Venus Express

Venus Express
Venus Express (impresia artistului)

Venus Express (impresia artistului)

General
Tipul sondei Orbiter
Data de început 9 noiembrie 2005 03:33:34 UTC
Sosirea lui Venus 11 aprilie 2006 08:07 UTC
S-a ajuns la orbita finală 7 mai 2006 15:31 UTC
Masa la decolare 1270 kg
Masa de combustibil 570 kg
Masa sarcinii utile 93 kg
Dimensiunea magistralei sondei 1,4 m × 1,65 m × 1,7 m
Întinderea celulelor solare 8 m
Dimensiunea celulelor solare 5,7 m²
Producător Contractant principal EADS Astrium și 25 de subcontractori din 14 țări
model
Numărul lansatorului /
zborului 		Soyuz Fregat /
ST 14
durată de viață aproximativ 3150 de zile pe orbita lui Venus
Stabilizare Cu 3 axe
comunicare
Antene 2 antene parabolice cu 1,3 m și 0,3 m diametru plus 2 antene omnidirecționale
Canal 2 S-Band
2 X-Band

Transmițător de putere		 5 wați în banda S, 65 wați în banda X.
Rată de date sondă-pământ 19-288 kbit / s
Rată de date pământ - sondă 2000 biți / s
Stocare a datelor 1,5 GB RAM
alimentare electrică
Putere electrica 800 W lângă pământ și 1100 W la Venus
Baterii 3 baterii litiu-ion
Sistemul motorului
Motorul principal S 400 cu forță de 400 N
Elemente de direcție 2 × 4 S 10 cu împingere 10 N
combustibil MMH
Oxidant Tetroxid de azot
Orbite
Prima orbită 400-350,000 km altitudine cu înclinație ecuatorială de 82 °, perioadă orbitală de 9 zile
Mai tarziu 165–66.000 km altitudine cu înclinație ecuatorială de 82 °, timp orbital 24 h

Venus Express (prescurtat VEX ) a fost o navă spațială a ESA din care a fost pornită, la 9 noiembrie 2005, cu o rachetă Soyuz-FG / Fregat din Baikonur din Kazahstan . După 153 de zile de călătorie, a intrat pe orbită în jurul planetei Venus pe 11 aprilie 2006 și a trimis date până la sfârșitul misiunii la sfârșitul anului 2014 și așteptarea arderii sale în atmosfera venusiană. Sonda spațială a fost prima misiune europeană în Venus după aproximativ 20 de misiuni sovietice și americane de succes din anii 1960.

Obiectivele misiunii

Venus Express a ieșit din apelul ESA de a reutiliza modelul de inginerie Mars Express (2003). Prin utilizarea pieselor existente, inclusiv a instrumentelor științifice (de la sondele Mars Express și Rosetta ), Venus Express este o sondă spațială relativ ieftină în comparație cu misiunile complexe în mod similar. După o perioadă de construcție de doar trei ani, EADS Astrium a reușit să finalizeze sonda. La 1270 kg orbiter transportă 93 kg sarcină utilă și 570 kg de combustibil. O diferență vizibilă față de sonda soră sunt panourile solare mult mai mici. Deoarece radiația solară este mai mare la Venus decât la Marte, zona celulei solare a fost redusă și au fost introduse mici oglinzi între modulele solare, care ar trebui să împiedice supraîncălzirea panourilor. Misiunea ar trebui să coste 220 de milioane de euro, inclusiv 82,4 milioane de euro pentru corpul sondei.

Cel mai important obiectiv al misiunii este explorarea atmosferei Venusului cu acoperirea sa de nori cu o grosime și densitate de aproximativ 20 km. Din investigații, oamenii de știință speră să tragă concluzii și perspective asupra dezvoltării viitoare a climei terestre. Întrebări despre procesele din sistemul complex de nori ale lui Venus, rolul efectului de seră în formarea climatului, cauzele compoziției chimice a atmosferei, prezența apei și presupusa activitate seismică și vulcanică sunt, de asemenea, în prim-plan . Misiunea primară pe orbita lui Venus a fost proiectată pentru 486 de zile, pentru exact două rotații ale lui Venus în raport cu stelele, ceea ce corespunde unei bune patru zile de Venus (în raport cu Soarele). Durata principală a misiunii a fost urmată de mai multe extensii de către ESA: din februarie 2007 până în mai 2009, din 10 februarie 2009 până în 31 decembrie 2009, din 2 octombrie 2009 până în 31 decembrie 2012 și din iunie 2013 până în 2015. Venus Express a orbitat planeta într-o orbită eliptică la o distanță de 250 până la 66.000 km. În 2008 altitudinea pericentrului a fost redusă la 185 km. În iunie / iulie 2014, a fost temporar redus la 130-135 km prin frânare aeriană și a crescut din nou la 400 km pe 26 iulie pentru restul misiunii, pornind motorul. Începând cu 28 noiembrie 2014, comunicarea cu sonda a fost doar fragmentară.

tehnologie

Venus Express consta dintr-un corp central aproape cubic (1,4 m × 1,65 m × 1,7 m). La începutul misiunii, sonda transporta un total de 570 kg de combustibil în două tancuri de 267 litri. Presiunea rezervorului este atinsă de un rezervor de presiune cu heliu greu de 35,5 kg. Motorul principal are o presiune de 400 N. Sunt necesare alte opt motoare mai mici, cu o tracțiune de 10 N la fiecare colț pentru corecții minore ale cursului. Toate motoarele arde combinația de combustibil tetroxid de azot și MMH . Orientarea spațială este determinată de diverși senzori, giroscopuri și accelerometre și schimbată cu patru volante de 12 Nms.

Puterea de transmisie a fost de 5 wați în banda S și 65 wați în banda X . Rata de date către pământ a fost între 19 și 228 kbit / s și de la pământ până la 2000 biți / s. S-a așteptat un minim (la cea mai mare distanță de pământ) de 500 megabytes de date în timpul celor opt ore zilnice de contact cu pământul. Acest lucru este comparabil cu cantitatea de date furnizate de Mars Express. Cât mai aproape posibil, ar trebui să fie de 5  gigaocteți pe zi. A fost calculată o medie de 2 GB / zi. O memorie RAM de 12 gigați (1,5 gigaocteți) are dimensiunea de stocare a datelor .

Centrul European de Operațiuni Spațiale (ESOC) al ESA din Darmstadt a condus misiunea.

Instrumente

Venus Express folosește instrumente dezvoltate pentru Mars Express și pentru misiunea de cometă Rosetta. Acest lucru permite menținerea costurilor acestei misiuni exigente. Masa totală a instrumentelor este de 93 kg. Venus Express nu are o capsulă de aterizare. Instrumentarea constă din șase instrumente active și una pasivă. Instrumentele pot fi aliniate la un punct de pe suprafața planetei cu o precizie de 0,04 grade.

ASPERA-4 (Suedia)
ASPERA (Analizator al plasmelor spațiale și al atomilor energetici), dezvoltat inițial pentru Mars Express și modificat pentru Venus Express, va investiga , printre altele, influența vântului solar asupra atmosferei Venus.
MAG (Austria)
MAG, o dezvoltare ulterioară a magnetometrului Rosetta ROMAP, va căuta un câmp magnetic slab al lui Venus și va cerceta influența lui Venus asupra câmpului magnetic interplanetar.
PFS (Italia)
PFS ( spectrometrul planetar Fourier ), o dezvoltare ulterioară a PFS deja utilizat pe Mars Express , va examina compoziția, distribuția temperaturii și circulația atmosferei venusiene.
SPICAV (Franța)
SPICAV ( Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Venus ) este un spectrometru de imagistică pentru domeniul ultraviolet și infraroșu . A apărut din experimentul Mars Express SPICAM, care a fost echipat cu un al treilea canal IR furnizat de Belgia pentru utilizarea pe Venus Express. Sarcina SPICAV este de a studia atmosfera lui Venus.
VeRa (Germania)
VeRa ( Venus Express Radio Science ) este un experiment pasiv care studiază atmosfera și suprafața Venusului prin trimiterea de semnale către Pământ prin atmosfera lui Venus. Concluziile despre atmosferă pot fi trase din fluctuațiile semnalelor primite pe pământ.
VIRTIS (Franța / Italia / Germania)
VIRTIS ( Spectrometru de imagistică termică vizibilă și cu infraroșu ), dezvoltat inițial pentru Rosetta , mapează Venus în domeniul infraroșu . Are 120 de canale spectrale, dintre care doar trei ar trebui utilizate. În timp ce atmosfera densă a lui Venus face imposibilă observarea sub 70 km în raza vizibilă a luminii, cu IR, similar cu luna Saturn Titan , se poate privi mai adânc, în cel puțin una dintre cele trei benzi înguste chiar până la sol. VIRTIS ar trebui să exploreze atmosfera inferioară și, printre altele. căutați, de asemenea, semne de vulcanism și unde seismice.
VMC (Germania)
VMC ( Camera de monitorizare Venus ) este singurul experiment Venus Express care a fost dezvoltat recent. Se presupune că descrie Venus în domeniul ultraviolet , vizibil și infraroșu și, printre altele. examinează mișcarea norilor. Imaginile din patru intervale spectrale sunt obținute simultan și fiecare folosește o parte a zonei cipului senzorului CCD . Câmpul vizual este de 17,5 grade și rezoluția 0,74 mrad (corespunzând la ≈ 405 pixeli pe imagine). Aceasta este de 185 m de la o înălțime de 250 km. La cea mai mare distanță de Venus, rezoluția scade la 45 km. În apocentr, întreaga Venus se încadrează în câmpul vizual. Camera va face o fotografie în apocenter la fiecare 30 de minute; un total de 20 de bucăți. În vecinătatea planetei, frecvența crește și se face o poză în fiecare minut, astfel încât să fie făcute 80 de fotografii pe orbită.

Cursul misiunii

Lansarea lui Venus Express a fost programată pentru 26 octombrie 2005; fereastra de lansare a fost deschisă în perioada 26 octombrie - 23 noiembrie. Cu toate acestea, începutul a trebuit să fie amânat în 21 octombrie la începutul lunii noiembrie, deoarece s-au găsit impurități în interiorul carenajului cu sarcina utilă, cu etapa superioară Fregat deja montată și sonda spațială. Cauza sa dovedit a fi o problemă cu izolația termică a etajului superior Fregat, părți din care au fost găsite pe sonda spațială. Cu toate acestea, sonda spațială ar putea fi curățată rapid și ușor, astfel încât pe 31 octombrie, startul a fost stabilit pentru 9 noiembrie 2005 la 03:33:34 UTC . Startul a decurs conform planificării, 96 de minute după decolare, sonda s-a separat de etapa superioară Fregat și și-a început drumul spre Venus. După două corecții pe orbită și testarea tuturor componentelor, prima fază a misiunii (cunoscută sub numele de LEOP ) a fost finalizată cu succes la mijlocul lunii noiembrie 2005.

Sosire la Venus

La 11 aprilie 2006 , sonda a intrat pe orbita în jurul lui Venus. În acest scop, motorul principal a fost aprins la 07:17 UTC, care a ars până la 08:07 și a încetinit sonda, care zbura prin spațiu cu 29.000 km / h, la 4716 km / h. Așadar, a fost capturat de forța de greutate a lui Venus și adus pe o orbită eliptică cu o perioadă de orbită de nouă zile.

La 7 mai 2006, după mai multe aprinderi ale motorului, sonda a atins orbita țintă de 24 de ore la 15:31 CEST (în apoapsă ). Aceasta are o altitudine cuprinsă între 250 și 66.000 km deasupra suprafeței planetei și o înclinație ecuatorială de 82 °, cu punctul cel mai de jos deasupra emisferei nordice și cel mai înalt deasupra emisferei sudice. Mai multe motive au jucat un rol în alegerea orbitei țintă:

  • Orbita aproape polară permite explorarea globală a lui Venus.
  • Orbita eliptică permite înregistrări cu rezoluții variate, de la secțiuni mici de înaltă rezoluție la vederi aproape globale, precum și examinarea tuturor straturilor atmosferei.
  • Orbita are aproximativ 24 de ore timp orbital, ceea ce permite sondei să comunice cu aceeași stație terestră la aceeași oră în fiecare zi.
  • La tren se poate ajunge cu puțin combustibil. Pentru a putea frâna pe orbită cu o cantitate rezonabilă de combustibil, manevra de frânare trebuie să aibă loc aproape de planetă; orbita rezultată este foarte eliptică. Cu mai multe frâne scurte în cel mai mic punct, cel mai înalt punct este apoi coborât la înălțimea dorită, în timp ce cel mai mic punct scade doar relativ puțin.

La mijlocul lunii mai, toate instrumentele, cu excepția PFS, au fost pornite cu succes, iar operațiunile de rutină au început pe 4 iunie, conform planificării.

Pe 12 iunie, sonda a trecut scurt pe modul de siguranță la eroare din cauza unei probleme cu stația de la sol; investigațiile de rutină au fost continuate începând cu 16 iunie.

Din 16 octombrie, sonda a fost pregătită pentru conjuncția superioară a lui Venus (Venus - soare - pământ într-o singură linie), rata de date a fost setată la 298 biți / s pentru transmisie și 250 biți / s pentru recepție. Pe o distanță unghiulară de 1,3 ° față de soare, au fost efectuate 1600 de pinguri pentru a testa transmisia, semnalele au durat 813 secunde pentru distanța de 244 milioane km.

Rata de date a crescut din nou pe 8 noiembrie, iar examenele de rutină au fost efectuate din nou din 11 noiembrie.

14 noiembrie: Probleme minore cu postul de radio Cebreros din Spania.

13 ianuarie 2007: Investigațiile științifice nu au fost afectate de problemele reînnoite cu stația de la sol.

La 13 iulie 2008, mai multe manevre au început să crească excentricitatea orbitei. Periapsis (cel mai jos punct al căii) a fost redus , iar apoapsis a fost ridicat (punct de calea cea mai mare). Cu un timp orbital constant, acest lucru asigură că sonda zboară mai aproape de Venus și că procesele atmosferice pot fi examinate mai atent.

Primele rezultate

La mijlocul lunii aprilie 2006, imaginile ultraviolete și infraroșii ale regiunii polare sudice de pe partea de noapte a lui Venus au fost înregistrate de la 206.452 km, deoarece nu au fost niciodată posibile înainte, și au fost transmise pe Pământ. Acestea prezintă structuri turbionare în spirală clare la aproximativ 55 km deasupra Polului Sud, care altfel este acoperit de nori impenetrabili ca întreaga planetă. La 27 iunie 2006, ESA a anunțat că fotografiile primei orbite a lui Venus arătau pentru prima dată un dublu vârtej peste polul sudic al lui Venus.

În octombrie 2011, analiza rezultatelor măsurătorilor din spectrometrul SPICAV în ceea ce privește absorbția radiațiilor ultraviolete în atmosfera Venus a relevat un strat subțire de ozon . Acesta este situat la o altitudine de aproximativ 90 până la 120 km și are o concentrație de molecule de ozon care este de aproximativ o sută până la o mie de ori mai mică decât cea a stratului de ozon al Pământului .

Sfârșitul misiunii

La 16 mai 2014, ESA a declarat finalizarea observațiilor planificate și a anunțat o manevră de frânare aeriană pentru sondă la sfârșitul misiunii. Cu acesta, au fost investigate straturi atmosferice mai adânci, precum și proceduri pentru viitoare manevre de frânare aeriană. Până la 11 iulie 2014, Venus Express se afla la cel puțin 130 km de suprafață. Sonda a supraviețuit abordării și a furnizat date valoroase despre atmosferă, precum și încălzirea sondei, precum și valori de accelerație care permit o cartografiere mai precisă a lui Venus. Ca răspuns, ESA a anunțat că va ridica orbita înapoi la 450 km, unde va continua explorarea Venusului.

Înălțimea pericentrului scade constant din cauza forțelor celui de-al treilea corp. La fiecare șase luni Venus, înălțimea pericentrului este ridicată din nou, astfel încât înălțimea de 190 km să nu scadă sub următoarele șase luni. Aceasta va continua până când combustibilul se va epuiza. Pe 28 noiembrie 2014, ESOC a pierdut contactul cu sonda; de atunci nu a putut să primească date decât sporadic. Concluzia cea mai probabilă este că sonda nu mai are combustibil pentru a-și regla poziția și pentru a-și alinia antenele într-o manieră stabilă la pământ, astfel încât nici corecțiile pe orbită, nici contactul permanent între sondă și pământ nu sunt posibile.

Vezi si

Link-uri web

Dovezi individuale

  1. ↑ ESA: Venus Orbit Insertion
  2. ↑ ESA: Aventura planetară continuă - operațiunile Mars Express și Venus Express au fost prelungite , 27 februarie 2007 (engleză)
  3. ↑ ESA: ESA extinde misiunile care studiază Marte, Venus și magnetosfera Pământului , 10 februarie 2009 (engleză)
  4. ↑ ESA: Extensii de misiuni aprobate pentru misiuni științifice , 2 octombrie 2009 (engleză)
  5. ↑ ESA: Extensie pentru numeroase misiuni , 5 iulie 2013 (germană)
  6. ↑ ESA: Venus Express atinge cea mai mică altitudine de pericentru , 14 octombrie 2008 (engleză)
  7. ↑ ESA: Venus Express atinge cea mai mică altitudine de pericentru , 16 decembrie 2014 (engleză)
  8. ↑ a b DLR: Vulcani sub ceața lui Venus , 10 aprilie 2006
  9. ↑ ESA: Raport de stare nr. 3 - Sfârșitul activităților LEOP , 15 noiembrie 2005
  10. ↑ DLR: Venus Express trece cu succes pe orbită , 11 aprilie 2006
  11. ↑ ESA: Venus Express a atins orbita finală , 9 mai 2006
  12. ↑ sci.esa.int
  13. ↑ sci.esa.int
  14. ↑ sci.esa.int
  15. ↑ sci.esa.int
  16. ↑ sci.esa.int
  17. ↑ ESA: Venus Express - Articol de manevră pe orbită pe raumfahrer.net
  18. ↑ ESA: Detalii neașteptate în primele imagini ale Venusului din polul sud , 13 aprilie 2006
  19. ↑ ESA: Dezvelit vârtej dublu la Polul Sud al lui Venus! , 27 iunie 2006
  20. ↑ Stratul de ozon greu descoperit în atmosfera lui Venus. Adus la 16 octombrie 2011 .
  21. ↑ ESA: Venus Express se pregătește să facă pasul , 16 mai 2014
  22. ↑ Stefan Deiters: Adio sondei europene Venus. VENUS EXPRESS. astronews.com, 17 decembrie 2014, accesat la 18 decembrie 2014 .