Тип миссии | Орбитальный аппарат ( 433 Эрос ) |
---|---|
Оператор | НАСА · APL |
COSPAR ID | 1996-008A |
SATCAT нет. | 23784 |
Веб-сайт | Официальный сайт |
Продолжительность миссии | 5 лет, 21 день |
Свойства космического корабля | |
Стартовая масса | ~ 800 кг (1800 фунтов) |
Сухая масса | 487 кг (1074 фунта) |
Власть | 1800 Вт |
Начало миссии | |
Дата запуска | 17 февраля 1996 г. 20:43:27 UTC |
Ракета | Дельта II 7925-8 |
Запустить сайт | Мыс Канаверал LC-17B |
Конец миссии | |
Последний контакт | 28 февраля 2001 г. ~ 00:00 UTC |
Дата посадки | 12 февраля 2001 г., 20:01 UTC |
Посадочная площадка | К югу от кратера Химерос , 433 Эрос |
Облет Матильды 253 | |
Ближайший подход | 27 июня 1997 г., 12:56 UTC |
Расстояние | 1212 километров (753 миль) |
433 орбитальный аппарат Эрос | |
Орбитальная вставка | 14 февраля 2000 г., 15:33 UTC |
Орбиты | 230 витков [1] |
Официальный знак миссии NEAR Shoemaker |
Near Earth Asteroid Rendezvous - Сапожник ( NEAR Shoemaker ), переименованный после 1996 года выпуска в честь планетарный ученый Евгений Сапожник , был роботизированный космический зонд разработан Johns Hopkins University Лаборатории прикладной физики для НАСА для изучения , сближающихся с Землей астероид Эрос с близкого расстояния орбите в течение года. Миссии удалось сблизиться с астероидом и несколько раз облететь его, наконец, завершившись приземлением на астероид 12 февраля 2001 года.
Основная научная цель NEAR состояла в том, чтобы получить данные об объемных свойствах, составе, минералогии , морфологии, распределении внутренней массы и магнитном поле Эроса. Вторичные цели включают изучение свойств реголита , взаимодействия с солнечным ветром , возможной текущей активности, на которую указывает пыль или газ, и состояния вращения астероида. Эти данные будут использоваться, чтобы помочь понять характеристики астероидов в целом, их связь с метеороидами и кометами , а также условия в ранней Солнечной системе. Для достижения этих целей на космическом корабле был установленСпектрометр рентгеновского / гамма-излучения , спектрограф для формирования изображений в ближнем инфракрасном диапазоне, многоспектральная камера, оснащенная детектором изображения CCD , лазерным дальномером и магнитометром . Также был проведен радионаучный эксперимент с использованием системы слежения NEAR для оценки гравитационного поля астероида. Общая масса инструментов составляла 56 кг (123 фунта), что требовало мощности 80 Вт.
Развитие [ править ]
Предыдущий план миссии заключался в том, чтобы он отправился к 4660 Nereus и совершил облет фургона Albada 2019 года по пути. [2] В январе 2000 года он должен был встретиться с Нереем, но вместо того, чтобы остаться, он посетит несколько астероидов и комет. [2] Некоторые из обсуждаемых вариантов: 2P / Encke , 433 Eros (который стал основной целью миссии), 1036 Ganymed , 4 Vesta и 4015 Wilson – Harrington . [2] Гранд-тур Small-Body был планом посещения двух астероидов и двух комет в течение десятилетия с космическим кораблем. [2]
Профиль миссии [ править ]
Резюме [ править ]
Основная цель миссии заключалась в изучении сближающегося с Землей астероида 433 Эрос с орбиты в течение примерно одного года. Эрос - астероид S-типа размером примерно 13 × 13 × 33 км, второй по величине астероид, сближающийся с Землей. Первоначально орбита была круговой с радиусом 200 км. Радиус орбиты был постепенно снижен до орбиты 50 × 50 км 30 апреля 2000 г. и уменьшился до 35 × 35 км 14 июля 2000 г. В последующие месяцы орбита была поднята до орбиты 200 × 200 км и затем медленно уменьшилась и 13 декабря 2000 года сменилась на ретроградную орбиту 35 × 35 км. Миссия завершилась приземлением в "седловой" области Эроса 12 февраля 2001 года.
Некоторые ученые утверждают, что конечной целью миссии было связать Эрос, астероидное тело, с метеоритами, обнаруженными на Земле. Имея достаточно данных о химическом составе, можно установить причинную связь между Эросом и другими астероидами S-типа, а также теми метеоритами, которые, как полагают, являются частями астероидов S-типа (возможно, самим Эросом). Как только эта связь будет установлена, метеоритный материал можно будет изучать с помощью большого, сложного и постоянно развивающегося оборудования, а результаты экстраполировать на тела в космосе. NEAR не доказал и не опровергал эту связь к удовлетворению ученых.
В период с декабря 1999 г. по февраль 2001 г. NEAR использовала свой гамма-спектрометр для обнаружения всплесков гамма-излучения в рамках Межпланетной сети . [3]
Путешествие к Матильде [ править ]
После запуска на Delta 7925-8 ( ракета-носитель Delta II с девятью накладными твердотопливными ракетами-носителями и третьей ступенью Star 48 (PAM-D)) 17 февраля 1996 г. и выхода с околоземной орбиты NEAR вошла в первая часть его круизной фазы. NEAR провел большую часть фазы полета в состоянии "спячки" с минимальной активностью, которая закончилась за несколько дней до пролета астероида 253 Mathilde диаметром 61 км . [4]
27 июня 1997 г. NEAR пролетел над Матильдой на расстоянии 1200 км в 12:56 UT со скоростью 9,93 км / с, вернув изображения и другие данные приборов. В результате облета было получено более 500 изображений, покрывающих 60% поверхности Матильды [5], а также гравитационные данные, позволяющие рассчитать размеры и массу Матильды. [6]
Путешествие на Эрос [ править ]
3 июля 1997 года NEAR выполнила первый крупный маневр в дальнем космосе, сгорая на две части основного двигателя 450 Н. Это уменьшило скорость на 279 м / с и понизило перигелий с 0,99 а.е. до 0,95 а.е. Облет Земли с помощью гравитации произошел 23 января 1998 г. в 7:23 UT. Ближайшее сближение составило 540 км, при этом наклон орбиты изменился с 0,5 до 10,2 градуса, а расстояние афелия с 2,17 до 1,77 а.е., что почти соответствует таковому у Эроса. Инструментарий был активен в это время. [4]
Неудача при первой попытке выхода на орбиту [ править ]
Попытка первого из четырех запланированных ожогов рандеву была предпринята 20 декабря 1998 г. в 22:00 UT. Последовательность записи была начата, но немедленно прервана. После этого космический корабль перешел в безопасный режим и начал кувыркаться. Двигатели космического корабля сработали тысячи раз во время аномалии, в результате чего было израсходовано 29 кг топлива, что снизило запас топлива по программе до нуля. Эта аномалия почти привела к потере космического корабля из-за отсутствия солнечной ориентации и последующего разряда батареи. Связь между космическим кораблем и центром управления полетом не могла быть установлена более 24 часов. Основная причина этого инцидента не была определена, но программные и операционные ошибки повлияли на серьезность аномалии. [7]
Первоначальный план миссии предусматривал, что за четырьмя ожогами последует выведение на орбиту 10 января 1999 года, но прерывание первого ожога и потеря связи сделали это невозможным. Был введен в действие новый план, согласно которому NEAR пролетел мимо Эроса 23 декабря 1998 г. в 18:41:23 UT со скоростью 965 м / с на расстоянии 3827 км от центра масс Эроса. Изображения Эроса были сделаны камерой, данные были собраны с помощью спектрографа в ближнем ИК-диапазоне , а во время пролета было выполнено радиосопровождение. Свидание маневр был выполнен на 3 января 1999 года с участием подруливающее сгореть , чтобы соответствовать NEAR «s орбитальную скорость к скорости Эроса. гидразинСжигание подруливающего устройства произошло 20 января для уточнения траектории. 12 августа двухминутный двигатель малой тяги снизил скорость космического корабля относительно Эроса до 300 км / ч. [4]
Орбитальная вставка [ править ]
Выход на орбиту вокруг Эроса произошел 14 февраля 2000 г. в 15:33 UT (10:33 EST) после того, как NEAR завершил 13-месячную гелиоцентрическую орбиту, которая близко соответствовала орбите Эроса. Маневр сближения был завершен 3 февраля в 17:00 UT, в результате чего космический корабль замедлился с 19,3 до 8,1 м / с относительно Эроса. Еще один маневр произошел 8 февраля, с небольшим увеличением относительной скорости до 9,9 м / с. Поиски спутников Эроса проходили 28 января, 4 и 9 февраля; ничего не было найдено. Сканирование проводилось в научных целях и для уменьшения вероятности столкновения со спутником. РЯДОМ вошел в 321 × 366 км эллиптической орбите вокруг Эроса на 14 февраля Орбита медленно уменьшалась до 35 км круговой полярной орбите 14 июля NEARоставался на этой орбите в течение 10 дней, а затем был постепенно переведен на круговую орбиту 100 км к 5 сентября 2000 г. Маневры в середине октября привели к пролету над Эросом в пределах 5,3 км от поверхности в 07:00 UT октября. 26. [4]
Орбиты и посадка [ править ]
После облета NEAR перешел на круговую орбиту на 200 км и сместил орбиту с прямой.от околополярной до ретроградной приэкваториальной орбиты. К 13 декабря 2000 года орбита была переведена обратно на круговую низкую орбиту длиной 35 км. С 24 января 2001 г. космический аппарат начал серию близких (5–6 км) проходов к поверхности, а 28 января прошел 2–3 км от астероида. Затем космический корабль совершил медленный управляемый спуск на поверхность Эроса, закончившийся приземлением к югу от седловидного объекта Химерос 12 февраля 2001 г. примерно в 20:01 UT (15:01 EST). К удивлению диспетчеров, космический корабль не был поврежден и был в рабочем состоянии после приземления на расчетной скорости от 1,5 до 1,8 метра в секунду (таким образом, он стал первым космическим кораблем, совершившим мягкую посадку на астероид). [8] После получения продления времени работы антенны в сети Deep Space Networkгамма-спектрометр космического корабля был перепрограммирован для сбора данных о составе Эроса с выгодной позиции примерно в 4 дюймах (100 мм) от поверхности, где он был в десять раз более чувствителен, чем когда он использовался на орбите. [9] Это увеличение чувствительности было частично из-за увеличенного отношения сигнала от Эроса по сравнению с шумом, генерируемым самим зондом. [3] Воздействие космических лучей на датчик также было уменьшено примерно на 50%. [3]
В 19:00 по восточному стандартному времени 28 февраля 2001 г. были получены последние сигналы данных от NEAR Shoemaker перед его закрытием. Последняя попытка связи с космическим кораблем 10 декабря 2002 г. не увенчалась успехом. Вероятно, это произошло из-за экстремальных условий -279 ° F (-173 ° C, 100 K ), в которых зонд находился на Эросе. [10]
Космические аппараты и подсистемы [ править ]
Космический корабль имеет форму восьмиугольной призмы, со стороной примерно 1,7 м, с четырьмя фиксированными солнечными панелями из арсенида галлия в конструкции ветряной мельницы, фиксированной 1,5-метровой радиоантенной с высоким коэффициентом усиления X-диапазона с магнитометром, установленным на антенном фиде, и рентгеновский солнечный монитор на одном конце (носовая палуба), а другие инструменты закреплены на противоположном конце (кормовая палуба). Большая часть электроники была установлена на внутренней стороне деки. Двигательный модуль находился внутри. Решение установить приборы на корпусе космического корабля вместо использования стрелы привело к необходимости экранировать гамма-спектрометр от шума, создаваемого кораблем. [3] висмут германатныйбыл использован щит, хотя он оказался умеренно эффективным. [3]
Корабль был стабилизирован по трем осям и использовал одно двухкомпонентное топливо ( гидразин / четырехокись азота ) 450 ньютон (Н) главного двигателя [11] и четыре 21 Н и семь 3,5 Н гидразиновых двигателей для приведения в движение, с общим потенциалом дельта-V равным 1450 м / с. Контроль ориентации достигался с помощью гидразиновых двигателей и четырех реактивных колес. Двигательная установка несла 209 кг гидразина и 109 кг окислителя NTO в двух баках окислителя и трех топливных баках. [4]
Мощность была представлена четырьмя 1,8 на 1,2 метра арсенида галлия солнечных батарей , которые могут производить 400 ватт на 2,2 а.е. (329 млн км), БЛИЖАЙШЕМ «с максимальным расстоянием от Солнца и 1800 Вт на одном АС (150000000 км). Энергия хранилась в перезаряжаемой никель-кадмиевой батарее емкостью девять ампер-часов с 22 ячейками . [4]
Наведение космического корабля осуществлялось за счет использования набора датчиков из пяти цифровых детекторов ориентации Солнца, инерциального измерительного блока (IMU) и камеры слежения за звездами, направленной против направления наведения инструмента. IMU содержал полусферические резонаторные гироскопы и акселерометры. Четыре реактивных колеса (расположенные так, чтобы любые три могли обеспечивать полное управление по трем осям) использовались для нормального управления ориентацией. Подруливающие устройства использовались для сброса углового момента от реактивных колес, а также для быстрого поворота и движения. Контроль положения был с точностью до 0,1 градуса, стабильность наведения по линии прямой видимости находится в пределах 50 микрорадиан в течение одной секунды, а знание отношения после обработки - до 50 микрорадиан. [4]
Подсистема управления данными и данными состояла из двух резервированных командных и телеметрических процессоров и твердотельных записывающих устройств, блока переключения питания и интерфейса для двух резервированных стандартных шин данных 1553 для связи с другими подсистемами.NEAR был первым космическим аппаратом APL, в котором использовалось значительное количество микросхем в пластиковом корпусе (PEM), и первым, кто использовал твердотельные регистраторы данных для массового хранения - предыдущие космические аппараты APL использовали магнитные магнитофоны или магнитные сердечники. [12]
Твердотельные записывающие устройства построены из 16 Мбит памяти IBM Luna-C DRAM . Один рекордер имеет 1,1 гигабит памяти, другой - 0,67 гигабит. [4]
Миссия NEAR была первым запуском программы NASA Discovery , серии небольших космических аппаратов, спроектированных для перехода от разработки к полету менее чем за три года и стоимостью менее 150 миллионов долларов. Строительство, запуск и 30-дневная стоимость этой миссии оценивается в 122 миллиона долларов. Окончательная общая стоимость миссии составила 224 миллиона долларов, включая 124,9 миллиона долларов на разработку космических аппаратов, 44,6 миллиона долларов на поддержку запуска и сопровождение и 54,6 миллиона долларов на операции миссии и анализ данных. [1]
Ссылки [ править ]
- ^ a b «РЯДОМ: FAQ» . Лаборатория прикладной физики .
- ^ a b c d Возможности расширенной миссии для миссии сближения астероидов класса Discovery
- ^ a b c d e Тромбка, JI; Nittler, LR; Старр, РД; Эванс, LG; и другие. (2001). «Эксперимент на рентгеновском / гамма-спектрометре NEAR-Shoemaker: обзор и извлеченные уроки» . Метеоритика и планетология . 36 (12): 1605–1616. Bibcode : 2001M & PS ... 36.1605T . DOI : 10.1111 / j.1945-5100.2001.tb01852.x .
- ^ a b c d e f g h "РЯДОМ С сапожником" . Координированный архив данных космической науки НАСА . Проверено 5 февраля 2019 года .
- ↑ Уильямс, Дэвид Р. (18 декабря 2001 г.). «ВБЛИЗИ Астероида 253 Матильда» . НАСА . Проверено 10 августа 2006 года .
- ^ DK Yeomans; и другие. (1997). «Оценка массы астероида 253 Матильда по данным слежения во время ближнего пролета» . Наука . 278 (5346): 2106–9. Bibcode : 1997Sci ... 278.2106Y . DOI : 10.1126 / science.278.5346.2106 . PMID 9405343 . Проверено 29 августа 2007 года .
- ^ "Ближние Rendezvous Ожог аномалии декабря 1998 года" (PDF) . Заключительный отчет Совета по рассмотрению аномалий NEAR. Ноября 1999 . Проверено 2 февраля 2017 года .
- ^ 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.
- ↑ Уорт, Хелен (28 февраля 2001 г.). «Конец астероидного приключения: в последний раз дома для телефонов Сапожника» . Лаборатория прикладной физики .
- ^ " ' РЯДОМ молчания сапожника" . Лаборатория прикладной физики . 23 февраля 2001 г.
- ↑ Уильямс, Дэвид Р. (8 февраля 2000 г.). "NEAR Mission Profile" . Центр космических полетов имени Годдарда НАСА . Проверено 5 февраля 2019 года .
- ^ Рональд К. Бурек. " Твердотельные регистраторы данных NEAR " . Технический дайджест Johns Hopkins APL. 1998 г.
- Текст адаптирован из общедоступной веб-страницы НАСА .
- Тромбка JI; Squyres SW; Bruckner J; Boynton WV; и другие. (2000). «Элементный состав астероида 433 Эрос: результаты рентгеновского спектрометра NEAR-Shoemaker» . Наука . 289 (5487): 2101–2105. Bibcode : 2000Sci ... 289.2101T . DOI : 10.1126 / science.289.5487.2101 . PMID 11000107 . S2CID 29691912 .
- Zuber MT; Smith DE; Cheng AF; Гарвин Дж. Б.; и другие. (2000). «Форма 433 Эроса из лазерного дальномера NEAR-Shoemaker» . Наука . 289 (5487): 2097–2101. Bibcode : 2000Sci ... 289.2097Z . DOI : 10.1126 / science.289.5487.2097 . PMID 11000106 . S2CID 20553832 .
- Yeomans DK; Антреазийский PG; Barriot JP; Чесли SR; и другие. (2000). «Результаты радионауки во время сближения космического корабля NEAR-Shoemaker с Эросом». Наука . 289 (5487): 2085–2088. Bibcode : 2000Sci ... 289.2085Y . DOI : 10.1126 / science.289.5487.2085 . PMID 11000104 .
В эту статью включены материалы, являющиеся общественным достоянием, с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .
Внешние ссылки [ править ]
- NEAR Shoemaker Profile от NASA's Solar System Exploration.
- Главный каталог NSSDC: Космический корабль - NEAR Shoemaker
- NASA GSFC: NEAR Shoemaker, встреча с околоземным астероидом
- Официальный сайт миссии NEAR (Лаборатория прикладной физики Джонса Хопкинса)
- Встреча с астероидом у Земли
- Архив миссий NEAR в Системе планетарных данных НАСА, узел малых тел