Vega (rumfartøj)

"Vega" (navnet kommer fra ordene "Venus" og "Halley") - sovjetiske automatiske interplanetariske stationer designet til at studere Venus og Halleys komet . To identiske enheder blev fremstillet ("Vega-1" og "Vega-2"), som i 1984-1986 med succes gennemførte deres flyveprogrammer, især for første gang gennemførte en undersøgelse af den venusiske atmosfære ved hjælp af balloner : dette var første oplevelse af aeronautik gennem udenjordisk atmosfære i historien.

Akademiker R. Z. Sagdeev var den videnskabelige leder af projektet . Forskere fra ni lande deltog i udformningen af ​​videnskabelige instrumenter og systemer, der tjener dem: USSR, Østrig, Bulgarien, Ungarn, Østtyskland, Polen, Frankrig, Tyskland og Tjekkoslovakiet [1] . Den Europæiske Rumorganisation , Japan, USA deltog i projektet . I USSR var en række videnskabelige institutioner og videnskabsmænd involveret i skabelsen af ​​det videnskabelige kompleks af Vega-projektet, 12 personer blev tildelt USSR State Prize (i 1986).

Udviklerne, specialister fra NPO opkaldt efter S. A. Lavochkin, mener, at Vegas automatiske stationer har skrevet en strålende side i rumforskningens historie [2] .

Til ære for AMS "Vega-1" og AMS "Vega-2" blev landet Vega ( lat.  Vega Terra ) på Pluto navngivet (navnet blev godkendt af IAU den 30. maj 2019) [3] .

Karakteristika for enheder

Den samlede vægt af stationen i fuldt udstyret tilstand var 4920 kg . Stationerne i Vega-serien bestod af to dele - et fly forbi køretøj, der vejede 3170 kg og et nedstigningskøretøj, der vejede 1750 kg . Nedstigningskøretøjets nyttelast var et landingskøretøj med en vægt på 680 kg og en ballonatmosfærisk sonde, hvis masse sammen med faldskærme og et heliumpåfyldningssystem ikke oversteg 120 kg .

Data fra landerne blev videregivet til Jorden gennem flyvende køretøjer og fra ballonsonder - direkte til 60-70 meter antenner placeret på en række staters territorium, herunder USSR og USA .

Automatiske stationer "Vega" er de nyeste enheder oprettet på basis af stationer "Mars-71".

Lander

Landeren var udstyret med følgende videnskabelige instrumenter:

For at studere jordens sammensætning havde landeren en lille borerig.

Ballonsonde

Ballonsonden bestod af en fluoroplastisk ballonskal med en diameter på 3,4 meter , fyldt med helium, og en gondol på 6,9 kg ophængt i et nylonfald på 13 meter . Gondolens støttestruktur er udstyret med udstyr til måling af meteorologiske parametre (sensorer for temperatur, tryk, lodret vindhastighed, atmosfærisk tilbagespredningskoefficient, lysblink, belysning), et radiosystem og en strømforsyningsenhed. Brugen af ​​et standardkøretøj med en diameter på 2,4 meter , som også husede landeren, gjorde det ikke muligt at placere en stor ballonsonde i den. Som et resultat blev en kompakt ballon med et heliumfyldningssystem udviklet og fremstillet hos NPO opkaldt efter S.A. Lavochkin. Beholderen til ballonen, placeret på nedstigningskøretøjet rundt om antennen, havde en ringformet form. Ballonens masse var sammen med pilotslisker, ballast, heliumballon og pyrotekniske udstødningssystemer 120 kg. Selve ballonen havde en masse på 21,5 kg : en skal lavet af et fluoroplastisk net dækket med en fluoroplastisk film og et nylonfald - 12,5 kg ; helium i skallen - 2,1 kg ; gondol - 6,9 kg . Ballonens konvolut i funktionsdygtig stand var fyldt med helium ved et overtryk på 30  mbar . Lækagen af ​​helium fra skallen i den estimerede driftstid af sondebatteriet (2 dage) oversteg ikke 5 %, hvilket svarede til et højdetab på omkring 0,5 km . Skallen var gennemsigtig for radiobølger [4] [5] .

Ballonsondegondolen var 1,2 meter høj og bestod af tre dele forbundet med fleksible linjer. Den øverste del var en konisk retningsbestemt sendeantenne (højde 37 cm , basisdiameter 14 cm , halv åbningsvinkel 15°); et fald blev fastgjort til toppen af ​​keglen, der forbinder gondolen med ballonskallen. Den midterste del af gondolen, fastgjort til toppen med to fleksible slynger, var en rektangulær beholder med dimensionerne 40,8 × 14,5 × 13,0 cm . Øverst i sektionen var radiosender, modulator, databehandlingssystem og elektronik til signalbehandling og effektstyring. I den nederste del af midtersektionen var der tryk- og lyssensorer samt et foldebeslag, hvorpå der var installeret temperatursensorer og et lodret vindmåler . Den nederste del af gondolen (en rektangulær beholder med dimensionerne 9,0 × 14,5 × 15,0 cm ) blev også fastgjort til midtersektionen med to fleksible slynger. Den indeholdt et nefelometer og batterier. Lithiumbatterier med en totalvægt på 1 kg og en kapacitet på 250  Wh gav sonden en forventet batterilevetid på 46 til 52 timer . Nacellen var dækket med en hvid beskyttende maling for at beskytte mod korrosion forårsaget af svovlsyre og øge overfladens albedo [4] [5] .

Sondens elektronik gav ensrettet kommunikation med Jorden uden at modtage kommandoer. Radiosenderen (bærefrekvens 1,6679 GHz , udgangseffekt 4,5 W ) kunne fungere i to tilstande. I telemetritilstand blev en 30-sekunders klar bærebølgetransmission for VLBI Doppler-målinger af sondens hastighed efterfulgt af en 270-sekunders transmissionsperiode af 48-bit synkroniseringsordet og 852 bit data indsamlet over de foregående 30 minutter (i alt 900 bits burst, med en hastighed på 4 bps) s for de første 840 bit og 1 bps for de sidste 60), efterfulgt af endnu en 30 sekunders bærebølgetransmission. I koordinatemissionstilstanden, brugt til VLBI -antennesporing af sondens position og hastighed, blev to toner transmitteret i sidebåndene i 330 s ved en frekvens på ± 3,25 MHz og en bærebølgeundertrykkelse på 20 dB . På Jorden blev 20 antenner brugt til VLBI-sporing - 6 på USSR's territorium, koordineret af Space Research Institute of USSR Academy of Sciences , og 14 rundt om i verden (inklusive 11 astronomiske radioteleskoper og 3 antenner fra NASA Deep Space Communications Network), koordineret af det nationale center for rumforskning i Frankrig, faktisk alle de største radioteleskoper i verden, der eksisterede på det tidspunkt. I løbet af de første 10 timers autonome flyvning af hver ballonsonde, såvel som fra den 22. til den 34. time, blev der udført kommunikationssessioner hvert 30. minut, og tre telemetrisessioner fulgte en koordinatsession. I perioden fra den 10. til den 22. time og fra den 34. time indtil afslutningen af ​​missionen blev der udført kommunikationssessioner hvert 60. minut, skiftevis 1 telemetri og 1 koordinattransmission, for at spare batterilevetid [6] [4 ] [5] .

Flyby-modul

Følgende videnskabelige instrumenter blev installeret på det flyvende køretøj:

G. A. Avanesov var ansvarlig for den tekniske del af tv-systemet. Fjernsynssystemerne i begge flyvende moduler ("Vega-1" og "Vega-2") var af samme type. De bestod af to fjernsynskameraer: et langfokuseret, som gav en opløsning på 100 m i en afstand af 10.000 km , og et kortfokuseret med en opløsning på 800 m , men med et større synsfelt. Billedet af hvert kamera blev taget på en 512 × 512 matrix af siliciumfotoceller i området 400-1000 nm  . Da han skød kometen, indtog Vega en fast position i et tre-akset koordinatsystem takket være gyroskoper , der styrede jetmotorer. Fjernsynssystemet var placeret på en pladespiller, som roterende i henhold til de kommandoer, som tv-systemet gav, blev rettet mod kometen [7] .

Flyvning

Udforsker Venus

Vega-1 og Vega-2 blev opsendt den 15. og 21. december 1984 ved hjælp af en protonraket .

Efter 6 måneders flyvning tilbagelagde køretøjerne 45 millioner km og nærmede sig Venus . Den 9. og 13. juni 1985 blev nedstigningskøretøjer adskilt fra Vega-1 og Vega-2, som leverede landere og ballonsonder til Venus den 11. og 15. juni.

Drift af landere

Under nedstigningen af ​​landerne blev skylagets karakteristika og atmosfærens kemiske sammensætning målt. Koncentrationen af ​​svovlsyreaerosol i skyerne blev målt (gennemsnit 1 mg / m 3 i højder på 61,5-48 km over Vega-1-landingsstedet og 0,6 mg/m 3 over Vega-2-landingsstedet) [8] , og tilstedeværelsen af ​​svovl, klor og sandsynligvis fosfor blev også fundet. Tætheden af ​​skyer viste sig at være lav (efter jordiske standarder), koncentrationen var maksimal i to lag med en bredde på 3-5 km og placeret i højder på 50 og 58 km .

Landerne foretog en blød landing på natsiden af ​​Venus i regionen ved Havfruesletten, ved punkterne med koordinaterne 8°06′ N. sh. 175°51′ Ø  / 8,10  / 8,10; 175,85° N sh. 175,85° Ø (Vega-1) og 7°08′  / -7,14; 117,67 S. sh. 117°40′ Ø  / 7,14 ° S sh. 117,67° Ø D. ("Vega-2"). Under nedstigningen i atmosfæren tændte udstyret på den første lander, beregnet til forskning på overfladen, unormalt (tidligt), så denne del af eksperimentet blev ikke udført. Den anden lander gennemførte med succes forskningsprogrammet på overfladen, signaltransmissionen varede 56 minutter .

Vega-2-landeren landede for første gang i et højt bjergrigt område, så jordbundsanalyse på dette sted var af særlig interesse. Efter plantning blev der udført jordprøver og målt røntgenfluorescensspektre af den venusiske bjergart, som viste sig at være tæt på olivingabbro-norit.

Begge AMS'ers gammastrålespektrometre, designet til at måle indholdet af uran, thorium og kalium i venusiske bjergarter, begyndte at arbejde under landerenes nedstigning i en højde af 25 km og fungerede indtil afslutningen af ​​deres arbejde. På begge steder, hvor landerne landede, blev der fundet sten med relativt lavt indhold af naturlige radioaktive grundstoffer.

Drift af ballonsonder

Ballonsonderne blev trukket ud af deres rum i landerne i en højde af omkring 60 km ved hjælp af hjælpefaldskærme. I en højde af omkring 55 km, 200 sekunder efter indtrængen i atmosfæren, blev der ved hjælp af en anden faldskærm udsat balloner lavet af fluoroplastisk film med en diameter på 3,4 meter, som blev fyldt med helium i omkring 100 sekunder, hvorefter faldskærm og trykanlæg blev affyret i en højde på omkring 54 km. Efter at være kommet ned til en højde på omkring 50 km, blev ballasten droppet, og sonderne begyndte at stige. Efter 15-25 minutter nåede de en stabil højde og begyndte at drive i planetens atmosfære i en højde af 53-55 km , og tog målinger af meteorologiske parametre. Driftshøjden svarede til det midterste, mest aktive lag af trelagssystemet af venusiske skyer. Trykket i denne højde var 0,54 atm , og temperaturen var fra 27 til 43 °C.

Dette skylag er det tætteste i Venus atmosfære, og som forventet skulle den venusiske atmosfæres superrotation være tydeligst manifesteret i den - atmosfærens globale rotation fra øst til vest. Hver sonde kørte i omkring 46 timer ("Vega-1": fra 02:08 UT 11. juni til 00:38 UT 13. juni; "Vega-2": fra 02:07 UT 15. juni til 00:38 UT 17. juni; angivet tidspunkt for modtagelse af signaler på Jorden). I løbet af denne tid fløj den første sonde under påvirkning af vinden omkring 11.600 km , den anden - omkring 11.100 km med en gennemsnitshastighed på 250 km/t . Sonderne målte temperatur, tryk, lodrette vindstød, sigtbarhed i skyer, gennemsnitlig belysning langs flyvevejen og overvågede tilstedeværelsen af ​​lysglimt fra lyn. Den første sonde drev langs ækvator på den nordlige halvkugle, den anden på den sydlige. Varigheden af ​​probernes flyvning efter den sidste kommunikationssession er ukendt.

Probedataene viste tilstedeværelsen af ​​meget aktive processer i skylaget på Venus, karakteriseret ved kraftige op- og nedstrømninger. Da Vega-2-ballonsonden fløj over en 5 km høj top , som ligger i Aphrodite-regionen , faldt den ned i en luftlomme og faldt kraftigt med 1,5 km . Begge sonder registrerede belysningsvariationer og lysglimt på natsiden, det vil sige lynudladninger. Balloneksperimentet gjorde det muligt at opnå ny, unik information om planetens atmosfære [4] [5] [9] [10] [11] .

Studie af Halleys komet

"Vegas" og Halleys komet bevægede sig på kollisionskurs, og indflyvningshastigheden oversteg 70 km/s . Hvis enhederne var forsinket selv i en time, ville afvigelsen under tilgang være omkring 100 tusinde km . Vanskeligheden lå også i, at det var umuligt på forhånd at beregne kometens bane med den nødvendige nøjagtighed. Til jordbaseret astrometrisk støtte i USSR blev SoProG- programmet udviklet og implementeret , hvor 22 astronomiske institutioner deltog. Forfinelsen af ​​kometens kredsløb fortsatte, indtil Veg passerede forbi dens kerne. Takket være oplysningerne modtaget fra Veg var det muligt mere præcist at bringe den europæiske enhed Giotto til kometen (i en afstand af 596 km ).

Banerne for "Veg", i modsætning til Halleys komets kredsløb, lå praktisk talt i ekliptikkens plan . For deres ubegrænsede tilgang til kometen skulle to betingelser derfor være opfyldt: i rummet skal apparatet være tæt på et af skæringspunkterne for kometens bane med ekliptikplanet - dens nedadgående eller stigende knude i dens bane, og tidspunktet for apparatets tilgang til knudepunktet skal være tæt på tidspunktet for passage gennem hans kometer. Den nedadgående knude blev valgt, hvorigennem kometen passerede efter passagen af ​​perihelium, den 10. marts omkring denne dato, og tilgangen af ​​"Ver" med kometen fandt sted [12] . Den 6. og 9. marts 1986 passerede Vega i en afstand af 8890 og 8030 km fra kometens kerne .

Overførslen af ​​billeder begyndte den 4. marts. "Vegas" transmitterede omkring 1500 billeder af det indre af Halleys komet, inklusive omkring 70 billeder af dens kerne, information om støvmiljøet inde i kometen, plasmakarakteristika, målte isfordampningshastigheden ( 40 tons pr. sekund på tidspunktet for "Veg" flyby) og andre data . Billeder af kometens kerne blev taget for første gang i historien. Størrelsen af ​​kernen ( 8 × 8 × 16 km ), rotationsperioden ( 53 timer ) og den omtrentlige orientering af rotationsaksen, det faktum at den roterer i samme retning som kometen i sin omdrejning omkring Solen , overfladens reflektivitet (4%), egenskaber ved støvemissioner, tilstedeværelsen af ​​ringkratere blev fastslået [13] . Derudover påviste AMS tilstedeværelsen af ​​komplekse organiske molekyler.

Den sidste kommunikationssession med Vega-1-stationen blev afholdt den 30. januar 1987. Den registrerede det fulde forbrug af nitrogen i gasflasker. Den sidste session med Vega-2-stationen, hvor hold var om bord, blev afholdt den 24. marts 1987.

Vegas er i øjeblikket inaktive i en heliocentrisk kredsløb .

Noter

  1. ↑ Avanesov, Moroz, 1988 , s. 218.
  2. ↑ Møde med en komet (utilgængeligt link) . NPO dem. S. A. Lavochkina . Hentet 9. oktober 2014. Arkiveret fra originalen 29. juni 2013. 
  3. ↑ #15841  (engelsk) . Gazetteer of Planetary Nomenclature . IAU Working Group for Planetary System Nomenclature.
  4. ↑ 1 2 3 4 National Space Science Data Center. Vega 1 ballon arkiveret 3. marts 2016 på Wayback Machine .
  5. ↑ 1 2 3 4 National Space Science Data Center. Vega 2 Balloon Arkiveret 14. august 2016 på Wayback Machine .
  6. ↑ Kremnev RS et al. VEGA ballonsystem og instrumentering  (engelsk)  // Videnskab. - 1986. - 21. marts ( bd. 231 , nr. 4744 ). - S. 1408-1411 . - doi : 10.1126/science.231.4744.1408 .
  7. ↑ Avanesov, Moroz, 1988 , s. 219.
  8. ↑ Porshnev N. V., Mukhin L. M., Gelman B. E. et al. Gaschromatografisk analyse af produkterne af termiske reaktioner af aerosolen i det venusiske skylag på AMC "Vega-1" og "Vega-2" // Space Research. - 1987. - T. 25 . - S. 715-720 . — .
  9. ↑ Preston R., Severny A. B., Sagdeev R. Z., Blamont J. et al. Balloneksperiment af Vega-projektet: et globalt netværk af radioteleskoper og første resultater // Letters to Astron. magasin - 1986. - T. 12, nr. 1. - S. 25-29.
  10. ↑ Kerzhanovich V. V. et al. Balloneksperiment af VEGA-projektet. Småskala turbulens i Venus' midterste skylag // Letters to Astron. magasin - 1986. - T. 12. Nr. 1. - S. 46-51.
  11. ↑ Blamon J., Sagdeev R. Z., Linkin V. M. et al. Balloneksperiment af Vega-projektet. Foreløbig analyse af resultaterne af målinger i applikationen til dynamikken i Venus atmosfære // Letters to Astron. magasin - 1986. - T. 12. Nr. 1. - S. 52-58.
  12. ↑ Avanesov, Moroz, 1988 , s. 217.
  13. ↑ Avanesov, Moroz, 1988 , s. 223-225.

Litteratur

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
  Automatiske interplanetariske stationer i USSR, lanceret under Venus-udforskningsprogrammet
 Udforskning af Venus med rumfartøj
Fra en flyvende bane
Fra kredsløb
Nedstigning i atmosfæren
På en overflade
ballonsonder _
Planlagte missioner
se også
 Udforskning af kometer med rumfartøjer
Flyver over en lang afstand
Flyver nær kernen
Indsamling og afsendelse af partikler til Jordenstjernestøv
Landende køretøjer
Komet opdagelser
Kometer besøgt af rumfartøjer
  • 1P/Halley
  • 9P/Tempel
  • 19P/Borelli
  • 21P/Giacobini-Zinner
  • 26P/Grigga - Skjellerupa
  • 67P/Churyumova — Gerasimenko
  • 81P/Wilda
  • 103P/Hartley