Генезис (космический корабль)
![]() В своей собирающей конфигурации космический корабль «Генезис» обнаружил несколько типов коллекторов солнечного ветра , а также ионные и электронные мониторы. | |
Тип миссии | Миссия по возврату образцов |
---|---|
Оператор | НАСА · Лаборатория реактивного движения |
ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ | 2001-034А |
САТКАТ нет. | 26884 |
Веб-сайт | генезисмиссия |
Продолжительность миссии | 3 года, 30 дней, 23 часа, 44 минуты [ 1 ] |
Свойства космического корабля | |
Производитель | Локхид Мартин Спейс Системс |
Стартовая масса | 636 кг (1402 фунта) [ 2 ] |
Сухая масса | 494 кг (1089 фунтов) [ 3 ] |
Размеры | 2,3 × 2,0 м (7,5 × 6,6 футов) [ 3 ] |
Власть | 254 Вт ( солнечная батарея / NiH 2 аккумулятор ) [ 3 ] |
Начало миссии | |
Дата запуска | 8 августа 2001 г., 16:13:40 UTC [ 2 ] (23 года, 11 дней назад) |
Ракета | Дельта II 7326-9,5 (Д287) [ 2 ] |
Запуск сайта | Мыс Канаверал SLC-17A [ 2 ] |
Подрядчик | Боинг |
Конец миссии | |
Дата посадки | 8 сентября 2004 г., 15:58 UTC [ 2 ] (19 лет, 11 месяцев, 11 дней назад) |
Посадочная площадка | Испытательный полигон Дагуэй , Юта 40 ° 11'19 "N 113 ° 12'46" W / 40,18861 ° N 113,21278 ° W |
![]() Официальная эмблема Genesis миссии |
Генезис был НАСА зондом , который собирал образцы частиц солнечного ветра и возвращал их на Землю для анализа. Это была первая миссия НАСА по возврату образцов, которая вернула материал со времен программы «Аполлон» , и первая миссия, которая вернула материал из-за орбиты Луны . [ 4 ] [ 5 ] Genesis был запущен 8 августа 2001 года, а возвращаемая капсула образца совершила аварийную посадку в штате Юта 8 сентября 2004 года после того, как конструктивный недостаток помешал раскрытию тормозного парашюта . В результате аварии пострадали многие сборщики проб. Хотя большинство из них были повреждены, некоторые коллекционеры были успешно восстановлены. [ 6 ]
Научная группа Genesis продемонстрировала, что часть загрязнения можно удалить или избежать, а также что частицы солнечного ветра можно анализировать с использованием различных подходов, достигая всех основных научных целей миссии. [ 7 ] [ 8 ]
Цели
[ редактировать ]Основными научными целями миссии были: [ 9 ]
- Получить точное солнечных изотопов содержание ионов в солнечном ветре, поскольку по существу отсутствуют данные, имеющие точность, достаточную для решения задач планетарной науки;
- Получить значительно улучшенное содержание солнечных элементов в 3–10 раз по точности по сравнению с тем, что указано в литературе;
- Создать резервуар солнечной материи для науки 21 века, который будет архивироваться так же, как и лунные образцы.
Соответственно, для достижения научных целей миссии космический корабль «Генезис» был спроектирован для сбора ионов солнечного ветра и возвращения их на Землю для анализа. [ 10 ] Genesis имел несколько различных коллекторов солнечного ветра, каждый из которых пассивно собирал солнечный ветер; то есть коллекторы находились в космосе лицом к Солнцу, в то время как ионы солнечного ветра врезались в них со скоростью более 200 км/с (120 миль/с) и при ударе зарывались в поверхность коллекторов. Этот пассивный сбор представляет собой процесс, аналогичный тому, который используется в полупроводниковой промышленности для изготовления определенных типов устройств, а моделирование этого процесса осуществляется с помощью программы свободного доступа SRIM . [ 11 ]
Большинство коллекторов Genesis постоянно отбирали образцы всего солнечного ветра, с которым столкнулся космический корабль («объемный солнечный ветер»). Тем не менее, космический корабль также нес три группы коллекторов, которые запускались при возникновении определенных «режимов» (быстрые, медленные, корональные выбросы массы ) солнечного ветра, что определялось бортовыми электронными и ионными мониторами. [ 12 ] Эти развертываемые коллекторные массивы были разработаны для предоставления данных для проверки гипотезы о том, что породообразующие элементы сохраняют свои относительные пропорции на протяжении всего процесса формирования солнечного ветра.
существовал третий тип коллектора На Генезисе : концентратор, который собирал объем солнечного ветра, но отличался тем, что электростатически отталкивал водород и имел достаточно напряжения, чтобы фокусировать более легкие элементы солнечного ветра на небольшой мишени, концентрируя эти ионы в несколько раз. ~20. Целью концентратора было получение образца с повышенным содержанием ионов солнечного ветра, чтобы аналитики могли точно измерить изотопы легких элементов . [ 13 ] [ 14 ]
-
Приборы Genesis космического корабля
-
Космический корабль в Центре опасного обслуживания полезной нагрузки с обеими развернутыми солнечными батареями.
Операция
[ редактировать ]Профиль миссии
[ редактировать ]
«Генезис» — миссия класса «Дискавери» Лаборатории НАСА реактивного движения (JPL) Калифорнийского технологического института . Космический корабль был спроектирован и построен компанией Lockheed Martin Space Systems, общая стоимость миссии составила 264 миллиона долларов США .
НАСА запустило корабль на ракете Delta II 7326 8 августа 2001 года в 16:13:40 UTC с мыса Канаверал . Разработкой траектории миссии руководил Мартин Ло . После запуска Genesis совершил круиз к Земле-Солнцу L 1 , затем выполнил маневр по выведению на орбиту Лиссажу , выйдя на эллиптическую орбиту около L 1 16 ноября 2001 года. 3 декабря Genesis обнажил свои коллекторные массивы и начал собирать частицы солнечного ветра . Процесс сбора завершился через 850 дней, 1 апреля 2004 года, когда космический корабль совершил пять витков гало вокруг L 1 . [ 17 ] «Генезис» начал свое возвращение на Землю 22 апреля 2004 года. Фаза возвращения включала обход орбиты в сторону Земли L 2 , чтобы корабль можно было вернуть в дневное время, поскольку прямой подход заставил бы его вернуть ночью. После завершения одного гало-витка вокруг L 2 капсула возврата образцов Genesis отделилась от автобуса космического корабля и вернулась на Землю для запланированного восстановления 8 сентября 2004 года. [ 18 ]
Фаза восстановления
[ редактировать ]После завершения этапа сбора массивы коллекторов были помещены в капсулу возврата проб, и космический корабль вернулся на Землю. По мере приближения капсулы к Земле и на первых этапах возвращения в атмосферу все выглядело хорошо.
Было проведено тщательное планирование поиска капсулы. Обычное приземление на парашюте могло привести к повреждению хрупких образцов, поэтому план миссии предусматривал в воздухе извлечение капсулы для возврата образцов . Примерно на высоте 33 км (21 мили) над землей тормозной парашют для медленного спуска должен был быть развернут . Затем, на высоте 6,7 км (4,2 мили), должен был быть развернут большой парафойл, чтобы замедлить дальнейшее снижение и оставить капсулу в устойчивом полете. Затем вертолет , а также второй вертолет в качестве резервного, должен был попытаться поймать капсулу парашютом на конце пятиметрового крюка. После извлечения капсула должна была совершить мягкую посадку.
Капсула для возврата образцов вошла в атмосферу Земли над северным Орегоном в 16:55 по всемирному координированному времени 8 сентября 2004 г. со скоростью примерно 11,04 км/с (24 706 миль в час). [ 18 ] Из-за конструктивного недостатка датчика замедления раскрытие парашюта так и не сработало, а спуск космического корабля замедлялся только собственным сопротивлением воздуха . [ 19 ] Запланированное возвращение в воздух не удалось осуществить, и капсула врезалась в пустыню полигона Дагуэй в округе Туэл, штат Юта , на скорости около 86 м/с (310 км/ч; 190 миль в час).
Капсула раскололась при ударе, также была повреждена часть внутренней капсулы с образцом. Повреждения оказались менее серьезными, чем можно было ожидать, учитывая его скорость; в некоторой степени оно было смягчено падением на довольно мягкую землю.
Несработавшие пиротехнические устройства в системе раскрытия парашюта и токсичные газы из аккумуляторов задержали подход спасательной группы к месту крушения. После того, как все было сделано безопасно, поврежденную капсулу возврата проб закрепили и перенесли в чистое помещение для проверки; одновременно команда обученного персонала обыскала территорию в поисках фрагментов коллекционера и взяла образцы местной пустынной почвы, чтобы заархивировать их в качестве эталона для выявления возможных загрязнителей в будущем. Усилия по восстановлению, предпринятые членами команды Genesis на полигоне для испытаний и тренировок в Юте , которые включали проверку, каталогизацию и упаковку различных коллекционеров, заняли четыре недели. [ 20 ]
Судьба космического корабля-автобуса
[ редактировать ]
После выпуска капсулы для возврата образцов 8 сентября 2004 года автобус космического корабля отправился обратно к точке Лагранжа Земля-Солнце ( L 1 ). 6 ноября 2004 г. был выполнен маневр коррекции траектории, позволивший автобусу космического корабля в конечном итоге покинуть L 1 , если он не использовался для расширенной миссии. Окончательные команды были переданы автобусу 2 декабря 2004 года. [ 21 ] перевод Genesis в спящий режим. Находясь в этом «безопасном» режиме, он будет продолжать передавать информацию о своем состоянии, автономно направляя свои солнечные батареи на Солнце. Автобус космического корабля покинул L 1 примерно 1 февраля 2005 года, оставаясь на гелиоцентрической орбите, ведущей к Земле. [ 22 ]
Отбор проб и результаты
[ редактировать ]
Первоначальные исследования показали, что некоторые пластины рассыпались при ударе, но другие остались практически нетронутыми. В капсулу попала грязь пустыни, но не жидкая вода. Поскольку ожидалось, что частицы солнечного ветра будут встроены в пластины, тогда как считалось, что загрязняющая грязь просто лежит на поверхности, грязь удалось отделить от образцов. [ 23 ] Неожиданно оказалось, что труднее всего разобраться в процессе анализа проб не с земной пустынной почвой, попавшей в результате крушения, а с собственными соединениями корабля, такими как смазочные материалы и строительные материалы. [ 24 ]
Аналитическая группа заявила, что они смогут достичь большинства своих основных научных целей. 21 сентября 2004 года началась добыча, а в январе 2005 года первый образец алюминиевой пластины был отправлен учёным Вашингтонского университета в Сент-Луисе . на анализ [ 25 ]
Образцы солнечного ветра Genesis находятся под долгосрочным хранением в Космическом центре имени Джонсона НАСА, так что по мере развития методов анализа образцов первозданные образцы солнечного ветра будут доступны научному сообществу в ближайшие десятилетия. [ 7 ]
Благородные газы
[ редактировать ]В 2007 году ученые Вашингтонского университета опубликовали подробные результаты исследований изотопов неона и аргона . [ 26 ] Остальные результаты по элементному и изотопному составу благородных газов были опубликованы в 2009 году. [ 27 ] Результаты согласуются с данными лунных образцов, содержащих «молодой» (около 100 миллионов лет) солнечный ветер, что указывает на то, что состав солнечного ветра не менялся по крайней мере в течение последних 100 миллионов лет. [ 27 ]
Изотопы кислорода
[ редактировать ]20 апреля 2005 года ученые Космического центра Джонсона в Хьюстоне сняли с концентратора четыре коллектора солнечного ветра и обнаружили их в отличном состоянии. Цели концентратора собирали ионы солнечного кислорода во время миссии и будут проанализированы для измерения изотопного состава солнечного кислорода, что является наиболее приоритетной целью измерения для Genesis . [ 28 ]
10 марта 2008 года команда объявила, что анализ пластины карбида кремния из концентратора Genesis показал, что на Солнце более высокая доля кислорода-16 ( 16 О ) относительно Земли, Луны, Марса и массивных метеоритов. [ 29 ] [ 30 ] Это означает, что неизвестный процесс истощил количество кислорода-16 в солнечном диске протопланетного материала примерно на 6% до слияния пылевых частиц, которые сформировали внутренние планеты и пояс астероидов. [ 31 ]
Изотопы азота
[ редактировать ]Азот был ключевым целевым элементом, поскольку масштабы и происхождение его изотопных вариаций в материалах Солнечной системы были неизвестны. Материал мишени показал, что имплантированный азот солнечного ветра обладает 15 Н/ 14 N Коэффициент 2,18 × 10 −3 (т.е. на ≈40% беднее по 15 N относительно земной атмосферы). 15 Н/ 14 Отношение N протосолнечной туманности составляло 2,27 × 10 −3 , что является самым низким 15 Н/ 14 Соотношение N, известное для объектов Солнечной системы. Этот результат демонстрирует крайнюю изотопную гетерогенность азота зарождающейся Солнечной системы и объясняет 15 Обедненные N компоненты наблюдаются в резервуарах Солнечной системы. [ 32 ]
Совет по расследованию происшествий (MIB)
[ редактировать ]
Был назначен Совет НАСА по расследованию происшествий (MIB) в составе 16 членов, включая экспертов по пиротехнике , авионике и другим специальностям. MIB начал свою работу 10 сентября 2004 года, когда прибыл на полигон Дагвей. Он определил, что все научное оборудование, курируемое Космическим центром Джонсона, может быть выпущено и не требуется для работы совета. И JPL, и Lockheed Martin начали готовить данные о полетах и другие записи для MIB.
20 сентября 2004 года MIB объявило, что капсула, из которой извлечен научный материал, будет перевезена на объект Lockheed Martin Space Systems недалеко от Денвера, штат Колорадо , для использования MIB. [ 33 ]
Первая возможная причина неудачного раскрытия парашютов была объявлена в пресс-релизе от 14 октября. Компания Lockheed Martin разработала систему с неправильной ориентацией внутренних механизмов датчика ускорения (переключатель G был установлен задом наперед), и при проверке конструкции ошибка не была обнаружена. Акселерометр установлен по неправильной конструкции. Предполагаемая конструкция заключалась в создании электрического контакта внутри датчика при силе 3 g (29 м/с). 2 ), поддерживая его при максимально ожидаемых 30 g (290 м/с). 2 ), и снова разрываем контакт при 3 g, чтобы начать последовательность выпуска парашюта. Вместо этого никакого контакта так и не произошло. [ 34 ]
Та же самая общая концепция парашюта была также использована на Stardust космическом корабле для возврата образцов кометы , который успешно приземлился в 2006 году.
Председатель комиссии по расследованию НАСА Майкл Рышкевич отметил, что ни одна из строгих процедур проверки в НАСА не выявила ошибки, заявив: «Было бы очень легко это перепутать». [ 35 ]
Этот несчастный случай аналогичен первоначальному событию, которое вдохновило Эдварда А. Мерфи-младшего сформулировать ныне знаменитый закон Мерфи : акселерометр, установленный задом наперед. [ 36 ] 6 января 2006 года Рышкевич сообщил, что компания Lockheed Martin пропустила процедуру предварительных испытаний корабля, и отметил, что в ходе испытаний можно было легко обнаружить проблему. [ 37 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Бытие: Подробно» . Исследование Солнечной системы НАСА . Проверено 25 сентября 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и «Бытие: Подробно» . Исследование Солнечной системы НАСА . Проверено 2 февраля 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «Генезис» . Координированный архив данных НАСА по космическим наукам . Проверено 2 февраля 2020 г.
- ^ Сиддики, Асиф А. (2018). За пределами Земли: Хроника исследования глубокого космоса, 1958–2016 гг. (PDF) . Серия по истории НАСА (2-е изд.). Вашингтон, округ Колумбия: Офис программы истории НАСА. п. 2. ISBN 9781626830424 . LCCN 2017059404 . СП2018-4041.
- ↑ НАСА «Звездная пыль» Миссия стартовала за два года до «Генезиса» , но вернулась на Землю только через два года после возвращения «Генезиса » .
- ^ «Образцы солнечного ветра Genesis» . Кураторская серия. НАСА/Лаборатория реактивного движения.
- ^ Перейти обратно: а б Райзенфельд, Дэниел Б.; и др. (июнь 2013 г.). «Условия и состав солнечного ветра во время миссии Genesis, измеренные космическим кораблем на месте». Обзоры космической науки . 175 (1–4): 125–164. Бибкод : 2013ССРв..175..125Р . дои : 10.1007/s11214-013-9960-2 . S2CID 120682800 .
- ^ «Научная группа Бытия» . НАСА/Лаборатория реактивного движения.
- ^ «Предложение миссии Genesis Discovery 5» . НАСА/Лаборатория реактивного движения. Архивировано из оригинала 29 апреля 2009 года.
- ^ Бернетт, Д.С.; и др. (январь 2003 г.). «Миссия Genesis Discovery: возвращение солнечной материи на Землю». Обзоры космической науки . 105 (3–4): 509–534. Бибкод : 2003ССРв..105..509Б . дои : 10.1023/А:1024425810605 . S2CID 189763898 .
- ^ Зиглер, Джеймс Ф. «Остановка и диапазон ионов в материи» . SRIM.org .
- ^ Барраклаф, БЛ; и др. (январь 2003 г.). «Плазменные ионные и электронные инструменты для миссии Генезис». Обзоры космической науки . 105 (3–4): 627–660. Бибкод : 2003ССРв..105..627Б . дои : 10.1023/А:1024426112422 . S2CID 189794447 .
- ^ Нордхолт, Джейн Э.; и др. (январь 2003 г.). «Концентратор солнечного ветра Genesis». Обзоры космической науки . 105 (3–4): 561–599. Бибкод : 2003ССРв..105..561Н . дои : 10.1023/А:1024422011514 . S2CID 119887884 .
- ^ Хебер, В.С.; и др. (март 2013 г.). Процессы фракционирования элементов в солнечном ветре, выявленные на образцах режима солнечного ветра Genesis (PDF) . 44-я конференция по науке о Луне и планетах. 18–22 марта 2013 г. Вудлендс, Техас. Бибкод : 2013LPI....44.3028H . ЛПИ № 1719.
- ^ Падилья, Майкл (16 февраля 2009 г.). «Алмазоподобные пленки помогают в изучении солнечных ветров» (пресс-релиз). Сандианские национальные лаборатории.
- ^ Юревич, AJG; и др. (январь 2003 г.). «Материалы для солнечно-ветрового коллектора Genesis». Обзоры космической науки . 105 (3–4): 535–560. Бибкод : 2003ССРв..105..535Ж . дои : 10.1023/А:1024469927444 . S2CID 51768025 .
- ^ Кляйн, Джон; и др. (июль 2004 г.). Отчет о расследовании сбоев Genesis: Совет по рассмотрению сбоев JPL, подгруппа авионики (отчет). Лаборатория реактивного движения. hdl : 2014/38719 . Публикация 05-2.
- ^ Перейти обратно: а б «Бытие: История миссии» . НАСА/Лаборатория реактивного движения . Проверено 3 сентября 2009 г.
- ^ Рышкевич, Майкл; и др. (13 июня 2006 г.). Отчет Комиссии по расследованию несчастных случаев Genesis: Том 1 (PDF) . НАСА . Проверено 1 мая 2010 г.
- ^ Стэнсбери, EK Обработка восстановления Genesis (PDF) (Отчет). НАСА/АО. Архивировано из оригинала (PDF) 21 июля 2011 года.
- ^ «Наука о Бытии «работает в процессе» » . НАСА. 2005 . Проверено 30 ноября 2012 г.
- ^ «Автобус космического корабля Genesis летает в одиночку» . НАСА. 2005 . Проверено 30 ноября 2012 г.
- ^ «Спасение образцов солнечного ветра Genesis» . НАСА . Проверено 6 декабря 2023 г.
- ^ Джонс, Никола (18 октября 2007 г.). «Разбившийся космический корабль дает данные» . Природа . 449 (7164). дои : 10.1038/news.2007.175 . S2CID 121899103 .
- ^ Бисли, Долорес; и др. (27 января 2005 г.). «НАСА отправляет исследователям первый образец ранней науки Genesis» (пресс-релиз). НАСА. Архивировано из оригинала 18 февраля 2006 года . Проверено 24 апреля 2006 г.
- ^ Мешик, Алекс; и др. (18 октября 2007 г.). «Ограничения на изотопное фракционирование неона и аргона в солнечном ветре». Наука . 318 (5849): 433–435. Бибкод : 2007Sci...318..433M . дои : 10.1126/science.1145528 . ПМИД 17947578 . S2CID 5110897 .
- ^ Перейти обратно: а б Хебер, Вероника С.; и др. (декабрь 2009 г.). «Состав благородного газа солнечного ветра, собранный миссией Генезис». Акта геохимии и космохимии . 73 (24): 7414–7432. Бибкод : 2009GeCoA..73.7414H . дои : 10.1016/j.gca.2009.09.013 .
- ^ Бисли, Долорес; Джеффс, Уильям; Амброзиано, Нэнси (20 апреля 2005 г.). «НАСА объявляет, что ключевые коллекционеры науки Genesis находятся в отличной форме» (пресс-релиз). НАСА. Архивировано из оригинала 18 февраля 2006 года . Проверено 24 апреля 2006 г.
- ^ «Справочник отдела: Кевин Д. Маккиган» . Департамент наук о Земле и космосе Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. 26 июня 2010 г. Архивировано из оригинала 26 июня 2010 г.
- ^ Маккиган, К.Д.; и др. (июнь 2011 г.). «Изотопный состав кислорода Солнца, полученный на основе улавливаемого солнечного ветра». Наука . 332 (6037): 1528–1532. Бибкод : 2011Sci...332.1528M . дои : 10.1126/science.1204636 . ПМИД 21700868 . S2CID 6254168 .
- ^ Хэнд, Эрик (13 марта 2008 г.). «Первое дыхание Солнечной системы» . Природа . 452 (7185): 259. Бибкод : 2008Natur.452..259H . дои : 10.1038/452259а . ПМИД 18354437 . S2CID 789382 .
- ^ Марти, Б.; и др. (24 июня 2011 г.). "А 15 N-бедный изотопный состав Солнечной системы, как показано на образцах солнечного ветра Genesis» (PDF) . Science . 332 (6037): 1533–1536. Bibcode : 2011Sci...332.1533M . doi : 10.1126/science.1204656 . PMID 21700869 .S2CID 29773805 .
- ^ Сэвидж, Дональд (20 сентября 2004 г.). «Отчет № 1 Совета по расследованию несчастных случаев Genesis» (пресс-релиз). НАСА. 04-306 . Проверено 19 мая 2014 г.
- ^ Макки, Мэгги (15 октября 2004 г.). «Авария Genesis связана с перевернутой конструкцией» . Новый учёный . Архивировано из оригинала 4 ноября 2004 года.
- ^ Джонс, Никола (18 октября 2004 г.). «Неправильные чертежи стали причиной крушения космического корабля» . Природа . 431 (7010). дои : 10.1038/news041018-1 .
- ^ Оберг, Джеймс (21 октября 2004 г.). « Закон Мерфи правит космическим пространством... И НАСА еще нужно научиться обходить его» . Новости Эн-Би-Си . Архивировано из оригинала 17 сентября 2016 года . Проверено 8 марта 2019 г.
- ^ «Официально: предпусковые испытания Genesis пропущены» . Space.com . Ассошиэйтед Пресс . 7 января 2006 года. Архивировано из оригинала 10 января 2006 года . Проверено 24 апреля 2006 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Genesis Домашняя страница Лаборатории реактивного движения
- Genesis Профиль миссии от НАСА по исследованию солнечной системы
- «Видео удара» . Архивировано из оригинала ( фильма QuickTime ) 16 октября 2004 г. Альтернативный вариант на YouTube.com.
- Космические зонды НАСА
- Миссии к Солнцу
- Программа открытия
- Заброшенные спутники на гелиоцентрической орбите
- Спутники и зонды Lockheed Martin
- Космические катастрофы и инциденты в США
- Примеры миссий по возвращению
- Космические зонды, запущенные в 2001 году.
- Космический корабль, запущенный ракетами Delta II
- Космический корабль на орбитах Лиссажу