| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Юпитер
| |||||
 Исследователи |
|||||
Аппарат "Галилео" |
Страница:
Станция "Галилео",
Разработка проекта и запуск (Part #1, Part #2),
Долгая дорога (Part #1, Part #2, Part #3),
Спуск в атмосферу,
Пролетный период (Part #1, Part #2, Part #3),
Трудовые будни (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4, Part #5, Part #6, Part #7),
Программа GEM (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4),
Программа GMM (Part #1, Part #2, Part #3),
Завершение миссии (Part #1, Part #2, Part #3),
Хронология Галилео,
Итоги исследования;
|
|
Гигант Юпитер
Межпланетная станция Галилео Дополнительная программа GEM
Отработав у Юпитера два года штатной программы, 8 декабря 1997 года американская станция "Галилео" начала выполнение двухлетней дополнительной программы. Ее основная цель - исследование спутника Юпитера Европы, откуда и название программы - "Галилео Europa Mission", GEM. Программа GEM началась с середины 12-го витка "Галилео". То, что будет сделано станцией на орбитах спутника Юпитера в эти два года, суммировано в таблице.
Миссия GEM делится на три фазы, или кампании, названные условно "Лед", "Вода" и "Огонь". Первая, с декабря 1997 по февраль 1999 г., была посвящена детальному исследованию Европы. Было выполнено восемь пролетов Европы на высоте от 3600 до 200 км, из которых в семи проводились исследования коры, атмосферы и океана Европы, в существовании которого ученые были почти уверены и которое надеялись доказать. Осуществлялся поиск активных ледовых вулканов и подсчитывалось количество ударных кратеров, чтобы датировать возраст поверхности, а также вариации толщины льда и глубины океана. За это время была снята с высоким разрешением вшестеро большая площадь Европы, чем в четырех витках основной программы, в том числе полярные области, получены снимки с втрое лучшим разрешением - до 50 метров, а в самых низких пролетах и до 6 метров. Пространственное разрешение спектроскопических данных составило от 100 м до 2 км. Тепловая съемка выполнена с разрешением 10 км. Выполнена стереосъемка Европы для получения топографической информации.
Задача второй кампании, с мая по сентябрь 1999 г., - уменьшить высоту перииовия станции вдвое, до высоты орбиты Ио. Для этого были выполнены четыре пролета Каллисто, однако объем исследований этого спутника был минимален. Параллельно станция исследовала наличие и распределение воды на Юпитере, занималась изучением ветра, бурь и гроз в его атмосфере. В период с мая по ноябрь 1999 г. станция шесть раз прошла сквозь плазменный тор Ио. Во время этих проходов проводилось изучение взаимодействия спутника с магнитосферой Юпитера, картирование распределение ионов натрия, калия и серы, выбиваемых или выбрасываемых с поверхности Ио. Наконец, 11 октября 1999 г. станция прошла на высоте 611 км над Ио и, выполнила второй пролет на высоте 300 км 26 ноября. Были получены снимки, позволяющие детально изучить вулканические процессы на Ио, проведена тепловая съемка с разрешением 300 км, а также исследована ее атмосфера и магнитосфера. В результате миссии GEM было получено около 1000 снимков, выполнены ИК- и УФ-спектроскопия, зондирование атмосфер обоих спутников. Миссия GEM рассматривается как предварительная разведка перед будущими исследованиями Европы и Ио. Управление "Галилео" на этапе GEM и анализ данных осуществляли лишь 20% штатного персонала. Это позволило сэкономить по 15 млн $ в год и сократить стоимость программы GEM до 30 млн $. Бесплатных пирожных не бывает: эта дешевизна достигалась за счет того, что данные записывались только два дня в течение каждого сближения со спутником вместо семи в период основной программы. Была резко сокращена программа магнитной съемки в системе Юпитера. Развороты станции сводились к минимуму, разрешались только подготовленные заранее команды, для контроля состояния станции считывалось минимально возможное количество байтов. В составе группы управления не было специалистов по решению неожиданных проблем - они привлекались по мере надобности. Программа GEM. Виток E12
15 декабря 1997 день ознаменовался началом первого пролетного периода по программе GEM. Данный пролет, как уже упоминалось, стал вторым из девяти последовательных пролетов мимо Европы. Пролетный период продлился около двух дней. В это время КА находился в 5.5 а.е. (820 млн км) от Земли, и радиосигналу требовалось потратить 46 минут, чтобы дойти до Земли. В 01:58 PST (09:58 GMT) КА прошел на ближайшем расстоянии для данного витка (14400 км) от Ганимеда. А в 22:35 PST (06:35 GMT) КА оказался в 629000 км от центра Юпитера, что примерно составляет 8.8 радиуса и является минимальным расстоянием для данного витка. Одновременно с началом пролетного периода станция с помощью приборов для исследования заряженных частиц и полей приступила к изучению магнитных и электрических полей вокруг Юпитера. Получаемая информация почти немедленно начинала передаваться на Землю. Твердотельной камерой SSI в первый день пролета исследовался один из кратеров Ганимеда, известный как Гильгамеш (Gilgamesh). Гильгамеш считается одним из самых молодых кратеров, и по нему можно определить время прекращения столкновений с тяжелыми небесными телами в Системе Юпитера - 3.8 млрд лет тому назад. Подсчитав количество небольших кратеров в районе этого кратера, ученые тем самым определят число столкновений, произошедших с момента образования самого кратера Гильгамеш. Далее, сравнив это число с числом кратеров на Европе, ученые надеются выявить возраст поверхности Европы. Первое в этот день наблюдение Европы было проведено с помощью ультрафиолетового спектрометра UVS с целью определения изменений в составе атмосферы. Уменьшение концентрации кислорода, водорода и других газов могло бы означать наличие на поверхности спутника геологической активности (землетрясения, вулканы и др.). В течение дня станция проделала множество коротких наблюдений атмосферы Юпитера с использованием инфракрасного спектрометра NIMS. Они помогут ученым определить изменения в ее составе и изменения в температурном поле. В конце дня, за десять часов до факта пролета Европы, специалисты радиогруппы, как обычно, начали отслеживать изменения радиосигнала КА, связанные с влиянием гравитационного поля спутника. Затем, используя эффект Допплера и зафиксированные изменения частоты радиосигнала, ученые сумеют воссоздать карту гравитационных полей Европы. Самыми последними наблюдениями в первый пролетный день стали глобальные исследования Европы, выполненные аппаратурой SSI и NIMS. Поздно ночью 15 декабря в электронике системы управления положением КА произошел сбой. Хотя информация о работе систем показывала, что выполнение всех команд идет должным образом, запланированная на следующий день передача информации на Землю была отложена до выяснения причин сбоя. Дело в том, что электроника системы управления КА задействуется программами сжатия, которые служат для подготовки научной информации к пересылке на Землю. Восстановление нормального режима работы произошло только поздно ночью 17 декабря, когда специалисты передали на борт аппарата команды на возвращение электронике всех функций управления положением КА, заблокированных сразу после обнаружения сбоя. Причиной сбоя явилось влияние на гироскопы КА интенсивного радиационного излучения Юпитера. 16 декабря КА проследовал на минимальном удалении от сразу нескольких спутников Юпитера. В 04:03 PST (12:03 GMT) КА прошел на самом близком расстоянии от поверхности Европы. Оно составило всего лишь 200 км. В 07:33 PST (15:33 GMT) КА прошел на минимальном для данного витка расстоянии - 1.2 млн км - от поверхности Каллисто. И наконец, в 11:11 PST (19:11 GMT) - в 480 тыс. км от Ио. Наблюдения в этот день начались с выполнения прибором для исследования электромагнитных волн PWS (Plasma Wave Subsystem) съемок электромагнитной волновой среды в магнитосфере Юпитера. Многочисленные исследования Европы начались с наблюдения фотополяриметрическим радиометром PPR. Данное наблюдение является новым и характерным именно для программы GEM. Оно связано с поиском возможных источников высокотемпературных зон, горячих пятен. Около 03:00 PST станция с помощью SSI сделала снимки необычных плато на Европе. Далее, совместно двумя приборами, SSI и NIMS, была исследована область темных линии на поверхности спутника. Новая информация стала дополнением к уже полученной аппаратом на шестом витке при близком пролете мимо Европы в течение основной программы проекта. После этого оба прибора были переориентированы на область кратера Пвилл, наблюдения которой уже также проводились во время шестого витка.
В течение 45 минут, во время близкого пролета, приборами для исследования заряженных частиц и полей были выполнены съемки с высоковременным разрешением электромагитного пространства вокруг Европы. Они предназначены для накопления информационной базы, которая позволит ученым в дальнейшем понять, как взаимодействуют между собой магнитосферы Юпитера и Европы.
Во время события близкого пролета камера SSI также работала. С ее помощью были проведены съемки нескольких регионов, включая область Хаоса Конамара, снимки с высоким разрешением которого дополнили детали в уже полученных во время шестого витка. Снимки "заклиненных" (льдами) областей (wedged region) или регионов ледовых трещин дополнили информацию, полученную во время третьего витка КА. Исследования с помощью NIMS этой области предоставили ученым информацию о породах, которые присутствуют в регионе. Последние в этот день наблюдения Европы, как и первые, были проведены с той же целью и с использованием того же PPR.
Кроме наблюдений Европы были проделаны еще ряд работ. С помощью NIMS станция провела короткое исследование поверхности Ио на предмет обнаружения вулканической активности. В конце дня прибором UVS была исследована темная сторона Юпитера для определения изменений концентрации водорода в атмосфере планеты. Результаты исследований UVS в реальном режиме времени передавались на Землю. В этот день после 13:00 должна была начаться перекачка на Землю результатов сделанных ранее наблюдений. Однако, по указанной ранее причине, ее пришлось перенести более чем на сутки. Передача данных продолжалась более месяца. Следующая "фаза активности" станции приходится на сближение с Европой в течение двухсуточного пролета на 14-м витке 29 марта 1998 г. Программа GEM. Виток E13
10 февраля в 17:57 UTC состоялось очередное сближение "Галилео" с Европой до расстояния 3552 км. В это время проводились только радионаблюдения. В течение почти 20-часового периода, пока "Галилео" находился вблизи Европы, Земля принимала радиосигнал с КА, частота которого менялась при проходе радиоволн сквозь гравитационное поле спутника. В течение 2,5 недель Юпитер находился за Солнцем, и другие работы были нецелесообразны. Это второе прохождение станции "Галилео" во внутренней области системы Юпитера в период осуществления дополнительной программы полета. 9 февраля было достигнуто кратчайшее расстояние от КА до поверхности Ганимеда, составившее около 630 тыс км. Через 5 часов после сближения с Европой "Галилео" достиг точки максимального сближения с Юпитером - расстояние до его поверхности составило 8.9 радиусов Юпитера (640 тыс. км). В среду 11 февраля "Галилео" встретился с Ио и Каллисто (440 тыс км и 2.3 млн км соответственно). Программа GEM. Виток E14
13 марта была проведена коррекция траектории OTM-43, а 19 марта изменена ориентация станции. Обе операции прошли без замечаний, несмотря на проблемы с гироскопами. Для предотвращения сбоев из-за гироскопов были приняты специальные меры. Решено, что пролет Европы E14 будет осуществляться без использования гироскопов. Это означало, что у Галилео не будет возможности компенсировать отклонения оси вращения, и точность наведения и стабилизации аппаратуры несколько ухудшится. Для спектрометра NIMS это имело более серьезные последствия, чем для камеры SSI. 26 марта состоялась коррекция траектории OTM-44 перед сближением с Европой. В тот же день на станцию была передана программа работ на период пролета Европы. Встреча с Европой на 14-м витке (событие E14) началась в субботу 28 марта 1998 года в 05:00 PST (13:00 UTC), когда на борту начала исполняться соответствующая программа и включились в работу в режиме реального времени, но низкого разрешения (несколько бит в секунду) приборы для исследования полей и частиц. Затем были выполнены наблюдения атмосферы Европы УФ-спектрометром UVS и атмосферы Юпитера - ИК-спектрометром NIMS. 28 марта в 20:48 PST станция прошла в 250000 км от Ио, а в 23:59 - в 632000 км от Юпитера. UVS наблюдал атмосферу Ио, а камера SSI сделала серию цветных снимков северной и южной полярных областей с разрешением до 3 км. Ранее с Галилео были получены цветные снимки с разрешением 10 км и черно-белые - до 2.5 км. Поиск признаков вулканической деятельности вели совместно PPR, NIMS и UVS. 29 марта в 05:21 PST Галилео прошел над Европой на высоте 1645 км. Радиоизмерения проводились в течение 10 часов до и 10 часов после пролета, чтобы уточнить характеристики гравитационного поля Европы. Почти в течение часа вблизи точки наибольшего сближения выполнялась запись данных по полям и частицам с высоким временным разрешением. На подходе камера SSI сделала также один глобальный снимок Европы, а NIMS - два измерения. PPR выполнил три наблюдения Европы.
В центре внимания приборов станции были кратер Маннанн'ан и пятно Тир. Камера SSI выполнила два снимка Маннанн'ана и два - области темных пятен. Из каждой пары будет сформировано стереоизображение. NIMS и UVS выполнили совместное исследование области рифтов и области перехода от темных пятен к растянутым клинообразным формам. Затем все три инструмента исследовали область тройных полос и переходную зону между яркими равнинами, растянутыми клиньями и темным материалом. SSI выполнил съемку с высоким разрешением пятна Тир (в мае планируется повторить съемку с еще более высоким разрешением) и фотометрическую съемку поверхности Европы в целом.
В 16:09 станция сблизилась до 918000 км с Ганимедом. SSI сделала глобальный цветной снимок Ганимеда и снимок Ио в тени Юпитера. На нем должны быть хорошо видны новые лавовые потоки.
Утром 30 марта Галилео выполнил глобальное наблюдение Европы спектрометром NIMS. Затем с помощью UVS и спектрометра крайнего ультрафиолета EUS наблюдался плазменный тор Ио. NIMS провел наблюдения полярных сияний вблизи северного полюса Юпитера и состава и температуры атмосферы в режиме реального времени без промежуточной записи на борту. Наконец, NIMS и UVS провели совместное глобальное наблюдение Каллисто.
Работа по программе E14 закончилась вскоре после 18:00 PST. Уже после этого, в 20:20, станция сблизилась до минимального расстояния 205000 км с Каллисто. Но еще рано утром группа управления заложила на борт программу работы на этап перелета - от события E14 до события E15 в конце мая. В четверг 2 апреля проведена коррекция OTM-45. Апрель и май 1998 года прошли в напряженной работе для всех групп, ответственных за успешное выполнение весеннего плана работ Галилео по расширенной миссии GEM. С одной стороны, получен большой объем данных с КА, которые необходимо было обработать ученым, с другой - борьба с постоянно преподносившим "сюрпризы" неисправным гироскопом доставила немало хлопот группе управления КА. Один из двух имеющихся в составе системы ориентации аппарата гироскопов начал "шалить" в декабре 1997 г. на завершающем этапе основной миссии Галилео у Юпитера. С тех пор специалисты искали выход из сложившейся ситуации, так как неисправность могла повлиять на качество собираемых научными приборами данных. За поведением гироскопа велось тщательное наблюдение. В течение апреля группа управления убедилась, что мартовский пролет Европы не повлек ухудшения в состоянии гироскопа и нашла вероятную причину неполадки. Одна из микросхем оказалась более других подвержена воздействию радиации, и именно ее отказ соответствовал наблюдаемому поведению системы управления. В период 27 апреля - 3 мая аппарат достиг апоиовия - максимально удаленной от Юпитера точки орбиты. 3 мая группа управления передала на борт команды, изменившие бортовое программное обеспечение (ПО) системы ориентации. Они должны были позволить бортовому компьютеру самостоятельно реагировать на аномальное поведение гироскопов, корректировать и использовать данные сбойного прибора. Тестирование, однако, показало, что, хотя новое ПО успешно загружено, выходные данные гироскопа не изменились и цель не достигнута. Специалисты продолжали разбираться, в чем была их ошибка и как быть дальше. Тем более что не за горами была следующая встреча Галилео с Европой 30-31 мая. А хотелось бы минимизировать погрешности, вносимые неисправным гироскопом, чтобы получить действительно качественные наблюдения. Ошибка была найдена и второе изменение ПО, проведенное 13 мая, оказалось удачным. Подробный тест 15 мая показал, что теперь система ориентации работает нормально. Итак, аномалии второго гироскопа были временно скорректированы с помощью исправленного ПО, но работоспособность должна была поддерживаться постоянными калибровками неисправного гироскопа. Материал:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|