Przejdź do zawartości

MESSENGER (sonda kosmiczna)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
MESSENGER
Ilustracja
Artystyczna ilustracja sondy MESSENGER na orbicie Merkurego (strona internetowa NASA)
Inne nazwy

S28391

Zaangażowani

Stany Zjednoczone NASA

Indeks COSPAR

2004-030A

Rakieta nośna

Delta II 7925H-9.5

Miejsce startu

Stacja Sił Powietrznych Cape Canaveral, Stany Zjednoczone

Cel misji

Merkury

Orbita (docelowa, początkowa)
Okrążane ciało niebieskie

Merkury

Perycentrum

200 km[1]

Apocentrum

15 000 km

Czas trwania
Początek misji

3 sierpnia 2004 (06:15:56,537 UTC)

Koniec misji

30 kwietnia 2015

Wymiary
Wymiary

kadłub: 1,44 m × 1,28 m × 1,85 m
rozpiętość całkowita 6,14 m

Masa całkowita

1107 (w tym 599,4 kg paliwa)[2] kg

Multimedia w Wikimedia Commons

MESSENGER (pol.) posłaniec, skrótowiec pełnej nazwy: Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging – sonda kosmiczna amerykańskiej agencji NASA, której celem było badanie planety Merkury. Była to pierwsza misja poświęcona tej planecie od czasu Marinera 10, tj. od 33 lat. Sonda wystrzelona została 3 sierpnia 2004 roku.

Sonda została zaprojektowana w celu zbadania charakterystyki i środowiska Merkurego z orbity wokółplanetarnej. Jej zadaniem było poznanie chemicznych właściwości powierzchni planety, historii geologicznej, natury pola magnetycznego, wielkości i stanu jądra oraz natury egzosfery i magnetosfery planetarnej.

Misja orbitalna sondy przewidziana była na jeden rok ziemski (4 lata merkuriańskie), jednak dwukrotnie ją przedłużano. Ostatecznie zakończyła się 30 kwietnia 2015 roku uderzeniem statku w powierzchnię planety[3].

Misję MESSENGER-a ma uzupełnić, planowana na lata 2018–2028, misja BepiColombo, będąca zarazem pierwszą wspólną misją agencji kosmicznych ESA i JAXA.

Budowa i działanie

[edytuj | edytuj kod]
Prace nad sondą MESSENGER

Szkielet sondy był zbudowany z epoksydów grafitowych, co zapewniało lekkość i wytrzymałość konstrukcji.

Dwa panele ogniw słonecznych dostarczały 385-485 W mocy podczas lotu i 640 W na orbicie Merkurego. Ładowały one akumulator Ni-MH, będący źródłem energii elektrycznej dla statku.

Statkiem zarządzały dwa niezależne, zintegrowane moduły elektroniczne, w których skład wchodziły komputery RAD6000, odporne na promieniowanie. Każdy moduł zawierał po dwa procesory: główny, taktowany z częstotliwością 25 MHz, i zapasowy, taktowany z częstotliwością 10 MHz. Do przechowywania danych służyły dwa dyski typu SSD, każdy o pojemności 1 GB. Komputer pokładowy pobierał, kompresował i zapisywał na nich zdjęcia i dane z instrumentów naukowych, sortował je, a najważniejsze informacje przesyłał w pierwszej kolejności na Ziemię. Operatorzy misji mogli również sami decydować, które dane i w jakiej kolejności chcą pobierać.

System określania pozycji statku używał szukaczy gwiazd oraz zespołu czterech żyroskopów i czterech przyspieszeniomierzy. Jako układ zapasowy służyło sześć wykrywaczy Słońca. Położenie statku zmieniane było za pomocą czterech żyroskopów lub silniczkami o małym ciągu.

MESSENGER odbierał komendy z Ziemi i nadawał dane przez anteny pasma X z fazowaniem (polaryzacja kołowa).

Sonda wymagała specjalnej ochrony przed promieniowaniem słonecznym, szczególnie intensywnym w sąsiedztwie Merkurego – natężenie promieniowania słonecznego jest tam 11 razy większe niż na Ziemi, a temperatura powierzchni Merkurego sięga 450 °C. Wszystkie systemy były utrzymywane w temperaturze pokojowej dzięki okryciu jednej całej strony statku ceramiczną osłoną odporną na wysokie temperatury. Wymagała ona, aby sonda była zwrócona do Słońca zawsze osłoniętą stroną.

Instrumenty naukowe

[edytuj | edytuj kod]
Rozmieszczenie przyrządów naukowych na sondzie MESSENGER
  • Podwójny system obrazowania (Mercury Dual Imaging System, MDIS) – zestaw dwóch kamer (wąsko- i szerokokątnej) do fotografowania powierzchni Merkurego i zbierania danych topograficznych. Umieszczone na ruchomej platformie pozwalającej na obserwowanie wybranych obszarów, niezależnie od pozycji całego statku.
  • Spektrometr promieniowania gamma i neutronów (Gamma-Ray and Neutron Spectrometer, GRNS) – przyrząd wykrywający izotopy promieniotwórcze w skorupie Merkurego. Pozwalał na określenie względnej obfitości pierwiastków budujących badaną planetę. Miał również pomóc zweryfikować hipotezę o lodzie zalegającym na biegunach planety, które nigdy nie są wystawione na bezpośrednią ekspozycję słoneczną.
  • Spektrometr promieniowania rentgenowskiego (X-Rays Spectrometer, XRS) – zadania podobne jak GRNS. Miał pomóc wykryć niskoenergetyczne promieniowanie X jakie może emitować powierzchnia Merkurego pod wpływem promieni gamma i X emitowanych przez Słońce.
  • Magnetometr (Magnetometer, MAG) – przyrząd służący do badania pola magnetycznego planety, a tym samym do wykrywania skał o właściwościach magnetycznych. Umieszczony na wysięgniku o długości 3,6 metra.
  • Wysokościomierz laserowy (Mercury Laser Altimeter, MLA) – wykonywanie map topograficznych Merkurego i pomiar odległości statek-planeta.
  • Spektrometr składu atmosfery i powierzchni (Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer, MASCS) – spektrometr pracujący w paśmie podczerwieni i ultrafioletu, co pozwalało mu określać skład gazów (atmosfery) i ciał stałych (powierzchnia Merkurego).
  • Spektrometr cząstek energetycznych i plazmy (Energetic Particle and Plasma Spectrometer, EPPS) – służył do badania składu, dystrybucji i energii cząstek naładowanych (elektronów i jonów) w magnetosferze Merkurego.
  • Eksperyment radiowy (Radio Science, RS) – służył dopplerowskiemu pomiarowi prędkości statku podczas orbitowania wokół Merkurego, co pozwoliło na wyznaczenie rozkładu masy pod powierzchnią planety (odróżnianie, np. gęstych skał od pustych przestrzeni).

Historia misji

[edytuj | edytuj kod]

Przygotowania

[edytuj | edytuj kod]
Przebieg trajektorii lotu sondy MESSENGER
  • lipiec 1999 – NASA wybiera misję MESSENGER jako siódmą misję programu Discovery
  • grudzień 1999 – wstępne prace projektowo-badawcze
  • lipiec 2001 – rozpoczęcie końcowych prac projektowych
  • luty 2003 – rozpoczęcie montażu i testowania elementów statku
  • grudzień 2003 – MESSENGER przechodzi testy środowiskowe w Goddard Space Flight Center
  • marzec 2004 – końcowe przygotowania przed startem w Astrotech Space Operations
  • 10 marca 2004 – pierwsza planowana data startu (kolejna planowana data była określona na 11 maja)
  • 24 marca 2004 – decyzja o przesunięciu startu na przełom lipca i sierpnia z powodu opóźnień w montażu sondy i przygotowaniu oprogramowania procedur awaryjnych
  • 29 czerwca 2004 – przełożenie startu na 2 sierpnia w związku z opóźnieniem montażu innej rakiety Delta II
  • 21 lipca 2004 – umieszczenie statku w rakiecie nośnej
  • 2 sierpnia – opóźnienie startu o 24 h z powodów niesprzyjających warunków atmosferycznych
Wystrzelenie rakiety nośnej Delta II z sondą MESSENGER, 3 sierpnia 2004

Przebieg misji (według czasu UTC)

[edytuj | edytuj kod]
  • 3 sierpnia 2004 – start i wyniesienie w przestrzeń kosmiczną
  • 24 sierpnia 2004 – wykonanie manewru TCM-1 o godz. 21:03:35. Na 215 sekund włączono silniczki średniego ciągu (dV=18 m/s) w celu skorygowania orbity heliocentrycznej[4]
  • 24 września 2004 – o godz. 18:00 wykonano manewr TCM-2. Na 62 sekundy włączono silniczki średniego i małego ciągu (dV=4,59 m/s). Ostateczne skorygowanie orbity heliocentrycznej
  • 18 listopada 2004 – manewr TCM-3. Włączenie na 48 sekund silniczków średniego ciągu (dV=3,2 m/s)
  • 23 czerwca 2005 – manewr TCM-5. Na 174 sekundy włączono silniczki małego ciągu (dV=1,1 m/s)
  • 21 lipca 2005 – o godz. 18:00:01 wykonano manewr TCM-6. Na 23 sekundy włączono silniczki małego ciągu (dV=0,1 m/s)
  • 2 sierpnia 2005 – o godz. 19:13 sonda zbliżyła się do Ziemi wykonując manewr asysty grawitacyjnej. Zbliżenie na odległość 2348 km miało miejsce nad Mongolią. Średnia odległość sondy od Słońca zmniejszyła się o ponad 33 mln km
  • 12 grudnia 2005 – o godz. 11:30 wykonano manewr DSM-1. Na 524 sekundy uruchomiono silnik główny sondy (dV=316 m/s)
  • 22 lutego 2006 – o godz. 16:00 wykonano manewr TCM-10. Na ponad 2 minuty włączono silniczki małego ciągu (dV=1,4 m/s)
  • 12 września 2006 – złożony manewr TCM-11. O godz. 23:00 na 23 sekundy włączono jeden z zestawów silniczków dużego ciągu, a o godz. 23:10, na 202 sekundy, drugi zestaw, prostopadły do pierwszego (dV=1,68 m/s)
  • 5 października 2006 – o godz. 22:30 wykonano manewr TCM-12. Włączenie silniczków na 58 sekund (dV=0,498 m/s)
  • 24 października 2006 – o godz. 08:34 sonda zbliżyła się do Wenus na odległość 2987 km. Manewr ten zmienił orbitę heliocentryczną sondy z 0,6 × 1,065 j.a. (nachylenie 2,6°) na 0,55 × 0,90 j.a. (nachylenie 8,1°)
  • 3 grudnia 2006 – manewr TCM-13. Silniki sondy zostają włączone trzykrotnie: o godz. 00:00 (na 1670 sekund), o godz. 01:00 (na 97 sekund) i o godz. 06:00 (na 1640 sekund). Łączna zmiana prędkości wyniosła 25,6 m/s
  • 25 kwietnia 2007 – o godz. 17:30 wykonano manewr TCM-15. Na 140 sekund włączono silniczki sondy (dV=0,568 m/s). Krótko po jego rozpoczęciu sonda zaczęła tracić orientację. Kompensowanie ciągłym uruchamianiem silniczków spowodowało dV mniejsze od planowanego (dV=0,767 m/s)
  • 25 maja 2007 – o godz. 20:00 wykonano manewr TCM-16. Uruchomienie silniczków na 36 sekund (dV=0,212 m/s)
  • 5 czerwca 2007 – o godz. 23:08 nastąpiło drugie zbliżenie do Wenus. Najmniejsza odległość do planety wyniosła 338 km
Zdjęcie Wenus wykonane podczas drugiego zbliżenia do tej planety
  • 17 października 2007 – o godz. 22:00 wykonano manewr DSM-2. Na ponad 5 minut uruchomiono silnik główny sondy (dV=226 m/s). O 22:30 na około 2 minuty włączono silniczki małego ciągu (dV=1,4 m/s)
  • 19 grudnia 2007 – o godz. 22:00 wykonano manewr TCM-19. Włączenie silniczków na 110 sekund (dV=1,1 m/s)
Fotografia Merkurego wykonana podczas pierwszego zbliżenia do niego
  • 14 stycznia 2008 – o godz. 19:04:39 sonda pierwszy raz zbliżyła się do Merkurego (min. odległość 201,4 km) dokonując manewru asysty grawitacyjnej[2]. W jego wyniku parametry orbity heliocentrycznej zmieniły się z 0,33 × 0,75 j.a. na 0,32 × 0,70 j.a.
  • 19 marca 2008 – o godz. 19:30 wykonano manewr DSM-3 (dV=72,2 m/s)
  • 3 lipca 2008 – ogłoszenie odkrycia wody w egzosferze Merkurego[5]
  • 6 października 2008 – o godz. 08:40 nastąpiło drugie zbliżenie do Merkurego (minimalna odległość 199,4 km)[6]
  • 15 października 2008 – osiągnięcie największej prędkości (w stosunku do Słońca) w trakcie misji – 62,979 km/s[7]
  • 4 grudnia 2008 – o godz. 20:30 wykonano manewr DSM-4A (dV=219 m/s)
  • 8 grudnia 2008 – o godz. 20:30 wykonano manewr DSM-4B (dV=24,7 m/s)
  • 29/30 września 2009 – trzecie zbliżenie do Merkurego (min. odległość 228 km)[8]. Wykonano kolejne zdjęcia Merkurego[9][10]
  • 29 listopada 2009 – manewr DSM-5
  • 18 marca 2011 – wejście w orbitę Merkurego jako pierwszy obiekt zbudowany przez człowieka
  • 29 marca 2011 – pierwsze zdjęcia Merkurego
  • 4 kwietnia 2011 – rozpoczęła się 12-miesięczna faza badań naukowych
  • 9 listopada 2011 – NASA ogłasza, że przedłuży orbitalną misję MESSENGER-a o rok
  • 17 marca 2012 – zakończenie misji podstawowej
  • 18 marca 2012 – oficjalne rozpoczęcie misji przedłużonej[11]
  • 17 marca 2013 – zakończenie misji przedłużonej
  • 18 marca 2013 – rozpoczęcie drugiej misji przedłużonej[12]
  • 25 marca 2015 – sonda po raz 4000. okrążyła planetę. Jej orbita przebiegała coraz bliżej powierzchni Merkurego[13]
  • 28 kwietnia 2015 – wykonany został ostatni z siedmiu manewrów korekcyjnych. W związku z wyczerpaniem się paliwa sonda nie mogła już zmienić orbity. Pod koniec misji Messenger prowadził badania na bardzo niskiej orbicie nad powierzchnią Merkurego. W ciągu ostatniego miesiąca sonda przelatywała na wysokości od 5 do 35 km nad powierzchnią[14].
  • 30 kwietnia 2015 o 19:26 UTC – sonda roztrzaskała się o powierzchnię Merkurego, po wykonaniu 4105 okrążeń wokół planety[15]. Sonda wykonała ponad 277 tysięcy zdjęć. Rozbiła się po niewidocznej z Ziemi w tym czasie stronie planety[16]. Messenger uderzył w powierzchnię z prędkością około 14 tys. km/godz. Na powierzchni Merkurego powstał krater o średnicy około 16 metrów[14]. Misja pozwoliła ustalić, że promień planety zmniejszył się o siedem kilometrów, co zgadza się z modelem termicznym. Według tych danych promień Merkurego wynosi 2440 kilometrów[17].

Całkowity koszt misji wyniósł około 446 milionów USD. W sumie tej zawarty jest koszt budowy sondy i jej instrumentów naukowych, rakiety nośnej oraz koszty operacyjne podczas całej misji[2].

Zobacz też

[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

[edytuj | edytuj kod]
  1. ↑ MESSENGER eases into Mercury’s orbit. ScienceNews, 2011-03-17. [dostęp 2011-03-19].
  2. 1 2 3 MESSENGER Mercury Flyby 2 Press Kit. [dostęp 2008-10-10]. [zarchiwizowane z tego adresu (2013-05-13)]. (ang.).
  3. ↑ MESSENGER Modifies Orbit to Prepare for Low-Altitude Campaign. [w:] MESSENGER Mission News [on-line]. Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, 2014-06-17. [dostęp 2014-07-25]. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-07-11)]. (ang.).
  4. ↑ Trajectory Correction Maneuvers August 24, 2004. [w:] MESSENGER [on-line]. JHU/APL. [dostęp 2015-05-05]. [zarchiwizowane z tego adresu (2006-09-01)]. (ang.).
  5. ↑ The Planetary Society: MESSENGER Scientists 'Astonished' to Find Water in Mercury's Thin Atmosphere. [w:] Planetary News: Mercury (2008) [on-line]. [dostęp 2014-07-25]. [zarchiwizowane z tego adresu (2016-09-02)]. (ang.).
  6. ↑ MESSENGER Sets Record for Accuracy of Planetary Flyby. 2008-10-08. [dostęp 2008-10-10]. [zarchiwizowane z tego adresu (2015-09-29)]. (ang.).
  7. ↑ MESSENGER Gains Speed. 2008-10-15. [dostęp 2008-11-19]. [zarchiwizowane z tego adresu (2015-05-18)]. (ang.).
  8. ↑ MESSENGER Flyby of Mercury. [dostęp 2009-11-17]. [zarchiwizowane z tego adresu (2015-04-27)]. (ang.).
  9. ↑ A High-resolution Look over Mercury's Northern Horizon. messenger.jhuapl.edu. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-10-10)]. (ang.)
  10. ↑ MESSENGER Sees the Previously Unseen!. messenger.jhuapl.edu. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-08-20)]. (ang.)
  11. ↑ MESSENGER Completes Primary Mission at Mercury, Settles in for Another Year. Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. [dostęp 2012-08-31]. [zarchiwizowane z tego adresu (2013-05-13)]. (ang.).
  12. ↑ Team Celebrates Orbital Anniversary, Reports on New Findings at Planetary Conference. [w:] MESSENGER Mission News [on-line]. Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, 2013-03-18. [dostęp 2014-07-25]. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-07-29)]. (ang.).
  13. ↑ Krzysztof Czart: 4000 orbity sondy Messebger. 2015-03-27. [dostęp 2015-03-28]. (pol.).
  14. 1 2 Krzysztof Czart: Sonda Messenger roztrzaska się na powierzchni Merkurego. Urania -Postępy Astronomii, 2015-05-04. s. 1. [dostęp 2015-05-05]. (pol.).
  15. ↑ NASA: NASA Completes MESSENGER Mission with Expected Impact on Mercury's Surface. 2014-04-30. [dostęp 2014-04-30]. (ang.).
  16. ↑ Stało się.Messenger zakończył swój „żywot”. Roztrzaskał się o Merkurego. tvn24, 2015-05-01. [dostęp 2015-05-01].
  17. ↑ Krzysztof Czart: Merkury zmniejszył swój promień o więcej niż sądzono. Urania -Postępy Astronomii, 2015-03-16. s. 2. [dostęp 2015-05-05]. (pol.).

Bibliografia

[edytuj | edytuj kod]
Źródło: „https://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=MESSENGER_(sonda_kosmiczna)&oldid=80295307”