Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Миссия JAXA по изучению Венеры с помощью орбитального зонда (2010 – настоящее время).
JAXA mission to study Venus via orbiting probe (2010–present)
Акацуки (あかつき, 暁), также известный как Venus Climate Orbiter (VCO) и Planet C, – космический зонд Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), предназначенный для изучения атмосферы Венеры. Он был запущен 20 мая 2010 года ракетой-носителем H IIA 202, но не смог выйти на орбиту вокруг Венеры 6 декабря 2010 года. После пяти лет вращения вокруг Солнца, 7 декабря 2015 года инженерам удалось вывести аппарат на альтернативную эллиптическую орбиту Венеры, включив двигатели управления ориентацией на 20 минут, и тем самым сделать его первым японским спутником на орбите Венеры. Используя пять различных камер, работающих в разных диапазонах длин волн, Акацуки изучает слоистую структуру атмосферы, динамику атмосферы и физику облаков. Астрономы, работающие над миссией, сообщили об обнаружении возможной гравитационной волны (не следует путать с гравитационными волнами) в атмосфере Венеры в декабре 2015 года.
Akatsuki (あかつき, 暁), also known as the Venus Climate Orbiter (VCO) and Planet C, is a Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) space probe tasked with studying the atmosphere of Venus. It was launched aboard an H IIA 202 rocket on 20 May 2010, but failed to enter orbit around Venus on 6 December 2010. After the craft orbited the Sun for five years, engineers successfully placed it into an alternative Venusian elliptic orbit on 7 December 2015 by firing its attitude control thrusters for 20 minutes and made it the first Japanese satellite orbiting Venus. By using five different cameras working at several wavelengths, Akatsuki is studying the stratification of the atmosphere, atmospheric dynamics, and cloud physics. Astronomers working on the mission reported detecting a possible gravity wave (not to be confused with gravitational waves) in Venus' atmosphere in December 2015.
Неудача введения на орбиту
Планировалось, что "Акацуки" начнет операции по выходу на орбиту, включив двигатель орбитального маневрирования 6 декабря 2010 года в 23:49:00 UTC. Маневр выхода на орбиту начался вовремя, но после ожидаемого прекращения связи из-за оккультации Венеры, связь с аппаратом не восстановилась, как и планировалось. Аппарат был обнаружен в безопасном режиме ожидания, со стабилизацией вращением, период которого составлял десять минут. Из-за низкой скорости передачи данных через антенну с низким коэффициентом усиления, потребовалось время, чтобы определить состояние аппарата. 8 декабря JAXA заявила о неудаче маневра выхода аппарата на орбиту. На пресс-конференции 10 декабря официальные лица сообщили, что двигатели "Акацуки" работали менее трех минут, что значительно меньше необходимого времени для выхода на орбиту Венеры. Последующие исследования показали, что вероятной причиной неисправности двигателя были отложения соли, заклинившие клапан между баллоном с гелием и топливным баком. В результате, процесс сгорания стал окислительно-обогащенным, что привело к высоким температурам горения и повреждению горловины и сопла камеры сгорания. Аналогичная проблема с утечкой паров привела к потере зонда NASA "Mars Observer" в 1993 году. Поскольку период обращения аппарата вокруг Солнца был короче орбитального периода Венеры (225 дней), аппарат начал дрейфовать относительно Венеры.
Akatsuki was planned to initiate orbit insertion operations by igniting the orbital maneuvering engine at 23:49:00 on 6 December 2010 UTC. The orbit insertion maneuver was confirmed to have started on time, but after the expected blackout due to occultation by Venus, the communication with the probe did not recover as planned. The probe was found to be in safe hold mode, spin stabilized state with ten minutes per rotation. Due to the low communication speed through the low gain antenna, it took a while to determine the state of the probe. JAXA stated on 8 December that the probe's orbital insertion maneuver had failed. At a press conference on 10 December, officials reported that Akatsukis engines fired for less than three minutes, far less than what was required to enter into Venus orbit. Further research found that the likely reason for the engine malfunction was salt deposits jamming the valve between the helium pressurization tank and the fuel tank. As a result, engine combustion became oxidizer rich, with resulting high combustion temperatures damaging the combustion chamber throat and nozzle. A similar vapor leakage problem destroyed the NASA Mars Observer probe in 1993. shorter than Venus' orbital period of 225 days, the probe drifted around the Sun compared to Venus.
Усилия по восстановлению
JAXA разработала планы повторной попытки орбитального торможения при возвращении аппарата к Венере в декабре 2015 года. Для этого потребовалось перевести аппарат в "спящий" или безопасный режим, чтобы продлить срок его службы сверх изначально запланированных 4,5 лет. JAXA выразила определенную уверенность в поддержании работоспособности аппарата, отметив снижение износа батареи, поскольку в тот момент он обращался вокруг Солнца, а не по предполагаемой венерианской орбите. Данные телеметрии, полученные после первоначального сбоя, показали, что сопло его основного двигателя, двигателя орбитальных маневров (OME), в значительной степени сохранилось, и дважды, 7 и 14 сентября 2011 года, были проведены тестовые включения бортового OME. Три орбитальных маневра в перицентре венерианской орбиты были выполнены 1, 10 и 21 ноября 2011 года с использованием двигателей RCS. Аппарату был сообщен общий импульс изменения скорости (Δv). Поскольку удельный импульс двигателей RCS значительно ниже, чем у OME, ранее планируемый выход на низкую венерианскую орбиту стал невозможен. Вместо этого был разработан новый план – вывод аппарата на сильно вытянутую орбиту с апоцентром в сто тысяч километров и периапсисом в несколько тысяч километров от Венеры. Инженеры планировали, чтобы эта альтернативная орбита была прямо́й (в направлении суперротации атмосферы) и лежала в плоскости орбиты Венеры. JAXA объявила о методе и параметрах орбиты в феврале 2015 года, назначив дату выхода на орбиту на 7 декабря 2015 года. Аппарат достиг своей наибольшей удаленности от Венеры 3 октября 2013 года и с тех пор приближался к планете.
JAXA developed plans to attempt another orbital insertion burn when the probe returned to Venus in December 2015. This required placing the probe into "hibernation" or safe mode to prolong its life beyond the original 4.5 year design. JAXA expressed some confidence in keeping the probe operational, pointing to reduced battery wear, since the probe was then orbiting the Sun instead of its intended Venusian orbit. Telemetry data from the original failure suggested that the throat of its main engine, the orbit maneuver engine (OME) was still largely intact, and trial jet thrusts of the probe's onboard OME were performed twice, on 7 and 14 September 2011. Three peri Venus orbital maneuvers were executed on 1 November, 10 and 21 November 2011 using the RCS thrusters. A total delta v of was imparted to the spacecraft. Because the RCS thrusters' specific impulse is low compared to the specific impulse of the OME, the previously planned insertion into low Venusian orbit became impossible. Instead, the new plan was to place the probe in a highly elliptical orbit with an apoapsis of a hundred thousand kilometers and a periapsis of a few thousand kilometers from Venus. Engineers planned for the alternate orbit to be prograde (in the direction of the atmospheric super rotation) and lie in the orbital plane of Venus. The method and orbit were announced by JAXA in February 2015, with an orbit insertion date of 7 December 2015. The probe reached its most distant point from Venus on 3 October 2013 and had been approaching the planet since then.