Венераны картаға түсіру: "Магеллан" ғарыш кемесінің миссиясы
Magellan (spacecraft)
Венера саяхаты: NASA-ның 1989 ж. Magellan ғарыш зондымен жоспарланған бетін картографиялау миссиясы. Жаңа технологиялар мен гравитациялық өріс өлшемдері.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
NASA миссиясы Венераның бетін роботтық зонд арқылы картографиялау (1989 жылы ұшырылған)
NASA mission to map the surface of Venus via robotic probe (launched 1989)
Магеллан ғарыш кемесі – Америка Құрама Штаттарының NASA агенттігі 1989 жылдың 4 мамырында Венераның бетін синтетикалық апертуралық радар көмегімен картографиялау және планеталық гравитациялық өрісті өлшеу үшін ұшырған роботтық ғарыш зонды. Магеллан зонды ғарыш шаттлынан ұшырылған алғашқы планетааралық миссия, инерциялық үстіңгі күшейткішті алғаш рет пайдаланған және орбитасын дөңгелектеу әдісі ретінде аэротормозды сынаған алғашқы ғарыш кемесі болды. Магеллан – NASA-ның Венераға жасаған бесінші сәтті миссиясы және ол АҚШ-тың планетааралық зондтарды ұшырудағы он бір жылдық үзілісті аяқтады.
The Magellan spacecraft was a robotic space probe launched by NASA of the United States, on May 4, 1989, to map the surface of Venus by using synthetic aperture radar and to measure the planetary gravitational field. The Magellan probe was the first interplanetary mission to be launched from the Space Shuttle, the first one to use the Inertial Upper Stage booster, and the first spacecraft to test aerobraking as a method for circularizing its orbit. Magellan was the fifth successful NASA mission to Venus, and it ended an eleven year gap in U. S. interplanetary probe launches.
Артқы бағытты басқару және қозғалтқыш
Ғарыш кемесінің бағдарды басқару (ориентация) үш осьті тұрақтандыру принципінде жобаланған, оның ішінде Венера орбитасына қою үшін қолданылған Жұлдыз 48B қатты ракеталық қозғалтқышын (SRM) іске қосу кезінде де. Магелланға дейін барлық ғарыш кемелерінің SRM-ін іске қосу айналумен жүзеге асырылды, бұл SRM-ді басқаруды әлдеқайда жеңілдетті. Типик айналу режимінде SRM немесе соплоның дұрыс келмеуіне байланысты кез келген қосымша күштер өтесіледі. Магеллан жағдайында ғарыш кемесінің конструкциясы айналуға ыңғайлы болмағандықтан, нәтижедегі қозғалтқыш жүйесінің жобасы үлкен Star 48B SRM-мен байланысты күрделі басқару мәселелерін шешуге бағытталды. 2,014 кг қатты отынға ие Star 48B, іске қосылғаннан кейін көп ұзамай ~89 кН (20,000 фунт) итермелі күшті дамытты; сондықтан, тіпті 0,5% SRM тураланбау қатесі 445 Н (100 фунт) көлденең күшті тудыруы мүмкін. Ең нашар жағдайдағы көлденең күштердің сақтық бағалаулары нәтижесінде әр квадрантта екеуден, барлығы сегіз 445 Н қозғалтқыштары қажет болды, олар Space Shuttle Orbiter Payload Bay-дің қабылдай алатын ең үлкен радиуста (4,4 м немесе 14,5 фут диаметр) орналасқан. Нақты қозғалтқыш жүйесінің құрамында 71 см (28 дюйм) диаметрлі титан резервуардан қуат алатын 24 монопропеллентті гидразин қозғалтқыштары бар. Резервуарда 133 кг тазартылған гидразин сақталды. Жобаға сонымен қатар пиротехникалық оқшауланған сыртқы жоғары қысымды резервуар да кірді, онда SRM іске қосылу кезінде 445 Н қозғалтқыштарынан максималды итермелі күшті қамтамасыз ету үшін Венера орбитасына ену алдында негізгі резервуарға қосылуға болатын қосымша гелий болды. Ғарыш кемесінің бағытын анықтауға қатысты басқа құралдар гироскоптар мен жұлдызды сканерден тұрады.
The spacecraft's attitude control (orientation) was designed to be three axis stabilized, including during the firing of the Star 48B solid rocket motor (SRM) used to place it into orbit around Venus. Prior to Magellan, all spacecraft SRM firings had involved spinning spacecraft, which made control of the SRM a much easier task. In a typical spin mode, any unwanted forces related to SRM or nozzle mis alignments are cancelled out. In the case of Magellan, the spacecraft design did not lend itself to spinning, so the resulting propulsion system design had to accommodate the challenging control issues with the large Star 48B SRM. The Star 48B, containing 2,014 kg of solid propellant, developed a thrust of ~89 kN (20,000 lbf) shortly after firing; therefore, even a 0.5% SRM alignment error could generate side forces of 445 N (100 lbf). Final conservative estimates of worst case side forces resulted in the need for eight 445 N thrusters, two in each quadrant, located out on booms at the maximum radius that the Space Shuttle Orbiter Payload Bay would accommodate (4.4 m or 14.5 ft diameter). The actual propulsion system design consisted of a total of 24 monopropellant hydrazine thrusters fed from a single 71 cm (28 in) diameter titanium tank. The tank contained 133 kg (293 lb) of purified hydrazine. The design also included a pyrotechnically isolated external high pressure tank with additional helium that could be connected to the main tank prior to the critical Venus orbit insertion burn to ensure maximum thrust from the 445 N thrusters during the SRM firing. Other hardware regarding orientation of the spacecraft consists of a set of gyroscopes and a star scanner.
Басқа ғылымдар
Радарлық деректерден басқа, Магеллан бірнеше басқа да ғылыми өлшемдерді жинады. Оларға Венераның гравитациялық өрісінің толыққанды өлшемдері, атмосфера тығыздығының өлшемдері және атмосфера профилі туралы радиожасыру деректері кірді.
In addition to the radar data, Magellan collected several other types of scientific measurements. These included detailed measurements of the Venus gravitational field, measurements of the atmospheric density, and radio occultation data on the atmospheric profile.
Нәтижелер
Магелланның жоғары ажыратымды жаһандық суреттерін зерттеу Венераның геологиясын және Венера бетіндегі құрылымдардың қалыптасуындағы соқтығыстардың, жанартаулық белсенділіктің және тектониканың рөлін жақсырақ түсінуге мүмкіндік береді. Венера бетінің көп бөлігін вулкандық материалдар жабады. Кең лава жазықтары, кішкентай лава күмбездері және ірі қалқан тәрізді жанартаулар сияқты вулкандық нысандар кең таралған. Венерада соқтығыс кратерлерінің саны аз, бұл беті геологиялық тұрғыдан жас екенін – 800 миллион жылдан кем екенін көрсетеді. 6000 километрден астам ұзындығы бар лава арналарының болуы, өте төмен тұтқырлыққа ие лаваның өзен сияқты ағынын, жоғары қарқынмен атқылаған болуы мүмкін екенін көрсетеді. Үлкен, қалапша тәрізді вулкандық күмбездер қыртыс тас жарағының кең дамуы нәтижесінде пайда болған лаваның бар екенін көрсетеді. Жер тітіктерінің типік белгілері – континенттік қозғалыс және мұхит түбінің кеңеюі – Венерада байқалмайды. Планетаның тектоникасы жаһандық жарылыс аймақтары жүйесімен және мантиядан магманың көтерілуі мен шөгуінен пайда болған корона деп аталатын көптеген кең, төменгі дөңгелек құрылымдармен сипатталады. Венераның тығыз атмосферасына қарамастан, бетінде күшті жел эрозиясының белгілері жоқ, тек шаң мен құмды желдің шектеулі тасымалдауының іздері ғана бар. Бұл Марспен қарама-қайшы, онда атмосфера жұқа болғанымен, жел эрозиясының және шаң мен құмды тасымалдаудың айқын белгілері бар. Магеллан планета бетінің ерекшеліктерінің алғашқы (қазіргі уақытта ең жақсы) фотосурет сапасына жақын, жоғары ажыратымды радар картасын жасады. Бұрынғы Венера миссиялары континенттік масштабтағы жалпы формациялардың төмен ажыратымды радарлық глобустарын жасаған. Бірақ Магеллан басқа планеталардың көрінетін жарықпен түсірілген карталарымен салыстыратын дәрежеде кратерлерді, төбелерді, қырқаларды және басқа геологиялық құрылымдарды егжей-тегжейлі суретке түсіруге және талдауға мүмкіндік берді. Магелланның жаһандық радар картасы қазіргі таңдағы ең толық Венера картасы болып табылады, алайда NASA-ның VERITAS және Roskosmos-тың Venera D ғарыш зондтары Магеллан қолданған радардан әлдеқайда жоғары ажыратымды радармен жабдыланбақ. Екі зондтың да 2029 жылы ұшырылуы күтілуде.
Study of the Magellan high resolution global images is providing evidence to better understand Venusian geology and the role of impacts, volcanism, and tectonics in the formation of Venusian surface structures. The surface of Venus is mostly covered by volcanic materials. Volcanic surface features, such as vast lava plains, fields of small lava domes, and large shield volcanoes are common. There are few impact craters on Venus, suggesting that the surface is, in general, geologically young – less than 800 million years old. The presence of lava channels over 6,000 kilometers long suggests river like flows of extremely low viscosity lava that probably erupted at a high rate. Large pancake shaped volcanic domes suggest the presence of a type of lava produced by extensive evolution of crustal rocks. The typical signs of terrestrial plate tectonics continental drift and basin floor spreading are not evident on Venus. The planet's tectonics is dominated by a system of global rift zones and numerous broad, low domical structures called coronae, produced by the upwelling and subsidence of magma from the mantle. Although Venus has a dense atmosphere, the surface reveals no evidence of substantial wind erosion, and only evidence of limited wind transport of dust and sand. This contrasts with Mars, where there is a thin atmosphere, but substantial evidence of wind erosion and transport of dust and sand. Magellan created the first (and currently the best) near photographic quality, high resolution radar mapping of the planet's surface features. Prior Venus missions had created low resolution radar globes of general, continent sized formations. Magellan, however, finally allowed detailed imaging and analysis of craters, hills, ridges, and other geologic formations, to a degree comparable to the visible light photographic mapping of other planets. Magellan's global radar map currently remains as the most detailed Venus map in existence, although the upcoming NASA VERITAS and Roskosmos Venera D probes will carry a radar that can achieve a much higher resolution compared to the radar used by Magellan. Both probes are expected to launch in 2029.
Ғалымдар
Магеллан жобасы Магеллан ғарыш зондының алғашқы суреттері мен деректері тек түрлі университеттер мен мекемелердің жетекші зерттеушілер тобы мен Магеллан жобасының ғылыми тобының қолданысы мен зерттеуі үшін құрылды. Осы ғалымдар деректерді тексеруге, ғарыш кемесінен деректер алу бойынша ұсыныстар енгізуге және деректерді жариялау үшін түсіндіруге жауапты болды. Деректер үш совет ғалымымен (Александр Базилевский, Еффейм Аким және Александр Захаров) бөлісілді, бұл сол кездегі НАСА үшін жаңа және сезімтал мәселе болды, өйткені Суық соғыс аяқталуға жақын болған еді. Магеллан жобасының ғылыми бөлмесі кең бөлменің қабырғаларына сурет деректерінің ұзын термопринтер жолақтарын (FBIDR) ілуімен әйгілі болды. Бұл ғарыш кемесі алған ұзын, тар аймақтардың нәтижесінде Венера бетінің суреттері алғаш рет осылай көрінді. Миссияның жұмыс істеу кезеңінде маңызды қонақтардың бірі Маргарет Тэтчер болды. Алғашқы зерттеу кезеңі аяқталғаннан кейін Магелланның толық деректер жиынтығы жұртшылыққа таратылды.
The Magellan project was set up so that the initial images and data from the Magellan probe were only for use and study by a team of principal investigators from a variety of universities and institutions, and by the Magellan Project Science Team. These scientists were responsible for validating the data, contributing input for spacecraft acquisition of data, and interpreting the data results for their release to the public. Data was shared with three visiting Soviet scientists (Alexander Basilevsky, Effaim Akim and Alexander Zacharov), a first, and sensitive issue, for NASA at the time considering the Cold War was just coming to a close. The Magellan Project Science room became notorious for its hanging of long thermal print strips of image data (FBIDRs) along the walls of a spacious room. This was the first form in which the imagery of the surface of Venus was seen due to the long, narrow swathes acquired by the spacecraft. Significant guests during the mission's operation included Margaret Thatcher. After the initial investigation stage Magellan's full data set was released for public consumption.
Жобаның ғылыми тобы
Магеллан жобасының ғылыми тобы жоба ғалымы доктор Р. Стивен Сондерс, жоба ғалымының орынбасары доктор Эллен Стофан, ғылыми көмекшілер Тим Паркер, доктор Джефф Плаут және Аннет де Шарон, сондай-ақ жобаның ғылыми жәрдемшісі Грегори Майклзден тұрды. Миссияның ғылымына басқа Магеллан ғалымдары да қатысты, олардың ішінде жетекші зерттеушілер мен үш совет ғалымы болды.
The Magellan Project Science Team consisted of Dr. R. Stephen Saunders, the Project Scientist; Dr. Ellen Stofan, the Deputy Project Scientist; research assistants Tim Parker, Dr. Jeff Plaut, and Annette deCharon; and Project Science Aide, Gregory Michaels. Other Magellan scientists were involved with the mission's science including principal investigators and three visiting Soviet scientists.