Гюйгенс (космический корабль) - Huygens (spacecraft)

Гюйгенс Космический зонд
Зонд Гюйгенса dsc03686.jpg
Полноразмерная копия зонда, 1,3 метра (4,3 фута) в поперечнике.
Тип миссииСпускаемый аппарат
ОператорЕКА  / КАК И Я  / НАСА
COSPAR ID1997-061C
Интернет сайтГюйгенс домашняя страница
Свойства космического корабля
ПроизводительAérospatiale
BOL масса320 кг (710 фунтов)
Мощность1800 Втч всего
Начало миссии
Дата запуска1997 (1997)
РакетаТитан IV (401) B совмещать с Орбитальный аппарат Кассини
Дата развертывания2004
Конец миссии
Последний контакт13:37, 14 января 2005 г. (UTC) (2005-01-14T13: 37Z)
Дата посадки2005
Титан спускаемый аппарат
Дата посадки12:43 UTC SCET, 14 января 2005 г.
Посадочная площадка10 ° 34′23 ″ ю.ш. 192 ° 20′06 ″ з.д. / 10,573 ° ю.ш. 192,335 ° з.д. / -10.573; -192.335 (Зонд Гюйгенса)[1]
Знак отличия миссии Гюйгенса
Четырехсторонний знак миссии ЕКА для Гюйгенс 

Гюйгенс (/ˈчасɔɪɡənz/ Радость-gənz ) был входящим в атмосферу роботом ЕКА Космический зонд которая успешно приземлилась на Сатурн с Луна Титан в 2005 году. Построен и эксплуатируется Европейское космическое агентство (ESA), это было частью Кассини – Гюйгенс миссии и стал первым космический корабль приземлиться на Титане и совершить самую дальнюю посадку от Земли, которую когда-либо делал космический корабль.[2] Зонд был назван в честь 17 века. нидерландский язык астроном Кристиан Гюйгенс,[3] открывший Титан в 1655 году.

Комбинированный Кассини – Гюйгенс космический корабль был запущен из земной шар 15 октября 1997 г.[3] Гюйгенс отделен от Кассини орбитальный аппарат 25 декабря 2004 г. и приземлился на Титане 14 января 2005 г. Адирийский район.[4] Это единственный посадка выполнено в внешняя солнечная система.[5] Это также была первая посадка на Луну, кроме Земли.

Гюйгенс приземлился на суше, хотя вероятность того, что он приземлится в океан Также было учтено при его оформлении. Зонд был разработан для сбора данных в течение нескольких часов в атмосфера, и, возможно, короткое время на поверхности. Он продолжал отправлять данные в течение примерно 90 минут после приземления.

Обзор

Гюйгенс был разработан для входа и торможения в атмосфере Титана и парашют полностью оборудованная роботизированная лаборатория на поверхность. Когда планировалась миссия, еще не было уверенности, будет ли место посадки гора диапазон, квартира простой, океан, или что-то еще, и считалось, что анализ данных из Кассини помог бы ответить на эти вопросы.

На основе фотографий, сделанных Кассини На высоте 1200 км (750 миль) над Титаном место посадки оказалось береговой линией. Если предположить, что место посадки может быть нетвердым, Гюйгенс был разработан, чтобы выдержать удар, привести в движение 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 в разрезе Гюйгенс

В Гюйгенс Система зонда состоит из самого зонда весом 318 кг (701 фунт), который спустился на Титан, и вспомогательного оборудования зонда (PSE), которое оставалось прикрепленным к орбитальному космическому кораблю. ГюйгенсДиаметр теплового экрана составлял 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 запрограммированной последовательности сценариев спуска, насколько это возможно, и результаты были переданы на Землю для изучения специалистами по системам и полезной нагрузке.

Перед отделением зонда от орбитального корабля 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 Гюйгенс продолжительность миссии 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 общения, КассиниАнтенна с высоким коэффициентом усиления (HGA) была повернута от Титана к Земле.

Очень большой радиотелескопы на Земле также слушали Гюйгенс'10-ваттная передача с использованием техники интерферометрия с очень длинной базой и режим синтеза апертуры. 14 января в 11:25 CET Телескоп Роберта С. Берда Грин Бэнк (GBT) в Западной Вирджинии обнаружил несущий сигнал от Гюйгенс. GBT продолжал обнаруживать несущий сигнал даже после Кассини перестал слушать входящий поток данных. Помимо GBT, восемь из десяти телескопов континентального масштаба VLBA в Северной Америке, расположенный по адресу Pie Town и Лос-Аламос, Нью-Мексико; Форт Дэвис, Техас; Северная Либерти, Айова; Китт Пик, Аризона; Брюстер, Вашингтон; Долина Оуэнс, Калифорния; и Мауна-Кеа, Гавайи, также слушал Гюйгенс сигнал.[7]

Уровень сигнала, полученного на Земле от Гюйгенс было сопоставимо с тем из Галилео зонд (зонд атмосферного спуска Юпитера), полученный VLA, и поэтому был слишком слаб для обнаружения в реальном времени из-за модуляции сигнала неизвестной (тогда) телеметрия. Вместо этого в течение трехчасового спуска производились широкополосные записи зондового сигнала. После завершения передачи телеметрии зонда от Кассини На Землю теперь известная модуляция данных была удалена из записанного сигнала, оставив чистый носитель, который можно было интегрировать в течение нескольких секунд для определения частоты зонда. Ожидалось, что анализ доплеровского сдвига ГюйгенсКогда он спускался через атмосферу Титана, скорость и направление ветра можно было определить с некоторой степенью точности. Положение места посадки Гюйгенса на Титане определено с точностью (в пределах 1 км - 1 км на Титане измеряется 1,3. угловые минуты широты и долготы на экваторе) с использованием доплеровских данных на расстоянии от Земли около 1,2 миллиарда километров. Зонд приземлился на поверхности Луны в 10 ° 34′23 ″ ю.ш. 192 ° 20′06 ″ з.д. / 10,573 ° ю.ш. 192,335 ° з.д. / -10.573; -192.335 (Зонд Гюйгенса). Аналогичный метод был использован для определения места посадки марсоходов, исследующих Марс, путем прослушивания только их телеметрии.

Результаты

Гюйгенс приземлился около 12:43 UTC 14 января 2005 г. 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. Каждое колебание было примерно вдвое меньше предыдущего. Гюйгенс' датчики продолжали обнаруживать небольшие вибрации еще две секунды, пока движение не утихло примерно через десять секунд после приземления. Зонд поднял облако пыли (скорее всего, органической аэрозоли морось из атмосферы), которая оставалась в воздухе в течение примерно четырех секунд из-за удара.[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 следы разбросанных по оранжевой поверхности гальки водяного льда, большая часть которой покрыта тонкой дымкой. метан. Ранние аэрофотоснимки Титана с Гюйгенс согласуется с наличием больших масс жидкости на поверхности. 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 Гюйгенс приземлился 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 не существовать в настоящее время. Гюйгенс посадочная площадка. Дальнейшие данные из Кассини Миссия, однако, однозначно подтвердила существование постоянных озер жидких углеводородов в полярных районах Титана (см. Озера Титана ). В 2012 году были обнаружены также давние тропические углеводородные озера (в том числе одно недалеко от Гюйгенс посадочная площадка в районе Шангри-Ла, который составляет примерно половину площади штата Юта Большое Соленое озеро глубиной не менее 1 м (3 фута)). Вероятный поставщик в засушливых пустынных районах, вероятно, находится под землей. водоносные горизонты; другими словами, засушливые экваториальные районы Титана содержат "оазисы ".[9]

На месте изображение поверхности Титана из Гюйгенс- первые изображения поверхности планеты, отличной от Земли, за пределами Марса и Венеры (левое и правое изображения имеют разную обработку изображений). 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 объектов на снимках с малой высоты, полученных с высоты менее 7 км (4,3 мили).

Первоначально сообщалось, что поверхность глина -подобный «материал, который может иметь тонкую корочку, за которой следует область относительно однородной консистенции». Один ученый ЕКА сравнил текстуру и цвет поверхности Титана с Крем-брюле (то есть твердая поверхность, покрывающая липкую грязь, похожую на грунт). Последующий анализ данных предполагает, что показания плотности поверхности, вероятно, были вызваны Гюйгенс толкать большой камешек в землю, когда он приземлился, и что поверхность лучше описать как «песок», сделанный из ледяных зерен[10] или замерзший сверху снег.[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 будто они расположены 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) встречаются редко. Гюйгенс посадочная площадка. Это означает, что крупная галька не может быть перенесена на дно озера, а мелкие камни быстро удаляются с поверхности.[12]

Температура воздуха на месте приземления составила 93,8K (−179,3 ° C; −290,8 ° F) и давление 1467,6 мбар (1,4484 атм), что предполагает содержание метана 5 ± 1% и метана относительная влажность 50% у поверхности. Следовательно, наземные туманы, вызванные метаном в окрестностях места посадки, маловероятны.[12] Термометры показали, что тепло осталось Гюйгенс 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 обнаружили, что яркость поверхности Титана (во время приземления) примерно в тысячу раз тусклее, чем полная солнечная освещенность на Земле (или в 500 раз ярче, чем освещение при полной лунном свете), то есть уровень освещенности, наблюдаемый через десять минут после закат на Земле, примерно поздно 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 Гюйгенс Приземлившись) 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]

Подробно Гюйгенс график активности

Смотрите также: Подробный график миссии Гюйгенса
Анимация Гюйгенсс траектория с 25 декабря 2004 г. по 14 января 2005 г.
   Гюйгенс ·   Титан ·   Сатурн
  • Гюйгенс отделенный от Кассини орбитальный аппарат в 02:00 универсальное глобальное время 25 декабря 2004 г. в г. Время события космического корабля.
  • Гюйгенс вошел в атмосферу Титана в 10:13 UTC 14 января 2005 г. в SCET, по данным ЕКА.
  • 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 Кассини орбитальный аппарат или Гюйгенс зонд по двум причинам. Во-первых, хотя они не могли принимать никаких сигналов с Земли, потому что они находились перед Солнцем, Земля все еще могла их слышать. Во-вторых, Гюйгенс не отправлял никаких читаемых данных прямо на Землю. Скорее, он передавал данные в Кассини орбитальный аппарат, который позже передал на Землю полученные данные.

Приборы

Гюйгенс на борту было шесть инструментов, которые собирали широкий спектр научных данных, пока зонд спускался в атмосферу Титана. Шесть инструментов:

Гюйгенс Инструмент структуры атмосферы (HASI)

Этот инструмент содержит набор датчиков, которые измеряют физические и электрические свойства атмосферы Титана. Акселерометры измеряли силы по всем трем осям при спуске зонда 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 электрон и ион (то есть положительно заряженной частицы) проводимости атмосферы и искали активность электромагнитных волн. На поверхности Титана электрическая проводимость и диэлектрическая проницаемость (т. е. отношение электрическое поле смещения к его электрическое поле ) материала поверхности. Подсистема HASI также содержит микрофон, который использовался для записи любых акустических событий во время спуска и посадки зонда;[14] это был первый случай в истории, когда были записаны слышимые звуки от другого планетарного тела.

Доплеровский Ветер Эксперимент (DWE)

В этом эксперименте использовался сверхстабильный осциллятор что обеспечило точный S-диапазон несущая частота что позволило орбитальному аппарату Кассини точно определить лучевую скорость Гюйгенса относительно Кассини с помощью Эффект Допплера. 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. Неспособность наземных контроллеров включить приемник в Кассини орбитальный аппарат вызвал потерю этих данных.[нужна цитата ] На Земле радиотелескопы смогли восстановить некоторые из них. Измерения начались в 150 км (93 мили) над поверхностью Титана, где Гюйгенс был унесен на восток со скоростью более 400 км / ч (250 миль / ч),[нужна цитата ] соглашаясь с более ранними измерениями ветра на высоте 200 км (120 миль), выполненными за последние несколько лет с использованием телескопы. От 60 до 80 км (от 37 до 50 миль), Гюйгенс подвергался ударам из-за быстро меняющихся ветров, которые считаются вертикальным сдвигом ветра. На уровне земли доплеровский сдвиг Земли и РСДБ измерения показывают слабый ветер со скоростью несколько метров в секунду, что примерно соответствует ожиданиям.

Спускаемый тепловизор / спектральный радиометр (DISR)

Визуализация данных DISR во время Гюйгенс' спуск

В качестве Гюйгенс был в первую очередь атмосферной миссией, инструмент DISR был оптимизирован для изучения радиационного баланса в атмосфере Титана. Его видимый и инфракрасный спектрометры и фиолетовый фотометры измерил потоки излучения вверх и вниз с высоты 145 км (90 миль) до поверхности. Солнечные ореольные камеры измеряли, насколько рассеивается аэрозоли изменяет интенсивность непосредственно вокруг Солнца. Три формирователя изображений, использующие одно и то же CCD, периодически снимали полосу шириной около 30 градусов, в диапазоне от почти надир чуть выше горизонта. С помощью медленно вращающегося зонда они построили бы 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 повернут в направлении, противоположном ожидаемому. Непосредственно перед посадкой была включена лампа для освещения поверхности, что позволило измерять коэффициент отражения поверхности на длинах волн, которые полностью блокируются атмосферный метан абсорбция.

DISR был разработан в Лунно-планетная лаборатория на Университет Аризоны под руководством Мартина Томаско, с несколькими европейскими институтами, вносящими свой вклад в оборудование. "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 профиль соотношения смешивания метана на протяжении всего спуска ».[15]

Газовый хроматограф, масс-спектрометр (ГХ / МС)

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

Этот прибор представляет собой газохимический анализатор, который был разработан для определения и измерения химических веществ в атмосфере Титана.[16] Он был оборудован пробоотборниками, которые для анализа заполнялись на большой высоте. В масс-спектрометр, высоковольтный квадруполь, собирал данные для построения модели молекулярных масс каждого газа, а более сильное разделение молекулярных и изотопных частиц было выполнено с помощью газовый хроматограф.[17] Во время спуска ГХ / МС также проанализированы продукты пиролиза (т.е. образцы, измененные при нагревании), поступающие к нему из пиролизатора аэрозольного сборника. 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 Центр космических полетов Годдарда и университет Мичигана Лаборатория космической физики.

Коллектор аэрозолей и пиролизер (ACP)

Эксперимент ACP привлек аэрозоль частицы из атмосферы через фильтры, а затем уловленные образцы нагревают в печах (используя процесс пиролиз ) испариться летучие вещества и разложить сложные органические материалы. Продукты промывались по трубе в ГХ / МС инструмент для анализа. Были предоставлены два фильтра для сбора образцов на разных высотах.[18] ACP был разработан (французский) ЕКА команда Лаборатории межуниверситетских систем атмосферы (LISA).

Пакет для исследования поверхности (SSP)

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, активированный в течение 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 скорость звука дал информацию о составе и температуре атмосферы, а акселерометр зафиксировал профиль замедления при ударе, указав твердость и структуру поверхности. Датчик наклона измерен маятник движение во время спуска, а также было разработано, чтобы указать положение зонда после приземления и показать любое движение, вызванное волнами. Если бы поверхность была жидкой, другие датчики также измерили бы ее плотность, температура, теплопроводность, теплоемкость, электрические свойства (диэлектрическая проницаемость и проводимость) и показателя преломления (с использованием рефрактометра с критическим углом). А пенетрометр инструмент, который выступал на 55 мм (2,2 дюйма) за нижнюю часть Гюйгенс спускаемый модуль, использовался для создания следа пенетрометра как 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.

В Гюйгенс SSP был разработан Отделением космических наук Кентский университет и Отделение космических исследований лаборатории Резерфорда Эпплтона под руководством профессора Джон Зарнеки. Исследование SSP и ответственность переданы Открытый университет когда Джон Зарнеки перешел в 2000 году.

Дизайн космического корабля

Применение многослойная изоляция мерцает при ярком освещении при окончательной сборке. Золотой цвет MLI обусловлен отражением света от алюминий покрытие на обратной стороне листов янтарного цвета Каптон.

Гюйгенс был построен в рамках генерального подрядчика Aérospatiale в его Каннский космический центр Манделье, Франция, теперь часть Thales Alenia Space. Система теплозащитного экрана была построена под ответственность Aérospatiale недалеко от Бордо, которая сейчас является частью Airbus Defense and Space.

Парашют

Мартин-Бейкер Space Systems отвечала за Гюйгенса парашют системы и конструктивные элементы, механизмы и пиротехника, контролирующие спуск зонда на Титан. IRVIN-GQ отвечал за определение структуры каждого из Гюйгенспарашюты. Ирвин работал над подсистемой управления спуском зонда по контракту с Космические системы Мартина-Бейкера.

Критический недостаток конструкции частично устранен

Спустя долгое время после запуска несколько настойчивых инженеров обнаружили, что коммуникационное оборудование на Кассини имел потенциально фатальный недостаток конструкции, который привел бы к потере всех данных, передаваемых Гюйгенс.[20][21]

С Гюйгенс был слишком мал для передачи непосредственно на Землю, он был разработан для передавать то телеметрия данные, полученные при спуске через атмосферу Титана на Кассини к радио, который, в свою очередь, будет передавать его на Землю, используя большую главную антенну диаметром 4 м (13 футов). Некоторые инженеры, в первую очередь ESA ESOC сотрудники Клаудио Соллаццо и Борис Смедс, обеспокоились тем, что, по их мнению, эта функция не была протестирована перед запуском в достаточно реалистичных условиях. Смедсу удалось с трудом уговорить начальство провести дополнительные тесты, пока Кассини был в полете. В начале 2000 года он отправил смоделированные телеметрические данные с различной мощностью и Доплеровский сдвиг уровни от Земли до Кассини. Оказалось, что Кассини не смог правильно передать данные.[20]

Это произошло потому, что согласно первоначальному плану полета, когда Гюйгенс спуститься к Титану, он ускорился бы относительно Кассини, вызывая Доплеровский сдвиг сигнала изменяться. Следовательно, оборудование Кассини 'Приемник был разработан для приема в диапазоне смещенных частот. Тем не менее прошивка не учли, что доплеровский сдвиг изменил бы не только перевозчик частота, но и время полезная нагрузка биты, закодировано фазовая манипуляция в 8192 бит в секунду.[20]

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

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

Канал А данные потеряны

Гюйгенс был запрограммирован на передачу телеметрия и научные данные Кассини орбитальный аппарат для ретрансляции на Землю с использованием двух резервных S-диапазон радиосистемы, называемые каналами A и B или цепочками A и B.Канал А был единственным путем для эксперимента по измерению скорости ветра путем изучения крошечных изменений частоты, вызванных Гюйгенсдвижение. 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 на космический корабль. По словам официальных лиц Европейского космического агентства, приемник на орбитальном аппарате никогда не получал команду на включение. ESA объявило, что ошибка была ошибкой с их стороны, отсутствующая команда была частью последовательности команд, разработанной ESA для Гюйгенс миссию, и что она была выполнена Кассини как доставлено.

Поскольку канал А не использовался, было получено только 350 изображений вместо запланированных 700. Все Допплер радиоизмерения между Кассини и Гюйгенс тоже были потеряны. Доплеровские радиоизмерения Гюйгенс с Земли, хотя они не были такими точными, как потерянные измерения, Кассини сделанный. Использование датчиков акселерометра на Гюйгенс и РСДБ отслеживание положения Гюйгенс зонд с Земли позволил произвести достаточно точные вычисления скорости и направления ветра.

Посадочная площадка

Зонд приземлился на поверхности Титана в 10 ° 34′23 ″ ю.ш. 192 ° 20′06 ″ з.д. / 10,573 ° ю.ш. 192,335 ° з.д. / -10.573; -192.335.

Красный крест отмечает место посадки Гюйгенс. Яркая область справа - это Ксанаду.

Смотрите также

Рекомендации

Цитаты

  1. ^ Каземинеджад, Бобби (май 2011 г.). «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. Дои:10.1016 / j.asr.2011.01.019. Получено 4 января, 2018.
  2. ^ Ринкон, Пол (15 января 2005 г.). «Гюйгенс отправляет первые изображения Титана». Новости BBC. Получено 30 августа, 2016.
  3. ^ а б "Обзор миссии Солнцестояния". НАСА. Получено 21 января, 2013.
  4. ^ "Кассини-Гюйгенс". Европейское космическое агентство. Получено 22 марта, 2019.
  5. ^ "Факты о миссии Кассини-Гюйгенса". Европейское космическое агентство. Получено 22 марта, 2019.
  6. ^ "Миссия Кассини-Гюдженс". НАСА. Архивировано из оригинал 19 февраля 2013 г.. Получено 30 января, 2013.
  7. ^ «Радиоастрономы подтверждают вход Гюйгенса в атмосферу Титана». Европейское космическое агентство. 14 января 2005 г.. Получено 22 марта, 2019.
  8. ^ а б "Скачок, занос, колебание: как Гюйгенс приземлился на Титане". www.jpl.nasa.gov. 2012. Получено 19 января, 2015.
  9. ^ "Тропические метановые озера на Титане Луны Сатурна". saturntoday.com. 2012. Архивировано с оригинал 10 октября 2012 г.. Получено 16 июня, 2012.
  10. ^ Галька зонда титана 'bash-down', BBC News, 10 апреля 2005 г.
  11. ^ Новые изображения с зонда Гюйгенса: береговые линии и каналы, но явно сухая поверхность В архиве 29 августа 2007 г. Wayback Machine, Эмили Лакдавалла, 15 января 2005 г., проверено 28 марта 2005 г.
  12. ^ а б c Томаско, М. Г .; Archinal, B .; Беккер, Т .; Bézard, B .; Bushroe, M .; Гребни, М .; Cook, D .; Coustenis, A .; De Bergh, C .; Dafoe, L.E .; Doose, L .; Douté, S .; Eibl, A .; Энгель, С .; Gliem, F .; Grieger, B .; Holso, K .; Howington-Kraus, E .; Каркошка, Э .; Keller, H.U .; 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:2005Натура.438..765Т. Дои: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. Дои:10.1038 / scientificamerican0310-36. PMID  20184181.
  14. ^ Fulchignoni, M .; Ferri, F .; Angrilli, F .; Бар-Нун, А .; Barucci, M.A .; Bianchini, G .; Borucki, W .; Coradini, M .; и другие. (2002). «Определение физических свойств атмосферы Титана с помощью прибора для определения структуры атмосферы Гюйгенса (Хаси)». Обзоры космической науки. 104 (1–4): 395–431. Bibcode:2002ССРв..104..395Ф. Дои:10.1023 / А: 1023688607077. S2CID  189778612.
  15. ^ М. Г. Томашко; D Buchhauser; М. Бушро; Л. Э. Дефо; L R Doose; Эйбл; C Товарищи; Э. М. Фарлейн; G M Prout; М. Дж. Прингл. Эксперимент Descent Imager / Spectral Radiometer (DISR) на входном зонде Гюйгенса на Титане. Обзоры космической науки, 104, вып. 1/2, (2002): 467-549.
  16. ^ Niemann, H.B .; Атрея, С.К .; Bauer, S.J .; Biemann, K .; Блок Б.; Carignan, G.R .; Донахью, T.M .; Frost, R.L .; и другие. (2002). «Газовый хроматограф, масс-спектрометр для зонда Гюйгенса» (PDF). Обзоры космической науки. 104 (1): 553–91. Bibcode:2002ССРв..104..553Н. Дои:10.1023 / А: 1023680305259. HDL:2027.42/43756. S2CID  1794678.
  17. ^ Niemann, H.B .; Атрея, С. К .; Bauer, S.J .; Carignan, G.R .; Demick, J. E .; Frost, R.L .; Gautier, D .; Haberman, J. A .; и другие. (2005). "Содержание компонентов атмосферы Титана по данным прибора GCMS на зонде Гюйгенса" (PDF). Природа. 438 (7069): 779–84. Bibcode:2005Натура.438..779Н. Дои:10.1038 / природа04122. HDL:2027.42/62703. PMID  16319830. S2CID  4344046.
  18. ^ Израиль, G .; Cabane, M .; Brun, J-F .; Niemann, H .; Way, S .; Riedler, W .; Стеллер, М .; Раулин, Ф .; и другие. (2002). "Эксперимент с пиролизером для сбора аэрозолей с зондом Гюйгенса". Обзоры космической науки. 104 (1–4): 433–68. Bibcode:2002ССРв..104..433И. Дои:10.1023 / А: 1023640723915. S2CID  54502443.
  19. ^ "SSP: Пакет исследований поверхности". ЕКА Наука и технологии. Европейское космическое агентство. 7 декабря 2005 г.. Получено 20 августа, 2012.
  20. ^ а б c d Оберг, Джеймс (4 октября 2004 г.). "Зов титана". IEEE Spectrum. (офлайн по состоянию на 14.10.2006, см. Интернет-архивная версия )
  21. ^ Как Гюйгенс избежал катастрофы, Джеймс Оберг, Космический обзор, 17 января 2005 г.

Библиография

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

дальнейшее чтение

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

внешняя ссылка