Введение

Американский космический проект, американский лунный зонд "Клементина" (официально — Научный эксперимент программы глубокого космоса (DSPSE)) был совместным космическим проектом Организации противоракетной обороны (ранее Организации стратегической оборонной инициативы) и НАСА, запущенным 25 января 1994 года. Его целью являлось испытание датчиков и компонентов космических аппаратов в условиях длительного воздействия космоса, а также проведение научных наблюдений Луны и околоземного астероида 1620 Географос.

Результаты

Наблюдение за астероидом не было проведено из-за неисправности космического аппарата. Лунные наблюдения включали получение изображений на различных длинах волн в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах, лазерную высотометрию, гравиметрию и измерения заряженных частиц. Эти наблюдения проводились с целью получения многоспектральных изображений всей лунной поверхности, оценки минералогического состава поверхности Луны, получения данных высотометрии от 60° северной до 60° южной широты, а также получения данных о гравитации для ближней стороны Луны. Также планировалось получение изображений и определение размера, формы, характеристик вращения, свойств поверхности и статистики кратеров астероида Geographos.

Конструкция космических аппаратов

Космический аппарат представлял собой восьмиугольную призму высотой 1,88 м и поперечным сечением 1,14 м, с двумя солнечными панелями, выступающими с противоположных сторон параллельно оси призмы. На одном конце призмы располагалась высокоусиленная неподвижная параболическая антенна, а на другом – двигатель тягой 489 N. Отверстия датчиков были сгруппированы вместе на одной из восьми панелей, под углом 90 градусов к солнечным панелям, и защищены единым защитным кожухом для датчиков. Двигательная система космического аппарата состояла из монопропеллярной гидразиновой системы для управления ориентацией и бипропеллярной системы на основе тетраоксида азота и монометилгидразина для маневров в космосе. Бипропеллярная система обеспечивала общую дельту-V около 1900 м/с, при этом около 550 м/с требовалось для выхода на лунную орбиту, а 540 м/с – для старта с лунной орбиты. Управление ориентацией осуществлялось с помощью 12 небольших двигателей ориентации, двух звездных трекеров и двух инерциальных измерительных блоков. Космический аппарат стабилизировался по трем осям на лунной орбите с помощью реактивных колес с точностью 0,05 градуса по управлению и 0,03 градуса по знанию. Электропитание обеспечивалось карданными, одноосными солнечными панелями на основе GaAs/Ge, которые заряжали аккумулятор Nihau (NiH) стандартного давления объемом 15 А·ч, с удельной энергоемкостью 47 В·ч/кг. Обработка данных космического аппарата выполнялась с использованием компьютера MIL STD 1750A (1,7 MIPS) для безопасного режима, управления ориентацией и поддержания работоспособности, 32-битного RISC-процессора (18 MIPS) для обработки изображений и автономных операций, а также системы сжатия изображений, предоставленной Французским космическим агентством CNES. Блок обработки данных управлял работой камер, системой сжатия изображений и направлял поток данных. Данные хранились на динамическом твердотельном накопителе емкостью 2 Гбит.

Миссия

25 января 1994 года аппарат "Клементина" был запущен с Космического пускового комплекса 4 West на авиабазе Ванденберг, штат Калифорния, с использованием ракеты-носителя Titan II. Миссия включала два этапа. После двух гравитационных манёвров вблизи Земли, выход на лунную орбиту был осуществлён примерно через месяц после запуска. Картографирование Луны проводилось в течение приблизительно двух месяцев, в два этапа. Первый этап состоял из пятичасовой эллиптической полярной орбиты с периапсисом около 400 км на 13° южной широты и апоапсисом 8300 км. Каждая орбита включала 80 минут лунного картографирования вблизи периапсиса и 139 минут приёма данных в апоапсисе. После месяца картографирования орбита была развёрнута таким образом, чтобы периапсис оказался на 13° северной широты, где она оставалась ещё один месяц. Это обеспечило глобальное получение изображений и альтиметрических данных от 60° южной широты до 60° северной широты, в общей сложности с 300 орбит. После перелёта с Луны на Землю и ещё двух гравитационных манёвров вблизи Земли, аппарат должен был направиться к астероиду 1620 Geographos, прибыв через три месяца для пролёта на расстоянии около 100 км. К сожалению, 7 мая 1994 года, после выхода на первую переходную орбиту к Земле, неисправность на борту привела к неконтролируемой работе одного из двигателей управления ориентацией в течение 11 минут, что привело к расходу всего запаса топлива и вращению "Клементины" со скоростью около 80 об/мин. В этих условиях пролёт мимо астероида не мог дать полезных результатов, поэтому аппарат был переведён на геоцентрическую орбиту, проходящую через радиационные пояса Ван Аллена, для тестирования бортовых компонентов. Миссия завершилась в июне 1994 года, когда уровень энергии на борту упал до такой степени, что телеметрические данные с аппарата стали неразборчивыми. Однако, "благодаря случайному совпадению, аппарат оказался в положении, необходимом для повторного включения питания, наземным службам управления удалось восстановить кратковременный контакт с ним в период с 20 февраля по 10 мая 1995 года".

После лунной миссии

7 мая 1994 года (UTC) после выхода из лунной орбиты на аппарате Clementine произошел отказ компьютерной системы. Этот отказ привел к расходу оставшегося топлива, в результате чего космический аппарат начал вращаться со скоростью до 80 оборотов в минуту.