Миссии 2011-го года: GRAIL
 8 сентября с мыса Канаверал состоится запуск научной миссии GRAIL НАСА к Луне. Два практически идентичных аппарата займутся картографирование гравитационного поля Луны, открывая информацию о ее строении. (Изображение НАСА) (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
В рамках миссии GRAIL [Gravity Recovery And Interior Laboratory] два космических аппарата будут размещены на одной и той же орбите вокруг Луны. Пролетая над областями с большим и меньшим уровнем гравитационного поля, связанным как с видимыми деталями поверхности, например, с горами и кратерами, так и со срытыми под поверхностью Луны массами, аппараты будут двигаться к друг другу и от друг друга. Инструменты на борту каждого аппарата измерят с высокой точностью изменения относительных скоростей. На основе этой информации ученые создадут в высоком разрешении карту гравитационного поля Луны.
Практически тот же способ картографирования гравитационного поля был использован на аппарате GRACE [Gravity Recovery And Climate Experiment], который с 2002 года исследует гравитационное поле Земли.
Два аппарата миссии GRAIL будут запущены вместе РН Delta II, после отделения от ракеты-носителя они полетят к Луне по подобным, но все же разным траекториям. Их полет к Луне займет 3 – 4 месяца. Около 2 месяцев аппараты будут маневрировать, подгоняя свои орбиты друг к другу, пока один аппарат не начнет следовать за другим на одной высоте по почти круговой околополярной орбите и аппараты начнут групповой полет. Следующие 82 дня составят научную фазу миссии, в течение которой космические аппарата проведут картографирование гравитационного поля Луны.
Аппарат
Каждый из двух космических аппаратов GRAIL [GRAIL-A и GRAIL-B] размером со стиральную машину и массой около 200 кг. Аппараты почти идентичны, но необходимость направить антенны аппаратов друг на друга потребовала различий: в положении на них прибора MoonKAM, в углах астроориентаторов, используемых системами управления ориентацией, а также [в положении] антенн, посредством которых аппараты будут измерять изменение расстояния между ними. Эти различия требуют, чтобы GRAIL-B опережал GRAIL-A на орбите Луны.
Конструкция аппаратов базируется на демонстрационной миссии Experimental Small Satellite-11, совершенной в интересах ВВС США, а бортовая радиоэлектроника проистекает от миссии НАСА Mars Reconnaissance Orbiter.
Обеспечивающая стабилизирующее управление по трем осям подсистема управления ориентацией состоит из солнечного датчика, астроориентатора, маховиков и блока инерциальных измерителей.
Подсистема электропитания состоит из двух солнечных батарей и литиево-ионной батареи. Каждая солнечная батарея в конце миссии сможет производить 700 Вт электроэнергии. Солнечные батареи будут развернуты вскоре после отделения от ракеты-носителя и всю миссию останутся неподвижными. Каждая литиево-ионная батарея имеет емкость 30 А*ч и используется для обеспечения энергией аппарата при прохождении им тени Луны.
Двигательная установка включает гидразиновый двигатель с катализатором для выхода на орбиту вокруг Луны и орбитальных маневров, а также 8 газовых двигателей для управления ориентацией и других небольших маневров.
Подсистема телекоммуникации каждого аппарата включает:
- две приемопередающих антенны S –диапазона для связи с Землей,
- две антенны маяка-ответчика X – диапазона для системы траекторных измерений с использованием доплеровского эффекта на участке от Земли до ближней стороны Луны,
- антенну S –диапазона системы передачи времени, пересылающую между аппаратами код синхронизации времени,
- дальнометрическую антенну Ka – диапазона для точного измерения расстояния между аппаратами.
Каждая из первых двух пар антенн имеет одну антенну, установленную на обращенной к Солнцу стороне аппарата, и одну на обратной стороне. Антенны солнечной стороны обращены к Земле в течение полнолуния, на обратной стороне антенны указывают на Земли в течение новолуния. Данная система позволяет избежать необходимости в механическом повороте антенн в течение миссии, что могло бы изменить положение центра масс аппарата и воспрепятствовать научным измерениям.
Научные инструменты
На каждом аппарате GRAIL существует два элемента научной нагрузки: Система ранжирования гравитационного поля Луны [LGRS, Lunar Gravity Ranging System], являющаяся научным инструментом, и MoonKAM – лунная система формирования изображений, используемая в целях образования и общественной пропаганды. LGRS основана на инструменте, примененном в аппарате GRACE, осуществляющего картографирование магнитного поля Земли с 2002 года.
LGRS отвечает за отправку и прием сигналов, необходимых для высокоточного измерения изменений в расстоянии между двумя орбитальными аппаратами. LGRS состоит из Сверхстабильного генератора колебаний [USO, Ultra-Stable Oscillator], Микроволнового устройства [MWA, Microwave Assembly], Устройства передачи сигналов времени [TTA, Time-Transfer Assembly] и Устройство обработки первичных данных [GPA, Gravity Recovery Processor Assembly]. USO обеспечивает постоянный опорный сигнал для всех приборно-измерительные подсистем. В рамках LGRS USO обеспечивает эталонной частотой MWA и TTA. MWA преобразует опорный сигнал USO в сигнал Ka – диапазона, который передается на другой орбитальный аппарат. Функция TTA – обеспечить двухстороннюю линию связи передачи сигналов времени между космическими аппаратами для синхронизации и измерения расхождения времени между бортовыми часами LGRS двух аппаратов. TTA генерирует сигнал S – диапазона на основе эталонной частоты USO и посылает GPS-подобный дальномерный код на другой аппарат. GPA обрабатывает все полученные с MWA и TTA входящие сигналы для создания радиометрических данных, которые далее передаются на Землю. В дополнение к межаппаратным измерениям LGRS обеспечит односторонний сигнал на Землю на основе USO, который будет передаваться через научный радиомаяк X – диапазона [RSB, Radio Science Beacon], что позволит измерить установившийся дрейф USO.
Ролик Лаборатории реактивного движения НАСА о миссии GRAIL
Также по теме:
- Миссии 2011-го года: Mars Science Laboratory
- Миссии 2011-го года: Aquarius/SAC-D
- Миссии 2011-го года: Juno
- Миссии 2011-го года: Магнитный альфа-спектрометр
- Миссии 2011-го года: NPP
Источники: