Messenger (AMS)

"Messenger" ( eng.  MErcury Surface, Space Environment, GEochemistry and Ranging - MESSENGER ) är en amerikansk automatisk interplanetär station (AMS) för studier av Merkurius . Lanserades den 3 augusti 2004 från Cape Canaveral Air Force Station på en Delta 7925H-9.5 bärraket . Den 18 mars 2011 kl. 01:10 UTC gick stationen framgångsrikt in i Merkurius bana [1] . Flygningen avslutades den 30 april 2015, när stationen föll på Merkurius [2] .

Flyguppdrag

Merkurius är ett av de minst utforskade objekten i solsystemet. Innan Messenger flög bara en rymdfarkost ,  Mariner -10 , runt planeten 3 gånger 1974-1975 . Mindre än hälften av Merkurius yta fotograferades, det fanns inga data om den kemiska sammansättningen, planetens struktur och mycket mer. För att fylla dessa luckor organiserade NASA Messenger-uppdraget. Efter att beslutet togs att förlänga apparatens livslängd med ett år (till en början var det tänkt att den skulle slutföras den 17 mars 2012), inkluderade uppdraget också att studera effekten av ökad solaktivitet på Merkurius under början av en ny solcykel [3] .

Apparatens design

Startmassan för AMS "Messenger" är cirka 1100 kg, och nästan 600 kg (mer än hälften av den totala massan) är bränsle. Apparatens kropp var gjord av kolfiber och har dimensionerna 1,42 × 1,85 × 1,27 m. På grund av den betydande kraften hos solstrålning nära Merkurius omloppsbana (11 gånger högre än jordens) vidtogs särskilda åtgärder för att säkerställa acceptabelt KA-läge. Den sida av apparaten som vänder mot solen täcktes med en 2,5 × 2 m solskärm, själva kroppen var insvept i flerskikts värmeisolering, och radiatorer och värmerör tillhandahölls för att ta bort värme från rymdfarkostkroppen. Strömkällan till stationen var två ensidiga roterande paneler av solbatterier (SB) 1,5 × 1,65 m stora med galliumarsenidfotoceller . De kunde generera mer än 2 kW , men endast 385-485 W räckte för enheten vid flygsteget och 640 W när den arbetade i omloppsbana, så SB var orienterad i olika vinklar. Dessutom är 67 % av panelerna små speglar som reflekterar de flesta av solens strålar och förhindrar att panelerna överhettas.

Stationens framdrivningssystem inkluderar en tvåkomponents upprätthållande motor med en dragkraft på 68 kgf för stora manövrar och 16 små enkomponents raketmotorer . Bränsle ( hydrazin ) och oxidationsmedel ( diatrogentetroxid ) lagrades i tre titantankar 56 cm i diameter och 104 cm långa; helium , under högt tryck, gav deras tillförsel till motorerna. Enhetens kommunikationssystem inkluderade två högförstärkande HGA- fasade array-antenner , samt två medelstora fläktantenner MGA och fyra lågförstärknings-LGA-antenner. Alla antenner var fixerade, vilket ökade deras tillförlitlighet; i detta fall kan fasade arraysignaler (först använda i "djupa rymden") riktas i en vinkel på upp till 45° mot själva antennens axel. 11-wattssändaren gav dataöverföring från kortet till jorden i X-bandet med en hastighet av 9,9 bit/s till 104 kbit/s . Kommandon från jorden gick ombord med en hastighet av 7,8 till 500 bps . Orienteringen utfördes med hjälp av två stjärnspårare , samt fyra gyroskop och fyra accelerometrar , som är en del av tröghetsmätenheten IMU (Inertial Measurement Unit). Enhetens "hjärna" var 2 integrerade IEM-elektronikmoduler (huvud- och backup), var och en av dem hade en RAD6000- huvudprocessor (25 MHz ) och en liknande processor för skydd mot fel (10 MHz). Varje IEM inkluderade även solid state-lagring med upp till 1 GB minne .

Vetenskaplig utrustning

AMS vetenskapliga utrustning inkluderade:

1. MDIS (Mercury Dual Imaging System) dubbellägeskamera designades för topografiska undersökningar och detaljerade studier av Merkurius landskap; bestod av vidvinkel- och smalvinklar multispektrala kameror. Vidvinkelkameran hade ett synfält på 10,5° och 12 olika filter för observation i spektralområdet från 400 till 1100 nm . Smalvinkelkamera med 1,5° synfält för att få detaljerade svartvita bilder av planetens yta.
2. Röntgenspektrometer XRS (röntgenspektrometer) utformad för att bestämma grundämnessammansättningen av ett tunt (1 mm) övre lager av Merkurius yta med en upplösning på 200 till 1000 km . Han registrerade röntgenstrålar med energier från 1 till 10 keV , där spektrallinjerna av magnesium, aluminium, kisel, svavel, kalcium, titan och järn fanns, liksom solröntgenstrålning och gammastrålning .
3. Gammaspektrometer och neutronspektrometer GRNS (Gamma-Ray and Neutron Spectrometer) designad för att upptäcka neutroner och gammastrålar från element på ytan av Merkurius, som sänds ut under inverkan av kosmisk strålning, såväl som naturlig strålning av radioaktiva element . Enheten användes för att kartlägga planetens yta för att bestämma den elementära sammansättningen av dess skorpa, och i synnerhet för att upptäcka polaris.
4. Energetisk partikel- och plasmaspektrometer EPPS (Energetic Particle and Plasma Spectrometer ) utformad för att studera sammansättningen, fördelningen och energin hos laddade partiklar i Merkurius magnetosfär . Bestod av en EPS laddad partikelspektrometer och en FIPS höghastighets plasmaspektrometer.
5. Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer MASCS (Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer) utformad för att bestämma sammansättningen av den övre atmosfären och ytan av Merkurius. Den inkluderade två spektrometrar: synlig och UV och synlig och IR .
6. Laserhöjdmätare MLA (Mercury Laser Altimeter) designad för topografisk undersökning med hög precision av Merkurius yta.
7. Tre-komponent magnetometer MAG designad för att studera magnetiska anomalier på Merkurius yta, samt för att studera strukturen och dynamiken i dess magnetfält .

Flyg till Merkurius

Merkurius är ett av de mest svårfångade objekten i solsystemet: för att förflytta sig från jorden nära till en omloppsbana nära Merkurius måste du släcka en betydande del av jordens omloppshastighet, som är cirka 30 km/s. För närvarande är ingen rymdfarkost kapabel att flyga direkt till Merkurius, och en komplex strategi med många gravitationshjälpmanövrar används vanligtvis .

Banan för "Messenger" tillhandahöll 6 sådana manövrar: den 2 augusti 2005 passerade enheten på en höjd av 2347 km från jordens yta, den 24 oktober 2006 ägde en förbiflygning nära Venus rum med en minsta höjd av 2992 km, den 5 juni 2007, flög Budbäraren igen nära Venus längs den övre gränsen av molnen på en höjd av 338 km från planetens yta.

Inget vetenskapligt program planerades under Venus första förbiflygning eftersom Venus och solen var i överlägsen konjunktion . Under sin andra förbiflygning av Venus tog Messenger en serie av 50 bilder av den vikande planeten: den första på ett avstånd av 60,6 tusen km från planeten, den sista på ett avstånd av 89,3 tusen km . Under den andra förbiflygningen av Venus genomförde Messenger också ett gemensamt arbete för att studera Venus yta med den europeiska rymdfarkosten Venera Express . Förutom möjligheten att jämföra data som erhållits av två rymdfarkoster som befinner sig på olika banor och har olika forskningsinstrument, har detta arbete för Messenger blivit ett test av hur dess vetenskapliga utrustning fungerar.

Den 14 januari klockan 19:04 UTC, den 6 oktober 2008 och den 30 september 2009 genomförde Budbäraren förbiflygningar nära Merkurius och den 18 mars 2011 gick in i en mycket elliptisk polär bana runt planeten närmast solen. Den lägsta höjden i periapsis var 200 km. Enheten var tänkt att fungera i Merkurius omloppsbana i två Merkuriusdagar, det vill säga lite mindre än ett jordår.

Den 14 januari 2008 gjorde Messenger sin första förbiflygning av Merkurius (minsta avstånd 200 km), och överförde detaljerade bilder av ytan.

Den 6 oktober 2008 gjorde Messenger-sonden sin andra förbi i närheten av Merkurius. Under förbiflygningen erhölls bilder av Merkurius, som avslöjade obegripliga områden av mörk materia, rikligt utspridda över dess yta. De är mycket mörkare än bakgrunden och verkar vara "grytor" som lämnats av meteoritnedslag. Men inte alla kratrar, ens av samma djup, visar material med samma struktur i botten - detta indikerar att fördelningen av materia under planetens yta inte är enhetlig. Den minsta planeten visade sig vara geologiskt inte så enkel, och dess struktur är inte en elementär " smörgås " .

Sammansättningen av denna mörka sten är okänd. Kanske innehåller den ett mörkt mineral som ilmenit , bestående av järn och titan och mycket vanligt inte bara på jorden utan även på månen. Det kan också vara kisel med järninneslutningar. Forskare hoppas att mer forskning om Messenger kommer att kasta mer ljus över dessa mörka områden. .

Dessutom, under den andra förbiflygningen, mätte sonden noggrant Merkuriuslandskapet och visade att det på höjden förblir förvånansvärt konstant i området som utforskades. Detta område (västra halvklotet, ekvatorial närhet) är 30 % plattare än det motsatta. I jordskorpan på Merkurius hittades ett kraftigt fall så högt som 600 m, vilket kan vara ett " ärr " kvar på planeten som ett resultat av dess sammandragning under en period av snabb avkylning.

Den 29 september 2009 gjorde Messenger sin tredje förbiflygning av Mercury. Klockan 21:55 UTC passerade enheten på ett avstånd av 228 km från planetens yta [4] .

Den 17 mars 2011 utförde Messenger en retardationsmanöver och började gå in i omloppsbana runt Merkurius [5] .

Den 18 mars klockan 04:00 Moskvatid fullbordade Messenger sin retardation och gick in i omloppsbana runt Merkurius. Forskningsprogrammet inkluderade sökandet efter vatten på planeten, samt att ta reda på varför planetens kärna upptar mer än 70 % av dess volym [6] .

Den 29 mars sände sonden de första bilderna av planetens yta från dess permanenta bana. På sex timmar överfördes 363 bilder. Totalt var det planerat att ta cirka 75 000 fotografier [7] .

Avstängning

På grund av påverkan av solens attraktion förändras omloppsbanan för någon av Merkurius satelliter ganska snabbt. I slutet av 2014 fick Messenger slut på bränsle, vilket gjorde det omöjligt att korrigera omloppsbanan. Gradvis började periapsis förskjutas lägre och lägre mot Merkurius yta. Den 30 april 2015 slutförde Messenger sitt uppdrag genom att krascha på planetens yta [8] . Det antas att nedslagsplatsen är belägen vid punkten 54,4° N 149,9° W, nära Janacek-kratern [9] . Själva fallögonblicket observerades inte från jorden, eftersom enheten föll på andra sidan Merkurius, som vid den tiden inte var synlig från jorden.

Resultat

Under driften av enheten erhölls mer än 277 tusen bilder [10] , inklusive bilder av områden som inte hade fotograferats tidigare. Långa avsatser , ovanliga fåror och många andra egenskaper har hittats .

Analys av solflammor från sondens neutrondetektor visade närvaron av högenergineutroner , som inte kan observeras i jordens omloppsbana på grund av deras korta livslängd.

En analys av Merkurius magnetosfär under flygförbifarten i januari och oktober ledde till slutsatsen att det finns en stark växelverkan mellan planetens magnetfält och solvinden [11] .

Intressanta fakta

Det tog Messenger sex och ett halvt år att komma in i omloppsbana runt planeten. Som jämförelse tog flygningen till Pluto , mycket mer avlägsen, från New Horizons- uppdraget bara tre år till (men New Horizons-apparaten kom inte in i Plutos omloppsbana, utan gjorde flygobservationer av dvärgplaneten och dess satelliter).

"Familjeporträtt"

Den 18 februari 2011 publicerades ett "familjeporträtt" av solsystemets planeter på uppdragets webbplats , som är ett collage av 34 fotografier som Messenger tog emot i november 2010. På grund av avståndet är det bara Neptunus och Uranus som inte syns. Collaget är ett slags tillägg till familjeporträttet som Voyager tog den 14 februari 1990 [12] .

Anteckningar

1. ↑ 1 2 MESSENGER börjar historisk bana runt Merkurius  (eng.)  (ej tillgänglig länk) (17 mars 2011). Tillträdesdatum: 18 mars 2011. Arkiverad från originalet 27 mars 2013.
2. ↑ Corum, Jonathan . Messenger's Collision Course With Mercury , New York Times  (30 april 2015). Arkiverad från originalet den 31 mars 2019. Hämtad 30 april 2015.
3. ↑ NASA förlänger livslängden för MESSENGER-sonden . Space magazine (17 november 2011). Hämtad 17 november 2011. Arkiverad från originalet 2 december 2013. (obestämd)
4. ↑ Messenger-sonden närmade sig Merkurius . Lenta.ru (30 september 2009). Hämtad 26 juni 2020. Arkiverad från originalet 14 augusti 2020. (obestämd)
5. ↑ Messenger-sonden gick framgångsrikt in i omloppsbana runt Merkurius . RIA Novosti (18 mars 2011). Datum för åtkomst: 27 november 2013. Arkiverad från originalet 2 december 2013. (ryska)
6. ↑ Jordapparaten gick in i Merkurius omloppsbana för första gången (otillgänglig länk) . Membrane (18 mars 2011). Hämtad 18 mars 2011. Arkiverad från originalet 20 mars 2011. (obestämd) 
7. ↑ "Messenger" överförde de första bilderna av Merkurius från omloppsbana . Lenta.ru (30 mars 2011). Hämtad 26 juni 2020. Arkiverad från originalet 13 juni 2021. (obestämd)
8. ↑ Interplanetarisk station Messenger kraschade på ytan av Merkurius . interfax (30 april 2015). Hämtad 1 maj 2015. Arkiverad från originalet 24 december 2016. (obestämd)
9. ↑ Mercury Messenger-uppdraget slutar med en fantastisk final Arkiverad 2 maj 2015 på Wayback Machine , Universe Today
10. ↑ Begrav mig bakom kratern. Merkurius första konstgjorda satellit kommer snart att krascha in i dess yta
11. ↑ MESSENGER Team presenterar nya Mercury Science-resultat vid AGU Fall Meeting  (engelska)  (länk ej tillgänglig) (12 december 2008). Arkiverad från originalet den 17 februari 2012.
12. ↑ Ett familjeporträtt av solsystemet, inifrån och ut  (engelska)  (länken är inte tillgänglig) (18 februari 2011). Hämtad 18 februari 2011. Arkiverad från originalet 12 maj 2013.

Länkar

• messenger.jhuapl.edu - Messengers officiella webbplats
• "Messenger"  - artikel i Lentapedia . år 2012.
• MESSENGER uppdrag till  Merkurius . NASA.
• MESSENGER rymdfarkost: vad finns inuti? (inte tillgänglig länk) . Arkiverad från originalet den 20 februari 2008.  (obestämd) påCompulents
• Sobolev Ivan. Budbärare: över is och eld  // Trinity-variant . - 8.12.2015. - Nr 24 (193) .
• MESSENGER-sonden närmar sig Merkurius (otillgänglig länk) . Arkiverad från originalet den 26 januari 2012.  (obestämd) påCompulents
• Svansen bakom Merkurius . Gazeta.Ru (31 januari 2008). (obestämd)
• Budbäraren närmar sig Merkurius . Polit.ru (11 januari 2008). (obestämd)

Ordböcker och uppslagsverk	Stor katalanska Lentapedia Britannica (online)