Venuše Express
Venus Express (umělecký dojem) | |
Všeobecné | |
---|---|
Typ sondy | Orbiter |
Datum zahájení | 9. listopadu 2005 03:33:34 UTC |
Příjezd Venuše | 11. dubna 2006 08:07 UTC |
Bylo dosaženo konečné oběžné dráhy | 7. května 2006 15:31 UTC |
Vzletová hmotnost | 1270 kg |
Hmotnost paliva | 570 kg |
Hmotnost užitečného zatížení | 93 kg |
Velikost sběrnice sondy | 1,4 m × 1,65 m × 1,7 m |
Rozpětí solárních článků | 8 m |
Velikost solárních článků | 5,7 m² |
Výrobce | Hlavní dodavatel EADS Astrium a 25 subdodavatelů ze 14 zemí |
Modelka | |
Číslo odpalovacího zařízení / letu |
Sojuz Fregat / ST 14 |
životnost | cca 3150 dní na oběžné dráze Venuše |
Stabilizace | 3osý |
sdělení | |
Antény | 2 parabolické antény o průměru 1,3 ma 0,3 m plus 2 všesměrové antény |
Kanál | 2 S-Band 2 X-Band |
Vysílač výkonu |
5 wattů v pásmu S, 65 wattů v pásmu X. |
Datová rychlost sondy-země | 19-288 kbit / s |
Země datová rychlost - sonda | 2000 bit / s |
Datové úložiště | 1,5 GB RAM |
zdroj napájení | |
Elektrická energie | 800 W blízko Země a 1100 W na Venuši |
Baterie | 3 lithium-iontové baterie |
Systém motoru | |
Hlavní motor | S 400 s tahem 400 N. |
Řídicí trysky | 2 × 4 S 10 s tahem 10 N. |
palivo | MMH |
Oxidační činidlo | Oxid dusičitý |
Oběžné dráhy | |
První oběžná dráha | 400–350 000 km nadmořská výška s 82 ° rovníkovým sklonem, oběžná doba 9 dní |
Později | Nadmořská výška 165–66 000 km s rovníkovým sklonem 82 °, oběžná doba 24 h |
Venus Express (zkráceně VEX ) byla sonda ze ESA , že dne 9. listopadu 2005 s Sojuz-FG / Fregat rakety z kazašského Bajkonuru byla zahájena vybírat. Po 153 dnech doby cesty vstoupila 11. dubna 2006 na oběžnou dráhu kolem planety Venuše a poslala data až do konce mise koncem roku 2014 a jejího očekávaného spálení ve Venušanské atmosféře. Vesmírná sonda byla první evropskou misí na Venuši po zhruba 20 úspěšných sovětských a amerických misích od 60. let.
Cíle mise
Venus Express vychází z výzvy ESA k opětovnému použití inženýrského modelu Mars Express (2003). Využitím stávajících dílů, včetně vědeckých přístrojů (ze sond Mars Express a Rosetta ), je Venus Express ve srovnání s podobně složitými misemi relativně levnou vesmírnou sondou. Po období výstavby pouhých tří let bylo EADS Astrium schopno dokončit sondu. 1270 kg orbiter nese 93 kg užitečného zatížení a 570 kg paliva. Viditelným rozdílem od sesterské sondy jsou mnohem menší solární panely. Vzhledem k tomu, že sluneční záření je na Venuši vyšší než na Marsu, byla plocha solárních článků zmenšena a mezi solární moduly byla vložena malá zrcadla, která by měla zabránit přehřátí panelů. Očekává se, že mise bude stát 220 milionů eur, včetně 82,4 milionů eur za tělo sondy.
Nejdůležitějším cílem mise je prozkoumat atmosféru Venuše s přibližně 20 km silnou a hustou oblačností. Vědci doufají, že z vyšetřování vyvodí závěry a vhledy do budoucího vývoje zemského klimatu . V popředí jsou také otázky týkající se procesů ve složitém mrakovém systému Venuše, role skleníkového efektu při tvorbě podnebí, příčin chemického složení atmosféry, přítomnosti vody a předpokládané seismické a vulkanické činnosti. Primární mise na oběžné dráze Venuše byla navržena na 486 dní, přesně na dvě rotace Venuše ve vztahu ke hvězdám, což odpovídá dobrým čtyřem dnům Venuše (ve vztahu ke Slunci). Po trvání primární mise následovalo několik prodloužení ze strany ESA: od února 2007 do května 2009, 10. února 2009 do 31. prosince 2009, 2. října 2009 do 31. prosince 2012 a v červnu 2013 až 2015. Venus Express obíhal planetu na eliptické oběžné dráze ve vzdálenosti 250 až 66 000 km. V roce 2008 byla výška pericentra snížena na 185 km. V červnu / červenci 2014 byl dočasně dále snížen na 130–135 km aerobrakováním a 26. července se po zbytek mise opět vypálením motoru zvýšil na 400 km. Od 28. listopadu 2014 byla komunikace se sondou pouze fragmentární.
technologie
Venuše Express se skládala z téměř krychlového (1,4 m × 1,65 m × 1,7 m) centrálního těla. Na začátku mise přepravila sonda celkem 570 kg paliva ve dvou 267 litrových nádržích. Tlak v nádrži je dosahován 35,5 kg těžkou tlakovou nádrží s heliem. Hlavní motor má tah 400 N. Pro drobné úpravy kurzu je potřeba dalších osm menších motorů s tahem 10 N v každé zatáčce. Všechny motory spalují palivovou kombinaci oxid dusičitý a MMH . Prostorová orientace je určena různými senzory, gyroskopy a akcelerometry a měněna čtyřmi setrvačníky 12 Nms.
Přenos výkonu je 5 wattů v S pásmu a 65 W v pásmu X . Datová rychlost k Zemi byla mezi 19 a 228 kbit / s a ze Země až 2 000 bit / s. Jeden očekával minimální (v největší vzdálenosti od Země) 500 megabajtů dat během denních osmi hodin kontaktu se zemí. To je srovnatelné s množstvím dat, které Mars Express poskytuje. Co nejblíže by to mělo být 5 gigabajtů denně. Byly vypočteny průměrně 2 GB / den. Jako úložiště dat slouží RAM o velikosti 12 gigabitů (1,5 gigabajtů).
European Space Operations Center (ESOC) ESA v Darmstadtu vedl misi.
Nástroje
Venus Express používá nástroje vyvinuté pro Mars Express a pro misi komety Rosetta. To umožňuje udržovat nízké náklady na tuto náročnou misi. Celková hmotnost nástrojů je 93 kg. Venus Express nemá přistávací kapsli. Přístrojové vybavení se skládá ze šesti aktivních a jednoho pasivního nástroje. Přístroje lze srovnat s bodem na povrchu planety s přesností 0,04 stupně.
- ASPERA-4 (Švédsko)
- ASPERA (Analyzer of Space Plasmas and Energetic Atoms), původně vyvinutý pro Mars Express a upravený pro Venus Express, bude mimo jiné zkoumat vliv slunečního větru na atmosféru Venuše.
- MAG (Rakousko)
- MAG, další vývoj Rosetta magnetometru ROMAP, bude hledat slabé magnetické pole Venuše a zkoumat vliv Venuše na meziplanetárního magnetického pole.
- PFS (Itálie)
- PFS ( planetární Fourierův spektrometr ), další vývoj PFS, který se již používá na Mars Express , bude zkoumat složení, distribuci teploty a cirkulaci atmosféry Venuše.
- SPICAV (Francie)
- SPICAV ( Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Venus ) je zobrazovací spektrometr pro ultrafialové a infračervené spektrum. Vyplynulo to z experimentu Mars Express SPICAM, který byl vybaven třetím IR kanálem poskytovaným Belgií pro použití na Venus Express. Úkolem SPICAV je studovat atmosféru Venuše.
- VeRa (Německo)
- VeRa ( Venus Express Radio Science ) je pasivní experiment, který studuje atmosféru a povrch Venuše vysíláním signálů na Zemi prostřednictvím atmosféry Venuše. Závěry o atmosféře lze odvodit z fluktuace signálů přijímaných na Zemi.
- VIRTIS (Francie / Itálie / Německo)
- VIRTIS ( Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer ), původně vyvinutý pro Rosettu , mapuje Venuši v infračerveném rozsahu. Má 120 spektrálních kanálů, z nichž by měly být použity pouze tři. Zatímco hustá atmosféra Venuše znemožňuje pozorování pod 70 km ve viditelném rozsahu světla, s IR, podobně jako Saturnův měsíc Titan , se člověk může dívat hlouběji, alespoň v jednom ze tří úzkých pásů dokonce až k zemi. VIRTIS má mimo jiné zkoumat nižší atmosféru. také hledat známky vulkanismu a seismických vln.
- VMC (Německo)
- VMC ( Venus Monitoring Camera ) je jediný experiment Venus Express, který byl nově vyvinut. Má zobrazovat Venuši mimo jiné v ultrafialovém , viditelném a infračerveném pásmu. prozkoumejte pohyb mraků. Snímky ve čtyřech spektrálních rozsazích jsou získávány současně a každý využívá část oblasti čipu CCD snímače . Zorné pole je 17,5 stupňů a rozlišení 0,74 mrad (odpovídá ≈ 405 pixelům na obrázek). To je 185 m od výšky 250 km. V největší vzdálenosti od Venuše rozlišení klesne na 45 km. V apocentru zapadá celá Venuše do zorného pole. Fotoaparát pořídí snímek v apocentru každých 30 minut; celkem 20 kusů. V blízkosti planety se zvyšuje frekvence a každou minutu se pořizuje snímek, takže se na oběžnou dráhu pořídí 80 snímků.
Průběh mise
Spuštění Venus Express bylo naplánováno na 26. října 2005; spouštěcí okno bylo otevřeno od 26. října do 23. listopadu. Start však musel být odložen o 21. října na začátek listopadu, protože uvnitř kapotáže nákladu s již smontovaným horním stupněm Fregat a vesmírnou sondou byly nalezeny nečistoty. Příčinou se ukázal být problém s tepelnou izolací horního stupně Fregat, jehož části byly nalezeny na vesmírné sondě. Vesmírnou sondu však bylo možné rychle a snadno vyčistit, takže 31. října byl start stanoven na 9. listopadu 2005 v 03:33:34 UTC . Start proběhl podle plánu, 96 minut po vzletu se sonda oddělila od Fregatova horního stupně a vydala se na cestu k Venuši. Po dvou korekcích na oběžné dráze a testování všech složek byla v polovině listopadu 2005 úspěšně dokončena první fáze mise (známá jako LEOP ).
Příjezd na Venuši
Dne 11. 2006 , sonda vstoupila na oběžnou dráhu kolem Venuše. Za tímto účelem byl hlavní motor zapálen v 07:17 UTC, který hořel až do 08:07, a zpomalil sondu, která letěla vesmírem rychlostí 29 000 km / h, na 4716 km / h. Byl tedy zachycen gravitační silou Venuše a přiveden na eliptickou oběžnou dráhu s oběžnou dobou devíti dnů.
Května 7, 2006, s několika dalších zapalování motoru, sonda dosáhla cílovou dráhu 24 hodin na 15:31 SELČ (v apoapsis ). To má nadmořskou výšku mezi 250 a 66 000 km nad povrchem planety a 82 ° rovníkovým sklonem, s nejnižším bodem nad severní polokoulí a nejvyšším nad jižní polokoulí. Při výběru cílové oběžné dráhy hrálo roli několik důvodů:
- Téměř polární dráha umožňuje globální průzkum Venuše.
- Eliptická oběžná dráha umožňuje nahrávání s různými rozlišeními, od malých sekcí s vysokým rozlišením až po téměř globální pohledy, stejně jako zkoumání všech vrstev atmosféry.
- Oběžná dráha má orbitální čas asi 24 hodin, což umožňuje sondě komunikovat se stejnou pozemskou stanicí každý den ve stejnou dobu.
- Do vlaku se dá dostat s malým množstvím paliva. Aby bylo možné brzdit na oběžnou dráhu s přiměřeným množstvím paliva, musí se brzdný manévr uskutečnit v blízkosti planety; výsledná oběžná dráha je velmi eliptická. S několika dalšími krátkými brzdami v nejnižším bodě je pak nejvyšší bod spuštěn do požadované výšky, zatímco nejnižší bod klesá jen relativně málo.
V polovině května byly úspěšně zahájeny všechny přístroje, s výjimkou PFS, a rutinní provoz byl zahájen 4. června podle plánu.
12. června se sonda krátce přepla do bezpečného režimu kvůli problému s pozemní stanicí; rutinní vyšetřování pokračovalo od 16. června.
Od 16. října byla sonda připravena na horní konjunkci Venuše (Venus - slunce - země v jedné linii), rychlost přenosu dat byla nastavena na 298 bit / s pro přenos a 250 bit / s pro příjem. Během úhlové vzdálenosti 1,3 ° ke slunci bylo provedeno 1600 pingů , aby se otestoval přenos, signály trvaly 813 sekund na vzdálenost 244 milionů km.
Datová rychlost byla 8. listopadu opět zvýšena a rutinní vyšetření byla znovu provedena od 11. listopadu.
14. listopadu: Drobné problémy s rozhlasovou stanicí Cebreros ve Španělsku.
13. ledna 2007: Vědecké výzkumy nebyly ovlivněny obnovenými problémy s pozemní stanicí.
13. července 2008 začalo několik manévrů zvyšovat výstřednost oběžné dráhy. Periapsis (nejnižší bod dráhy) byla snížena a apoapsis (nejvyšší bod dráhy) se zvýší. S konstantní orbitální dobou to zajišťuje, že sonda letí blíže k Venuši a že atmosférické procesy mohou být zkoumány podrobněji.
První výsledky
V polovině dubna 2006 byly zaznamenány ultrafialové a infračervené snímky jižní polární oblasti na noční straně Venuše z 206 452 km, protože to nikdy předtím nebylo možné, a byly přeneseny na Zemi. Ukazují jasné spirálovité vířivé struktury asi 55 km nad jižním pólem, který je jinak pokryt neproniknutelnými mraky jako celá planeta. 27. června 2006 ESA oznámila, že fotografie první oběžné dráhy Venuše poprvé ukazují dvojitý vír nad jižním pólem Venuše.
V říjnu 2011 odhalila analýza výsledků měření ze spektrometru SPICAV s ohledem na absorpci ultrafialového záření v atmosféře Venuše tenkou ozonovou vrstvu . Nachází se v nadmořské výšce kolem 90 až 120 km a má koncentraci molekul ozonu , která je zhruba stokrát až tisíckrát nižší než koncentrace ozonové vrstvy Země .
Konec mise
16. května 2014 ESA prohlásila, že plánovaná pozorování mají být dokončena, a na konci mise oznámila aerokrakovací manévr sondy. S ním byly zkoumány hlubší atmosférické vrstvy i postupy pro budoucí manévry aerobraků. Do 11. července 2014 byla Venuše Express nejméně 130 km od povrchu. Sonda tento přístup přežila a poskytla cenná data o atmosféře i o zahřátí sondy, jakož i hodnoty zrychlení, které umožňují přesnější mapování Venuše. V reakci na to ESA oznámila, že zvedne oběžnou dráhu zpět na 450 km, kde bude pokračovat průzkum Venuše.
Výška pericentra neustále klesá v důsledku sil třetího těla. Každých šest měsíců se Venuše znovu zvyšuje výška pericentra, takže výška 190 km neklesne na následujících šest měsíců. To bude pokračovat, dokud nedojde palivo. 28. listopadu 2014 ztratil ESOC kontakt se sondou; od té doby je schopen přijímat data pouze sporadicky. Nejpravděpodobnějším závěrem je, že sonda již nemá žádné palivo pro regulaci své polohy a pro stabilní vyrovnání antén vůči zemi, takže nejsou možné ani korekce na oběžné dráze, ani trvalý kontakt mezi sondou a zemí.
Viz také
webové odkazy
- Webové stránky ESA Venus Express (angl.)
- Web ESA Science na Venus Express (angl.)
- Venus Express at DLR (německy)
- Raumfahrer.net: speciální stránka Venus Express (německy)
- Bernd Leitenberger: Vesmírná sonda Venus Express (německy)
- Bernd Leitenberger: Nástroje z Venus Express (německy)
Individuální důkazy
- ↑ ESA: Vložení oběžné dráhy Venuše
- ↑ ESA: Planetární dobrodružství pokračuje - operace Mars Express a Venus Express prodlouženy , 27. února 2007 (anglicky)
- ↑ ESA: ESA rozšiřuje mise ke studiu Marsu, Venuše a zemské magnetosféry , 10. února 2009 (anglicky)
- ↑ ESA: Rozšíření misí schváleno pro vědecké mise , 2. října 2009 (anglicky)
- ↑ ESA: Rozšíření pro četné mise , 5. července 2013 (německy)
- ↑ ESA: Venus Express dosahuje nejnižší nadmořské výšky v pericentru , 14. října 2008 (anglicky)
- ↑ ESA: Venus Express dosahuje nejnižší nadmořské výšky v pericentru , 16. prosince 2014 (anglicky)
- ↑ a b DLR: Sopky pod oparem Venuše , 10. dubna 2006
- ↑ ESA: Zpráva o stavu č. 3 - Konec aktivit LEOP , 15. listopadu 2005
- ↑ DLR: Venus Express se úspěšně houpá na oběžnou dráhu , 11. dubna 2006
- ↑ ESA: Venus Express dosáhla konečné oběžné dráhy 9. května 2006
- ↑ sci.esa.int
- ↑ sci.esa.int
- ↑ sci.esa.int
- ↑ sci.esa.int
- ↑ sci.esa.int
- ↑ ESA: Venus Express - Orbit Maneuver Článek na raumfahrer.net
- ↑ ESA: Neočekávané podrobnosti vůbec prvních snímků jižního pólu Venuše , 13. dubna 2006
- ↑ ESA: Odhalen dvojitý vír na jižním pólu Venuše! , 27. června 2006
- ↑ V atmosféře Venuše byla objevena jemná ozonová vrstva. Citováno 16. října 2011 .
- ↑ ESA: Venus Express se chystá vyrazit 16. května 2014
- ↑ Stefan Deiters: Sbohem evropské sondě Venuše. VENUS EXPRESS. astronews.com, 17. prosince 2014, přístup 18. prosince 2014 .