Новые горизонты: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Интерактивная навигация по истории
[непроверенная версия][непроверенная версия]
← Предыдущая правкаСледующая правка →
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
→Система энергообеспечения: Добавлено содержимое
Метки: с мобильного устройства из мобильной версии
→Система энергообеспечения: Добавлено содержимое
Метки: с мобильного устройства из мобильной версии
Строка 100: Строка 100:
В качестве источника электроэнергии был взят радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ). На старте его электрическая мощность составляла 250 Вт, и согласно прогнозам, она будет падать на 5% каждые четыре года, что обеспечит мощность в 200 Вт в 2015 году, когда будет основной этап миссии - пролёт системы Плутон-Харон.
В качестве источника электроэнергии был взят радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ). На старте его электрическая мощность составляла 250 Вт, и согласно прогнозам, она будет падать на 5% каждые четыре года, что обеспечит мощность в 200 Вт в 2015 году, когда будет основной этап миссии - пролёт системы Плутон-Харон.
За основу была взята существующая модель РИТЭГа "GPHS-RTG", которая уже использовалась в космических миссиях Улисс, Галилео, Кассини-Гюйгенс. РИТЭГ содержит около 11 кг радиоактивного топлива в виде таблеток оксида плутония-238. Каждая таблетка заключена в силовой корпус из иридия и поверх него покрыта оболочкой из графита.
За основу была взята существующая модель РИТЭГа "GPHS-RTG", которая уже использовалась в космических миссиях Улисс, Галилео, Кассини-Гюйгенс. РИТЭГ содержит около 11 кг радиоактивного топлива в виде таблеток оксида плутония-238. Каждая таблетка заключена в силовой корпус из иридия и поверх него покрыта оболочкой из графита.
РИТЭГ был разработан в США Министерства энергетики на материалы и топливных комплексов (ранее Аргон West), являющимся подразделением Национальной лаборатории Айдахо в Бингеме
РИТЭГ был разработан в Министерстве энергетики США в Комплексе Материалов и Топлив (ранее Западный Аргонн), являющимся подразделением Национальной лаборатории Айдахо в Бингеме


=== Бортовой вычислительный комплекс ===
=== Бортовой вычислительный комплекс ===

Версия от 04:58, 27 апреля 2015

У этого термина существуют и другие значения, см. Новые горизонты (значения).
Новые горизонты
New Horizons
«Новые горизонты» в сборочном цехе
Заказчик Соединённые Штаты Америки НАСА
Производитель Соединённые Штаты Америки APL, SwRI
Оператор НАСА[1]
Задачи изучение Плутона, Харона
Пролёт Юпитер, Плутон
Стартовая площадка Соединённые Штаты Америки SLC-41, мыс Канаверал
Ракета-носитель «Атлас-5» 551
Запуск 19 января 2006 г., 19:00:00 UTC
Длительность полёта в полёте 18 лет 11 месяцев 25 дней
COSPAR ID 2006-001A
SCN 28928
Технические характеристики
Масса 478 кг (топливо — 80 кг)
Размеры 2,2×2,7×3,2 м
Мощность 228 Вт
Источники питания Радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ)
Срок активного существования 15—17 лет
Целевая аппаратура
Alice Ультрафиолетовый спектрометр
Ralph Обзорная фотокамера
LORRI Фотокамера для детальной съёмки
SWAP Измеритель параметров частиц солнечного ветра
PEPSSI Спектрометр энергетических частиц
REX Радиоспектрометр
SDC Детектор пыли
Логотип миссии
Изображение логотипа
pluto.jhuapl.edu
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

«Новые горизонты» (англ. New Horizons) — автоматическая межпланетная станция НАСА, запущенная в рамках программы «Новые рубежи» (New Frontiers) и предназначенная для изучения Плутона и его естественного спутника Харона. Запуск осуществлён 19 января 2006 года, с пролётом Юпитера в 2007 году (и ускорения в поле его тяготения) и Плутона в 2015 году. После пролёта мимо Плутона аппарат, возможно, изучит один из объектов пояса Койпера. Полная миссия «Новых горизонтов» рассчитана на 15—17 лет.

«Новые горизонты» покинул окрестности Земли с самой большой из всех космических аппаратов скоростью. В момент выключения двигателей она составила 16,26 км/с[2] (относительно Земли). Гелиоцентрическая скорость составила 45 км/с, что позволило бы «Новым горизонтам» уйти из Солнечной системы даже без гравитационного манёвра около Юпитера. Однако текущая гелиоцентрическая скорость аппарата, 14,675 км/с (на 18 сентября 2014 года)[3], меньше, чем скорость «Вояджера-1» — 17,02 км/с («Вояджер-1» набрал бо́льшую скорость за счёт дополнительного гравитационного манёвра у Сатурна).

Цели миссии

  • Картографирование поверхности Плутона и Харона
  • Исследование геологии и морфологии Плутона и Харона
  • Исследование атмосферы Плутона и её диссипации в окружающее пространство
  • Поиск атмосферы у Харона
  • Построение карты температур поверхности Плутона и Харона
  • Поиск колец и новых спутников Плутона
  • Исследование объектов пояса Койпера

Описание аппарата

Запуск ракеты «Атлас-5» 551 с аппаратом «Новые горизонты»

Масса аппарата — 478 кг, включая около 80 кг топлива. Размеры — 2,2×2,7×3,2 метра. Для запуска использовалась американская ракета-носитель «Атлас-5» в конфигурации «551», что было обусловлено необходимостью значительного ускорения аппарата и является наиболее тяжёлым вариантом этой ракеты из использованных на 2012 год.

Система энергообеспечения

В качестве источника электроэнергии был взят радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ). На старте его электрическая мощность составляла 250 Вт, и согласно прогнозам, она будет падать на 5% каждые четыре года, что обеспечит мощность в 200 Вт в 2015 году, когда будет основной этап миссии - пролёт системы Плутон-Харон. За основу была взята существующая модель РИТЭГа "GPHS-RTG", которая уже использовалась в космических миссиях Улисс, Галилео, Кассини-Гюйгенс. РИТЭГ содержит около 11 кг радиоактивного топлива в виде таблеток оксида плутония-238. Каждая таблетка заключена в силовой корпус из иридия и поверх него покрыта оболочкой из графита. РИТЭГ был разработан в Министерстве энергетики США в Комплексе Материалов и Топлив (ранее Западный Аргонн), являющимся подразделением Национальной лаборатории Айдахо в Бингеме

Бортовой вычислительный комплекс

Бортовой вычислительный комплекс состоит из двух систем - системы обработки команд и данных, системы навигации и управления. Каждая из двух систем дублируется, что в сумме даёт четыре компьютера. Компьютеры построены на базе процессора Mongoose-V с архитектурой MIPS и работающего на частоте 15 МГц, который является радиационно стойкой версией процессора R3000. По сравнению с процессором RAD750, используемом в марсоходе Curiosity, он является менее производительным (15 МГц против 200 МГц), но и гораздо более дешёвым 20 000 - 40 000 $ против 200 000$ по состоянию контрактных цен на 2012 год. Для хранения научной информации применены два банка (основной и резервный) flash памяти объёмом по 8 Гб.

19 марта 2007 года в компьютере системы обработки команд и данных произошёл некорректируемый сбой ячейки памяти, в результате чего компьютер перезагрузился и вышел в защищённый режим. Полное восстановление работоспособности заняло двое суток, при этом часть научных данных о магнитосфере Юпитера была утрачена. Ожидается, что данный сбой не повлияет на основную миссию аппарата.

Научные приборы

На самом аппарате установлены следующие приборы:

  • ультрафиолетовый спектрометр Alice (не расшифровывается — это имя собственное), который будет изучать состав атмосферы и структуру поверхности Плутона. Разработан Юго-западным исследовательским институтом[англ.]. Аналогичный прибор был подготовлен для АМС «Розетта» Европейского космического агентства;
  • обзорная фотокамера Ralph, работающая в видимом и инфракрасном диапазонах длин волн;
  • камера LORRI (Long-Range Reconnaissance Imager) с разрешением в 5 микрорадиан для детальной съёмки и съёмки с большого расстояния, разработанная в APL;
  • измеритель параметров частиц солнечного ветра SWAP (Solar Wind Analyzer for Pluto), разработанный в Юго-западном исследовательском институте. С его помощью планируется определить, есть ли у Плутона магнитосфера, а также установить скорость утечки его атмосферы;
  • спектрометр энергетических частиц PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation) для поиска нейтральных атомов, покидающих атмосферу Плутона и превращающихся в заряженные частицы при взаимодействии с солнечным ветром;
  • детектор пыли SDC (Student Dust Counter) для измерения концентрации пылевых частиц в поясе Койпера. Прибор представляет собой веерообразное устройство радиусом 42 см и толщиной 3 мм из алюминиевого сотового материала, покрытого тонкой плёнкой, соединённое кабелем с блоком электроники;
  • радиоспектрометр REX (англ. Radio EXperiment), интегрированный с основной антенной зонда (с его помощью планируется исследовать структуру атмосферы Плутона, тепловые свойства его поверхности и измерять массу Плутона, Харона и ещё не выбранных объектов пояса Койпера).
Радиоизотопный источник электропитания

Также в аппарате имеется система связи с Землёй, состоящая из передающих антенн и множества усилителей сигнала. Система связи имеет избыточную конструкцию — большинство ключевых устройств в системе связи продублировано, и в случае выхода из строя основных устройств их работу примут на себя запасные. Система позволит передавать данные на Землю со скоростью 38 кбит/с (4,75 кбайт/с) в районе Юпитера — скорость, сравнимая со скоростью устаревшего модема. По достижении Плутона аппарат сможет передавать данные со скоростью 768 бит/с (96 байт в секунду; 1 мегабайт будет передаваться примерно 3 часа). Это крайне маленькая скорость, но и она позволит передать на Землю ценные научные данные и даже высококачественные фотографии.

Осуществление полёта неоднократно откладывалось из-за недостатка финансирования, а также задержек с изготовлением плутониевого термоэлектрического генератора (см. Радиоизотопные источники энергии), использующего 11 килограммов изотопа плутония-238. Мощность во время пролёта Плутона — 174 Вт (предположительно), что гораздо меньше мощности РИТЭГа «Вояджеров» (470 Вт на старте, 290 Вт в 2006 году). Этим объясняется меньшая длительность миссии, которую планируется завершить в 2020-х годах, когда аппарат пройдёт 50—55 а. е.

Стоимость осуществления проекта оценивалась в 2006 году в 650 млн долларов[4].

События

Прошедшие

Пять совмещённых изображений спутника Юпитера Ио с КА «Новые горизонты», на которых видно, как вулкан в патерах Тваштара извергает выбросы на 330 км над поверхностью
  • 19 января 2006 года — космический аппарат «Новые горизонты» успешно запущен с мыса Канаверал[5];
  • январь 2006 года — осуществлена плановая коррекция траектории полёта аппарата для предстоящего выполнения гравитационного манёвра около Юпитера. 28 и 30 января были проведены кратковременные включения двух маневровых двигателей зонда, в результате чего скорость аппарата изменилась в общей сложности на 18 м/с;
  • 7 апреля 2006 года — аппарат пересёк орбиту Марса[2] на расстоянии 243 млн км от Солнца. Скорость аппарата составляла около 21 км/с;
  • 13 июня 2006 года — аппарат прошёл в 110 тыс. км от небольшого астероида 132524 APL (ранее известного под временным обозначением 2002 JF56). Было проведено фотографирование и проверка систем захвата и сопровождения движущейся цели;
  • к сентябрю 2006 года проверена работоспособность всех семи научных приборов;
  • 28 февраля 2007 года — гравитационный манёвр в окрестностях Юпитера. В 05:43:40 по UTC аппарат приблизился к планете на расстояние 2,305 млн км; получены фотографии планеты и её спутников, сделанные с высоким разрешением[6];
  • 8 июня 2008 года — аппарат пересёк орбиту Сатурна;
  • с 7 июля по 2 сентября 2009 года — третья плановая проверка (АСО-3). Комплексная проверка началась с выведением станции из режима ожидания 7 июля. В ходе неё было установлено, что бортовая аппаратура функционирует нормально. После проверки «Новые горизонты» снова перешёл в режим гибернации;
  • 9 ноября 2009 года — проведена серия коррекций траектории, позволяющая обеспечить необходимую ориентацию диаграммы направленности антенны для связи с Землёй;
  • 29 декабря 2009 года — зонд пересёк условную границу, которая отмечает половину расстояния от Земли до Плутона[7];
  • 30 июля 2010 года — «Новые горизонты» успешно опробовал на Нептуне и его спутнике Тритоне камеру LORRI с расстояния примерно 23,2 а. е. от Нептуна[8].
  • 18 марта 2011 года — аппарат пересёк орбиту Урана[9];
  • 11 февраля 2012 года — аппарат находился на расстоянии 10 а. е. от Плутона;
  • 10 января 2013 года — очередной сеанс связи с аппаратом, прохождение планового цикла проверки оборудования, загрузка обновлённого программного обеспечения[10];
  • 1 и 3 июля 2013 года камера LORRI с расстояния 880 млн км сняла Плутон и его крупнейший спутник Харон. Прекрасная чувствительность и угловое разрешение LORRI показало Харон точно в предсказанном положении относительно Плутона, спустя 35 лет после его открытия Джеймсом Кристи. Камера сделала снимки Плутона и Харона при гораздо большем фазовом угле (угле между Солнцем, Плутоном и космическим аппаратом), чем можно достигнуть с Земли или околоземной орбиты. Это может дать важную информацию о свойствах поверхности Плутона и Харона — например, о наличии слоя мелких частиц, покрывающих поверхность;
  • октябрь 2013 года — аппарат находился на расстоянии 5 а. е. от Плутона;
  • в конце 2013 года аппарат прошел в 1,2 а. е. от троянского астероида Нептуна 2011 HM102 [англ.];
  • 5 января 2014 аппарат вывели из режима гибернации в целях проверки антенны, обновления навигационной карты звёзд и ряда других технических проверок. 17 января аппарат был снова введён в режим гибернации;
  • 17 июня 2014 года — начало ежегодной проверки систем (последней перед прибытием к Плутону)[11].
  • 14 июля 2014 года — впервые с 2010 года (и в шестой раз с момента запуска) аппаратом была проведена коррекция курса. Двигатели аппарата проработали 87,52 секунды и обеспечили приращение скорости в 1,08 м/с, потратив около 250 г топлива из 53 кг, имеющихся на борту. В результате манёвра зонд прибудет к цели на 36 минут раньше — согласно расчётам на основе уточнённых данных об орбитах Плутона и Харона, их взаимное расположение в этот момент позволит провести наблюдения согласно планам. Выполнение коррекции на этом относительно большом расстоянии от цели позволяет избежать более серьезных манёвров в будущем.[12]
  • 25 августа 2014 года — аппарат пересёк орбиту Нептуна[13].
  • 6 декабря 2014 года — успешный вывод аппарата из режима гибернации; всего с середины 2007 года до этого времени аппарат провёл в гибернации 1837 дней (почти две трети времени полёта), разделённых на 18 отдельных периодов длительностью от 36 до 202 дней.
  • январь 2015 года — аппарат пролетел в 75 млн км от объекта VNH0004. Это небесное тело обращается на расстоянии около 30—40 астрономических единиц от Солнца.
  • январь 2015 года — начало отдалённых наблюдений за Плутоном[14].
  • февраль 2015 года — начало наблюдений за Плутоном. Не исключено, что потребуется выполнить коррекцию траектории, чтобы избежать столкновения зонда с космическими объектами, расположенными вблизи Плутона (невидимыми пока спутниками, кольцами);
  • 12 марта 2015 года аппарат приблизился к Плутону на расстояние менее 1 а. е.. За два дня до этого была проведена очередная коррекция траектории, ставшая самой удаленной в истории космонавтики — зонд находился на расстоянии около 4,77 млрд км от Солнца.[15]

Планируемые

Пролёт «Новых горизонтов» близ Плутона в представлении художника
Траектория полёта аппарата «Новые горизонты» (синяя линия) после пролёта Плутона (жёлтая точка в красном квадрате) относительно известных объектов в поясе Койпера (зелёные точки) и других объектов
  • приблизительно 5 мая 2015 года — разрешение изображений Плутона с «Новых горизонтов» превысит разрешение лучших снимков объекта, полученных космическим телескопом «Хаббл»[16];
  • 14 июля 2015 года — пролёт мимо системы «Плутон — Харон» на расстоянии 12 500 км от поверхности Плутона. В целом аппарат будет проводить наблюдения всего 9 дней, за которые соберет примерно 4,5 гигабайта информации. Также предстоит проверить гипотезу о наличии на Плутоне океана воды (предполагается, что он находится под толщей льда на поверхности планеты);
  • В 2016—2020 годах аппарат, вероятно, исследует некоторые объекты пояса Койпера. Из-за крайне ограниченного запаса топлива любые коррекции траектории после пролёта Плутона будут возможны в крайне небольшом диапазоне (примерно 1 градус), поэтому от выбранного маршрута во многом зависит, состоится ли расширенная часть миссии. На момент старта целей не было. Лишь в 2014 году телескоп «Хаббл» выявил 3 подходящих астероида: 2014 MU69 (1110113Y), вероятность достижимости 100 %, потребуется около 35% доступного топлива; 2014 PN70 (G12000JZ), вероятность достижимости 97 %, и 2014 OS393 (E31007AI) — вероятность достижимости 7 %. Потребуется почти всё топливо, но размеры этих двух астероидов примерно в 2 раза больше, чем размеры 2014 MU69;
  • 2026 год — ожидаемое окончание миссии.

Интересные факты

  • На борту космического аппарата установлена капсула с частью праха астронома Клайда Томбо, первооткрывателя Плутона[17].
  • Скорость передачи данных с расстояния в 4,5 млрд км будет составлять 768 бит/с (для сравнения, находящийся на расстоянии в 15 млрд километров от Земли зонд «Вояджер-2» передаёт данные со скоростью примерно 160 бит/с). При условии непрерывной передачи информации после пролёта Плутона все научные данные будут переданы за 1,5 года. Но данные будут сжиматься и передаваться для предварительного ознакомления и выбора данных, наиболее приоритетных для полной передачи; таким образом, основные данные будут переданы за 40 дней[18].
  • Вскоре после пролёта мимо Плутона и Харона АМС попадёт последовательно в тень каждого из тел, что позволит проверить наличие даже слабой атмосферы в виде дымки.
  • Помимо научного оборудования, на борту КА находится компакт-диск с 434 738 именами людей, участвовавших в акции НАСА «Пошли своё имя на Плутон» (Send Your Name to Pluto)[19].
  • Полет от Земли до Луны занял у зонда 8 часов 35 минут и проходил со скоростью 58 тыс. км/ч, что является рекордной скоростью для аппарата, запущенного по направлению к Луне. Однако, следует учитывать, что скорость аппарата (в отличие от миссий, ориентированных на спутник Земли) не снижалась для выхода на окололунную орбиту.

См. также

Примечания

  1. ↑ https://space.skyrocket.de/doc_sdat/new-horizons.htm
  2. ↑ 1 2 New Horizons Mission to Pluto
  3. ↑ Heavens Above: Spacecraft escaping the Solar System (недоступная ссылка)
  4. ↑ Physorg.com: New Horizons probe on its way to Pluto
  5. ↑ РИА Новости: Космический аппарат НАСА «Новые горизонты» стартовал к Плутону
  6. ↑ Astronet: Облака Юпитера: вид с аппарата «Новые горизонты»
  7. ↑ Самый быстрый космический аппарат прошел половину пути до Плутона. Lenta.ru (30 декабря 2009). Дата обращения: 12 августа 2010. Архивировано 27 августа 2011 года.
  8. ↑ На Тритоне и Нептуне опробовали новейшую камеру LORRI. Lenta.ru (5 сентября 2010). Дата обращения: 5 сентября 2010. Архивировано 27 августа 2011 года.
  9. ↑ Later, Uranus: New Horizons Passes Another Planetary Milestone (англ.)
  10. ↑ New Horizons Gets a New Year’s Workout (англ.)
  11. ↑ Final ‘Pre-Pluto’ Annual Checkout Begins (англ.). JHU/APL (17 июня 2014). Дата обращения: 18 июня 2014.
  12. ↑ New Horizons Marks a ‘Year Out’ with a Successful Course Correction (15 июля 2014).
  13. ↑ New Horizons Crosses Neptune Orbit En Route to Historic Pluto Encounter. (англ.)
  14. ↑ Космический аппарат «Новые горизонты» приступил к изучению Плутона. Большая Вселенная (25 января 2015).
  15. ↑ A Record Day for New Horizons (12 марта 2014).
  16. ↑ New Horizons begins Pluto observations ahead of July flyby, January 19, 2015 "Although the main scientific part of the mission will begin in February, it will not be until 5 May 2015 until New Horizons’ cameras are able to provide high-resolution images of Pluto and Charon that exceeded the best images yet taken of the system by the Hubble Space Telescope."
  17. ↑ Happy 100th Birthday, Clyde Tombaugh
  18. ↑ О передаче данных
  19. ↑ Send Your Name to Pluto. New Horizons website. Johns Hopkins APL. Дата обращения: 30 января 2009. Архивировано 9 марта 2011 года.

Ссылки

Источник — https://ru.wikipedia.org/ruwiki/w/index.php?title=Новые_горизонты&oldid=70442514