Хронология установки приборов на борту космического телескопа 6 страница

В течение 1998 г. были решены большинство научных задач, ради которых запускался аппарат. Прежде всего, было уточнён возможный объём льда на южном полюсе Луны, его содержание в грунте учёные оценили как 1-10 % и ещё более сильный сигнал указывал на наличие льда на северном полюсе. На обратной стороне Луны магнитометром были обнаружены сравнительно мощные локальные магнитые поля – 40 нТл (0,1 % от земного магнитного поля), которые сформировали 2 небольшие магнитосферы диаметром около 200 км. По возмущениям в движении аппарата было обнаружено 7 новых масконов.

Также была проведена первая глобальная спектрометрическая съемка в гамма-лучах, по итогам которой были составлены карты распределения титана, железа, алюминия, калия, кальция, кремния, магния, кислорода, урана, редкоземельных элементов и фосфора, и создана модель гравитационного поля Луны с гармониками до 100-го порядка, что позволяет очень точно рассчитывать орбиту спутников Луны.

По первоначальным планам Lunar Prospector должен был закончить работу до 28 июля 1999 г. В этот день должно было состояться лунное затмение, в ходе которого аппарат более чем на 3 часа остался бы без освещения Солнцем и неминуемо разрядил бы свои батареи. Однако аппарат выжил (ценой тотального отключения научной аппаратуры) и был готов совершить свой последний эксперимент: управляемое падение в кратер на южном полюсе Луны, где предполагалось наличие льда. По выбросу материалов во время удара учёные надеялись точно установить содержание льда в кратере. 31 июля аппарат выдал последний импульс и пошёл вниз. За событием наблюдали все крупнейшие телескопы Земли и космический телескоп Хаббл, однако никакого облака пыли или иного эффекта в месте падения обнаружено не было. Аналогичный эксперимент был повторен в 2006г. с АМС SMART-1, тогда слабую вспышку в месте удара зарегистрировал лишь один крупный телескоп на Гавайях.

Американская Lunar Precursor Robotic Program (LPRP, Предшествующая программа по изучению Луны автоматами) – «новая лунная программа НАСА» по отправке АМС, которые позволят подготовиться к будущим пилотируемым полётам на Луну. По программе LPRP осуществленно 2 запуска АМС, первая из которых 23 июня 2009 г. достигла Луны: Lunar Reconnaissance Orbiter и Lunar Crater Observation and Sensing Satellite.

Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO, Лунный орбитальный зонд) – автоматическая межпланетная станция NASA, искусственный спутник Луны. Запуск с помощью РН «Атлас-5» состоялся 19 июня 2009 г. 23 июня 2009 г. зонд вышел на лунную орбиту.

LRO (рис. 7.28) вместе с другим аппаратом Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) являются авангардом программы НАСА «Lunar Precursor Robotic Program» по возвращению на Луну.

Приборы на борту зонда (рис. 7.29). Орбитальный аппарат массой 1846 кг несёт на себе комплекс из шести научных инструментов и одного прибора для проверки новых технологий.

CRaTER (Cosmic Ray Telescope for the Effects of Radiation) — основным предназначением этого прибора является оценка вредного воздействия космических лучей и солнечной радиации на биологические объекты.

DLRE (The Diviner Lunar Radiometer Experiment) — измерение теплового излучения лунной поверхности и его изменения в течение суток, информация нужная для будущих работ на поверхности Луны.

LAMP (The Lyman-Alpha Mapping Project) — прибор для поиска льда в неосвещённых кратерах. Он наблюдает отражение ультрафиолетового излучения звёзд (линии серии Лаймана) от лунной поверхности.

LEND (The Lunar Exploration Neutron Detector) — прибор российского производства, для составления подробных карт содержания атомов водорода в лунной поверхности.

LOLA (The Lunar Orbiter Laser Altimeter) лазерный альтиметр для составления точной карты высот.

LROC (The Lunar Reconnaissance Orbiter Camera) главная оптическая камера, для получения фотографий поверхности Луны с разрешением до полуметра, с помощью которых будут искать подходящие места для посадки пилотируемых экспедиций. LROC состоит из трех камер: камеры низкого разрешения (WAC) и двух камер высокого разрешения (NAC), первая из которых предназначена для получения общих планов местности, а две другие — для фотографий с большим разрешением. Планируется сделать фотографии примерно 8 % лунной поверхности, в том числе 1) всех мест, связанных с деятельностью человека: мест посадок пилотируемых кораблей «Аполлон», американских и советских автоматических станций, а также кратеров, образовавшихся при падении искусственных спутников Луны и других аппаратов; 2) 50 «зон повышенного интереса», отобранных учеными и 3) околополярных районов, которые сейчас считаются наиболее перспективными для организации обитаемой базы.

Mini-RF (The Miniature Radio Frequency) — тестирование нового легковесного радара с синтезированной апертурой.

Мощность потребляемая КА LRO составляет 1850 Вт.

Планируется, что LRO будет выведен на полярную орбиту сроком на один год. В дополнительной расширенной фазе миссии (ещё 5 лет) он может служить ретранслятором для будущих лунных спускаемых аппаратов и луноходов.

Аппарат будет производить следующие исследования:

– изучение лунной глобальной топографии;

– измерение радиации на лунной орбите;

– изучение лунных полярных регионов, включающее в себя поиск залежей водяного льда и исследование параметров освещённости;

– составление сверхточных карт с нанесением объектов не менее 0,5 м с целью найти лучшие посадочные площадки.

В начале июля 2009 г. были начаты работы по отладке и калибровке бортовых приборов.

17 июля 2009 г., перед 40-летним юбилеем первой высадки на Луну, были опубликованы сделанные LRO фотографии. На будущее запланированы съёмки других памятных мест Луны, например стоянок «Луноходов».

6 сентября 2011 г. NASA представила более детальные снимки мест пилотируемых экспедиций, сделанные LRO, для этого зонд был переведен на более низкую орбиту над поверхностью Луны.

Lunar CRater Observation and Sensing Satellite (LCROSS, Космический аппарат для наблюдения и зондирования лунных кратеров, рис. 7.30) – название автоматической межпланетной станции НАСА, запущенной 19 июня 2009 г. ракетой-носителем «Атлас-5» вместе с Lunar Reconnaissance Orbiter к Луне. От полёта LCROSS ожидалось получить окончательные сведения о наличии водяного льда на южном полюсе луны, который мог бы сыграть важную роль для будущих пилотируемых экспедиций на Луну.

9 октября 2009 г. в районе кратера Кабеус (Cabeus) упал разгонный блок «Центавр». В результате падения выброшено облако из газа и пыли. LCROSS массой 534 кг с потребляемой мощностью 372 Вт пролетел сквозь выброшенное облако, анализируя вещество, поднятое со дна кратера и упал в тот же кратер, успев передать на Землю результаты своих исследований. С лунной орбиты за падением следил зонд LRO, с околоземной – космический телескоп «Хаббл» и европейский спутник «Odin». С земли – крупные обсерватории.

Гавайские острова стали центром наблюдений, поскольку в этом районе расположено значительное количество крупных астрономических инструментов.

Наблюдать результат падения смогли и астрономы-любители в телескопы с апертурой от 25 см. Для них NASA опубликовало детальные данные о том, где можно будет увидеть столкновение при помощи телескопов.

Также NASA TV организовала прямую трансляцию с аппарата LCROSS.

По причинам пока не известным, высота облака частиц от взрыва оказалась существенно ниже рассчитанной – 1,6 км вместо 10, так что шлейф от взрыва оказался недоступен для наблюдения наземными телескопами. Однако выброшенного количества породы хватило для её анализа LCROSS, и 14 ноября 2009 г. НАСА опубликовало предварительные результаты из которых можно было сделать вывод, что облако частиц содержало не меньше 100 кг воды.

22 октября 2010 г., в журнале «Science» опубликованы результаты исследований зонда LCROSS. Сообщается, что на полюсах спутника Земли были обнаружены залежи льда и других веществ. Особенно неожиданным для учёных стало наличие на Луне большого количества ртути и серебра.

После столкновения с Луной «Центавра» поднялось облако пара, температура которого составляла 826,85 °C. Вслед за ним поднялось облако пыли. LCROSS зарегистрировал наличие порядка 143–167 кг воды в виде пара и льда в поднятом облаке. Это позволило оценить массовую долю льда в реголите примерно в 2,7-8,5 %. При этом другая группа, наблюдавшая за тем же событием при помощи инструмента DLR (Diviner Lunar Radiometer), установленного на зонд LRO, полагает, что часть пара прошла мимо сенсоров LCROSS, и общая масса поднятой воды составляла порядка 300 кг.

В поднятом облаке были также зафиксированы такие вещества как ртуть и серебро. В поднятом облаке пыли спектроскопические данные, полученные зондом LRO, выявили наличие 570 кг угарного газа, 140 кг молекулярного водорода, 160 кг кальция, 120 кг ртути и 40 кг магния. По данным зонда LCROSS в облаке обнаружили следы натрия, аммиака, гидроксильных групп, углекислого и угарного газа, а также серебра. Следы серебра и золота обнаруживались на Луне и ранее, но в незначительных количествах. По мнению учёных, все эти вещества были занесены на планету кометами, метеоритами и астероидами. Под действием Солнца летучие вещества испарялись и разносились по Луне, но в конце концов оседали в вечно холодных районах вблизи полюсов.

The Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) – программа изучения гравитационного поля и внутреннего строения Луны, реконструкции её тепловой истории.

Программа реализуется парой КА, которые были запущены 10 сентября 2011 г. с помощью РН «Дельта-2» в конфигурации 7920Н-10 со стартовой площадки SLC-17B Мыса Канаверал. Производители КА Lockheed Martin Space Systems и Massachusetts Institute of Technology. Задачами КА являются изучение Луны, а так же ее фотографирование с селеноцентрической орбиты. Космические аппараты вышли на орбиту Луны: GRAIL-A 1 января 2012 г., GRAIL-B 2 января 2012 г. (рис. 7.31). Длительность полёта составит несколько месяцев. Космическая платформа КА имеет массу 132,7 кг. В качестве источников питания выступают солнечные батареи и литий-ионные аккумуляторы.

Описание миссии. Известно, что на Луне присутствуют крупные гравитационные аномалии, источники которых – масконы.

С помощью двух аппаратов GRAIL-A и GRAIL-B, следующих друг за другом по практически одной орбите, на расстоянии друг от друга от 175 до 225 км, будет составлена карта аномалий гравитационного поля Луны. Зонды будут вести свои исследования автономно, без постоянного контроля с Земли. Система микроволнового измерения дальности будет параметрировать расстояние между этими двумя спутниками. Изменения этого расстояния характеризуют гравитационую карту Луны. Для увеличения точности измерений высота окололунной орбиты будет поддерживаться очень низкой, около 50 км, что примерно соответствует средней высоте LRO. Выход на окололунную орбиту был осуществлён по схеме баллистического захвата с прохождением точки L1, которая не требует большого тормозного импульса возле Луны (порядка 800 м/с), но увеличивает время полёта к Луне с 3 суток до 3,5 месяцев. Столько же должна продлиться и научная фаза программы. После окончания программы аппараты упадут на поверхность Луны за срок порядка 40 дней.

Эта миссия подобна ранее начатому проекту Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), изучавшему гравитационное поле Земли. GRAIL будет измерять поле силы тяжести на низкой орбитальной траектории вокруг Луны, в тысячу раз повысив точность предыдущих исследований. В дополнение к полезной информации о гравитационном поле, GRAIL должна дать учёным более полную информацию о формировании Луны и остальной части твёрдых планет Солнечной системы.

Лунные зонды GRAIL-A и GRAIL-B, в настоящее время вращающиеся по селеноцентрической орбите, получили собственные имена – Ebb и Flow.

Основной задачей миссии станет исследование гравитационного поля и внутреннего строения спутника. GRAIL-A и GRAIL-B, находящиеся на одной орбите на небольшом расстоянии друг от друга, будут испытывать действие гравитационной силы, меняющейся в зависимости от рельефа местности, над которой они пролетают, и от распределения массы в недрах Луны. Такие изменения должны приводить к смещению GRAIL-A относительно GRAIL-B, а учёные регистрируют эти незначительные сдвиги.

Каждый из зондов также оснащён небольшой камерой MoonKAM, передающей снимки не самого высокого качества. Её работой будут управлять не сотрудники НАСА, а простые школьники, которые смогут выбирать конкретное время и место съёмки, следить за выполнением своей заявки на сайте MoonKAM и просматривать подготовленные в соответствии с заявкой фотографии лунной поверхности