- Галилео (космический аппарат)
-
Галилео Заказчик Задачи исследование системы Юпитера
Пролёт Спутник Запуск 18 октября 1989 22:23:00 UTC
Ракета-носитель Стартовая площадка NSSDC ID SCN Технические характеристики Масса 2223 кг
Мощность 500 Вт
Галилео на Викискладе «Галилео» (англ. Galileo) — автоматический космический аппарат НАСА, созданный для исследования Юпитера и его спутников. Аппарат был запущен в 1989 году и проработал до 2003 года. Это был первый (и пока единственный) аппарат, вышедший на орбиту Юпитера, изучавший планету длительное время и сбросивший в её атмосферу спускаемый зонд. Станция передала свыше 30 гигабайт информации, включая 14 тысяч изображений планеты и спутников, а также уникальную информацию об атмосфере Юпитера. Название станции связано с тем, что именно Галилео Галилей открыл четыре спутника Юпитера в 1610 году.
Содержание
История
Проектирование аппарата началось еще в 1977 году, когда было принято решение об изучении атмосферы Юпитера с помощью спускаемого аппарата. Целью миссии было изучение атмосферы Юпитера, спутников и их строения, магнитосферы, передача изображений планеты и ее спутников и пр.
Предполагалось, что «Галилео» будет выведен на земную орбиту с помощью «шаттла», а затем разогнан с помощью ускорителя «Кентавр» в сторону Юпитера. Однако после гибели «Челленджера» доставка «Кентавра» на орбиту с помощью «шатла» была запрещена. После длительного анализа была найдена траектория полета, значительно экономившая топливо и позволявшая обойтись без «Кентавра». Эта траектория, которую назвали VEEGA (Venus-Earth-Earth Gravity Assist), использовала притяжение Венеры и Земли для совершения гравитационных манёвров.
В результате, аппарат полетел сначала к Венере и 2 раза прошёл мимо Земли, прежде чем выйти на траекторию к Юпитеру, а длительность полёта до планеты составила почти 6 лет. В результате «Галилео» провёл исследования Венеры и двух астероидов. Из-за изменения первоначальной траектории аппарату потребовалась дополнительная солнцезащита. Кроме того, поскольку вблизи Солнца аппарат должен был быть повернут определённым образом, чтобы находиться в тени солнцезащиты, то использование основной антенны было невозможно. Поэтому решено было не раскрывать её, пока аппарат не отойдёт от Солнца на безопасное расстояние, а для поддержания связи была установлена дополнительная антенна (маломощная). Но основная антенна впоследствии так и не раскрылась.
Суммарные расходы на миссию «Галилео» составили 1,5 млрд долл.
Основные события:
- Аппарат был запущен 18 октября 1989 года с борта космического корабля «Атлантис» (миссия STS-34). Старт не раз откладывался из-за катастрофы «Челленджера».
- В 1991 году вошёл в кольцо астероидов, располагающегося между орбитами Марса и Юпитера.
- В июле 1994 года сфотографировал, как комета Шумейкеров — Леви 9 врезается в Юпитер.
- Июль 1995 года отделение спускаемого зонда от основного космического аппарата.
- Предполагалось, что после прибытия к Юпитеру «Галилео» проработает два года, переходя с одной орбиты на другую с целью сближения с каждым из крупных спутников. Всего было разработано 11 орбит. В действительности «Галилео» «освоил» гораздо большее число орбит, сделав 35 витков вокруг Юпитера в течение 8 лет.
- 21 сентября 2003 года, после 14 лет полёта и 8 лет исследований системы Юпитера, миссия «Галилео» была завершена. Аппарат был послан в атмосферу Юпитера со скоростью около 50 км/с с целью избежать возможности занесения микроорганизмов с Земли на спутники Юпитера. Он расплавился в верхних слоях атмосферы.
Описание аппарата
Аппарат высотой 5 метров весил 2223 кг, в том числе 118 кг научного оборудования, 339 кг — спускаемый аппарат, 925 кг топлива. Электроэнергетическая установка состояла из двух радиоизотопных элементов мощностью около 500 Вт (солнечные батареи не применялись ввиду большого расстояния от Солнца).
На аппарате было установлено 4 антенны — основная, маломощная и приёмная для связи со спускаемым аппаратом. Основная антенна не раскрылась, и связь с Землей осуществлялась с помощью маломощной антенны. Скорость связи составила 160 бит/с вместо 134 Кбит/с. Были разработаны методы сжатия информации (включая обрезание тёмного космического фона снимков), однако качество некоторых снимков пришлось уменьшить. Нагрузка на основной компьютер резко возросла, и частично алгоритмы сжатия выполнялись на компьютере, ответственном за систему ориентации «Галилео». Ленточное устройство хранения информации имело емкость 900 мегабит, однако с ним также возникли проблемы.
Энергию для аппарата вырабатывали две радиоизотопные установки общей мощностью 570 ватт (490 ватт при прибытии к Юпитеру).
Аппарат был оснащён ракетным двигателем тягой в 400 ньютонов (сделанным в ФРГ) и 12-ю малыми двигателями ориентации по 10 Н. Торможение при заходе на юпитерианскую орбиту осуществлялось с помощью основного двигателя, а переходы с одной орбиты на другую, как правило, с помощью двигателей ориентации, хотя в двух переходах использовался и основной двигатель.
«Галилео» нёс 11 научных инструментов, и ещё 7 находились на спускаемом зонде.
Аппарат был оборудован камерой, дающей изображения 800х800 пикселей. Камера сделана по принципу телескопа-рефлектора, работала с помощью кремниевых сенсоров и была оборудована различными фильтрами для съёмки в том или ином диапазоне. Спектральный диапазон камеры составлял от 0,4 до 1,1 микрометра (видимый диапазон 0,4-0,7 мкм). Радиационную защиту камеры выполняло 1-сантиметровое танталовое покрытие. Разрешение камеры, установленной на «Галилео», в 20 раз превышало показатель камер «Вояджеров», а для некоторых снимков — до 1000 раз.
Спектрометр для картирования в ближней инфракрасной области (NIMS) позволял получать картинку высокого разрешения в инфракрасном диапазоне. С его помощью можно было составлять «температурные карты», делать выводы о химическом составе поверхности спутников Юпитера, а также определять тепловые и химические характеристики атмосферы планеты, включая внутренние слои. Диапазон волн, регистрируемых NIMS, составлял от 0,7 до 5,2 мкм.
Фотополяриметр был призван измерять интенсивность и поляризацию света, отражённого/рассеянного от Юпитера и поверхности его спутников. Прибор одновременно выполнял функции поляриметра, фотометра и радиометра. С помощью фотополяриметра делались оценки, касающиеся как состава и структуры атмосферы, так и потоков теплового и отражённого излучения. Поляриметр регистрировал электромагнитные волны длиной до 110 мкм.
Ультрафиолетовый спектрометр работал в диапазоне волн от 54 до 128 нанометров, а дополнительный ультрафиолетовый спектрометр — от 113 до 438 нанометров. С помощью этих приборов определялись характеристики атмосферных газов, полярных сияний, атмосферных свечений и ионизированной плазмы вокруг Юпитера и Ио. Кроме того, ультрафиолетовые спектрометры позволяли определять физическое состояние веществ на поверхности спутников: иней, лёд, пескообразная субстанция и т. п.
Ряд приборов (детектор частиц высоких энергий и др.) использовался, главным образом, для изучения плазмы, входящей в магнитосферу Юпитера. Детектор пылевых частиц регистрировал частицы массой от 10-7 до 10-16 грамма в космическом пространстве и на орбите Юпитера. Проводились также небесномеханические и радиоэксперименты (по прохождению радиосигнала через ионосферу и атмосферу).
Спускаемый аппарат, массой 339 кг и размером около метра, был оборудован парашютной системой, радиопередатчиком для связи с «Галилео» и семью научными приборами. На нём не было приёмной антенны и собственных двигателей. В комплект приборов входили:
- прибор для определения структуры атмосферы (измерение температуры, давления и плотности в течение спуска);
- масс-спектрометр (определение химического состава атмосферы);
- нефелометр (изучение структуры облаков и характера составляющих их частиц);
- прибор для регистрации молний, измерения радиоэмиссий и регистрации заряженных частиц;
- прибор для точного измерения доли гелия в атмосфере;
- прибор для регистрации потоков излучения и энергии в атмосфере;
- использование радиопередатчика для измерения скорости ветра по доплеровскому эффекту.
Научные исследования
Находясь в поясе астероидов, «Галилео» сблизился с астероидом Гаспра и послал на Землю первые снимки, сделанные с близкого расстояния. Около года спустя «Галилео» прошёл мимо астероида Ида и обнаружил у него спутник, названный Дактилем.
В июле 1994 года на поверхность Юпитера упала комета Шумейкера — Леви. Точки падения фрагментов находились в южном полушарии Юпитера, на противоположном по отношению к Земле полушарии, поэтому сами моменты падения визуально наблюдались только аппаратом «Галилео», находившимся на расстоянии 1,6 а.е. от Юпитера.
В декабре 1995 года спускаемый аппарат вошёл в атмосферу Юпитера. Зонд проработал в атмосфере примерно в течение часа, опустившись на глубину 130 км. Согласно измерениям, внешний уровень облаков характеризовался давлением в 1,6 атмосферы и температурой −80° С; на глубине 130 км — 24 атмосферы, +150 °C. Плотность облаков оказалась ниже ожидавшейся, предполагаемый слой облаков из водяного пара отсутствовал.
«Галилео» подробно исследовал динамику атмосферы Юпитера и другие параметры планеты. В частности, он обнаружил, что атмосфера Юпитера имеет «мокрые» и «сухие» области. В некоторых «сухих пятнах» содержание водяного пара было в 100 раз меньше, чем в атмосфере в целом. Эти «сухие пятна» могли увеличиваться и уменьшаться, однако они постоянно оказывались на одних и тех же местах, что говорит о системности циркуляции атмосферы Юпитера. «Галилео» зарегистрировал многочисленные грозы с молниями в 1000 раз мощнее земных. Передал множество снимков Большого Красного Пятна — гигантского шторма (размером превышающего диаметр Земли), который наблюдают уже 300 лет. «Галилео» также обнаружил «горячие пятна» вдоль экватора. По-видимому, в этих местах слой внешних облаков тонок, и можно видеть более горячие внутренние области.
Благодаря данным «Галилео» были построены более точные модели процессов, происходящих в атмосфере Юпитера.
Большое значение имели исследования спутников Юпитера. За время своего пребывания на орбите Юпитера «Галилео» проходил рекордно близко к спутникам Юпитера: Европа — 201 км (16 декабря 1997), Каллисто — 138 км (25 мая 2001), Ио — 102 км (17 января 2002), Амальтея 160 км (5 ноября 2002).
Было получено множество новых данных и подробные снимки поверхности спутников. Было установлено, что Ио обладает собственным магнитным полем, подтверждена теория о наличии океана жидкой воды под поверхностью Европы, высказаны гипотезы о наличии жидкой воды в недрах Ганимеда и Каллисто. Также были определены необычные характеристики Амальтеи.
Снимки спутников Юпитера, сделанные «Галилео» Ссылки
Галилео (космический аппарат) на Викискладе? - Жизнь и смерть «Галилео»
- О «Галилео» на русском языке
- Сайт миссии «Галилео» на НАСА
- Сайт миссии «Галилео» на НАСА
Исследование Юпитера космическими аппаратами С пролётной траектории С орбиты Спускаемые зонды Будущие миссии Europa Jupiter System Mission и Лаплас — Европа П • Jupiter Icy Moon Explorer • Io Volcano Observer
Отменённые миссии Пионер H • Циолковский • Europa Orbiter • Jupiter Icy Moons Orbiter • Jovian Europa Orbiter
См. также Жирный шрифт обозначает действующие АМС Исследование астероидов космическими аппаратами Пролётные Галилео • NEAR Shoemaker • Deep Space 1 • Stardust • New Horizons • Розетта • Кассини • Чанъэ-2 С орбиты NEAR Shoemaker • Хаябуса • Dawn Спускаемые NEAR Shoemaker • Хаябуса Будущие Хаябуса-2 • OSIRIS-REx • Don Quijote • SIMONE • MarcoPolo-R • Апофис-П • Апофис-грунт См. также (951) Гаспра • (243) Ида • (253) Матильда • (433) Эрос • (9969) Брайль • (5535) Аннафранк • (132524) APL • (2867) Штейнс • (21) Лютеция • (2685) Мазурский • (25143) Итокава • (4) Веста • Церера • (101955) 1999 RQ36 • (4179) Таутатис Жирный шрифт обозначает действующие АМС Категории:- 1989 год в космонавтике
- Автоматические межпланетные станции
- Космонавтика США
- Исследование Юпитера
- Искусственные спутники планет Солнечной системы
- НАСА
Wikimedia Foundation. 2010.