Спектральный ракетный эксперимент на Венере
| Имена | ВеСпР |
|---|---|
| Оператор | НАСА |
| Веб-сайт | www |
| Продолжительность миссии | 10 минут [1] |
| Свойства космического корабля | |
| Производитель | Бостонский университет |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 01:50, 27 ноября 2013 г. [1] |
| Ракета | 1-я ступень: ракета Терьер 2-й этап: Черный Брант |
| Запуск сайта | Ракетный полигон Уайт-Сэндс |
| Орбитальные параметры | |
| Справочная система | Суборбитальный |
| Высота апогея | 300 км (190 миль) [2] |
| Основной | |
| Тип | Кассегрен дизайн |
| Диаметр | 35 см (14 дюймов) |
| Длины волн | Ультрафиолетовый |
Спектральный ракетный эксперимент Венеры ( VeSpR ) представлял собой суборбитальный ракетный телескоп, который собирал данные об ультрафиолетовом (УФ) свете, излучаемом атмосферой Венеры, что может предоставить информацию об истории воды на Венере. [3] [4] Измерения такого типа невозможно выполнить с помощью наземных телескопов, поскольку атмосфера Земли поглощает большую часть ультрафиолетового света до того, как он достигнет земли. [3]
Цели
[ редактировать ]Спектральный ракетный эксперимент Венеры (VeSpR) 27 ноября 2013 года собрал данные об утечке воды из атмосферы Венеры во время полета суборбитальной ракеты. Зондирующая ракета пронесла телескоп над большей частью атмосферы Земли, где он мог наблюдать ультрафиолетовый свет Венеры, который обычно поглощается атмосферой Земли. Общее время полета составило менее 10 минут, [1] и телескоп можно восстановить и использовать повторно. [1]
Звучащая ракета
[ редактировать ]VeSpR представляет собой двухступенчатую систему, объединяющую ракету Terrier , первоначально созданную как ракету класса «земля-воздух», а затем перепрофилированную для поддержки научных миссий, и зондирующую ракету модели Black Brant Mk1 с телескопом внутри, разработанную Центром космической физики. в Бостонском университете . [3] Интеграция произошла на летной базе НАСА в Уоллопсе в Вирджинии.
Ступень Terrier срабатывает всего через 6 секунд после запуска, прежде чем сгорает и отделяется от Mk 1, разогнавшись с нуля до 2100 км/ч (1300 миль в час). [2] Black Brant движется вверх в течение 6 секунд, а затем стреляет примерно 30 секунд, разгоняя полезную нагрузку до скорости более 7800 км/ч (4800 миль в час). В этот момент высота ракеты составляет 46 км, но у нее уже есть достаточная скорость, чтобы двигаться вверх еще почти четыре минуты, достигнув пика в 300 км (186 миль), прежде чем начать спуск обратно на Землю. [2] Полезная нагрузка совершила последний спуск на парашюте и приземлилась примерно в 80 км (50 милях) ниже стартовой площадки, где ее можно будет вернуть.
Наука
[ редактировать ]Верхние атмосферы всех трех планет земной группы медленно испаряются в космос, причем самая высокая скорость потери самого легкого атома — водорода . На Венере солнечное УФ- излучение проникает в среднюю атмосферу, где в результате фотодиссоциации H 2 O под действием солнечного УФ-излучения высвобождаются H и O, которые диффундируют в верхние слои атмосферы и в конечном итоге достигают экзобазы. [5] Атомы H могут улетучиваться в космос, тогда как относительно меньшее количество атомов O улетучивается, главным образом, за счет нетепловых процессов. Понимание деталей побега сегодня является необходимым условием для экстраполяции в прошлое и изучения истории венерианских вод. [5]
Известно, что атмосфера Венеры претерпела значительную эволюцию за геологическое время. [5] Доказательством этого является нынешний поразительный контраст между атмосферой Венеры и Земли: на Венере очень мало воды, атмосфера на 95% состоит из CO 2 , температура поверхности 750 К и давление на поверхности 90 бар. Считается, что ранняя атмосфера Венеры претерпела либо влажный, либо безудержный парниковый нагрев, чтобы создать такие условия, и это должно было включать гидродинамический выброс легких газов из верхних слоев атмосферы, который, возможно, истощил не меньше океана воды. В пользу этого сценария свидетельствуют измеренное соотношение D/H в атмосфере Венеры, составляющее примерно 1,6%, по данным Венеры Pioneer масс-спектрометра , данных орбитального ионного масс-спектрометра (OIMS) и ИК-спектров ночной атмосферы. Это значительное увеличение содержания H 2 O в космосе согласуется с потерей содержания H 2 O в океане с течением геологического времени. [5]
Телескоп
[ редактировать ]Телескоп VeSpR представляет собой специальную конструкцию Кассегрена, предназначенную для проведения наблюдений, которые другие миссии не могут выполнить. [4] Использование призмы предварительного рассеивания для предотвращения попадания длинных волн в спектрограф позволяет использовать подход к эшелле-спектроскопии с длинной апертурой , а выбранная комбинация масштабов визуализации и дисперсии обеспечивает высокое спектральное разрешение профилей эмиссионных линий с апертурой шириной в несколько угловых секунд. для хорошей чувствительности. Для сопоставимого спектрального разрешения HST/ STIS использует апертуру 0,2 угловой секунды, что обеспечивает в 375 раз меньший телесный угол на небе, чем область 3 x 5 угловых секунды, наблюдаемая этим ракетным телескопом. Для сравнения: соотношение площадей телескопа HST/ракета составляет примерно 50 раз. При эквивалентной эффективности космическому телескопу «Хаббл» потребуется 4 часа наблюдения, чтобы достичь того же отношения сигнал/шум, которое ракета получает за 5 минут. [4] Однако телескопу «Хаббл» не разрешается направлять слишком близко к Солнцу, чтобы не повредить его инструменты, поэтому его нельзя использовать для этого. [2]
Телескоп VeSpR представляет собой конструкцию Кассегрена с фигурой Далла-Киркхема, эллипсоидальным главным зеркалом диаметром 35 см и сферическим вторичным зеркалом, обеспечивающим качество изображения 1–2 угловых секунды в пределах нескольких угловых минут от оптической оси. [4] Телескоп направляет луч af/21 в фокальную плоскость с масштабом пластины 26 угловых секунд/мм. Спектрограф . был спроектирован и изготовлен для измерения профиля эшелле в УФ-диапазоне с получением изображений с длинной щелью Конфигурация Эберта-Фасти, использованная при разработке спектрографа, обладает многими характеристиками, хорошо подходящими для научных нужд этой миссии. Для устранения аберраций используются симметричные внеосевые отражения от одного коллимирующего зеркала : пространственное разрешение ограничивается телескопом, а спектральное разрешение - характеристиками решетки и апертуры. [4]
Использование параболоидного коллиматора позволило получить изображение с качеством 2 угловых секунды с минимальным астигматизмом вдоль центральных 2–3 угловых минут. 2 град. Призма объектива из фторида магния (MgF 2 ), установленная перед апертурной пластиной, используется для рассеивания сходящегося луча телескопа: когда изображение с длиной волны 1216 Å фокусируется на первичной апертуре, другие длины волн исключаются из спектрографа, создавая очень низкий уровень рассеяния. свет на детекторе. [4]
Спектрограф использует копию прототипа решетки космического телескопа Хаббл STIS. [4] Для ширины апертуры 5 угловых секунд измеренное разрешение в последнем полете составило 0,055 Å FWHM. В комплект входит камера для повторного отображения фокальной плоскости на отдельный детектор, обеспечивающая изображение поля зрения телескопа за вычетом света, проходящего через апертуру спектрографа. Изображение Венеры на апертурной пластине будет достаточно рассеяно объективной призмой, так что изображение Ly α будет четко отделено от более длинноволнового континуума и излучений. [4]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д «Спектральный ракетный эксперимент на Венере» . НАСА . Архивировано из оригинала 31 августа 2014 г. Проверено 27 ноября 2013 г.
- ^ Jump up to: а б с д «Что такое ВеСпР?» . Центр космической физики Бостонского университета . Ноябрь 2013 года . Проверено 28 ноября 2013 г.
- ^ Jump up to: а б с «Ракета VeSpR НАСА для исследования атмосферы Венеры» . АНИ . З Новости. 26 ноября 2013 года . Проверено 27 ноября 2013 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час «Домашняя страница проекта VeSpR» . Центр космической физики Бостонского университета . Бостонский университет. 26 ноября 2013 года . Проверено 27 ноября 2013 г.
- ^ Jump up to: а б с д «Наука – Выход воды из атмосферы Венеры» . Центр космической физики Бостонского университета . Бостонский университет . Проверено 27 ноября 2013 г.
