Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Гюйгенс ( / ч ɔɪ ɡ ən г / HOY -gənz ) был входатмосферу ESA роботизированный космический зонд , который успешно приземлился на Сатурн «s луны Титана в 2005 годупостроен и эксплуатируется в Европейское космическое агентство (ЕКА), она была частью Кассини-Гюйгенс миссии и стал первым космического корабля на землю на Титане и дальнему посадки с земли космический кораблькогдалибо сделал. [2] Зонд был назван в честь голландского астронома 17 века Христиана Гюйгенса , [3] открывший Титан в 1655 году.

Комбинированный космический аппарат Кассини – Гюйгенс был запущен с Земли 15 октября 1997 года. [3] Гюйгенс отделился от орбитального аппарата Кассини 25 декабря 2004 года и приземлился на Титане 14 января 2005 года недалеко от региона Адири . [4] Это единственная высадка, совершенная во внешней Солнечной системе . [5] Это была также первая посадка на Луну, кроме Земли.

"Гюйгенс" приземлился на суше, хотя при его проектировании была учтена возможность того, что он приземлится в океане . Зонд был разработан для сбора данных в течение нескольких часов в атмосфере и, возможно, короткого времени на поверхности. Он продолжал отправлять данные в течение примерно 90 минут после приземления.

Обзор [ править ]

Гюйгенс был разработан , чтобы войти и тормоза в атмосфере Титана и парашют полностью оснащенную роботизированной лаборатории на поверхности. Когда планировалась миссия, еще не было уверенности, будет ли местом посадки горный хребет, плоская равнина , океан или что-то еще, и считалось, что анализ данных с Кассини поможет ответить на эти вопросы.

Судя по снимкам, сделанным « Кассини» на высоте 1200 км (750 миль) над Титаном, место приземления оказалось береговой линией. Предполагая, что место посадки могло быть нетвердым, Гюйгенс был спроектирован таким образом, чтобы выдержать удар, привести в воду на жидкую поверхность Титана и отправить данные в течение нескольких минут в этих условиях. Если бы это произошло, то предполагалось, что искусственный зонд впервые приземлится во внеземном океане. У космического корабля было не более трех часов автономной работы, большую часть из которых планировалось использовать во время спуска. Инженеры рассчитывали получить не более 30 минут данных с поверхности.

Изображение Гюйгенса в разрезе

Система зондов Гюйгенса состоит из самого зонда весом 318 кг (701 фунт), который спустился на Титан, и вспомогательного оборудования зонда (PSE), которое осталось прикрепленным к орбитальному космическому кораблю. Тепловой экран Гюйгенса имел диаметр 2,7 м (8,9 фута). После удаления экрана зонд имел диаметр 1,3 м (4,3 фута). PSE включал в себя электронику, необходимую для отслеживания зонда, для восстановления данных, собранных во время его спуска, а также для обработки и доставки данных на орбитальный аппарат, откуда они были переданы или переданы на Землю.

Зонд оставался бездействующим в течение 6,7-летнего межпланетного круиза, за исключением полугодовых проверок состояния здоровья. [6] Эти проверки следовали заранее запрограммированным последовательностям сценариев спуска, насколько это возможно, и результаты были переданы на Землю для изучения специалистами по системам и полезной нагрузке.

Перед отделением зонда от орбитального аппарата 25 декабря 2004 г. была проведена окончательная проверка работоспособности. Таймер "выбега" был загружен с точным временем, необходимым для включения систем зонда (за 15 минут до встречи с атмосферой Титана), затем зонд отсоединился от орбитального корабля и прошел курсом в свободном космосе к Титану за 22 дня без активных систем. кроме таймера пробуждения.

Основным этапом миссии был спуск с парашютом в атмосфере Титана. Батареи и все другие ресурсы были рассчитаны на длительность миссии Гюйгенса 153 минуты, что соответствует максимальному времени спуска 2,5 часа плюс минимум 3 дополнительных минуты (и, возможно, полчаса или больше) на поверхности Титана. Радиосвязь зонда была активирована на ранней стадии спуска, и орбитальный аппарат "слушал" зонд в течение следующих трех часов, включая фазу спуска, и первые тридцать минут после приземления. Вскоре после окончания этого трехчасового окна связи антенна с высоким коэффициентом усиления (HGA) Кассини была повернута от Титана к Земле.

Очень большие радиотелескопы на Земле также слушали 10-ваттную передачу Гюйгенса, используя метод интерферометрии с очень длинной базой и режим синтеза апертуры. В 11:25 по центральноевропейскому времени 14 января телескоп Роберта Берда Грин-Бэнк (GBT) в Западной Вирджинии обнаружил несущий сигнал от Гюйгенса . GBT продолжал обнаруживать сигнал несущей даже после того, как Cassini перестал слушать входящий поток данных. Помимо GBT, восемь из десяти телескопов континентальной VLBA в Северной Америке, расположенных в Пи-Тауне и Лос-Аламосе, Нью-Мексико ; Форт Дэвис, Техас ;Северная Либерти, Айова ; Китт Пик, Аризона ; Брюстер, Вашингтон ; Оуэнс-Вэлли, Калифорния ; и Мауна-Кеа, Гавайи , также слушали сигнал Гюйгенса . [7]

Сила сигнала, полученного на Земле от Гюйгенса, была сопоставима с сигналом от зонда Галилео ( зонд атмосферного спуска Юпитера), полученного VLA , и поэтому была слишком слабой для обнаружения в реальном времени из-за модуляции сигнала (тогда) неизвестной телеметрия . Вместо этого в течение трехчасового спуска производились широкополосные записи зондового сигнала. После того, как телеметрия зонда была передана с Кассини на Землю, теперь известная модуляция данных была удалена из записанного сигнала, оставив чистую несущую, которую можно было интегрировать в течение нескольких секунд для определения частоты зонда. Ожидалось, что анализ доплеровского смещения ГюйгенсаКогда он спускался через атмосферу Титана, скорость и направление ветра можно было определить с некоторой степенью точности. Положение места посадки Гюйгенса на Титане было определено с точностью (в пределах одного километра - один километр на Титане составляет 1,3 угловых минуты широты и долготы на экваторе) с использованием данных Доплера на расстоянии около 1,2 миллиарда километров от Земли. Зонд посадку на поверхности Луны при 10.573 ° S 192,335 ° W . Аналогичный метод был использован для определения места посадки марсоходов, исследующих Марс, путем прослушивания только их телеметрии.10°34′23″S 192°20′06″W /  / -10.573; -192.335 (Huygens probe)

Выводы [ править ]

Гюйгенс приземлился около 12:43 по всемирному координированному времени 14 января 2005 года со скоростью удара, подобной падению шара на Землю с высоты около 1 м (3 фута). Он сделал вмятину глубиной 12 см (4,7 дюйма) перед тем, как отскочить от плоской поверхности и соскользнуть по ней на 30-40 см (12-16 дюймов). Он замедлился из-за трения о поверхность и, придя к месту окончательного упокоения, раскачивался вперед и назад пять раз. Гюйгенса ' датчики продолжали обнаруживать небольшие колебания в течение еще двух секунд, пока движение не начнет ослабевать около десяти секунд после посадки. Зонд поднял облако пыли (скорее всего, органические аэрозоли , извергающиеся из атмосферы), которое после удара оставалось в воздухе в течение примерно четырех секунд. [8]

Первое опубликованное изображение, снятое с высоты 16 км (9,9 миль), показывает то, что предположительно является дренажными каналами, текущими к возможной береговой линии. Более темные области представляют собой плоские равнины, а более светлые области - возвышенности.

На месте приземления были обнаружены следы гальки водяного льда, разбросанной по оранжевой поверхности, большая часть которой покрыта тонкой дымкой из метана . Ранние аэрофотоснимки Титана из Гюйгенса подтвердили присутствие на поверхности больших тел жидкости. На первых фотографиях Титана перед посадкой было видно что-то вроде больших дренажных каналов, пересекающих более светлый материк в темное море. На некоторых фотографиях изображены острова и окутанная туманом береговая линия. Последующий анализ траектории зонда показал, что на самом деле Гюйгенсприземлился в темной зоне «моря» на фотографиях. Фотографии с поверхности сухого пейзажа, похожего на дно озера, предполагают, что, хотя в последнее время есть доказательства воздействия жидкости на поверхность, углеводородные озера и / или моря могут в настоящее время не существовать на месте высадки Гюйгенса . Однако дальнейшие данные миссии Кассини определенно подтвердили существование постоянных жидких углеводородных озер в полярных регионах Титана (см. Озера Титана ). В 2012 году также были обнаружены давние тропические углеводородные озера (в том числе одно недалеко от места высадки Гюйгенс в регионе Шангри-Ла, которое примерно вдвое меньше Большого соленого озера Юты.глубиной не менее 1 м (3 фута)). Вероятным поставщиком в засушливых пустынных районах, вероятно, являются подземные водоносные горизонты ; Другими словами, засушливые экваториальные районы Титана содержат « оазисы ». [9]

На месте изображения поверхности Титана от Гюйгенса -Первых изображений с поверхности планеты , не Землями за пределами Марса и Венер (левые и правые изображения имеют различную обработку изображения). Глобулы (вероятно, из водяного льда) размером 10–15 см лежат над более темным мелкозернистым субстратом в переменном пространственном распределении. Осветление верхней левой части нескольких скал предполагает солнечное освещение с этого направления, подразумевая вид с юга, что согласуется с предварительными данными из других наборов данных. Область с относительно небольшим количеством скал находится между скоплениями скал на переднем и заднем планах и соответствует общей ориентации канальных деталей на снимках с малой высоты, сделанных с высоты менее 7 км (4,3 мили).

Первоначально сообщалось, что поверхность представляет собой глинистый «материал, который может иметь тонкую корку, за которой следует область относительно однородной консистенции». Один ученый ЕКА сравнил текстуру и цвет поверхности Титана с крем-брюле (то есть твердой поверхностью, покрывающей липкую грязь, похожую на поверхность). Последующий анализ данных показывает, что показания плотности поверхности, вероятно, были вызваны тем, что Гюйгенс толкнул большой камешек в землю, когда он приземлился, и что поверхность лучше описать как «песок» из ледяных зерен [10] или снег, который был замороженный сверху. [8]На снимках, сделанных после приземления зонда, видна плоская равнина, покрытая галькой. Камни, которые могут быть сделаны из водяного льда, покрытого углеводородом, имеют несколько округлую форму, что может указывать на воздействие на них жидкостей. [11] Камни кажутся округлыми, подобранными по размеру и слоистыми по размеру, как если бы они находились в русле ручья в темном дне озера, которое состоит из более мелкозернистого материала. Не было обнаружено ни одной гальки размером более 15 см (5,9 дюйма) в поперечнике, а камни размером менее 5 см (2,0 дюйма) на месте посадки Гюйгенса встречаются редко . Это означает, что крупная галька не может быть перенесена на дно озера, а мелкие камни быстро удаляются с поверхности. [12]

Температура на месте посадки составила 93,8  К (-179,3 ° C; -290,8 ° F) и давление 1467,6 мбар (1,4484 атм), что означает содержание метана 5 ± 1% и относительную влажность метана 50% у поверхности. Таким образом, наземные туманы, вызванные метаном в окрестностях места посадки, маловероятны. [12] Термометры показали, что Гюйгенс покинул тепло.так быстро, что земля, должно быть, стала влажной, и на одном изображении показан свет, отраженный каплей росы, когда она попадает в поле зрения камеры. На Титане слабый солнечный свет позволяет испаряться только примерно одному сантиметру в год (по сравнению с одним метром воды на Земле), но атмосфера может удерживать эквивалент примерно 10 м (30 футов) жидкости до образования дождя по сравнению с несколькими сантиметров на Земле. Таким образом, ожидается, что погода на Титане будет включать проливные ливни, вызывающие внезапные наводнения, перемежающиеся десятилетиями или столетиями засухи. [13]

Гюйгенс обнаружил, что яркость поверхности Титана (во время приземления) была примерно в тысячу раз тусклее, чем полная солнечная освещенность на Земле (или в 500 раз ярче, чем полная лунная освещенность), то есть уровень освещенности, наблюдаемый примерно через десять минут. после захода солнца на Земле примерно поздние гражданские сумерки . Цвет неба и сцены на Титане в основном оранжевый из-за гораздо большего ослабления синего света дымкой Титана по сравнению с красным светом. Солнце (которое было сравнительно высоко в небе, когда ГюйгенсПриземлившись) будет видно как маленькое яркое пятно размером в одну десятую размера солнечного диска, видимого с Земли, и сопоставимое по размеру и яркости с фарами автомобиля, видимыми с расстояния примерно 150 м (500 футов). Он отбрасывает резкие тени, но с низким контрастом, поскольку 90% освещения исходит от неба. [12]

Подробный график активности Гюйгенса [ править ]

Анимация траектории Гюйгенса с 25 декабря 2004 г. по 14 января 2005 г.
   Гюйгенс  ·   Титан  ·   Сатурн
  • Гюйгенс отделился от орбитального аппарата " Кассини" в 02:00 UTC 25 декабря 2004 года по времени космического корабля .
  • По данным ЕКА, Гюйгенс вошел в атмосферу Титана в 10:13 UTC 14 января 2005 г. в SCET.
  • Зонд приземлился на поверхность Титана примерно на 10,6 ° ю.ш., 192,3 ° з.д. около 12:43 UTC по SCET (2 часа 30 минут после входа в атмосферу).

Земля и Луна проходили через Солнце, если смотреть с Сатурна / Титана, всего за несколько часов до приземления. Гюйгенс вошел в верхний слой атмосферы Титана через 2,7 часа после окончания прохождения Земли или всего через одну-две минуты после окончания прохождения Луны. Однако транзит не помешал орбитальному аппарату Кассини или зонду Гюйгенса по двум причинам. Во-первых, хотя они не могли принимать никаких сигналов с Земли, потому что она находилась перед Солнцем, Земля все еще могла их слышать. Во-вторых, Гюйгенс не отправлял никаких удобочитаемых данных прямо на Землю. Скорее, он передавал данные на орбитальный аппарат Кассини , который позже ретранслировал полученные данные на Землю.

Инструменты [ править ]

На борту Гюйгенса было шесть инструментов, которые собирали широкий спектр научных данных, когда зонд спускался через атмосферу Титана. Шесть инструментов:

Инструмент структуры атмосферы Гюйгенса (HASI) [ править ]

Этот инструмент содержит набор датчиков, которые измеряют физические и электрические свойства атмосферы Титана. Акселерометры измеряли силы по всем трем осям, когда зонд спускался через атмосферу. Благодаря уже известным аэродинамическим свойствам зонда можно было определить плотность атмосферы Титана и обнаружить порывы ветра. Зонд был сконструирован таким образом, чтобы в случае приземления на поверхность жидкости его движение из-за волн также можно было измерить. Датчики температуры и давления измеряли тепловые свойства атмосферы. Компонент «Анализатор диэлектрической проницаемости и электромагнитных волн» измеряет электронные и ионные(т. е. положительно заряженная частица) проводимости атмосферы и искала активность электромагнитных волн. На поверхности Титана были измерены электропроводность и диэлектрическая проницаемость (то есть отношение электрического поля смещения к его электрическому полю ) материала поверхности. Подсистема HASI также содержит микрофон, который использовался для записи любых акустических событий во время спуска и посадки зонда; [14] это был первый раз в истории, когда были записаны слышимые звуки от другого планетарного тела.

Доплеровский Ветер Эксперимент (DWE) [ править ]

В этом эксперименте использовался сверхстабильный осциллятор, который обеспечивал точную несущую частоту S-диапазона, что позволяло орбитальному аппарату «Кассини» точно определять радиальную скорость Гюйгенса по отношению к «Кассини» через эффект Доплера . Горизонтальное движение Гюйгенса, вызванное ветром, было бы получено из измеренных измерений доплеровского сдвига с поправкой на все известные эффекты орбиты и распространения. Также могло быть обнаружено раскачивание зонда под парашютом из-за свойств атмосферы. Отказ наземных диспетчеров включить приемник на орбитальном аппарате Кассини привел к потере этих данных. [ необходима цитата ] Земные радиотелескопысмогли восстановить некоторые из них. Измерения начались в 150 км (93 миль) над поверхностью Титана, где Гюйгенс был подорван в восточном направлении более чем на 400 км / ч (250 миль в час), [ править ] согласования с более ранними измерениями ветров со скоростью 200 км (120 миль) над уровнем моря, сделал за последние несколько лет с помощью телескопов . На расстоянии от 60 до 80 км (от 37 до 50 миль) Гюйгенс испытывал сильные колебания ветра, которые, как полагают, представляют собой вертикальный сдвиг ветра. На уровне земли наземные измерения доплеровского сдвига и VLBI показывают слабый ветер со скоростью несколько метров в секунду, что примерно соответствует ожиданиям.

Спускаемый тепловизор / спектральный радиометр (DISR) [ править ]

Воспроизвести медиа
DISR визуализация данных во время Гюйгенса " спуска

Поскольку « Гюйгенс» выполнял в первую очередь атмосферную миссию, инструмент DISR был оптимизирован для изучения радиационного баланса в атмосфере Титана. Его видимые и инфракрасные спектрометры и фиолетовые фотометры измеряли восходящий и нисходящий поток излучения с высоты 145 км (90 миль) до поверхности. Солнечные ореольные камеры измеряли, как рассеивание аэрозолями изменяет интенсивность непосредственно вокруг Солнца. Три формирователя изображения, использующие одну и ту же ПЗС-матрицу , периодически снимали полосу обзора шириной около 30 градусов в диапазоне от почти надира.чуть выше горизонта. С помощью медленно вращающегося зонда они построили полную мозаику места посадки, которая, к удивлению, стала отчетливо видна только на высоте ниже 25 км (16 миль). Все измерения были синхронизированы с помощью теневой полосы, которая сообщала DISR, когда Солнце прошло через поле зрения. К сожалению, эта схема была нарушена тем, что Гюйгенс повернулся в направлении, противоположном ожидаемому. Непосредственно перед посадкой была включена лампа для освещения поверхности, что позволило проводить измерения коэффициента отражения поверхности на длинах волн, которые полностью блокируются атмосферным поглощением метана .

DISR был разработан в Лаборатории Луны и планет в Университете Аризоны.под руководством Мартина Томаско, и несколько европейских институтов внесли свой вклад в разработку оборудования. "Научные цели эксперимента делятся на четыре области, включая (1) измерение профиля солнечного нагрева для исследования теплового баланса Титана; (2) получение изображений и измерения спектрального отражения поверхности для изучения состава, топографии и физические процессы, образующие поверхность, а также для прямых измерений профиля ветра во время спуска; (3) измерения яркости и степени линейной поляризации рассеянного солнечного света, включая солнечный ореол, вместе с измерениями оптической глубины поглощения аэрозолей. в зависимости от длины волны и высоты для изучения размера, формы, вертикального распределения, оптических свойств, источников и стоков аэрозолей в атмосфере Титана;и (4) измерения спектра нисходящего солнечного потока для изучения состава атмосферы, особенно профиля соотношения смеси метана во время спуска ».[15]

Газовый хроматограф, масс-спектрометр (ГХ / МС) [ редактировать ]

Рабочий в Центре обслуживания опасных грузов (PHSF) стоит за нижней стороной экспериментальной платформы для Гюйгенса .

Этот прибор представляет собой газохимический анализатор, который был разработан для определения и измерения химических веществ в атмосфере Титана. [16] Он был оснащен пробоотборниками, которые для анализа заполнялись на большой высоте. Масс - спектрометр , квадрупольный высокое напряжение, собранные данные , чтобы построить модель молекулярных масс каждого газа, и более мощное разделение молекулярных и изотопных видов были осуществлен с помощью газового хроматографа . [17] Во время спуска ГХ / МСтакже проанализированы продукты пиролиза (т. е. образцы, измененные при нагревании), поступающие к нему из пиролизатора сборщика аэрозолей. Наконец, ГХ / МС измерили состав поверхности Титана. Это исследование стало возможным благодаря нагреванию прибора ГХ / МС непосредственно перед ударом для испарения материала поверхности при контакте. ГХ / МС был разработан Центром космических полетов Годдарда и Лабораторией космической физики Мичиганского университета .

Коллектор аэрозолей и пиролизер (ACP) [ править ]

В эксперименте ACP частицы аэрозоля из атмосферы проникали через фильтры, а затем уловленные образцы нагревались в печах (с использованием процесса пиролиза ) для испарения летучих веществ и разложения сложных органических материалов. Продукты промывали по трубе в прибор ГХ / МС для анализа. Были предоставлены два фильтра для сбора образцов на разных высотах. [18] ACP был разработан (французской) командой ESA в Лаборатории межуниверситетских систем атмосферных явлений (LISA).

Пакет Surface Science Package (SSP) [ править ]

SSP содержал ряд датчиков, предназначенных для определения физических свойств поверхности Титана в точке удара, независимо от того, была ли поверхность твердой или жидкой. [19] Акустический эхолот , включенный на последних 100 м (300 футов) спуска, непрерывно определял расстояние до поверхности, измеряя скорость снижения и шероховатость поверхности (например, из-за волн). Инструмент был разработан таким образом, что если бы поверхность была жидкой, эхолот измерял бы скорость звука в «океане» и, возможно, также подповерхностную структуру (глубину). Во время спуска замеры скорости звукадал информацию о составе и температуре атмосферы, а акселерометр зафиксировал профиль замедления при ударе, указав твердость и структуру поверхности. Датчик наклона измерял движение маятника во время спуска, а также был разработан, чтобы указывать положение зонда после приземления и отображать любое движение, вызванное волнами. Если бы поверхность была жидкой, другие датчики также измерили бы ее плотность , температуру, теплопроводность , теплоемкость, электрические свойства ( диэлектрическую проницаемость и проводимость) и показатель преломления (с помощью рефрактометра с критическим углом). Пенетрометра инструмент, который выступает на 55 мм (2,2 дюйма) мимо нижней части Гюйгенсуспускаемый модуль, был использован для создания следа пенетрометра, когда Гюйгенс приземлился на поверхность. Это было сделано путем измерения силы, прилагаемой к инструменту поверхностью тела, когда он прорвался и был втолкнут в тело при приземлении. График показывает эту силу как функцию времени в течение примерно 400 мс. На следе есть начальный всплеск, который свидетельствует о том, что инструмент ударил один из ледяных камешков на поверхности, снятой камерой DISR.

Гюйгенс SSP был разработан Департаментом космических наук Кентского университета и научного отделом Rutherford Appleton Laboratory космического под руководством профессора Джона Зарнек . Исследования и ответственность SSP были переданы Открытому университету, когда Джон Зарнеки перешел в 2000 году.

Конструкция космического корабля [ править ]

Применение многослойной изоляции переливается при ярком освещении во время окончательной сборки. Золотой цвет MLI обусловлен отражением света от алюминиевого покрытия на обратной стороне листов каптона янтарного цвета .

Гюйгенс был построен под руководством генерального подрядчика Aérospatiale в космическом центре им. Манделье в Каннах , Франция, который теперь является частью Thales Alenia Space . Система теплозащитного экрана была построена под руководством компании Aérospatiale недалеко от Бордо, которая теперь является частью Airbus Defense and Space .

Парашют [ править ]

Компания Martin-Baker Space Systems отвечала за парашютные системы Гюйгенса и структурные компоненты, механизмы и пиротехнику, которые контролируют спуск зонда на Титан. IRVIN-GQ отвечал за определение конструкции каждого парашюта Гюйгенса . Ирвин работал над подсистемой управления спуском зонда по контракту с Martin-Baker Space Systems .

Критическая ошибка дизайна частично устранена [ править ]

Спустя долгое время после запуска несколько настойчивых инженеров обнаружили, что коммуникационное оборудование на « Кассини» имело потенциально фатальный конструктивный недостаток, который привел бы к потере всех данных, передаваемых Гюйгенсом . [20] [21]

Так как Гюйгенс был слишком мал , чтобы передавать непосредственно на Землю, он был разработан , чтобы передавать на телеметрические данные , полученные во время спуска через атмосферу Титана , чтобы Кассини по радио , что в свою очередь ретранслировать его на Землю , используя его большой 4 м (13 футов) диаметр основной антенны . Некоторые инженеры, в первую очередь сотрудники ESA ESOC Клаудио Соллаццо и Борис Смедс , были обеспокоены тем фактом, что, по их мнению, эта функция не была протестирована перед запуском в достаточно реалистичных условиях. Смедсу с трудом удалось убедить начальство провести дополнительные тесты, в то время как Кассинибыл в полете. В начале 2000 года он отправил моделированные телеметрические данные с различной мощностью и уровнями доплеровского сдвига с Земли на Кассини . Оказалось, что Кассини не смог правильно передать данные. [20]

Это произошло потому, что согласно первоначальному плану полета, когда Гюйгенс должен был спуститься на Титан, он должен был ускориться относительно Кассини , в результате чего доплеровский сдвиг его сигнала изменился. Следовательно, аппаратное обеспечение приемника Кассини было спроектировано так, чтобы иметь возможность принимать в диапазоне смещенных частот. Однако микропрограмма не учла, что доплеровский сдвиг изменил бы не только несущую частоту, но и синхронизацию битов полезной нагрузки , закодированных с помощью фазовой манипуляции со скоростью 8192 бит в секунду . [20]

Перепрограммировать прошивку было невозможно, и как решение пришлось изменить траекторию. Гюйгенс отделился на месяц позже, чем планировалось изначально (декабрь 2004 г., а не ноябрь), и приблизился к Титану таким образом, что его передачи шли перпендикулярно его направлению движения относительно Кассини , что значительно уменьшило доплеровский сдвиг. [20]

Изменение траектории по большей части преодолело конструктивный недостаток, и передача данных прошла успешно, хотя информация с одного из двух радиоканалов была потеряна из-за несвязанной ошибки.

Данные канала A потеряны [ править ]

Гюйгенс был запрограммирован на передачу телеметрических и научных данных на орбитальный аппарат Кассини для ретрансляции на Землю с использованием двух резервированных радиосистем S-диапазона , называемых каналами A и B или цепочками A и B. Канал A был единственным путем для эксперимента. измерять скорость ветра, изучая крошечные изменения частоты, вызванные движением Гюйгенса . Еще один пример преднамеренного отхода от полной избыточности: изображения с нисходящего тепловизора были разделены, и каждый канал содержал по 350 изображений.

Кассини никогда не слушал канал А из-за ошибки в последовательности команд, отправленных космическому кораблю. По словам официальных лиц Европейского космического агентства, приемник на орбитальном аппарате никогда не получал команду на включение. ЕКА объявило, что ошибка была ошибкой с их стороны, отсутствующая команда была частью последовательности команд, разработанной ЕКА для миссии Гюйгенса , и что она была выполнена Кассини в том виде, в каком она была доставлена.

Поскольку канал А не использовался, было получено только 350 изображений вместо запланированных 700. Все доплеровские радиоизмерения между Кассини и Гюйгенсом также были потеряны. Были проведены доплеровские радиоизмерения Гюйгенса с Земли, хотя они не были такими точными, как потерянные измерения, сделанные Кассини . Использование датчиков акселерометра на Гюйгенсе и РСДБ- отслеживание положения зонда Гюйгенса с Земли позволило произвести достаточно точные вычисления скорости и направления ветра.

Посадочная площадка [ править ]

Зонд посадку на поверхности Титана при 10.573 ° S 192,335 ° W .10°34′23″S 192°20′06″W /  / -10.573; -192.335

Красный крест отмечает место посадки Гюйгенса . Яркий регион справа - это регион Занаду .

См. Также [ править ]

  • Хронология Кассини – Гюйгенса
  • Кассини пенсия
  • Европланета
  • Список миссий к внешним планетам
  • Titan Mare Explorer
  • Миссия системы Титан Сатурн
  • Зонд Галилео

Ссылки [ править ]

Цитаты [ править ]

  1. ^ Kazeminejad, Бобби (май 2011). «Новый полюс Титана: последствия для траектории входа и спуска Гюйгенса и координат посадки» . Успехи в космических исследованиях . 47 (9): 1622–1632. Bibcode : 2011AdSpR..47.1622K . DOI : 10.1016 / j.asr.2011.01.019 . Проверено 4 января 2018 года .
  2. Ринкон, Пол (15 января 2005 г.). «Гюйгенс отправляет первые изображения Титана» . BBC News . Проверено 30 августа, 2016 .
  3. ^ a b «Обзор миссии Solstice» . НАСА . Проверено 21 января 2013 года .
  4. ^ "Кассини-Гюйгенс" . Европейское космическое агентство . Проверено 22 марта 2019 года .
  5. ^ "Факты миссии Кассини-Гюйгенса" . Европейское космическое агентство . Проверено 22 марта 2019 года .
  6. ^ «Миссия Кассини-Хугьенса» . НАСА. Архивировано из оригинального 19 -го февраля 2013 года . Проверено 30 января 2013 года .
  7. ^ «Радиоастрономы подтверждают вход Гюйгенса в атмосферу Титана» . Европейское космическое агентство . 14 января 2005 . Проверено 22 марта 2019 года .
  8. ^ a b «Скачок, занос, колебание: как Гюйгенс приземлился на Титане» . www.jpl.nasa.gov . 2012 . Проверено 19 января 2015 года .
  9. ^ "Тропические метановые озера на Титане Луны Сатурна" . saturntoday.com . 2012. Архивировано из оригинального 10 -го октября 2012 года . Проверено 16 июня 2012 года .
  10. ^ Titan зонд галька 'Баш-вниз' , BBC News, 10 апреля 2005.
  11. Новые изображения с зонда Гюйгенса: береговые линии и каналы, но очевидно сухая поверхность. Архивировано 29 августа 2007 г. в Wayback Machine , Эмили Лакдавалла, 15 января 2005 г., подтверждено 28 марта 2005 г.
  12. ^ a b c Томашко, МГ; Archinal, B .; Беккер, Т .; Bézard, B .; Bushroe, M .; Гребни, М .; Повар, Д .; Coustenis, A .; De Bergh, C .; Дефо, LE; Doose, L .; Douté, S .; Eibl, A .; Энгель, С .; Gliem, F .; Grieger, B .; Holso, K .; Howington-Kraus, E .; Каркошка, Э .; Keller, HU; Кирк, Р .; Kramm, R .; Küppers, M .; Lanagan, P .; Lellouch, E .; Lemmon, M .; Lunine, J .; McFarlane, E .; Moores, J .; и другие. (2005). «Дождь, ветер и дымка во время спуска зонда Гюйгенс на поверхность Титана». Природа . 438 (7069): 765–778. Bibcode : 2005Natur.438..765T . DOI : 10,1038 / природа04126 . PMID 16319829 . S2CID  4414457 .
  13. ^ Лоренц, Ральф; Сотин, Кристоф (2010). «Луна, которая могла бы стать планетой». Scientific American . 302 (3): 36–43. Bibcode : 2010SciAm.302c..36L . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0310-36 . PMID 20184181 . 
  14. ^ Fulchignoni, M .; Ferri, F .; Angrilli, F .; Бар-Нун, А .; Баруччи, Массачусетс; Bianchini, G .; Borucki, W .; Coradini, M .; и другие. (2002). "Определение физических свойств атмосферы Титана прибором структуры атмосферы Гюйгенса (Хаси)". Обзоры космической науки . 104 (1–4): 395–431. Bibcode : 2002SSRv..104..395F . DOI : 10,1023 / A: 1023688607077 . S2CID 189778612 . 
  15. ^ М.Г. Томашко; D Buchhauser; М. Бушро; Л. Е. Дефо; LR Doose; Эйбл; C Товарищи; Э.М. Фарлейн; GM Prout; MJ Pringle. Эксперимент Descent Imager / Spectral Radiometer (DISR) на входном зонде Гюйгенса на Титане. Обзоры космической науки , 104, вып. 1/2, (2002): 467-549.
  16. ^ Ниманн, HB; Атрея, СК; Bauer, SJ; Biemann, K .; Блок Б.; Кариньян, гр .; Донахью, TM; Frost, RL; и другие. (2002). "Газовый хроматограф, масс-спектрометр для зонда Гюйгенса" (PDF) . Обзоры космической науки . 104 (1): 553–91. Bibcode : 2002SSRv..104..553N . DOI : 10,1023 / A: 1023680305259 . ЛВП : 2027,42 / 43756 . S2CID 1794678 .  
  17. ^ Ниманн, HB; Атрея, СК; Bauer, SJ; Кариньян, гр .; Демик, Дж. Э .; Frost, RL; Gautier, D .; Haberman, JA; и другие. (2005). «Содержание компонентов атмосферы Титана по данным прибора GCMS на зонде Гюйгенса» (PDF) . Природа . 438 (7069): 779–84. Bibcode : 2005Natur.438..779N . DOI : 10,1038 / природа04122 . ЛВП : 2027,42 / 62703 . PMID 16319830 . S2CID 4344046 .   
  18. ^ Израиль, G .; Cabane, M .; Brun, JF .; Niemann, H .; Way, S .; Riedler, W .; Стеллер, М .; Раулин, Ф .; и другие. (2002). "Эксперимент с пиролизером сборщика аэрозолей зонда Гюйгенса". Обзоры космической науки . 104 (1–4): 433–68. Bibcode : 2002SSRv..104..433I . DOI : 10,1023 / A: 1023640723915 . S2CID 54502443 . 
  19. ^ "SSP: Пакет исследований поверхности" . ЕКА Наука и технологии . Европейское космическое агентство . 7 декабря 2005 . Проверено 20 августа 2012 года .
  20. ^ a b c d Джеймс Оберг (4 октября 2004 г.). «Титан зовет» . IEEE Spectrum .(офлайн по состоянию на 14.10.2006, см. версию Интернет-архива )
  21. Как Гюйгенс избежал катастрофы , Джеймс Оберг , The Space Review , 17 января 2005 г.

Библиография [ править ]

  • Nature 438 , декабрь 2005 г. - Результаты, проанализированные в девяти статьях, письмах в редакцию и другим СМИ, доступны в свободном доступе в Интернете.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Ральф Лоренц (2018). НАСА / ЕКА / ASI «Кассини-Гюйгенс»: с 1997 г. (орбитальный аппарат «Кассини», зонд «Гюйгенс» и концепции будущих исследований) (Руководство для владельцев) . Руководства Хейнса, Великобритания. ISBN 978-1785211119.

Внешние ссылки [ править ]

  • Любительские композиции изображений, предшествующие релизам NASA и ESA
  • Веб - сайт Европейского космического агентства Кассини-Гюйгенс , включая видео спуска
  • Научная информация ESA Huygens
  • Интерактивная Flash-анимация орбит Кассини до 2008 года
  • Последние новости на Гюйгенс Probe
  • Страница НАСА Кассини – Гюйгенса
  • Новый ученый - «Кассини-Гюйгенс: миссия на Сатурн»
  • Покрытие Сатурна Планетарным обществом
  • Поверхностная мозаика и обширная обработка изображений любителем
  • "Зонд Гюйгенса: наука, полезная нагрузка и обзор миссии"
  • Интернет-трансляции Exploratorium о Сатурне и Титане
  • Бюллетень ЕКА по Гюйгенсу
  • Разработка парашюта и компьютерных систем на зонде Гюйгенс