Кіріспе

Discovery бағдарламасының жетінші миссиясы; Меркурий планетасының орбиталық барлауы (2004–2015)

MESSENGER – 2011 және 2015 жылдар аралығында Меркурий планетасының орбитасында айналып, Меркурийдің химиялық құрамын, геологиясын және магниттік өрісін зерттеген NASA-ның роботтық ғарыш зонды. Атауы "Меркурий беті, ғарыш кеңістігі, геохимия және қашықтық өлшеу" деген сөздердің бас әріптерінен құралған аббревиатура, сонымен қатар рим мифологиясындағы хабаршы құдай Меркурийге сілтеме жасайды. MESSENGER 2004 жылдың тамызында Delta II зымыранымен ұшырылды. Оның траекториясы күрделі ұшып өту сериясын қамтыды – ғарыш кемесі Жердің басынан бір рет, Венераның басынан екі рет және Меркурийдің өзінің басынан үш рет ұшып өтті, бұл оған минималды отынды пайдалана отырып Меркурийге қатысты жылдамдығын төмендетуге мүмкіндік берді. 2008 жылдың қаңтарында Меркурийдің басынан алғашқы ұшып өту кезінде MESSENGER 1975 жылы ұшқан Mariner 10 миссиясынан кейін Меркурийге жеткен екінші ғарыш кемесі болды. MESSENGER 2011 жылдың 18 наурызында Меркурийдің орбитасына еніп, мұндай іс-қимыл жасаған алғашқы ғарыш кемесі атанды.

Миссияның жалпы көрінісі

MESSENGER-дің ресми деректерді жинау миссиясы 2011 жылдың 4 сәуірінде басталды. Негізгі миссия 2012 жылдың 17 наурызында шамамен 100 000 сурет жинап аяқталды. MESSENGER 2013 жылдың 6 наурызында Меркурийдің 100% картасын жасады және 2013 жылдың 17 наурызында бірінші жылдық ұзартылған миссиясын аяқтады. Зондтың екінші ұзартылған миссиясы екі жылдан астам уақытқа созылды, бірақ төменгі орбитасы нашарлағандықтан, соқтығысудан сақталу үшін орбиталық түзетулер қажет болды. Ол 2014 жылдың 24 қазанында және 2015 жылдың 21 қаңтарында орбиталық түзетулер жасады, ал 2015 жылдың 30 сәуірінде Меркурийге құлап түсті. Меркурий орбитасында болған кезінде зондтың құралдары маңызды деректерді қамтамасыз етті, оның ішінде Жердегі радар деректерінің негізінде бұрыннан күдікталған Меркурийдің магнит өрісінің сипаттамасы да бар еді.

Бұрынғы тапсырмалар

1973 жылы NASA "Маринер 10" ғарыш кемесін Венера мен Меркурий планеталарының жанынан бірнеше рет өтіп, зерттеу үшін ұшырды. "Маринер 10" Меркурий туралы алғашқы егжей-тегжейлі мәліметтерді берді, оның бетінің 40-45% бөлігін картаға түсірді. "Маринер 10" Меркурий планетасының жанынан соңғы рет 1975 жылдың 16 наурызында өтті. Одан кейін планетаны жақыннан 30 жылдан астам уақыт бойы бақылау мүмкін болмады.

Миссияға ұсыныстар

1998 жылы жасалған зерттеуде Меркурийге орбиталық ғарыш кемесін жіберу жөніндегі ұсыныс егжей-тегжейлі сипатталды, себебі сол кезде бұл планета ішкі планеталардың арасында ең аз зерттелгені болып саналды. "Маринер-10" миссиясынан кейін Меркурийге қайта оралуға бағытталған келесі ұсыныстар тым қымбатқа түсетіндігі анықталды, оларға көп мөлшерде отын және ауыр көтергіштікке қабілетті ұшыру құралы қажет болды. Бұған қоса, ғарыш кемесін Меркурий орбитасына енгізу қиын, өйткені Жерден тікелей бағытта ұшырылған зерттеуші аппарат Күннің гравитациялық күшінің әсерінен жылдамдап, Меркурийдің басынан өте тез өтіп кетеді, осылайша орбитаға түсу мүмкін болмайды. Дегенмен, 1985 жылы Чен Ван Йен есімді ғалым ұсынған траекторияны пайдалана отырып, зерттеу көрсетті, Discovery класындағы миссияны Венера мен Меркурий планеталарының айналасында бірнеше рет гравитациялық көмекке (swingby) жүгініп, сондай-ақ ұшқыш отынмен шағын түзетулер жасау арқылы ғарыш кемесін біртіндеп баяулатуға және осылайша отын қажеттілігін азайтуға болады.

Мақсаттар

МЕССЕНЖЕР миссиясы Меркурий планетасының орбитадағы қасиеттерін және ортасын зерттеу үшін жоспарланған. Миссияның ғылыми мақсаттары:
Меркурийдің бетінің химиялық құрамын анықтау.
Планетаның геологиялық тарихын зерттеу.
Жаһандық магнит өрісінің (магнетосфераның) сипатын анықтау.
Ядроның мөлшері мен күйін анықтау.
Полюстердегі ұшпалы заттардың қорларын анықтау.
Меркурийдің экзосферасының сипатын зерттеу.

Ғарыш кемелерін жобалау

МЕССЕНЖЕР ғарыш кемесі Джонс Хопкинс университетінің қолданбалы физика зертханасында жобаланып, құрастырылды. Ғылыми операцияларды Шон Соломон бас зерттеуші ретінде басқарды, ал миссия операциялары да JHU/APL-де жүргізілді. Ұшырылған кезде ғарыш кемесінің салмағы толық жанар май жиынтығымен шамамен болды. МЕССЕНЖЕР миссиясының жалпы құны, ғарыш кемесінің құрылысын қоса алғанда, 450 миллион АҚШ долларынан кем деп бағаланды.

Артқы бағытты басқару және қозғалтқыш

Негізгі қозғалтқыш 645 Н, 317 сек. Isp бипропелленті (гидразин және азот тетроксиді) үлкен жылдамдық көмегі (LVA) қозғалтқышы арқылы қамтамасыз етілді. Пайдаланылған модель – Ұлыбританиядағы AMPAC-ISP компаниясының Весткотт зауытында әзірленген және өндірілген LEROS 1b. Ғарыш кемесі LVA үшін жанармай және гелиймен қысымды күшейтуге арналған.