АМС “Dawn”

800px-Dawn_Flight_Configuration_2[1]

АМС Dawn в межпланетном полёте (компьютерная графика)

Dawn (Dawn,  Рассвет, произносится Дон) — автоматическая межпланетная станция (АМС), запущенная НАСА 27 сентября 2007 года для исследования астероида Веста и карликовой планеты Цереры.

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

800px-Dawn_at_Launch_Pad[1]

АМС «Dawn»

АМС «Dawn», девятая миссия в рамках программы Discovery, была принята НАСА в ноябре 2002 года. Название АМС не связано с какой-то конкретной личностью, а является простым образом, характеризующим основную цель: получение информации, которая поможет лучше изучить ранние этапы формирования Солнечной системы.

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

800px-Dawn_trajectory_as_of_September_2007[1]

Траектория полёта АМС «Dawn»

План полёта, рассчитанный на 8 земных лет, предусматривает расходящуюся спиральную траекторию, описывающую три оборота вокруг Солнца.

  • 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.
800px-Vesta_from_Dawn,_July_17[1]

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

800px-PIA18920-Ceres-DwarfPlanet-20150219[1]

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