РЯДОВЫЙ Сапожник

«РЯДОМ» перенаправляется сюда. Чтобы узнать о других значениях, см. « Рядом» .

РЯДОВЫЙ Сапожник

Художественная визуализация NEAR Shoemaker. космического корабля
Тип миссии	Орбитальный аппарат ( 433 Эрос )
Оператор	НАСА   · АПЛ
ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ	1996-008А
САТКАТ нет.	23784
Веб-сайт	Официальный сайт
Продолжительность миссии	5 лет, 21 день
Свойства космического корабля
Стартовая масса	805 кг
Сухая масса	487 кг (1074 фунта)
Власть	1800 Вт
Начало миссии
Дата запуска	17 февраля 1996 г. ( 17 февраля 1996 г. ) 20:43:27 UTC
Ракета	Дельта II 7925-8
Запуск сайта	Мыс Канаверал LC-17B
Конец миссии
Последний контакт	28 февраля 2001 г. ( 28 февраля 2001 г. ) ~00:00 UTC
Дата посадки	12 февраля 2001 г. ( 12.02.2001 ) 20:01 UTC
Посадочная площадка	К югу от кратера Химерос , 433 год Эроса.
Облет 253 Матильды
Ближайший подход	27 июня 1997 г. ( 1997-06-27 ) 12:56 UTC
Расстояние	1212 километров (753 миль)
433 Эрос вслепую
Орбитальное введение	14 февраля 2000 г. ( 14 февраля 2000 г. ) 15:33 UTC
Орбиты	230 витков
Официальный знак отличия NEAR Shoemaker миссии . Программа открытия

Сближение с околоземными астероидами — Шумейкер ( NEAR Shoemaker ), переименованный после его запуска в 1996 году в честь ученого-планетолога Юджина Шумейкера , представлял собой роботизированный космический зонд, разработанный Лабораторией Университета Джона Хопкинса прикладной физики для НАСА для изучения околоземного астероида Эрос с близкого расстояния. орбите в течение года. Это был первый космический корабль, вышедший на орбиту астероида и успешно приземлившийся на нем. В феврале 2000 года миссия приблизилась к астероиду и вышла на его орбиту. 12 февраля 2001 года Шумейкер приземлился на астероиде и был ликвидирован чуть более двух недель спустя.

Основной научной целью NEAR было получение данных об основных свойствах, составе, минералогии , морфологии, распределении внутренней массы и магнитном поле Эроса. Вторичные цели включают изучение свойств реголита , взаимодействия с солнечным ветром , возможной текущей активности, на которую указывает пыль или газ, а также состояния вращения астероида. Эти данные использовались, чтобы помочь понять характеристики астероидов в целом, их связь с метеороидами и кометами , а также условия в ранней Солнечной системе. Для достижения этих целей космический корабль был оснащен рентгеновским / гамма-спектрометром , спектрографом ближнего инфракрасного диапазона, мультиспектральной камерой с ПЗС-детектором изображения , лазерным дальномером и магнитометром . Также был проведен радионаучный эксперимент с использованием системы слежения NEAR для оценки гравитационного поля астероида. Общая масса инструментов составляла 56 кг (123 фунта), потребляемая мощность 80 Вт.

Развитие

NEAR был первым роботизированным космическим зондом, созданным Джонса Хопкинса . Университета Лабораторией прикладной физики (APL) Предыдущий план миссии заключался в том, чтобы она отправилась к 4660 Нереусу и по пути пролетела мимо фургона Альбада 2019 года . В январе 2000 года он должен был встретиться с Нереем, но вместо того, чтобы остаться, он посетит несколько астероидов и комет. Среди обсуждавшихся вариантов были 2P/Encke , 433 Eros (который стал основной целью миссии), 1036 Ganymed , 4 Vesta и 4015 Wilson-Harrington . Гранд-тур малого тела представлял собой план посещения двух астероидов и двух комет за десять лет с помощью космического корабля.

Профиль миссии

Околоземный астероид Эрос , вид с космического корабля NEAR .

Резюме

Основной целью миссии было изучение околоземного астероида 433 Эрос с орбиты в течение примерно одного года. Эрос — астероид S-типа размером примерно 13×13×33 км, второй по величине околоземный астероид. Первоначально орбита была круговой радиусом 200 км. Радиус орбиты был поэтапно уменьшен до орбиты 50 × 50 км 30 апреля 2000 г. и уменьшен до 35 × 35 км 14 июля 2000 г. Орбита была повышена в последующие месяцы до орбиты 200 × 200 км, а затем медленно уменьшалась и 13 декабря 2000 г. перешла на ретроградную орбиту размером 35 × 35 км. Миссия завершилась приземлением в районе «седла» Эроса 12 февраля 2001 г.

Некоторые ученые утверждают, что конечной целью миссии было связать Эрос, астероидное тело, с метеоритами, обнаруженными на Земле. При наличии достаточных данных о химическом составе можно было бы установить причинно-следственную связь между Эросом и другими астероидами S-типа, а также теми метеоритами, которые считались частями астероидов S-типа (возможно, самого Эроса). Как только эта связь будет установлена, материал метеорита можно будет изучать с помощью большого, сложного и развивающегося оборудования, а результаты можно будет экстраполировать на тела в космосе. NEAR не доказал и не опроверг эту связь к удовлетворению ученых.

В период с декабря 1999 года по февраль 2001 года NEAR использовал свой гамма-спектрометр для обнаружения гамма-всплесков в рамках Межпланетной сети .

Путешествие к Матильде

Запуск АРАССВА , февраль 1996 г.

После запуска на ракете Delta 7925-8 ( ракета-носитель Delta II с девятью навесными твердотопливными ускорителями и третьей ступенью Star 48 (PAM-D)) 17 февраля 1996 года и схода с околоземной орбиты NEAR вышла на орбиту Земли. первая часть круизной фазы. NEAR провел большую часть фазы полета в состоянии «спячки» с минимальной активностью, которое закончилось за несколько дней до пролета астероида 253 «Матильда» диаметром 61 км .

Один из снимков пролета 253 Матильды.

27 июня 1997 года NEAR пролетел мимо Матильды на расстояние 1200 км в 12:56 UT со скоростью 9,93 км/с, вернув изображения и другие данные приборов. В ходе пролета было получено более 500 изображений, охватывающих 60% поверхности Матильды. а также гравитационные данные, позволяющие рассчитать размеры и массу Матильды.

Путешествие к Эросу

3 июля 1997 года NEAR выполнила первый крупный маневр в дальнем космосе - двухэтапное включение главного двигателя мощностью 450 Н. Это уменьшило скорость на 279 м/с и снизило перигелий с 0,99 а.е. до 0,95 а.е. Обход земной гравитации произошел 23 января 1998 года в 7:23 UT. Максимальное сближение составило 540 км, изменив наклонение орбиты от 0,5 до 10,2 градуса и расстояние афелия от 2,17 до 1,77 а.е., что почти соответствует таковому у Эроса. Приборы в это время были активны.

первой попытки выхода

Первая из четырех запланированных попыток сближения была предпринята 20 декабря 1998 г. в 22:00 UT. Последовательность записи была начата, но немедленно прервана. Впоследствии космический корабль перешел в безопасный режим и начал кувыркаться. космического корабля Во время аномалии двигатели сработали тысячи раз, в результате чего было израсходовано 29 кг топлива, в результате чего запас топлива программы упал до нуля. Эта аномалия едва не привела к гибели космического корабля из-за отсутствия солнечной ориентации и последующего разряда батареи. Связь между космическим кораблем и центром управления полетом не могла быть установлена ​​более суток. Основная причина этого инцидента не была определена, но ошибки программного обеспечения и эксплуатации способствовали серьезности аномалии.

Первоначальный план миссии предусматривал, что за четырьмя запусками последует выход на орбиту 10 января 1999 года, но прерывание первого запуска и потеря связи сделали это невозможным. Был введен в действие новый план, согласно которому NEAR пролетел мимо Эроса 23 декабря 1998 г. в 18:41:23 UT на скорости 965 м/с и на расстоянии 3827 км от центра масс Эроса. Камера делала изображения Эроса, данные собирались с помощью спектрографа ближнего ИК-диапазона , а во время пролета осуществлялось радиослежение. 3 января 1999 года был выполнен маневр сближения, включавший в себя включение двигателя, чтобы привести орбитальную скорость NEAR в соответствие скоростью со Эроса. гидразинового двигателя . 20 января для уточнения траектории произошел запуск 12 августа двухминутная работа двигателя снизила скорость космического корабля относительно Эроса до 300 км/ч.

Орбитальное внедрение

Вывод на орбиту вокруг Эроса произошел 14 февраля 2000 г. в 15:33 UT (10:33 EST) после того, как NEAR завершил 13-месячную гелиоцентрическую орбиту, которая близко соответствовала орбите Эроса. Маневр сближения был завершен 3 февраля в 17:00 UT, в результате чего космический корабль замедлился с 19,3 до 8,1 м/с относительно Эроса. Еще один маневр произошел 8 февраля, немного увеличив относительную скорость до 9,9 м/с. Поиски спутников Эроса проходили 28 января, 4 и 9 февраля; ни один не был найден. Сканирование проводилось в научных целях и для предотвращения любого возможного столкновения со спутником. 14 февраля NEAR вышла на эллиптическую орбиту размером 321×366 км вокруг Эроса. К 14 июля орбита была медленно уменьшена до 35-километровой круговой полярной орбиты. NEAR оставалась на этой орбите в течение десяти дней, а затем была поэтапно снижена до 100-километровой орбиты. км круговой орбиты к 5 сентября 2000 г. Маневры в середине октября привели к пролету Эроса на расстоянии 5,3 км от поверхности в 07:00 UT 26 октября.

• 
  Графика траектории полета NEAR . космического корабля
• 
  Анимация траектории NEAR Шумейкера с 19 февраля 1996 г. по 12 февраля 2001 г.

  •   РЯДОВЫЙ Сапожник
  •   Эрос
  •   Земля
  •   Матильда
  •   Солнце
• 
  Анимация NEAR Шумейкера траектории движения вокруг Эроса с 1 апреля 2000 г. по 12 февраля 2001 г.

  •   РЯДОВЫЙ Сапожник
  •   433 Эрос

Орбиты и посадка

Эрос с высоты примерно 250 метров (площадь на изображении примерно 12 метров в поперечнике). Это изображение было сделано во время NEAR спуска на поверхность астероида.

После пролета NEAR перешел на круговую орбиту высотой 200 км и перевел орбиту с прямой околополярной на ретроградную околоэкваториальную орбиту. К 13 декабря 2000 года орбита была переведена обратно на круговую низкую орбиту высотой 35 км. Начиная с 24 января 2001 г. космический корабль начал серию близких пролетов (5–6 км) к поверхности и 28 января прошел на расстоянии 2–3 км от астероида. Затем космический корабль совершил медленный контролируемый спуск к поверхности Эроса, закончившийся приземлением к югу от седловидного образования Химерос 12 февраля 2001 года, примерно в 20:01 UT (15:01 по восточному стандартному времени). К удивлению диспетчеров, космический корабль не был поврежден и работоспособен после приземления с расчетной скоростью от 1,5 до 1,8 метра в секунду (таким образом, он стал первым космическим кораблем, совершившим мягкую посадку на астероид). После получения продления времени действия антенны в сети дальнего космоса спектрометр гамма-излучения космического корабля был перепрограммирован для сбора данных о составе Эроса с точки зрения примерно в 4 дюймах (100 мм) от поверхности, где он был в десять раз более чувствителен, чем когда он использовался на орбите. Такое увеличение чувствительности отчасти произошло из-за увеличения соотношения сигнала от Эроса по сравнению с шумом, генерируемым самим зондом. Воздействие космических лучей на датчик также сократилось примерно на 50%.

Shoemaker были получены последние сигналы данных В 19:00 по восточному стандартному времени 28 февраля 2001 г. от NEAR перед его отключением. Последняя попытка связаться с космическим кораблем 10 декабря 2002 г. не увенчалась успехом. Вероятно, это произошло из-за экстремальных условий -279 ° F (-173 ° C, 100 К ), в которых зонд находился на Эросе.

Космический корабль и подсистемы

Космический корабль NEAR внутри ракеты Delta II .

Космический корабль

Космический корабль имеет форму восьмиугольной призмы со стороной примерно 1,7 м, с четырьмя неподвижными из арсенида галлия солнечными панелями в виде ветряной мельницы, стационарной Х-диапазона длиной радиоантенной с высоким коэффициентом усиления 1,5 м с магнитометром, установленным на антенном облучателе. и рентгеновский солнечный монитор на одном конце (носовая палуба), а остальные приборы закреплены на противоположном конце (кормовая палуба). Большая часть электроники монтировалась внутри палуб. Двигательный модуль находился внутри. Решение установить инструменты на корпусе космического корабля вместо использования стрел привело к необходимости экранировать спектрометр гамма-излучения от шума, создаваемого кораблем. эффективным . Использовался экран из германата висмута, хотя он оказался лишь умеренно

Корабль имел трехосную стабилизацию и использовал один двухкомпонентный двигатель ( гидразин / тетроксид азота ) мощностью 450 ньютонов (Н), главный двигатель. и четыре гидразиновых двигателя 21 Н и семь гидразиновых двигателей 3,5 Н для движения с общим потенциалом дельта-V 1450 м/с. Управление ориентацией осуществлялось с помощью гидразиновых двигателей и четырех реактивных колес. Двигательная установка несла 209 кг гидразина и 109 кг окислителя НТО в двух окислительных и трех топливных баках.

Электроэнергия обеспечивалась четырьмя солнечными панелями из арсенида галлия размером 1,8 на 1,2 метра , которые могли производить 400 Вт на расстоянии 2,2 а.е. (329 000 000 км), расстоянии NEAR максимальном от Солнца, и 1800 Вт на одном а.е. (150 000 000 км). Энергия хранилась в 22-элементной перезаряжаемой суперникель -кадмиевой батарее емкостью девять ампер-часов.

Наведение космического корабля достигалось за счет использования набора датчиков, состоящего из пяти цифровых датчиков ориентации Солнца, инерциального измерительного блока (IMU) и камеры звездного слежения, направленной в противоположном направлении от направления инструмента. ИДУ содержал полусферические резонаторы , гироскопы и акселерометры. Четыре реактивных колеса (расположены так, что любые три могут обеспечить полное трехосное управление) использовались для нормального управления ориентацией. Подруливающие устройства использовались для сброса углового момента от реактивных колес, а также для быстрого поворота и маневрирования. Контроль ориентации составлял 0,1 градуса, стабильность наведения по прямой видимости - в пределах 50 микрорадиан в течение одной секунды, а точность ориентации после обработки - 50 микрорадиан.

Подсистема обработки команд и данных состояла из двух резервных процессоров команд и телеметрии, твердотельных самописцев, блока переключения питания и интерфейса к двум резервным стандартным шинам данных 1553 для связи с другими подсистемами. NEAR был первым космическим кораблем APL, в котором использовалось значительное количество микросхем в пластиковых капсулах (PEM), и первым, кто использовал твердотельные записывающие устройства для хранения данных - предыдущие космические корабли APL использовали магнитные ленты или магнитные сердечники.

Твердотельные записывающие устройства построены на базе 16-мегабитных модулей памяти IBM Luna-C DRAM . У одного рекордера 1,1 гигабит памяти, а у другого 0,67 гигабит.

Миссия NEAR стала первым запуском программы НАСА Discovery Program , серии небольших космических кораблей, предназначенных для перехода от разработки к полету менее чем за три года и стоимостью менее 150 миллионов долларов. Стоимость строительства, запуска и 30-дневной эксплуатации этой миссии оценивается в 122 миллиона долларов. Окончательная общая стоимость миссии составила 224 миллиона долларов, включая 124,9 миллиона долларов на разработку космического корабля, 44,6 миллиона долларов на поддержку и отслеживание запуска и 54,6 миллиона долларов на операции миссии и анализ данных.

и

Схема, показывающая расположение научных инструментов NEAR .

Научная полезная нагрузка включает в себя:

• Мультиспектральный имиджер (MSI), спроектированный и построенный Лабораторией Университета Джонса Хопкинса прикладной физики , предоставил видимые изображения поверхности астероида.
• Спектрограф ближнего ИК-диапазона (NIS) охватывает спектральный диапазон от 0,8 до 2,6 микрометра в 62 ячейках.
• Трехосный феррозондовый магнитометр, предоставленный Центром космических полетов Годдарда НАСА , может измерять магнитное поле астероида от постоянного тока до 10 Гц.
• Рентгеновско-гамма-спектрометр (XGRS) представляет собой два прибора. Рентгеновский спектрометр измеряет рентгеновскую флуоресценцию астероида, возбуждаемую рентгеновскими лучами солнечной вспышки. Гамма-спектрометр представляет собой NaI-сцинтиллятор с активным экраном BGO.
• Лазерный дальномер (НЛР) представляет собой одноимпульсный дальномер прямого обнаружения.

Ссылки

• Текст адаптирован с общедоступной веб-страницы НАСА .
• Тромбка Дж.И.; Сквайрс SW; Брукнер Дж; Бойнтон, Западная Вирджиния; и др. (2000). «Элементный состав астероида 433 Эрос: результаты рентгеновского спектрометра NEAR-Shoemaker». Наука . 289 (5487): 2101–2105. Бибкод : 2000Sci...289.2101T . дои : 10.1126/science.289.5487.2101 . ПМИД   11000107 . S2CID   29691912 .
• Зубер МТ; Смит Д.Э.; Ченг А.Ф.; Гарвин Дж.Б.; и др. (2000). «Форма 433 Эроса из лазерного дальномера NEAR-Shoemaker». Наука . 289 (5487): 2097–2101. Бибкод : 2000Sci...289.2097Z . дои : 10.1126/science.289.5487.2097 . ПМИД   11000106 . S2CID   20553832 .
• Йоманс ДК; Антреазийская ПГ; Барриот Дж.П.; Чесли С.Р.; и др. (2000). «Результаты радионауки во время встречи космического корабля NEAR-Shoemaker с Эросом». Наука . 289 (5487): 2085–2088. Бибкод : 2000Sci...289.2085Y . дои : 10.1126/science.289.5487.2085 . ПМИД   11000104 .

Эта статья включает общедоступные материалы с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .

Внешние ссылки

• NEAR Профиль сапожника от НАСА по исследованию солнечной системы
• Генеральный каталог NSSDC: Космический корабль - NEAR Shoemaker
• НАСА GSFC: NEAR Shoemaker, встреча с околоземным астероидом
• Официальный сайт миссии NEAR (Лаборатория прикладной физики Джонса Хопкинса)
• Встреча околоземного астероида
• Архив миссии NEAR в системе планетарных данных НАСА, узел малых тел