Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Космический корабль International Cometary Explorer ( ICE ) (спроектированный и запущенный как спутник International Sun-Earth Explorer-3 ( ISEE-3 )) был запущен 12 августа 1978 года на гелиоцентрическую орбиту . Это был один из трех космических аппаратов, вместе с парой "мать-дочь" ISEE-1 и ISEE-2 , построенных для программы Международного исследователя Солнца и Земли (ISEE), совместных усилий НАСА и ESRO / ESA по изучению взаимодействия между на магнитное поле Земли и солнечного ветра .

ISEE-3 был первым космическим кораблем, который был выведен на гало-орбиту в лагранжевой точке L 1 Земля-Солнце . [2] Переименован ICE, он стал первым космическим кораблем посетить комету , [3] , проходящая через плазменный хвост кометы Джакобини-Циннер в пределах около 7800 км (4800 миль) ядра на 11 сентября 1985 года [4]

НАСА приостановило регулярный контакт с ISEE-3 в 1997 году и провело краткие проверки статуса в 1999 и 2008 годах. [5] [6]

29 мая 2014 года двусторонняя связь с космическим кораблем была восстановлена неофициальной группой ISEE-3 Reboot Project [7] при поддержке компании Skycorp. [8] [9] [10] 2 июля 2014 года они запустили двигатели впервые с 1987 года. Однако более поздние запуски двигателей не удались, по-видимому, из-за отсутствия давления азота в топливных баках. [11] [12] Команда проекта инициировала альтернативный план использования космического корабля для «сбора научных данных и отправки их обратно на Землю» [13], но 16 сентября 2014 года контакт с зондом был потерян. [14]

Исходная миссия: International Sun / Earth Explorer 3 (ISEE-3) [ править ]

Орбиты Международного исследователя Солнца и Земли
Миссия ICE
Воспроизвести медиа
Вид сверху вниз на орбиту ICE относительно внутренней части Солнечной системы в 2009 году и после него.

ISEE-3 не имеет фотоаппаратов; вместо этого его инструменты измеряют энергичные частицы, волны, плазму и поля.

ISEE-3 первоначально работал на гало-орбите вокруг лагранжевой точки L 1 Солнце-Земля, на высоте 235 радиусов Земли над поверхностью (около 1,5 миллиона км, или 924 000 миль). Это был первый искусственный объект, помещенный в так называемую «точку либрации» [15], который вышел на орбиту там 20 ноября 1978 г. [2], что доказало, что такое подвешивание между гравитационными полями возможно. Он вращается со скоростью 19,76 об / мин вокруг оси, перпендикулярной эклиптике , чтобы поддерживать его ориентацию для экспериментов, генерирования солнечной энергии и связи с Землей.

Целями миссии были:

  • исследовать солнечно-земные отношения на самых внешних границах магнитосферы Земли;
  • подробно изучить структуру солнечного ветра у Земли и ударную волну, образующую границу раздела солнечного ветра и магнитосферы Земли;
  • исследовать движения и механизмы, действующие в плазменных листах ; и,
  • продолжить исследования космических лучей и солнечных вспышек в межпланетной области около 1 а.е.

Вторая миссия: International Cometary Explorer [ править ]

После завершения своей первоначальной миссии ISEE-3 было передано задание изучить взаимодействие между солнечным ветром и атмосферой кометы. 10 июня 1982 года космический корабль совершил маневр, в результате которого он покинул гало-орбиту вокруг точки L 1 и перешел на переходную орбиту . Это включало серию проходов между Землей и точкой Лагранжа Солнца-Земля L 2 через хвост магнитосферы Земли . [16] Пятнадцать маневров и пять лунных гравитационных поворотов привели к выбросу космического корабля из системы Земля-Луна на гелиоцентрическую орбиту.. Его последний и самый близкий пролет над Луной 22 декабря 1983 года был всего на 119,4 км (74 мили) над поверхностью Луны; после этого прохода космический корабль был переименован в International Cometary Explorer (ICE). [17]

Встреча Джакобини-Зиннер [ править ]

Благодаря новой орбите он опередил Землю на траектории перехвата кометы Джакобини-Зиннера . 11 сентября 1985 года аппарат прошел через плазменный хвост кометы. [17]

ICE пролетел мимо ядра кометы на расстоянии 7 800 км (4800 миль) от ядра 11 сентября 1985 г. [18]

Встреча с Галлеем [ править ]

ICE совершил транзит между Солнцем и кометой Галлея в конце марта 1986 года, когда другие космические аппараты были рядом с кометой во время своих миссий по сближению с кометой в начале марта. (В эту « Галлейскую армаду » входили Джотто , Вега 1 и 2 , Суизей и Сакигаке .) ICE пролетел сквозь хвост; минимальное расстояние до ядра кометы составляло 28 миллионов километров (17 000 000 миль). [19] Для сравнения, минимальное расстояние Земли до кометы Галлея в 1910 году составляло 20,8 миллиона километров (12 900 000 миль). [20]

Гелиосферная миссия [ править ]

Обновление миссии ICE было одобрено НАСА в 1991 году. Оно определяет гелиосферную миссию для ICE, состоящую из исследований корональных выбросов массы в координации с наземными наблюдениями, продолжающихся исследований космических лучей и зонда Ulysses . К маю 1995 года ICE работал в режиме низкого рабочего цикла при некоторой поддержке анализа данных со стороны проекта Ulysses.

Конец миссии [ править ]

5 мая 1997 года НАСА завершило миссию ICE, оставив работающим только сигнал носителя. Скорость передачи данных по нисходящей линии связи ISEE-3 / ICE номинально составляла 2048 бит / с в начале миссии и 1024 бит / с во время встречи с кометой Джакобини-Зиннера. Затем скорость передачи данных последовательно упала до 512 бит / с (9 декабря 1985 г.), 256 бит / с (5 января 1987 г.), 128 бит / с (24 января 1989 г.) и, наконец, до 64 бит / с ( 27 декабря 1991 г.). Хотя он все еще находился в космосе, НАСА передало аппарат Смитсоновскому музею. [21]

К январю 1990 года ICE находился на 355-дневной гелиоцентрической орбите с афелием 1,03 а.е., перигелием 0,93 а.е. и наклонением 0,1 градуса.

Дальнейший контакт [ править ]

В 1999 году НАСА установило краткий контакт с ICE, чтобы проверить сигнал носителя.

18 сентября 2008 года НАСА с помощью KinetX обнаружило ICE, используя сеть дальнего космоса НАСА, обнаружив, что он не был выключен после контакта 1999 года. Проверка статуса показала, что 12 из его 13 экспериментов все еще продолжались, и у него все еще было достаточно топлива для 150  м / с (490  футов / с ) Δv .

Было установлено, что можно реактивировать космический корабль в 2014 году [22], когда он снова приблизился к Земле, и ученые обсудили повторное использование зонда для наблюдения большего количества комет в 2017 или 2018 году [23].

Попытка перезагрузки [ править ]

Через некоторое время после того, как интерес НАСА к ICE угас, другие поняли, что космический корабль можно направить так, чтобы он прошел рядом с другой кометой. Команда инженеров, программистов и ученых начала изучать осуществимость и связанные с этим проблемы. [10]

В апреле 2014 года его члены официально объявили о своих намерениях «вернуть» космический корабль для использования, назвав это мероприятие проектом ISEE-3 Reboot Project. На веб-странице команды говорилось: «Мы намерены связаться с космическим кораблем ISEE-3 (International Sun-Earth Explorer), дать ему команду запустить двигатель и выйти на орбиту около Земли, а затем возобновить свою первоначальную миссию ... Если мы добьемся успеха, мы намереваются облегчить обмен и интерпретацию всех новых данных, которые ISEE-3 отправляет обратно через краудсорсинг ». [24]

15 мая проект достиг своей цели краудфандинга в размере 125 000 долларов США на RocketHub , что, как ожидалось, покроет расходы на написание программного обеспечения для связи с зондом, поиск в архивах НАСА информации, необходимой для управления космическим кораблем, и выигрыш времени. на тарелочные антенны. [25] Затем проект установил «растянутую цель» в размере 150 000 долларов США, которая также была достигнута, и в итоге была собрана сумма в 159 502 доллара. [26]

Участники проекта работали над дедлайном: если они заставят космический корабль сменить орбиту к концу мая или началу июня 2014 года или в начале июля за счет использования большего количества топлива, он сможет использовать гравитацию Луны, чтобы вернуться на полезную гало-орбиту . [27] [28] [29]

Замена утерянного оборудования [ править ]

Ранее в 2014 году официальные лица Центра космических полетов Годдарда заявили, что оборудование Deep Space Network, необходимое для передачи сигналов на космический корабль, было выведено из эксплуатации в 1999 году, и его замена была слишком дорогой. [30] Тем не менее, участники проекта смогли найти документацию для оригинального оборудования и смоделировать сложную электронику модулятора / демодулятора, используя современные методы программно-определяемого радио (SDR) и программы с открытым исходным кодом из проекта GNU Radio . Они получили необходимое оборудование, стандартный SDR-трансивер [31] и усилитель мощности, [32] и установили его на 305-метровую тарелочную антенну Аресибо 19 мая 2014 года [32] [33].После того, как они получили контроль над космическим кораблем, группа захвата планировала переместить основную наземную станцию ​​на 21-метровую антенну, расположенную в Центре космических исследований государственного университета Кентукки . [32] 20-метровая тарелка антенна в Бохуме обсерватории , Германия, была бы поддержка станции. [32]

Хотя НАСА не финансировало этот проект, оно предоставило консультантов и дало разрешение попытаться установить контакт. 21 мая 2014 года НАСА объявило, что подписало Соглашение о безвозмездной космической деятельности с проектом ISEE-3 Reboot Project. «Это первый раз, когда НАСА разработало такое соглашение об использовании космического корабля, который агентство больше не использует или когда-либо планировало использовать снова», - заявили официальные лица. [34]

Контакт восстановлен [ править ]

29 мая 2014 года команда перезагрузки успешно дала команду зонду переключиться в инженерный режим, чтобы начать трансляцию телеметрии. [35] [36]

26 июня участники проекта, использующие антенну Goldstone Deep Space Communications Complex DSS-24, достигли синхронной связи и получили четыре точки дальности, необходимые для уточнения параметров орбиты космического корабля. [37] Команда проекта получила одобрение НАСА на продолжение работы как минимум до 16 июля и планировала совершить орбитальный маневр в начале июля. [28] [38]

2 июля в рамках проекта перезагрузки двигатели запустили двигатели впервые с 1987 года. Они раскрутили космический корабль до его номинальной скорости крена в рамках подготовки к предстоящему маневру по коррекции траектории в середине июля. [39] [40]

8 июля не удалось выполнить более длинную серию запусков двигателей, очевидно, из-за потери газообразного азота, необходимого для создания давления в топливных баках. [11] [12] [13]

24 июля команда по перезагрузке ISEE-3 объявила, что все попытки изменить орбиту с помощью двигательной установки ISEE-3 потерпели неудачу. Вместо этого, как сообщила команда, межпланетная гражданская научная миссия ISEE-3 будет собирать данные, когда космический корабль пролетит мимо Луны 10 августа и выйдет на гелиоцентрическую орбиту, аналогичную земной. Команда начала отключать компоненты силовой установки, чтобы максимизировать электрическую мощность, доступную для научных экспериментов. [41]

30 июля команда объявила, что по-прежнему планирует получить данные как можно большей части 300-дневной орбиты ISEE-3. Поскольку пять из 13 инструментов на космическом корабле все еще работают, научные возможности включали в себя поиск гамма-всплесков , где наблюдения из других мест в Солнечной системе могут быть ценными. Команда также набирала дополнительные места приема по всему миру, чтобы улучшить дневное покрытие, чтобы загружать дополнительные команды, пока космический корабль приближается к Земле, а затем для получения данных. [42]

10 августа в 18:16 по всемирному координированному времени космический корабль прошел около 15 600 км (9700 миль) от поверхности Луны. Он продолжит движение по своей гелиоцентрической орбите и вернется в окрестности Земли в 2031 году [43].

Контакт потерян [ править ]

25 сентября 2014 года команда Reboot объявила, что контакт с зондом был потерян 16 сентября. Неизвестно, удастся ли восстановить контакт, поскольку точная орбита зонда не определена. Орбита космического корабля после пролета Луны уводит его дальше от Солнца, в результате чего электрическая мощность, доступная от его солнечных батарей, падает, а в 1981 году его батарея вышла из строя. Снижение мощности могло привести к переходу корабля в безопасный режим , из которого он мог быть невозможно разбудить без точной информации об орбитальном местоположении, необходимой для передачи сигналов на корабль. [14]

Конструкция космического корабля [ править ]

ISEE-3 (позже ICE), проходит тестирование и оценку.

Космический корабль ICE представляет собой бочкообразную цилиндрическую форму, покрытую солнечными батареями. Четыре длинные антенны выступают на равном расстоянии по окружности космического корабля, охватывая 91 метр (299 футов). [44] Он имеет сухую массу 390 кг (860 фунтов) и может генерировать номинальную мощность 173 Вт.

Полезная нагрузка [ править ]

ICE имеет 13 научных инструментов для измерения плазмы, энергичных частиц, волн и полей. [2] [17] По состоянию на июль 2014 года , пять были известны как работоспособные. В нем нет камеры или системы обработки изображений. Его детекторы измеряют частицы высокой энергии, такие как рентгеновское и гамма-излучение, солнечный ветер, плазму и космические частицы. Система обработки данных собирает научные и инженерные данные со всех систем космического корабля и форматирует их в последовательный поток для передачи. Выходная мощность передатчика - пять ватт.

Научная нагрузка и эксперименты [ править ]

  • Эксперимент с плазмой солнечного ветра, неудачный после 26 февраля 1980 г.
  • Векторный гелиевый магнитометр
  • Эксперимент с низкоэнергетическими космическими лучами, разработанный для измерения солнечных, межпланетных и магнитосферных энергичных ионов
  • Эксперимент с космическими лучами средней энергии, 1-500 МэВ / н, Z = 1-28; Электроны: 2-10 МэВ
  • Эксперимент с космическими лучами высоких энергий, от H до Ni, 20-500 МэВ / н
  • Плазменно-волновой прибор
  • Эксперимент с низкоэнергетическими протонами, также известный как спектрометр анизотропии энергетических частиц (EPAS), предназначен для изучения процессов ускорения и распространения солнечных протонов в межпланетном пространстве.
  • Электроны и ядра космических лучей
  • Прибор для рентгеновских лучей и электронов, обеспечивающий непрерывное покрытие рентгеновских лучей солнечных вспышек и кратковременных космических гамма-всплесков.
  • Эксперимент по радиокартированию, 30 кГц - 2 МГц, для картирования траекторий солнечных вспышек типа III.
  • Эксперимент по составу плазмы
  • Телескоп для спектрометра тяжелых изотопов
  • Наземный эксперимент по изучению солнечной энергии

Публикации [ править ]

  • Бирмингем, Томас Дж .; Десслер, Александр Дж. (1998). Встречи с кометами . Американский геофизический союз. Bibcode : 1998coen.book ..... B . ISBN 978-1-118-66875-7.
  • Огилви, кВт; Durney, A .; фон Розенвинг, Т. (июль 1978 г.). "Описание экспериментальных исследований и приборов для космического корабля ISEE". IEEE Transactions on Geoscience Electronics . GE-16 (3): 151–153. Bibcode : 1978ITGE ... 16..151. . DOI : 10,1109 / TGE.1978.294535 .
  • von Rosenvinge, Tycho T .; Брандт, Джон С .; Фаркуар, Роберт В. (апрель 1986 г.). "Международная миссия исследователя кометы к комете Джакобини-Зиннера" . Наука . 232 (4748): 353–356. Bibcode : 1986Sci ... 232..353V . DOI : 10.1126 / science.232.4748.353 . PMID  17792143 .

Ссылки [ править ]

  1. ^ ISEE 3 . Национальный центр данных по космическим наукам НАСА. Проверено 24 сентября 2016 года.
  2. ^ a b c "ISEE-3 / ICE" . Исследование Солнечной системы . НАСА. Архивировано из оригинала на 10 июня 2015 года.
  3. ^ Сиддики, Асиф А. (2018). За пределами Земли: Хроника исследования глубокого космоса, 1958–2016 (PDF) . Серия истории НАСА (второе изд.). Вашингтон, округ Колумбия: Офис программы истории НАСА. п. 2. ISBN  9781626830424. LCCN  2017059404 . СП2018-4041.
  4. ^ Stelzried, C .; Efron, L .; Эллис, Дж. (Июль – сентябрь 1986 г.). Миссии кометы Галлея (PDF) (Отчет). НАСА. С. 241–242. Отчет о ходе работы ТДА 42-87.
  5. Робертсон, Ади (23 мая 2014 г.). "Космический корабль возвращается домой: могут ли гражданские ученые спасти заброшенный космический зонд?" . Грань . Проверено 26 июня 2014 года .
  6. Рианна Маккиннон, Мика (15 апреля 2014 г.). "Сможет ли этот космический корабль 1970-х исследовать снова?" . io9.com . Проверено 26 июня 2014 года .
  7. ^ «Нам НЕ нравится ...» Twitter.com . 25 июня 2014 . Проверено 25 июня 2014 года .
  8. ^ Geuss, Меган (29 мая 2014). «Космический корабль ISEE-3 совершил первый контакт с Землей за 16 лет» . Ars Technica . Проверено 31 мая 2014 года .
  9. Перейти ↑ Matheson, Dan (май 2014 г.). «Граждане-ученые надеются перезагрузить космический корабль 35-летней давности» . Новости CTV . Проверено 31 мая 2014 года .
  10. ^ a b Чанг, Кеннет (15 июня 2014 г.). «Вызов корабля-зомби с кладбища космоса» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 15 июня 2014 года .
  11. ^ a b Маккиннон, Мика (10 июля 2014 г.). «Распределенная ракетостроение - это уже дело» . io9.com . Проверено 12 июля 2014 года .
  12. ^ a b Cowing, Кит (18 июля 2014 г.). «Бюро находок в космосе» . Нью-Йорк Таймс . Страницы с мнениями . Проверено 18 июля 2014 года .
  13. ^ a b Чанг, Кеннет (9 июля 2014 г.). «Космическому зонду может не хватать азота, чтобы подтолкнуть его домой» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 10 июля 2014 года .
  14. ^ a b Cowing, Кит (25 сентября 2014 г.). «ISEE-3 находится в безопасном режиме» . Космический колледж . Проверено 7 октября 2014 года . Наземные станции, слушающие ISEE-3, не могут принимать сигнал со вторника, 16-го.
  15. ^ Сиддики, Асиф А. (2018). За пределами Земли: Хроника исследования глубокого космоса, 1958–2016 (PDF) . Серия истории НАСА (второе изд.). Вашингтон, округ Колумбия: Офис программы истории НАСА. п. 2. ISBN  9781626830424. LCCN  2017059404 . СП2018-4041.
  16. ^ "ISEE 3" . Национальный центр данных по космической науке . НАСА . Проверено 8 августа 2015 года .
  17. ^ a b c «Миссия ISEE-3 / ICE (International Cometary Explorer)» . eoPortal . Европейское космическое агентство . Проверено 8 августа 2015 года .
  18. ^ Stelzried, C .; Efron, L .; Эллис, Дж. (Июль – сентябрь 1986 г.). Миссии кометы Галлея (PDF) (Отчет). НАСА. С. 241–242. Отчет о ходе работы ТДА 42-87.
  19. ^ Мурдин, Пол, изд. (Ноябрь 2000 г.). "Международный исследователь кометы (ICE)". Энциклопедия астрономии и астрофизики . IOP Science. Bibcode : 2000eaa..bookE4650. . DOI : 10.1888 / 0333750888/4650 . ЛВП : 2060/19920003890 . ISBN 0333750888.
  20. ^ Редди, Фрэнсис. «Кометы» . Astronomy.com . Архивировано из оригинала на 7 июня 2010 года.
  21. Томсон, Иэн (24 апреля 2014 г.). «Гонка каперов, чтобы захватить забытый космический зонд НАСА, используя краудсорсинговые деньги» . Реестр . Проверено 20 мая 2014 года .
  22. ^ Грин, Ник. "Международный исследователь Солнца-Земли 3 - Международный исследователь комет" . About.com . Архивировано из оригинала 12 июля 2014 года . Проверено 26 июня 2014 года .
  23. ^ Lakdawalla, Эмили (3 октября 2008). "Оно живое!" . Планетарное общество.
  24. ^ Запугав, Кит (14 апреля 2014). "Проект перезагрузки ISEE-3 (IRP)" . Космический колледж .
  25. ^ Запугав, Кит (15 мая 2014). «Проект перезагрузки ISEE-3 соответствует цели финансирования» . Космический колледж .
  26. ^ Запугав, Keith (23 мая 2014). «Проект перезагрузки ISEE-3 завершает сбор средств для краудфандинга» . Космический колледж .
  27. Greenfieldboyce, Нелл (18 марта 2014 г.). «Космический вор или герой? Поиски одного человека, чтобы разбудить старого друга» . Национальное общественное радио.
  28. ^ a b «Списанный спутник возвращается к работе» . Национальное общественное радио . Здесь и сейчас. 27 июня 2014 . Проверено 27 июня 2014 года .
  29. ^ Wingo, Деннис (1 мая 2014). «Техническое обновление проекта перезагрузки ISEE-3 от 1 мая 2014 г.» . Космический колледж .
  30. ^ Lakdawalla, Эмили (7 февраля 2014). «ICE / ISEE-3, чтобы вернуться на Землю, больше не способную с ней разговаривать» . Планетарное общество.
  31. ^ Seeber, Балинт (7 июля 2014). "Проект перезагрузки ISEE-3: приложение мечты SDR" . Ettus Research . Проверено 28 февраля 2018 года .
  32. ^ a b c d Cowing, Кит (15 мая 2014 г.). «Статус проекта перезагрузки ISEE-3 и график для первого контакта» . Космический колледж . Проверено 20 мая 2014 года .
  33. ^ "Проект перезагрузки ISEE-3 Космического колледжа, Skycorp и SpaceRef" . RocketHub . 20 мая, 2014. Архивировано из оригинального 20 мая 2014 года . Проверено 20 мая 2014 года .
  34. ^ Коул, Стив; Винго, Деннис (21 мая 2014 г.). «НАСА подписывает соглашение с гражданскими учеными, пытающимися установить связь со старыми космическими кораблями» (пресс-релиз). НАСА.
  35. Рианна Нойман, Скотт (29 мая 2014 г.). «После десятилетий молчаливого блуждания НАСА звонит домой» . Национальное общественное радио.
  36. ^ «Гражданские ученые успешно общаются с космическими кораблями» . НАСА. 30 мая 2014 года . Проверено 31 мая 2014 года .
  37. ^ Запугав, Keith (26 июня 2014). «Статус ISEE-3 26 июня 2014 г .: Успех ранжирования DSN» . Космический колледж . Проверено 26 июня 2014 года .
  38. ^ Запугав, Keith (27 июня 2014). «Статус ISEE-3 от 27 июня 2014 г .: Еще один успешный DSN» . Космический колледж .
  39. ^ "Двигательная установка ISEE-3 пробуждается в 11-й час" . SpaceNews.com . 3 июля 2014 . Проверено 3 июля 2014 года .
  40. ^ "Двигатели ISEE-3, запущенные для раскрутки" . Космический колледж . 2 июля 2014 . Проверено 2 июля 2014 года .
  41. ^ Запугав, Кит (24 июля 2014). «Объявление о межпланетной гражданской научной миссии ISEE-3» . Космический колледж .
  42. Хауэлл, Элизабет (30 июля 2014 г.). "Старинный космический корабль НАСА для решения межпланетной науки" . Space.com .
  43. Рианна Чанг, Кеннет (8 августа 2014 г.). «Корабль без руля, чтобы заглянуть в дом, прежде чем погрузиться в глубины космоса» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 9 августа 2014 года .
  44. ^ Запугав, Кит (7 июня 2014). «Как на самом деле выглядит ISEE-3» . Космический колледж .

Внешние ссылки [ править ]

  • Профиль ISEE-3 / ICE от НАСА HEASARC
  • Профиль ISEE-3 / ICE от NASA Solar System Exploration
  • Домашняя страница проекта перезагрузки ISEE-3 на SpaceCollege.com
  • Космический корабль для всех , интерактивный сайт, созданный в сотрудничестве с Google для поддержки проекта перезагрузки ISEE-3