АМС “Dawn”

АМС Dawn в межпланетном полёте (компьютерная графика)

В отличие от предыдущих АМС, исследовавших более одного небесного тела, “Dawn” промежуточное исследование Весты провёл не с пролётной траектории, а с орбиты вокруг неё — в течение года, — и в сентябре 2012 года продолжил дальнейший полёт к Церере. К Церере аппарат «Dawn» приблизился 6 марта 2015 года и в 08:36 по EST перешёл на круговую орбиту.

История запуска

АМС «Dawn»

Миссия как минимум трижды замораживалась или вовсе отменялась (2003, 2005, 2006 гг.). Однако после последнего публичного заявления об отказе от полёта к Церере в марте 2006 года это решение было официально отменено, и 27 марта 2006 года «Dawn» получил добро на запуск. В сентябре 2006 года АМС уже была в состоянии готовности к запуску. 10 апреля 2007 года спутник доставили в монтажный цех подрядчика по запуску, SPACEHAB, Inc во Флориде. Запуск изначально был запланирован на 20 июня, но затем откладывался до 30 июня и 15 июля. В июле запуск был отложен до осени — чтобы избежать наложения во времени пуска и первых фаз полёта «Dawn» и АМС Феникс (пуск которой состоялся 4 августа 2007 года).

26 сентября 2007 года ракета-носитель Дельта-2 с АМС на борту была готова к пуску на стартовом комплексе 17-В космодрома на мысе Канаверал. Из-за погодных условий и последующего появления корабля-нарушителя в запретной зоне запуска старт состоялся только утром 27 сентября. После почти трёх месяцев испытаний бортовых систем на земной орбите, 17 декабря 2007 года «Dawn» отправился в перелёт к Весте.

Целями полёта Веста и Церера избраны потому, что представляют собой противоположные типы больших астероидов: Цереру покрывает ледяной слой толщиной до 100 км, а Веста — монолитный безводный ахондрит. При этом Веста — основной «поставщик» метеоритов, достигающих поверхности Земли.

План полёта

Траектория полёта АМС «Dawn»

• Сентябрь — октябрь 2007 года — старт с Земли.
• Февраль 2009 года — манёвр в гравитационном поле Марса с набором скорости.
• Август 2011 года — прибытие в район Весты и переход при помощи ксеноновых ионных двигателей на орбиту спутника астероида.
• Август 2011 года — август 2012 года — исследование астероида Веста.
• Август 2012 года — уход по раскручивающейся спирали из гравитационного поля Весты и переход на орбиту полёта к Церере.
• Март 2015 года — прибытие к Церере и переход на её орбиту.
• Июль 2015 года — завершение миссии.

По первоначальному плану на орбите около Весты аппарат должен был находиться до мая 2012 года, но этот срок был продлён до августа, с целью более полного картографирования некоторых областей, остававшихся в тени. Это не повлияло на сроки прибытия к Церере.

Ионный двигатель

АМС оборудована тремя ксеноновыми ионными двигателями, разработанными на основе образца, испытанного на зонде Deep Space 1. Каждый двигатель имеет тягу 30 мН и удельный импульс 3100 с; одновременно возможна работа одного двигателя. Из 425 кг рабочего тела (ксенона), имеющегося на борту, на полёт Земля — Веста предполагалось израсходовать 275 кг, на полёт Веста — Церера — 110 кг. При нормальной работе ионные двигатели «Dawn» обеспечивают прирост в скорости на 97 км/ч (60 миль/ч) за каждые 4 дня.

Исследовательские инструменты

• Отдельно размещённые две чёрно-белые ПЗС-матрицы (1024×1024 пикселя) с двумя объективами (D = 19 мм, F = 150 мм), каждая ПЗС-камера с набором из 7 узкополосных цветных фильтров + пустое поле; поле зрения у каждой камеры 5,5×5,5 градусов; выдержки от 0,001 сек до 3,5 часов.
• GRaND — детектор нейтронов и гамма-квантов.
• VIR (Visible and Infrared Mapping Spectrometer) — спектрометр видимого и инфракрасного диапазонов, предназначен для анализа состава поверхности Весты и Цереры. Инструмент является модификацией спектрометров, применявшихся на космических аппаратах «Розетта» и «Венера-экспресс». Инструмент регистрирует интенсивность освещения каждого пикселя матрицы для 400 различных длин волн в видимом и инфракрасном диапазоне. Прибор предоставлен Итальянским космическим агентством.

События

Прошедшие

2009 год

• Февраль — «Dawn» прошёл мимо Марса, ускорившись вследствие гравитационного манёвра с выходом из плоскости эклиптики.

Снимок Весты, сделанный АМС «Dawn» 17 июля 2011 года

2011 год

• 3 мая — зонд сделал первую фотографию Весты с расстояния около 1,21 млн км.
• 16 июля 01:00 EDT — Совершив почти два оборота вокруг Солнца, «Dawn» достиг Весты и перешёл на её круговую орбиту с высотой 16 000 км.
• 17 июля — «Dawn» сделал первое изображение Весты с её орбиты.
• 12 декабря — АМС спустился на самую низкую из предусмотренных в рамках его миссии орбит вокруг астероида Весты. Средняя высота орбиты составила 210 км. Планировалось, что зонд проработает в таком режиме как минимум 10 недель. Основные задачи зонда на текущем этапе полёта: точные измерения гравитационного поля для определения распределения массы в недрах астероида; регистрация детектором GRaND спектра нейтронов и гамма-квантов, рождающихся при взаимодействии космических лучей с поверхностью Весты, для определения элементного состава вещества на поверхности астероида.
• 13 декабря — зонд отправил на Землю первые фотографии Весты с максимально возможным разрешением (до 23 мегапикселей). Больше недели ушло на обработку данных. Все собранные фотографии использованы для создания карты Весты высокого разрешения.

2012 год

• 5 сентября — «Dawn» покинул Весту и отправился ко второму пункту назначения — Церере.

2014 год

• 2 ноября — «Dawn» находился в 0,0175 а. e. от Цереры и 3,652 а. e. от Земли. Свет проходит это расстояние примерно за 31 минуту.

2015 год

Снимок Цереры, сделанный АМС «Dawn» 19 февраля 2015 года

• 12 февраля — сделаны снимки Цереры с расстояния 84000 км
• 19 февраля — снимки с расстояния 46000 км
• 25 февраля — снимки с расстояния 40000 км
• 6 марта — аппарат перешёл на круговую орбиту вокруг карликовой планеты высотой 42000 км.
• 10 и 14 апреля — новая порция фотографий, вместе с данными телеметрии и первыми результатами работы приборов «Dawn» с высоты 24000 км
• 23 апреля — «Dawn» на научной орбите в 13,5 тысячи километров сделал новые снимки карликовой планеты.
• с 9 мая по 6 июня совершён переход на орбиту 4400 км.
• 30 июня при попытке начать перевод аппарата на более низкую орбиту, произошёл программный сбой в системе ориентации, источником которого был один из ионных двигателей.
• с 14 по 16 июля проведены успешные испытания перехода системы ориентации на другой двигатель.
• 17 июля начат перевод аппарата на третью научную орбиту.
• 13 августа вышел на орбиту 1470 км (915 миль) над поверхностью.
• с 17 августа началась работа на орбите, высотой 1450 км (окончание — 15 октября), в том числе, картографирование поверхности
• 8 декабря зонд закончил переход на орбиту 375 км, для изучения гамма-лучей, потоков нейтронов, исследования гравитационного поля в течение последующих трёх месяцев (приблизительно до мая 2016 года)

Итоги

Данные КА “Dawn” позволили уточнить в сторону уменьшения массу и размер Цереры. Экваториальный диаметр Цереры составляет 963 км, полярный диаметр — 891 км. Масса Цереры составляет 9,393·10²⁰ кг.

По материалам Wikipedia