Зонд Галилео - Galileo Probe

Эта статья посвящена компоненту атмосферного зонда миссии Galileo. Для самой миссии и ее орбитального компонента см. Галилей (космический корабль).
Галилео входной зонд
Космический корабль
Иллюстрация Галилео Освобождение зонда от носителя
Тип миссииСпускаемый аппарат  / Атмосферный зонд
ОператорНАСА
COSPAR ID1989-084E[1]
Свойства космического корабля
ПроизводительHughes Aircraft Company
BOL масса340 кг (750 фунтов)
Начало миссии
Дата запуска18 октября 1989 г. (1989-10-18)[2]
РакетаСТС-34 совмещать с Галилео орбитальный аппарат
Запустить сайтКосмический центр Кеннеди, стартовый комплекс 39B
 
Модуль внутреннего спуска Галилео Входной зонд и его последовательность входа в Атмосфера Юпитера.

В Галилео Зонд был автоматический космический зонд для входа в атмосферу, который нес главный Галилео Космический зонд к Юпитер, где он напрямую вошел в горячую точку и вернул данные с планеты.[3] Зонд весом 340 кг (750 фунтов) был построен Hughes Aircraft Company[4] на своем Эль-Сегундо, Калифорния растение, и имел размер около 1,3 метра (4,3 фута) в поперечнике. Внутри зонда тепловой экран, научные инструменты были защищены от сильной жары и давления во время его высокоскоростного путешествия в атмосферу Юпитера со скоростью 48 километров (30 миль) в секунду. Он вошел в Юпитер 7 декабря 1995 года в 22:04 UTC и прекратил работу в 23:00 UTC, 57 минут и 36 секунд спустя.[нужна цитата ]

Миссия

Зонд был выпущен из основного космического корабля в июле 1995 года, за пять месяцев до достижения Юпитера, и вошел в Атмосфера Юпитера без предварительного торможения. Зонд был замедлен от скорости прибытия около 48 километров в секунду до дозвуковой менее чем за две минуты. В результате быстрого полета через атмосферу образовалась плазма с температурой около 15 500 ° C (28 000 ° F), а углеродно-фенольный тепловой экран зонда потерял более половины своей массы во время спуска.[5]

В то время это было самым трудным вход в атмосферу когда-либо пытались; зонд достиг 50 Маха и должен был выдержать пик замедление из 228грамм.[6][7] Тепловой экран зонда весом 152 кг, составляющий почти половину общей массы зонда, потерял 80 кг во время входа.[8][9] НАСА построило специальную лабораторию Giant Planet Facility, чтобы моделировать тепловую нагрузку, которая была похожа на конвективный и радиационный нагрев, испытываемый МБР боеголовка возвращается в атмосферу.[10][11] Затем он развернул 2,5-метровый (8,2-футовый) парашют, и уронил свой тепловой экран, который упал внутрь Юпитера.

Когда зонд спустился на 156 километров (97 миль)[3] Из верхних слоев атмосферы Юпитера он собрал 58 минут данных о местной погоде. Он прекратил передачу только тогда, когда атмосферное давление превысило 23 атмосферы и температура достигла 153 ° C (307 ° F).[12] Данные были отправлены на космический корабль, а затем переданы обратно на Землю. Каждый из двух передатчиков L-диапазона работал со скоростью 128 байт в секунду и отправлял на орбитальный аппарат почти идентичные потоки научных данных. Вся электроника зонда питалась от лития диоксид серы (LiSO2) батареи это обеспечило номинальную выходную мощность около 580 Вт с расчетной мощностью около 21 ампер-час по прибытии на Юпитер.

Научные инструменты

Зонд включал семь приборов для сбора данных о его падении на Юпитер:[13]

  • прибор для измерения структуры атмосферы, температуры, давления и замедления,
  • нейтральный масс-спектрометр,
  • детектор содержания гелия, интерферометр поддержка исследований состава атмосферы,
  • а нефелометр для определения местоположения облаков и наблюдения за частицами облаков,
  • чистый поток радиометр измерение разницы между восходящим и нисходящим лучистый поток на каждой высоте, и
  • прибор для измерения молнии и радиоизлучения, измеряющий световые и радиоизлучения, связанные с молния
  • детектор энергичных частиц, измеряющий энергичные частицы в радиационных поясах Юпитера.

Кроме того, тепловой экран зонда содержал приборы для измерения абляция во время спуска.[14] Общий объем данных, возвращенных зондом, составил около 3,5 мегабит (~ 460 000 байт). Зонд прекратил передачу до того, как линия прямой видимости с орбитальным аппаратом была прервана.[требуется дальнейшее объяснение ] Вероятной ближайшей причиной окончательного отказа датчика был перегрев, на который датчики указали до потери сигнала.

Датчик передавал данные до давления 21 бар.[15] (Уровень моря на Земле составляет около 1 бара давления)

Результаты и конец

Зонд вошел в атмосферу Юпитера в 22:04 UTC.[16] Перед входом в атмосферу зонд обнаружил новый радиационный пояс 31 000 миль (50 000 км) над вершинами облаков Юпитера. Атмосфера, через которую он впоследствии спустился, оказалась намного плотнее и горячее, чем ожидалось. Также было обнаружено, что на Юпитере содержится только половина ожидаемого количества гелия, и данные не подтверждают теорию трехслойной структуры облака. Зондом был измерен только один значительный облачный слой, но со многими признаками меньших участков с повышенной плотностью частиц по всей траектории.[17] Зонд обнаружил меньше молний, ​​меньше воды, но больше ветра, чем ожидалось. Атмосфера была более турбулентной, а ветер намного сильнее ожидаемого максимума в 350 километров в час (220 миль в час). Для определения фактических измеренных скоростей ветра потребовался кропотливый анализ исходных данных о ветре от зонда. Результаты в конечном итоге показали, что скорость ветра во внешних слоях составляла 290-360 километров в час (80-100 м / с), что согласуется с предыдущими измерениями издалека, но ветер резко усиливался при уровнях давления 1-4 бара, затем оставаясь стабильно высокой на отметке 610 километров в час (170 м / с).[18] Во время пути вниз на 156 километров (97 миль) не было обнаружено никакой твердой поверхности.[3] Последующий анализ показал, что Галилео зонд вошел в так называемый горячая точка в атмосфере Юпитера.

Радиосвязь прекратилась (из-за высокой температуры) через 78 минут после входа в атмосферу Юпитера на глубине 160 километров.[нужна цитата ] В этот момент зонд измерял давление 22 бара и температуру 152 ° C.[19]Теоретический анализ показывает, что сначала расплавился парашют, примерно через 105 минут после входа, а затем алюминиевые компоненты после еще 40 минут свободного падения через море сверхкритического жидкого водорода. Титановая структура просуществовала бы еще около 6,5 часов перед распадом. Из-за высокого давления капли металлов из зонда в конце концов испарились бы, как только их критическая температура была достигнута и смешана с жидкостью Юпитера. металлический водород интерьер.[20] Ожидалось, что зонд полностью испарился через 10 часов после входа в атмосферу.[16]

Со временем появилась возможность собирать данные для дальнейшего понимания атмосферы, и одним из способов сделать это было изучение движения зонда во время спуска вниз.[15] Было обнаружено, что при давлении 700 мбар ветры на Юпитере являются продвигать и увеличивать скорость до 170 м / с при давлении 4000 мбар.[15]

Имена

Зонд Galileo имеет идентификатор спутника 1989-084E, а орбитальный аппарат - 1989-084B.[21] Названия космического корабля включают Зонд Галилео или же Зонд входа на Юпитер сокращенно JEP.[22][23]

Связанные КОСПАР Идентификаторы миссии Галилео:[24]

  • 1989-084А СТС 34
  • 1989-084BГалилео
  • 1989-084CВМС (Орбус 21)
  • 1989-084D IUS (Orbus 6E)
  • 1989-084EГалилео Зонд

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Бадеску, Виорел; Закны, Крис (2018-04-28). Внешняя Солнечная система: перспективные энергетические и материальные ресурсы. ISBN  9783319738451.
  2. ^ Сиддики, Асиф А. (28.09.2018). За пределами Земли: хроника исследования глубокого космоса. ISBN  9781626830424.
  3. ^ а б c Дуглас Исбелл и Дэвид Морс (22 января 1996 г.). "Результаты исследования зонда Галилео". JPL. Получено 4 марта 2016.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  4. ^ "Пресс-релиз и реклама Hughes Science / Scope, извлеченные из архива Flight Global 23 мая 2010 г.". flightglobal.com. Получено 2011-05-15.
  5. ^ http://www.spaceanswers.com/space-exploration/the-probe-that-survived-for-78-minutes-inside-jupiter/
  6. ^ Хеппенгеймер, Томас А. (2009). Лицом к тепловому барьеру: история гиперзвука. Государственная типография. ISBN  978-0160831553.
  7. ^ Чу-Тилбар (19 июля 2007 г.). "Исследование планет: можно ли отсюда добраться?". Получено 2007-07-27.
  8. ^ Хулио Магальяйнс (17 сентября 1997). "Галилео Абляция теплового экрана зонда ". Исследовательский центр НАСА Эймса. Архивировано из оригинал 29 сентября 2006 г.. Получено 2006-12-12.
  9. ^ Хулио Магальяйнс (1996-12-06). "The Галилео Зонд космический корабль ». Исследовательский центр НАСА Эймса. Архивировано из оригинал на 2007-01-01. Получено 2006-12-12.
  10. ^ Laub, B .; Venkatapathy, E. (6–9 октября 2003 г.). «Технологии системы тепловой защиты и потребности оборудования для будущих миссий на планете» (PDF). Международный семинар по анализу траектории входа в атмосферу и спуска планетарного зонда и науке. Лиссабон, Португалия. Архивировано из оригинал (PDF) 8 января 2007 г.. Получено 2006-12-12.
  11. ^ Бернар Лауб (2004-10-19). «Разработка новых систем абляционной термозащиты (TPS)». Исследовательский центр НАСА Эймса. Архивировано из оригинал на 2006-10-19. Получено 2006-12-12.
  12. ^ "Галилео Миссия к Юпитеру, НАСА ». .jpl.nasa.gov. Получено 2011-05-15.
  13. ^ Зонд Галилео Координированный архив данных космической науки НАСА
  14. ^ Милош, Фрэнк С. (1997). "Эксперимент по абляции теплового экрана зонда Галилео". Журнал космических аппаратов и ракет. 34 (6): 705–713. Bibcode:1997JSpRo..34..705M. Дои:10.2514/2.3293.
  15. ^ а б c Аткинсон, Дэвид Х .; Поллак, Джеймс Б.; Сейфф, Элвин (1998-09-01). «Эксперимент по доплеровскому ветру с зондом Галилео: измерение глубоких зональных ветров на Юпитере». Журнал геофизических исследований: планеты. 103 (E10): 22911–22928. Bibcode:1998JGR ... 10322911A. Дои:10.1029 / 98je00060. ISSN  0148-0227.
  16. ^ а б Галилео Временная шкала входа зонда НАСА
  17. ^ Рэджент, B; Colburn, DS; Аврин, П; Ярости, К.А. (1996). «Результаты эксперимента зондового нефелометра Galileo». Наука. 272 (5263): 854–6. Bibcode:1996Наука ... 272..854R. Дои:10.1126 / science.272.5263.854. PMID  8629019.
  18. ^ Аткинсон, Дэвид Х .; Ингерсолл, Эндрю П .; Сейфф, Элвин (1997). «Глубокие ветры на Юпитере, измеренные зондом Галилео». Природа. 388 (6643): 649–650. Bibcode:1997Натура.388..649А. Дои:10.1038/41718.
  19. ^ События миссии зонда Галилео
  20. ^ Джонатан Макдауэлл (1995-12-08). "Космический отчет Джонатана, № 267". Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики. Архивировано из оригинал на 2011-08-10. Получено 2007-05-06.
  21. ^ Бадеску, Виорел; Закны, Крис (2018-04-28). Внешняя Солнечная система: перспективные энергетические и материальные ресурсы. Springer. ISBN  9783319738451.
  22. ^ Риттер, H .; Mazoue, F .; Santovincenzo, A .; Ацей, А. (2006). «Технико-экономическое обоснование датчика входа в Юпитер, подготовленное группой ESTEC CDF: оценка теплового потока и определение TPS». Системы тепловой защиты и горячие конструкции. 631: 6. Bibcode:2006ESASP.631E ... 6R.
  23. ^ Аткинсон, Дэвид Х .; Поллак, Джеймс Б.; Сейфф, Элвин (1998-09-01). «Эксперимент по доплеровскому ветру с зондом Галилео: измерение глубоких зональных ветров на Юпитере». Журнал геофизических исследований: планеты. 103 (E10): 22911–22928. Дои:10.1029 / 98je00060. ISSN  0148-0227.
  24. ^ "Космический старт 1989-084". www.lib.cas.cz. Получено 2018-12-03.

Источники

  • Галилео Зонд Координированный архив данных космической науки НАСА

внешняя ссылка