Кіріспе
NASA миссиясының жоспары тоқтатылды. Кометалық кездесу және астероидтан өту (CRAF) – 1980 жылдардың ортасы мен соңы, сондай-ақ 1990 жылдар басындағы кезеңде Реактивтік қозғалтқыш зертханасы (Jet Propulsion Laboratory) әзірлеген, NASA басқаратын зерттеу миссиясының тоқтатылған жоспары. Бұл жоба астероидпен кездесіп, содан кейін кометамен орбитаға түсіп, оның қасында үш жылға жуық уақыт бойы ұшуды көздеген. Жоба бюджеттен шығып кеткендіктен тоқтатылды. Қалған қаражаттың көп бөлігі Сатурнға бағытталған "Кассини-Гюйгенс" (Cassini–Huygens) ғарыш кемесіне жұмсалды, осылайша Конгресс бюджетін қысқартудан сақтануға мүмкіндік болды. CRAF-тың көптеген ғылыми мақсаттары кейіннен NASA-ның "Стардаст" (Stardust) және "Дип Импакт" (Deep Impact) кіші ғарыш кемелерімен, сондай-ақ ESA-ның маңызды "Розетта" (Rosetta) миссиясымен орындалды.
The Comet Rendezvous Asteroid Flyby (CRAF) was a cancelled plan for a NASA led exploratory mission designed by the Jet Propulsion Laboratory during the mid to late 1980s and early 1990s, that planned to send a spacecraft to encounter an asteroid, and then to rendezvous with a comet and fly alongside it for nearly three years. The project was eventually canceled when it went over budget; most of the money still left was redirected to its twin spacecraft, Cassini–Huygens, destined for Saturn, so it could survive Congressional budget cutbacks. Most of CRAF's scientific objectives were later accomplished by the smaller NASA spacecraft Stardust and Deep Impact, and by ESA's flagship Rosetta mission.
Шолу
CRAF, жоспарланған Mariner Mark II сериясы ғарыш кемелерінің біріншісі ретінде жобаланған, Күн төңірегінде айналып жүрген орбитасының бір бөлігінде кометаны мұқият зерттеуді көздеді. Ол кометаның ядросына ауыр құралдармен жабдықталған енуші/қонушыны жіберіп, температура мен химиялық құрамын өлшеуге арналған еді. CRAF-тың басқа аспаптары кометаның ядросы, оның комасы, шаң және ион бұлты мен құйрығы туралы деректер жинақтайтын. CRAF сондай-ақ кометаның комасы мен оның шаң мен иондардан тұратын құйрығының қалай қалыптасатынын алғашқы рет жақыннан бақылауға мүмкіндік беретін еді. CRAF және Cassini миссиялары NASA, Еуропалық ғарыш агенттігі, Германия мен Италияның ғарыш агенттіктері, сондай-ақ АҚШ Әуе күштері мен Энергетика министрлігінің бірлескен жобасы болды. CRAF 1995 жылдың тамызында Titan IV Centaur зымыранымен ұшырылуы тиіс еді, бірақ 1991 жылдың ақпанында ұшыру күні Cassini-мен ауыстырылды және CRAF-тың ұшырылуы 1996 жылдың ақпанына шегерілді. Жаңа ұшыру жоспарына Венераның гравитациялық көмегі енді, бұл жоспарланған ұшу уақытына сегіз ай қосты, бірақ 1996 жылдың ақпан айындағы ұшыру терезесі өткізілмесе, пайдалы жүктемені арттыруға және басқа мүмкіндіктерді ұсынды. Бұл траектория CRAF-ты астероид белдеуіне жеткізеді, онда қозғалтқыш маневрі ғарыш кемесін Жерге қарай гравитациялық көмекпен қайтару үшін қолданылады. CRAF 1997 жылдың шілдесінде Жерден өтіп, соңғы ұшу жолын бастайды. Гравитациялық көмекті пайдаланып, NASA тікелей ұшу үшін қажетті күштен аз күшті ракеталармен ғарыш кемелерін ұшыра алады. Ғарыш кемесі 1998 жылдың қаңтарында кометаға жол астында 449 Hamburga астероидімен кездеседі. CRAF кездесу кезінде суретке түсіріп, басқа да ғылыми өлшемдерді жүргізеді. 449 Hamburga астероидінің диаметрі шамамен 5 шақырымға жуық және көміртекті типтегі астероид деп саналады. CRAF-тың жоспарланған кометалық нысанасы Копф кометасы болды. Ол 1906 жылдың 22 тамызында Гейдельберг қаласына жақын орналасқан Кенигстуль обсерваториясында бақылау кезінде оны ашқан Август Копфтың құрметіне аталды. Копфтың ашылуынан 94 жыл өткен соң, CRAF 2000 жылдың тамызында Копф кометасымен кездесу орнына жетеді. Комета мен ғарыш кемесі Юпитер орбитасының қашықтығында болады және Күнге ең жақын нүктесіне (перигелийге) дейін 850 күн бұрын. CRAF 2001 жылдың тамызында кометаға енуші/қонушысын жіберіп, содан кейін Копфтың жанында ұшады. Ғарыш кемесі барлығы екі жыл үш айға жуық деректерді жинақтайды, Күнге ең жақын нүктесінен өтіп, қайтадан сыртқа шыққаннан кейін шамамен 109 күнге дейін. Бұл ғарыш кемесінің кометамен бірге ұшуының алғашқы реті болар еді, бірақ АҚШ ғарыш кемесі, International Cometary Explorer (ICE), 1985 жылы Джакобини-Циннер кометасымен ұшып өтті, бірнеше елдің ғарыш кемелері 1986 жылы Галлей кометасымен кездесті, ал 1992 жылы Giotto ғарыш кемесі Григг-Скьеллеруп кометасымен ұшып өтті. Кометамен кездесу ғалымдардың пікірінше, 4,6 миллиард жыл бұрын Күн жүйесінің пайда болуына себеп болған шаң мен газ бұлтының құлдырауынан қалған бастапқы, салыстырмалы түрде өзгермеген материалды зерттеуге мүмкіндік береді. Ғалымдар кометалар қазір Күн жүйесінің алыс аймағындағы Оорт бұлтында орналасқан деп санайды. Қазіргі теория бойынша, Күннің жанындағы жұлдыздардың гравитациялық итермелеуі Оорт бұлтынан кейбір кометаларды Күнге қарай түсіреді. CRAF ғарыш кемесі кометаның ядросына өте жақын ұшады, оның ішінде кома мен құйрық пайда бола бастағанға дейін жақын зерттеулер жүргізіледі, ол күн сәулесінің күшеюімен белсенді бола бастаған ядроны бақылайды және оның жеңіл элементтері қайнап, кома мен құйрықтарды қалыптастырады. Кейіннен ғарыш кемесі кома мен құйрық арқылы қозғалып, олардың қасиеттерін және оларда жүретін күрделі процестерді зерттейді, сондай-ақ ғарыш кемесі бортында егжей-тегжейлі талдау үшін шаң үлгілерін жинақтайды. 2002 жылдың желтоқсанында ғарыш кемесі мен комета Күнге ең жақын нүктеге жетеді. Олар кейін Юпитер орбитасына жақын афелийге қарай қайтадан сыртқа шығады. 2003 жылдың 31 наурызында Mariner Mark II миссиясының алғашқы негізгі миссиясы – "Комета Рендевус" астероидты ұшуы аяқталады. Сол кезде Cassini миссиясы екінші Mariner Mark II ғарыш кемесімен бірге Сатурнға саяхаттап баратын кезеңінде болады.
dust and ion cloud and tail. CRAF was also to provide the first close up look at how a comet's coma and its tail of dust and ions form. CRAF and Cassini missions were a collaborative project of NASA, the European Space Agency and the federal space agencies of Germany and Italy, as well as the United States Air Force and the United States Department of Energy. CRAF was to be launched aboard a Titan IV Centaur rocket in August 1995, but as of February 1991 the launch date was swapped with Cassini and CRAF's launch was moved back to February 1996. The new launch profile included a Venus gravity assist, that added eight months to the planned flight time but offered an increase in payload and better alternatives if the February 1996 launch window were missed. The trajectory would carry CRAF out to the asteroid belt, where a propulsion maneuver would send the spacecraft back toward Earth for a gravity assist boost. CRAF would fly past the Earth in July 1997 to take up its final flight path. By using gravity assist, NASA can launch spacecraft aboard rockets that have less thrust than would be needed for a direct flight. The spacecraft was to encounter an asteroid named 449 Hamburga in January 1998 en route to the comet. CRAF would take photographs and deploy other scientific measurements during the encounter period. Asteroid 449 Hamburga is about in diameter and is thought to be a carbonaceous type asteroid. CRAF's planned cometary target was Comet Kopff. This was named for August Kopff, who discovered it on August 22, 1906, during an observing session at Koenigstuhl Observatory near Heidelberg, Germany. Ninety four years after Kopff's discovery, CRAF would arrive at the rendezvous point with Comet Kopff — in August 2000. Comet and spacecraft would be at the distance of Jupiter's orbit, and 850 days before closest approach to the Sun, or perihelion. CRAF would fire its penetrator/lander at the comet in August 2001, then would continue to fly beside Kopff. The spacecraft would take data for a total of two and two thirds years, until about 109 days after they pass closest to the Sun and are outward bound again. It was to be the first time a spacecraft would have flown in formation with a comet, though a U. S. spacecraft, International Cometary Explorer (ICE), flew by Comet Giacobini Zinner in 1985, spacecraft from several countries encountered Comet Halley in 1986, and the Giotto spacecraft flew past Comet Grigg Skjellerup in 1992. The comet rendezvous would allow study of matter that scientists think is the original, relatively unchanged material left behind when a cloud of dust and gas collapsed to form the Solar System 4.6 billion years ago. Scientists believe comets now reside in a distant region of the Solar System called the Oort cloud. Current theory holds that gravitational nudges from stars in the Sun's neighborhood send some comets from the Oort cloud falling toward the Sun. The CRAF spacecraft would fly extremely close to the comet's nucleus, within The close up exploration would take place before the coma and tail begin to build, it would observe the nucleus as it becomes active in the growing sunlight and begins to have its lighter elements boil off and form a coma and tails. Later the spacecraft would move in and out through the coma and down the tail to study their properties and the complex processes occurring in them, and to collect samples of dust for detailed analysis on board the spacecraft. In December 2002 the spacecraft and the comet would make their closest approach to the Sun. They would then head outward again toward aphelion near Jupiter's orbit. On March 31, 2003, the Comet Rendezvous Asteroid Flyby, first primary mission of Mariner Mark II, would end. At that time the Cassini mission, with the second Mariner Mark II spacecraft, would be in its Saturnian tour phase.
Ғарыш кемелерін жобалау
NASA үшін JPL әзірлеген Mariner Mark II класты ғарыш кемелері NASA Күн жүйесін зерттеу комитеті ұсынған жаңа жобалау тәсілі болды және 1990 жылдары сыртқы планеталарға, кометалар мен астероидтар сияқты алғашқы денелерге ұшу үшін жоспарланған. CRAF – Mariner Mark II миссиясының біріншісі болуға тиіс еді. Екінші миссия, Сатурн орбиталық аппараты және Титан зымырандық қондырғысы немесе SOTP (кейін Кассини–Гюйгенс) деп аталды, ол Сатурн орбитасындағы аппарат және сақиналы планетаның ең ірі серігі Титанның атмосферасына енуге арналған зымырандық қондырғысы болды. CRAF және SOTP бірдей Mariner Mark II ғарыш кемелерін пайдалануға тиіс еді, бірақ әрқайсысы ерекше ғылыми құралдармен жабдықталуы керек еді.
Аспаптар
Кометалармен байланысты барлық құбылыстар CRAF құралдарымен зерттелуі тиіс еді. Жоспарланған кездесудің ұзақтығы – шамамен үш жыл – осы ерекше нысандарды ғылыми тұрғыдан түсінудегі маңызды олқылықтарды толтыруға мүмкіндік береді деп күтілді. Миссияның ғылыми жабдығы 1986 жылдың қазан айында таңдалды. Оның құрамына мыналар кіретін: ядроны, команы және құйрықты суретке түсіретін камералар, сондай-ақ Копф Күнді айналып жүрген кезде болатын өзгерістер. Фотосуреттер ғалымдарға кометаның мөлшері мен құрылымын, полюстерінің орналасуын, айналу жылдамдығын және геологиялық құрылымын анықтауға көмектеседі. Кометалық мұздың үлгісін алуға, оны қыздырғандағы өзгерістерін зерттеуге және мұздан бөлінетін газдарды химиялық талдауға арналған бетке енгізілетін құрылғы. Бұл құрылғы өз ұшын комета бетіне бір метрге дейін көмеді, онда 20 химиялық элементтің мөлшерін анықтайтын гамма-сәуле спектрометрі орналасқан. Ол сонымен қатар Копфтың бетінің беріктігін және тесілуге төзімділігін анықтау үшін акселерометрлерді, ал бет астындағы температураны өлшеу үшін термометрлерді алып жүреді. Енгізілетін құрылғы/қондырғы өз нәтижелерін ғарыш кемесіне радиоарқылы жібереді, ол оларды Жерге таратады. Ядродан бөлінетін газдардың және ядроны қоршап тұрған плазма бұлтының (иондалған газ) құрамын зерттеуге арналған массалық спектрометрлер. Комета шаңының үлгілерін жинап, бортында зерттейтін шаң санағыштар, жинағыштар және талдағыштар. Бұл ақпарат ғалымдарға шаң мен мұзды құрайтын химиялық элементтерді анықтауға көмектеседі. Сонымен қатар, жеке шаң түйіршіктерінің массасы, мөлшері, пішіні және құрамы өлшенеді. Команың және ядроның уақыт өте келе өзгеріп отыратын химиялық құрамын зерттеуге арналған визуалды және инфрақызыл спектрометр. Кома мен Күннен ағып жатқан электр зарядталған бөлшектердің өзара әрекеттесуін өлшеуге арналған магнетометр және плазмалық толқын анализаторы. Магнетометр сондай-ақ кометаның өзіндік магнит өрісін өлшеуге арналған, егер ол болса.
Cameras to photograph the nucleus, coma and tail, and changes that occur as Kopff orbits the Sun. Photos also would help scientists determine the comet's size and structure, the location of its poles, its rotation rate and geological structure. A surface penetrator lander to be fired into Kopff's nucleus. The instruments aboard the penetrator lander would collect a sample of cometary ices, study how they change when heated, and perform a chemical analysis of the gases released from the ice. The penetrator would bury its tip, which will contain a gamma ray spectrometer measuring abundances of as many as 20 chemical elements, up to one meter (three feet) below the comet's surface. The penetrator was to carry accelerometers to determine Kopff's surface strength and its resistance to puncture, and thermometers to measure temperatures beneath the surface. The penetrator/lander would radio its findings to the spacecraft, which will then relay them to Earth. Mass spectrometers to study composition of gases released by the nucleus and the cloud of plasma (ionized gas) surrounding the nucleus. Dust counters, collectors and analyzers to capture samples of the comet's dust and study them on board. The information would help scientists determine the chemical elements that make up the dust and ice. In addition, the mass, size, shape and composition of individual dust grains will be measured. A visual and infrared mapping spectrometer to study chemical composition of the coma and the surface of the nucleus as they change with time. A magnetometer and a plasma wave analyzer to measure interactions between the coma and electrically charged particles streaming from the Sun. The magnetometer was also to measure the comet's intrinsic magnetic field, if it has one.