmin kuvattu. Pitkät reunat , epätavalliset uurteet ja monet muut piirteet on löydetty .

Luotain neutroniilmaisimen auringonpurkausten analyysi osoitti korkeaenergisiä neutroneja , joita ei voida havaita Maan kiertoradalla niiden lyhyen käyttöiän vuoksi.

Merkuriuksen magnetosfäärin analyysi tammi- ja lokakuussa lentämisen aikana johti siihen johtopäätökseen, että planeetan magneettikenttien ja aurinkotuulen välillä on voimakas vuorovaikutus [11] .

Mielenkiintoisia faktoja

Messengerillä kesti kuusi ja puoli vuotta päästä planeetan kiertoradalle. Vertailun vuoksi lento Plutoon , joka on paljon kauempana, New Horizons -tehtävästä kesti vain kolme vuotta kauemmin (mutta New Horizons -laite ei mennyt Pluton kiertoradalle, vaan teki ohilentohavaintoja kääpiöplaneetasta ja sen satelliiteista).

"Perhemuotokuva"

Helmikuun 18. päivänä 2011 "perhekuva" aurinkokunnan planeetoista julkaistiin operaation verkkosivustolla , joka on Messengerin marraskuussa 2010 vastaanottama kollaasi 34 valokuvasta. Etäisyyden vuoksi vain Neptunus ja Uranus eivät ole näkyvissä. Kollaasi on eräänlainen lisäys Voyagerin 14. helmikuuta 1990 ottamaan perhekuvaan [12] .

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 MESSENGER aloittaa historiallisen kiertoradan Merkuriuksen ympärillä  (eng.)  (linkki ei saatavilla) (17. maaliskuuta 2011). Käyttöpäivä: 18. maaliskuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 27. maaliskuuta 2013.
2. ↑ Corum, Jonathan . Messengerin törmäyskurssi Mercuryn kanssa , New York Times  (30. huhtikuuta 2015). Arkistoitu alkuperäisestä 31. maaliskuuta 2019. Haettu 30. huhtikuuta 2015.
3. ↑ NASA pidentää MESSENGER-luotaimen käyttöikää . Space-lehti (17. marraskuuta 2011). Haettu 17. marraskuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 2. joulukuuta 2013. (määrätön)
4. ↑ Messenger-luotain lähestyi Merkuriusta . Lenta.ru (30. syyskuuta 2009). Haettu 26. kesäkuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 14. elokuuta 2020. (määrätön)
5. ↑ Messenger-luotain saavutti onnistuneesti Merkuriuksen kiertoradalle . RIA Novosti (18. maaliskuuta 2011). Käyttöpäivä: 27. marraskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 2. joulukuuta 2013. (Venäjän kieli)
6. ↑ Maalaite astui Merkuriuksen kiertoradalle ensimmäistä kertaa (pääsemätön linkki) . Kalvo (18. maaliskuuta 2011). Haettu 18. maaliskuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 20. maaliskuuta 2011. (määrätön) 
7. ↑ "Messenger" lähetti ensimmäiset kuvat Merkuriuksesta kiertoradalta . Lenta.ru (30. maaliskuuta 2011). Haettu 26. kesäkuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 13. kesäkuuta 2021. (määrätön)
8. ↑ Planeettojenvälinen asema Messenger syöksyi Merkuriuksen pinnalle . interfax (30. huhtikuuta 2015). Haettu 1. toukokuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 24. joulukuuta 2016. (määrätön)
9. ↑ Mercury Messenger -tehtävä päättyy huimaan finaaliin Arkistoitu 2. toukokuuta 2015 Wayback Machinessa , Universe Today
10. ↑ Hauta minut kraatterin taakse. Merkuriuksen ensimmäinen keinotekoinen satelliitti törmää pian sen pintaan
11. ↑ MESSENGER-tiimi esittelee uusia Mercury-tieteellisiä tuloksia AGU:n syyskokouksessa  (englanniksi)  (linkki ei saatavilla) (12. joulukuuta 2008). Arkistoitu alkuperäisestä 17. helmikuuta 2012.
12. ↑ Aurinkokunnan perheen muotokuva sisältä ulospäin  (englanniksi)  (linkki ei ole saatavilla) (18. helmikuuta 2011). Haettu 18. helmikuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 12. toukokuuta 2013.

Linkit

• messenger.jhuapl.edu - Messengerin virallinen verkkosivusto
• "Messenger"  - artikkeli Lentapediassa . vuosi 2012.
• MESSENGER-tehtävä  Merkuriukseen . NASA.
• MESSENGER-avaruusalus: mitä on sisällä? (linkki ei saatavilla) . Arkistoitu alkuperäisestä 20. helmikuuta 2008.  (määrätön) Compulentinverkkosivuilla
• Ivan Sobolev. Messenger: yli jään ja tulen  // Trinity-variantti . - 8.12.2015. - nro 24 (193) .
• MESSENGER-luotain lähestyy Merkuriusta (pääsemätön linkki) . Arkistoitu alkuperäisestä 26. tammikuuta 2012.  (määrätön) Compulentinverkkosivuilla
• Häntä Mercuryn takana . Gazeta.Ru (31. tammikuuta 2008). (määrätön)
• Sanansaattaja lähestyy Merkuriusta . Polit.ru (11. tammikuuta 2008). (määrätön)

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri katalaani Lentapedia Britannica (verkossa)