NEAR Shoemaker -NEAR Shoemaker
Typ mise | Orbiter ( 433 Eros ) |
---|---|
Operátor | NASA · APL |
ID COSPAR | 1996-008A |
SATCAT č. | 23784 |
webová stránka | Oficiální webové stránky |
Doba trvání mise | 5 let, 21 dní |
Vlastnosti kosmických lodí | |
Startovací hmota | 805 kg |
Suchá hmota | 487 kilogramů (1,074 lb) |
Napájení | 1 800 W |
Začátek mise | |
Datum spuštění | 17. února 1996 20:43:27 UTC |
Raketa | Delta II 7925-8 |
Spouštěcí místo | Cape Canaveral LC-17B |
Konec mise | |
Poslední kontakt | 28. února 2001 ~00:00 UTC |
Datum přistání | 12. února 2001 20:01 UTC |
Místo přistání | Jižně od kráteru Himeros , 433 Eros |
Průlet 253 Mathilde | |
Nejbližší přístup | 27. června 1997 12:56 UTC |
Vzdálenost | 1212 kilometrů (753 mi) |
Orbiter 433 Eros | |
Orbitální zavádění | 14. února 2000 15:33 UTC |
Orbity | 230 oběhů |
Oficiální insignie mise NEAR Shoemaker |
Near Earth Asteroid Rendezvous – Shoemaker ( NEAR Shoemaker ), přejmenovaná po svém startu v roce 1996 na počest planetárního vědce Eugena Shoemakera , byla robotická vesmírná sonda navržená Laboratoří aplikované fyziky Univerzity Johnse Hopkinse pro NASA ke studiu blízkozemního asteroidu Eros z blízkaoběžné dráze po dobu jednoho roku. Byla to první kosmická loď, která obletěla asteroid a úspěšně na něm přistála. V únoru 2000 se misi podařilo přiblížit asteroid a poté jej několikrát obíhala. 12. února 2001 se misi podařilo přistát na asteroidu. To bylo ukončeno o něco více než dva týdny později.
Primárním vědeckým cílem NEAR bylo vrátit data o objemových vlastnostech, složení, mineralogii , morfologii, vnitřní distribuci hmoty a magnetickém poli Erosu. Sekundární cíle zahrnují studium vlastností regolitu , interakcí se slunečním větrem , možné aktuální aktivity, jak je indikováno prachem nebo plynem, a stav rotace asteroidu. Tato data budou použita k pochopení charakteristik asteroidů obecně, jejich vztahu k meteoroidům a kometám a podmínek v rané Sluneční soustavě. K dosažení těchto cílů byla kosmická loď vybavena rentgenovým / gama spektrometrem , spektrografem pro zobrazování v blízké infračervené oblasti, multispektrální kamerou vybavenou CCD zobrazovacím detektorem, laserovým dálkoměrem a magnetometrem . Byl také proveden radiotechnický experiment pomocí sledovacího systému NEAR k odhadu gravitačního pole asteroidu. Celková hmotnost nástrojů byla 56 kg (123 lb), což vyžadovalo 80 wattů energie.
Rozvoj
NEAR byla první robotická vesmírná sonda postavená laboratoří Applied Physics Laboratory (APL) Univerzity Johnse Hopkinse . Předchozí plán mise byl takový, že měla jít na 4660 Nereus a na cestě proletět kolem roku 2019 van Albada . V lednu 2000 by se setkala s Nereusem, ale místo toho, aby zůstala, navštívila několik asteroidů a komet. Některé z možností, které byly diskutovány, byly 2P/Encke , 433 Eros (který se stal primárním cílem mise), 1036 Ganymed , 4 Vesta a 4015 Wilson–Harrington . The Small-Body Grand Tour byl plán navštívit s kosmickou lodí dva asteroidy a dvě komety během deseti let.
Profil mise
souhrn
Primárním cílem mise bylo studovat blízkozemní asteroid 433 Eros z oběžné dráhy po dobu přibližně jednoho roku. Eros je asteroid typu S o velikosti přibližně 13 × 13 × 33 km, druhý největší blízkozemní asteroid. Zpočátku byla oběžná dráha kruhová s poloměrem 200 km. Poloměr oběžné dráhy byl postupně snižován na oběžnou dráhu 50 × 50 km 30. dubna 2000 a snížen na 35 × 35 km 14. července 2000. Oběžná dráha byla v následujících měsících zvýšena na oběžnou dráhu 200 × 200 km a poté pomalu klesal a změnil se na retrográdní dráhu 35 × 35 km 13. prosince 2000. Mise skončila přistáním v oblasti „sedla“ Erosu 12. února 2001.
Někteří vědci tvrdí, že konečným cílem mise bylo spojit Eros, asteroidní těleso, s meteority nalezenými na Zemi. S dostatečnými údaji o chemickém složení by mohla být stanovena příčinná souvislost mezi Erosem a dalšími asteroidy typu S a tyto meteority, o nichž se věřilo, že jsou kusy asteroidů typu S (možná samotný Eros). Jakmile je toto spojení navázáno, materiál meteoritu lze studovat pomocí velkého, složitého a vyvíjejícího se vybavení a výsledky lze extrapolovat na tělesa ve vesmíru. NEAR tuto souvislost ke spokojenosti vědců neprokázal ani nevyvrátil.
Mezi prosincem 1999 a únorem 2001 používal NEAR svůj gama spektrometr k detekci gama záblesků jako součást meziplanetární sítě .
Cesta do Mathildy
Poté, co 17. února 1996 odstartovala na Delta 7925-8 ( nosná raketa Delta II s devíti upevněnými raketovými posilovači a třetím stupněm Star 48 (PAM-D) a opustila orbitu Země, NEAR vstoupila na první část jeho plavební fáze. NEAR strávil většinu fáze plavby ve stavu „hibernace“ s minimální aktivitou, který skončil několik dní před průletem asteroidu 253 Mathilde o průměru 61 km .
Dne 27. června 1997 proletěl NEAR kolem Mathilde ve vzdálenosti 1200 km ve 12:56 UT rychlostí 9,93 km/s, přičemž vrátil snímky a další údaje z přístrojů. Průlet vytvořil přes 500 snímků pokrývajících 60 % povrchu Mathilde a také gravitační data umožňující výpočty rozměrů a hmotnosti Mathilde.
Cesta do Erosu
Dne 3. července 1997 provedl NEAR první velký manévr hlubokého vesmíru, dvoudílné zapálení hlavní trysky 450 N. To snížilo rychlost o 279 m/s a snížilo perihelium z 0,99 AU na 0,95 AU. Země gravitační asistence swingby došlo 23. ledna 1998, v 7:23 UT. Nejbližší přiblížení bylo 540 km, přičemž se sklon oběžné dráhy změnil z 0,5 na 10,2 stupně a vzdálenost afélia z 2,17 na 1,77 AU, což je téměř stejné jako u Erosu. Instrumentace byla v této době aktivní.
Selhání prvního pokusu o orbitální zavedení
První ze čtyř plánovaných randezvous popálenin byl proveden 20. prosince 1998 ve 22:00 UT. Sekvence vypalování byla zahájena, ale okamžitě přerušena. Kosmická loď následně vstoupila do bezpečného režimu a začala padat. Trysky kosmické lodi vystřelily během anomálie tisíckrát, což spotřebovalo 29 kg paliva, čímž se rezerva paliva programu snížila na nulu. Tato anomálie málem vyústila ve ztrátu kosmické lodi kvůli nedostatku sluneční orientace a následnému vybití baterie. Kontakt mezi kosmickou lodí a řízením mise se nepodařilo navázat déle než 24 hodin. Hlavní příčina tohoto incidentu nebyla stanovena, ale k závažnosti anomálie přispěly softwarové a provozní chyby.
Původní plán mise počítal s tím, že po čtyřech popáleninách bude 10. ledna 1999 následovat spálení na oběžné dráze, ale přerušení prvního popálení a ztráta komunikace to znemožnily. Vstoupil v platnost nový plán, ve kterém NEAR proletěl kolem Erosu 23. prosince 1998 v 18:41:23 UT rychlostí 965 m/s a ve vzdálenosti 3827 km od těžiště Erosu. Kamera pořídila snímky Erosu, data byla shromážděna blízkým IR spektrografem a během průletu bylo provedeno rádiové sledování. Manévr setkání byl proveden 3. ledna 1999, zahrnující spalování trysky, aby odpovídalo orbitální rychlosti NEAR rychlosti Erosu. 20. ledna došlo k popálení hydrazinem , aby se doladila trajektorie. 12. srpna dvouminutové spalování trysky zpomalilo rychlost kosmické lodi vzhledem k Erosu na 300 km/h.
Orbitální zavádění
K orbitálnímu začlenění kolem Erosu došlo 14. února 2000 v 15:33 UT (10:33 EST) poté, co NEAR dokončil 13měsíční heliocentrickou dráhu, která se těsně shodovala s dráhou Erosu. Manévr setkání byl dokončen 3. února v 17:00 UT a zpomalil kosmickou loď z 19,3 na 8,1 m/s vzhledem k Erosu. Další manévr proběhl 8. února, relativní rychlost se mírně zvýšila na 9,9 m/s. Hledání satelitů Erosu proběhlo 28. ledna a 4. a 9. února; žádné nebyly nalezeny. Skenování bylo pro vědecké účely a pro zmírnění případné kolize se satelitem. NEAR se 14. února dostal na eliptickou oběžnou dráhu 321×366 km kolem Erosu. Oběžná dráha se do 14. července pomalu snižovala na 35 km kruhovou polární dráhu. NEAR setrval na této oběžné dráze deset dní a poté se postupně vzdaloval na 100 km po kruhové oběžné dráze do 5. září 2000. Manévry v polovině října vedly k průletu kolem Erosu do vzdálenosti 5,3 km od povrchu v 07:00 UT dne 26. října.
- Animace NEAR Shoemakerovy trajektorie kolem Erosu od 1. dubna 2000 do 12. února 2001
- BLÍZKO Švec
- 433 Eros
Oběžné dráhy a přistání
Po průletu se NEAR přesunul na 200 km kruhovou dráhu a posunul dráhu z prográdní blízkopolární na retrográdní blízkoekvatoriální dráhu. Do 13. prosince 2000 byla oběžná dráha posunuta zpět na kruhovou 35 km nízkou oběžnou dráhu. Počínaje 24. lednem 2001 zahájila sonda sérii blízkých průletů (5 až 6 km) k povrchu a 28. ledna minula 2 až 3 km od asteroidu. Kosmická loď poté provedla pomalý kontrolovaný sestup na povrch Erosu, který skončil přistáním těsně na jih od sedlovitého útvaru Himeros 12. února 2001, přibližně ve 20:01 UT (15:01 EST). K překvapení kontrolorů byla kosmická loď po přistání nepoškozená a funkční při odhadované rychlosti 1,5 až 1,8 metru za sekundu (stala se tak první kosmickou lodí, která na asteroidu přistála). Po obdržení prodloužení času antény na Deep Space Network byl gama spektrometr kosmické lodi přeprogramován tak, aby sbíral data o složení Erosu z výhodného bodu asi 4 palce (100 mm) od povrchu, kde byl desetkrát citlivější než když byl používán na oběžné dráze. Toto zvýšení citlivosti bylo částečně způsobeno zvýšeným poměrem signálu z Erosu ve srovnání se šumem generovaným samotnou sondou. Dopad kosmického záření na senzor se také snížil asi o 50 %.
V 19 hodin EST dne 28. února 2001 byly z NEAR Shoemaker přijaty poslední datové signály před tím, než byl vypnut. Poslední pokus o komunikaci s kosmickou lodí 10. prosince 2002 byl neúspěšný. To bylo pravděpodobně způsobeno extrémními -279 °F (-173 °C, 100 K ), které sonda zažila na Erosu.
Kosmická loď a podsystémy
Kosmická loď
Kosmická loď má tvar osmibokého hranolu, přibližně 1,7 m na straně, se čtyřmi pevnými solárními panely gallium arsenid v uspořádání větrného mlýna, pevnou 1,5 m vysokoziskovou rádiovou anténou v pásmu X s magnetometrem namontovaným na přívodu antény, a rentgenový sluneční monitor na jednom konci (přední paluba), s ostatními přístroji upevněnými na opačném konci (zadní paluba). Většina elektroniky byla namontována na vnitřní straně palub. Pohonný modul byl obsažen v interiéru. Rozhodnutí namontovat přístroje na tělo kosmické lodi spíše než používat výložníky vedlo k tomu, že spektrometr gama záření musel být chráněn před hlukem generovaným plavidlem. Byl použit vizmutový germanátový štít, i když se ukázalo, že je to jen středně účinné .
Plavidlo bylo stabilizováno ve třech osách a používalo jeden bipropelant ( hydrazin / oxid dusičitý ) 450 newtonů (N) hlavní propulzní a čtyři 21N a sedm 3,5N hydrazinových propulzních pohonů pro celkový potenciál delta-V 1450 m/ s. Řízení polohy bylo dosaženo pomocí hydrazinových trysek a čtyř reakčních kol. Pohonný systém unesl 209 kg hydrazinu a 109 kg okysličovadla NTO ve dvou okysličovadlech a třech palivových nádržích.
Napájení bylo zajištěno čtyřmi solárními panely o rozměrech 1,8 x 1,2 metru galliumarsenid , které mohly produkovat 400 wattů při 2,2 AU (329 000 000 km), NEAR maximální vzdálenosti od Slunce a 1800 wattů při jedné AU (150 000 000 km). Energie byla uložena v devítiampérhodinové, 22článkové dobíjecí supernikl -kadmiové baterii.
Navádění kosmické lodi bylo dosaženo pomocí sady senzorů pěti digitálních detektorů sluneční polohy, inerciální měřicí jednotky (IMU) a kamery pro sledování hvězd nasměrované proti směru přístroje. IMU obsahovala hemisférické rezonátory, gyroskopy a akcelerometry. Čtyři reakční kola (uspořádaná tak, že kterákoli tři mohou poskytnout kompletní tříosé řízení) byla použita pro normální řízení letové polohy. Trysky byly používány k vypouštění momentu hybnosti z reakčních kol, stejně jako k rychlému otáčení a hnacím manévrům. Kontrola polohy byla na 0,1 stupně, stabilita přímky viditelnosti byla do 50 mikroradiánů za jednu sekundu a znalost polohy po zpracování byla do 50 mikroradiánů.
Subsystém pro zpracování příkazů a dat se skládal ze dvou redundantních příkazových a telemetrických procesorů a polovodičových záznamníků, napájecí spínací jednotky a rozhraní ke dvěma redundantním standardním datovým sběrnicím 1553 pro komunikaci s jinými subsystémy. NEAR byla první kosmická loď APL, která používala značné množství plastových zapouzdřených mikroobvodů (PEM), a první, která používala polovodičové záznamníky dat pro hromadné ukládání – předchozí kosmická loď APL používala magnetofony nebo magnetická jádra.
Polovodičové rekordéry jsou konstruovány z 16 Mbit IBM Luna-C DRAM . Jeden rekordér má úložiště 1,1 gigabitu a druhý 0,67 gigabitu.
Mise NEAR byla prvním startem programu NASA Discovery Program , série malých kosmických lodí navržených tak, aby postupovaly od vývoje k letu za méně než tři roky za cenu méně než 150 milionů dolarů. Stavba, start a 30denní náklady na tuto misi se odhadují na 122 milionů dolarů. Konečné celkové náklady mise byly 224 milionů $, které se skládaly z 124,9 milionu $ na vývoj kosmické lodi, 44,6 milionu $ na podporu a sledování startu a 54,6 milionu $ na operace mise a analýzu dat.
Vědecké užitečné zatížení a experimenty
Vědecký náklad zahrnuje:
- Multi-Spectral Imager (MSI), navržený a vyrobený laboratoří aplikované fyziky Univerzity Johnse Hopkinse , poskytl viditelné snímky povrchu asteroidu.
- NEAR IR Spectrograph (NIS) pokrývá spektrální rozsah 0,8 až 2,6 mikrometru v 62 přihrádkách.
- Tříosý fluxgate magnetometr dodaný Goddard Space Flight Center NASA dokáže měřit magnetické pole asteroidu od DC do 10 Hz.
- Rentgenový/gama spektrometr (XGRS) jsou dva přístroje. Rentgenový spektrometr měří rentgenovou fluorescenci na asteroidu excitovaném rentgenovými paprsky sluneční erupce. Spektrometr gama záření je NaI scintilátor s aktivním BGO štítem.
- Laserový dálkoměr (NLR) je jednopulzní dálkoměr s přímou detekcí.
Reference
- Text převzat z veřejné webové stránky NASA .
- Trombka JI; Squyres SW; Bruckner J; Boynton WV; a kol. (2000). „Prvkové složení asteroidu 433 Eros: Výsledky rentgenového spektrometru NEAR-Shoemaker“ . Věda . 289 (5487): 2101–2105. Bibcode : 2000Sci...289.2101T . doi : 10.1126/science.289.5487.2101 . PMID 11000107 . S2CID 29691912 .
- Zuber MT; Smith DE; Cheng AF; Garvin JB; a kol. (2000). „Tvar 433 Eros z laserového dálkoměru NEAR-Shoemaker“ . Věda . 289 (5487): 2097–2101. Bibcode : 2000Sci...289.2097Z . doi : 10.1126/science.289.5487.2097 . PMID 11000106 . S2CID 20553832 .
- Yeomans DK; Antreasian PG; Barriot JP; Chesley SR; a kol. (2000). „Výsledky radiovědy během setkání kosmické lodi NEAR-Shoemaker s Erosem“ . Věda . 289 (5487): 2085–2088. Bibcode : 2000Sci...289.2085Y . doi : 10.1126/science.289.5487.2085 . PMID 11000104 .
Tento článek zahrnuje materiály veřejné domény z webových stránek nebo dokumentů Národního úřadu pro letectví a vesmír .
externí odkazy
- NEAR Shoemaker Profile od NASA Solar System Exploration
- Hlavní katalog NSSDC: Kosmická loď – NEAR Shoemaker
- NASA GSFC: NEAR Shoemaker, Near Earth Asteroid Rendezvous
- Oficiální NEAR Mission Site (Johns Hopkins Applied Physics Laboratory)
- Setkání asteroidů poblíž Země
- NEAR Mission Archive v NASA Planetary Data System, Small Bodies Node