Dawn - исследование Весты и Цереры

"Революция, о которой так долго говорили большевики, свершилась!"

Вы не поверите, но АМС Dawn - гусары, молчать!!! читается как "Дон"!!!) - наконец-то запустили.

Проект сперва грозились прирезать из-за недофинансирования, потом передвигали пуск (побили СБ при транспортировке) - в общем, детство Дона выдалось тяжёлым.
Но в конце концов, после всех перипетий, Добро победило Зло, и "Рассвет"-таки улетел - и станет первым КА, который исследует вблизи Весту и Цереру (если всё будет благополучно, тьфу-тьфу).

Стоимость миссии оценивалась в 271 млн. долларов, но в настоящий момент Dawn обошелся американской казне уже почти в полмиллиарда (прикрывать его собирались как раз из-за нехватки денег, каких-то 40 лимонов там не хватало).

Официальный сайт миссии:

Dawn, помимо своей научной цели, интересен также двигательной установкой - по большому счёту, это первый КА, который будет набирать достаточно большую ХС на ЭРД.
Его ДУ состоит из трёх ионных (в данном случае действительно именно ионных) двигателей. Конструкция - на базе движка, отработанного на Deep Space 1 Двигатели будут запускаться поочереди, сумарная ХС - 10 км/с
Мощность солнечных батарей 10 кВт.
Затраты рабочего тела - 275 кг ксенона до Весты; 110 кг до Цереры.
Пролет Марса - Март 2009.
Единичный двигатель имеет удельный импульс 3100с и тягу 90мН.

Также одной из причин того (несостоявшегося) закрытия - вернее, сильно откладывания под сукно - называли некие проблемы с баками ксенона для ЭРД.
Не знаю, что там в конце концов улетело, но сперва там проектировали довольно крутой бак - графито-эпоксидный, с титановым лайнером, на 450 кг ксенона, сплюснутой формы. Но самое главное - относительная масса бака - 5% от массы ксенона! "Так вот где таилась погибель моя!..." © Вещий Олег&Ballistician
Перестарались ребята с совершенством бака.

Дальше буду цитировать посты Имхотепа (он сделал отличные переводы с подборкой иллюстраций) из вот этого топика на форуме НК:
Dawn стартует на рассвете.



После многочисленных проблем, о которых уже шла речь в этом топике, Dawn вновь как никогда близок к осуществлению своей программы. Предыдущая и видимо еще не последняя неприятность, случившаяся с аппаратом, состояла в переносе старта с июля на осень этого года Теперь Dawn должен непременно стартовать в промежутке с 26 сентября по 15 октября, поскольку более такой возможности за один раз посетить и Весту и Цереру ему не представится. Перенос старта на осень повлек за собой существенные изменения как в траектории полета к астероидам , так и в стратегии запуска. Другое расположение планет в момент старта вынудило полностью перепроектрировать траекторию на первые 2 года экспедиции, до лета 2009-го, когда аппарат выйдет на ранее проработанный маршрут.


Новая (слева) и старая (справа) траектории полета к астероидам.

Теперь пролет Марса состоится не в апреле, а в феврале 2009 года, также изменились активные участки траектории. В плане выведения различие заключается в гораздо большей баллистической паузе перед вторым запуском второй ступени: 42 минуты против 9 минут в июле, что привело к необходимости обеспечивать приемлемый температурный режим ступени небольшой дополнительной закруткой (1 оборот в 6 минут). Собственно работа Dawn’a в первые часы полета будет проходить обычным порядком: раскрыть СБ, найти солнце, выйти на связь с Землей. Необычной будет продолжительность этих действий. Первые 8 минут после отделения от третьей ступени выделено на депфироваие остаточных колебаний - треть массы аппарата составляет ксенон, хранящийся в виде сверхкритической жидкости под давлением. Требуется некоторое время, пока все это хозяйство перестанет плескаться в баках, а прочие неувязки в ориентации будут исправляться гидразиновыми двигателями, на что потребуется еще от 1 до 15 минут. Далее начинается развертывание гигантских крыльев СБ общим размахом в 20 метров. Это занимает 12 минут и до 15 минут отводится на еще одно восстановление ориентации, если таковая нарушится во время этого сложного процесса. После чего начинается поиск Солнца (до 20 минут) и только потом наконец-то прогревается (15 минут) и включается передатчик. Передатчик на Dawn’e один, очень мощный (аппарат должен работать далеко от Земли), потому жрет безбожно много электричества и включается только после раскрытия всех СБ. Если ничего экстраординарного не случится, от момента разделения до приема первого сигнала в Голдстоуне пройдет как минимум полчаса, в противном случае придется ждать до 2-3 часов. Так или иначе, но к этому времени Dawn уже пересечет геостанционарную орбиту и продолжит быстро удаляться от Земли, преодолев на следущий день орбиту Луны. Значительные размеры солнечных батарей вероятно позволят наземным наблюдателям увидеть аппарат несмотря на его большое удаление, тем более что в восточном полушарии в это время как раз наступит ночь.

Более подробно состояние дел с запуском Dawn’a будет обнародовано в понедельник, а первая попытка пуска намечена на 26 сентября в 7:25 EDT = 15.25 МСК и в последующие дни будет сдвигаться влево примерно на 5 минут/сутки.

Еще один перевод Имхотепа - пресс-конференция о научных задачах миссии Dawn




Agle: Сегодня мы собрались в центре Кеннеди, чтобы поговорить об экспедиции в пояс астероидов, ее научной программе, астероиде Веста и карликовой планете Церера. Позвольте представить: доктор Линдстром, штаб-квартира НАСА, д-р Крис Расселл, научный руководитель проекта Dawn, д-р Кэрол Рэймонд, заместитель рруководителя проекта, д-р Люси Макфадден, университет Мэриленда, Марк Сайкс, институт планетных исследований.



Линдстром: Я хотел бы рассказать о научной программе Dawn, 9-ой миссии программы “Дискавери”. Это уникальная миссия, здесь используется ионный двигатель и крупнейшие СБ среди аналогичных аппаратов. Dawn отправляется к астероиду/карликовой планете Весте и Церере, которые находятся в 2-3 раза дальше от Солнца, чем Земля. Но это не пролетная миссия, Dawn на несколько месяцев выйдет на орбиту вокруг каждого тела и получит подробные изображения их поверхностей и другие данные. Что наиболее ценно, так это сравнительная планетология, которую даст Dawn. Мы отправляемся к двум крупнейшим астероидам, но они очень непохожи друг на друга. Веста – очень плотный вулканический объект, “родина” множества метеоритов, до 5 % от общего количество метеоритов происходят с Весты. В лабораториях изучены сотни таких образцов, мы знаем, что на Весте есть базальты кристаллизовавшиеся 4.5 млрд лет назад, всего на несколько миллионов лет позже старейших образцов вещества Солнечной системы. Поэтому отправляясь к Весте, мы фактически отправляемся исследовать прошлое, “рассвет” Солнечной системы. Церера же наоборот, имеет заметно меньшую плотность и содержит значитльные количества льда. Нам неизвестны метеориты с Цереры, так что здесь еще многое предстоит узнать.

Расселл: Первый график, пожалуйста. Эта картинка дает представление о первых годах Солнечной системы. Молодое Солнце светит сквозь облака пыли и газа, а вокруг формируются первые объекты солнечной системы. Dawn отправляется в прошлое, чтобы понять как и в каких условиях образовались эти объекты. Это напоминает археологические раскопки, когда по руинам древних цивилизаций мы определяем, как они возникли и развивались.
http://img172.imageshack.us/img172/9148/astorbntu1.jpg [not image]
Следующий график. После 4.5 млрд лет эволюции получилась солнечная система, которую вы видите на картинке. Во внутренних областях образовались планеты земного типа, вдалеке находятся газовые гиганты, а между ними – пояс астероидов, где материал не сумел сконцентрироватья в несколько крупных объектов и остался в виде сотен и тясяч небольших тел. Крупнейшие из них - Веста и Церера, и оба будут изучены Dawn’ом. В настоящее время Веста и Церера довольно близки друг у другу и продолжают сближаться, так что мы можем “перепрыгнуть” с одного на другой. Сначала мы достигнем Весты, выйдем на орбиту вокруг нее, а потом отправимся к Церере, куда прибудем через три года.

На следующей картинке вы видите Эрос, 30-ти километровый астероид, изученный аппаратом NEAR, первой миссией программы “Discovery”. А теперь сравним его с Вестой и Церерой, Эрос еле заметен на их фоне. Размер Весты – около 500 км, Цереры – около 1000 км, это более крупные тела и главное – более круглые. В особенности Церера, она в полной мере оправдывает звание малой панеты. Веста тоже округла, но имеет более неправильную форму, в основном из-за гигантского южного кратера.

http://img170.imageshack.us/img170/6054/allinstrngf1.jpg [not image]

Рэймонд: Dawn будет исследовать условия на начальных этапах эволюции солнечной системы, наблюдая поверхности Весты и Цереры. Dawn располагает 3-мя инструментами. Framing Camera разработана в немецким космическим агенством в институте Макса Планка и предназначена для глобальной цветной съемки поверхностей астероидов. Она будет исследовать геологическую (в том числе тектоническую и вулканическую) историю этих тел равно как и историю кратерообразования, которая необходима для датировки эволюции. Кроме того, данные фотосъемки позволят определить объем, массу и скорость вращения вокруг оси. Другой инструмент, Visual/Infrared Mapping Spectrometer разработки итальянского космического агентства изучит химический и минералогический состав поверхности. Важной целью VIMS’a является гигантский южный полярный кратер на Весте, где после чудовищного столкновения обнажились глубинные слои астероида. Третий инструмент, гамма- и нейтронный спектрометр расскажет нам об элементном составе поверхности. Четвертый эксперимент не представлен отдельным прибором и состоит в измерении гравитационного поля спомощью радиоизмерений. В сочетании с топографическими данными это даст распределение плотности внутри астероида и покажет наличие или отсутствие у него металлического ядра. Если таковое обнаружится , значит некогда внутренность тела была в полностью расплавленном состоянии.

Дальше у нас анимация, показывающая как Dawn картирует поверхность Весты. Мы почти все время будем снимать поверхность, отвлекаясь только на связь с Землей и гравитационные измерения. На следующем слайде представлены орбиты, на которых мы будем работать. Сначала идет исследовательская орбита на большом удалении от тела для глобальной съемки, потом мы перейдем на высокую орбиту для более детальной съемки и подробной ИК-съемки отдельных участков, а самая низкая орбита предназначена прежде всего для работы гамма- и нейтронного спектрометра и для гравитационных измерений.

Макфадден: Веста – первая цель миссии Dawn, мы прибудем туда в октябре [теперь уже в августе] 2011 года. Недавно, в середине мая мы сняли Весту с помощью телескопа Хаббл через 4 различных фильтра На слайде показано композитное изображение из двух фильтров, красного и зеленого, это не то, что увидел бы человеческий глаз. На снимке видны отдельные детали крупномасштабного характера. По данным Хаббла нельзя судить обусловлены ли они составом поверхности или ее топографией, или и тем и другим.вместе Астероид вращается вокруг оси, смотрящей в верхний левый угол. Мы сделали несколько снимков в разные моменты времени и объединили их в анимацию. Вы видите как Веста вращается с периодом 5 часов и 20 минут. В южном полушарии Весты в направлении на 5 часов видна большая неровность, сравнимая по размерам с радиусом самого астероида Это место гигантского столкновения, осколки от которого разлетелись по всему поясу астероидов и в том числе попали на Землю.

У меня есть образец метеорита, который, как мы думаем, попал на Землю с Весты Обнаруженные в нем минералы указывают на то, что Веста действительно прогревалась до температур, достаточных для плавления силикатных пород, потом медленно остывала и получались минералы с таким вот составом. Спектральные характеристики Весты в сочетании с этими образцами дают нам некоторое представление об астероиде , но нам необходимо добраться туда , чтобы понять, что из себя представляет Веста в глобальном плане. К сожалению у нас нет образцов с Цереры и я предоставляю слово своему коллеге Марку Сайксу, чтобы он рассказал, что же мы знаем об Церере.



Сайкс: Как ранее сказал Крис, Церера – это небольшая планета, по сути самая маленькая планета Солнечной системы, хотя она и содержит в себе половину всей массы пояса астероидов. В отличии от других астероидов Церера имеет круглую форму, ее масса достаточно велика, чтобы сформировать себя собственной гравитацией,.это отличительное качество планетного тела. Как и снимки Весты, эти изображения были получены телескопом Хаббла, вы видите ее круглую форму, заметны отдельные детали на поверхности, хотя мы пока и не знаем, что именно это такое. Снимки также сделаны через несколько фильтров, это композитное изображение, находясь на орбите Цереры вы увидите другую картину. Дайте-ка сюда образец. Видите, Веста очень яркий объект, ее породы отражают до 40% падающего света. Церера же наоборот, очень темная, примерно как моя футболка, она отражает менее 10% света, так как покрыта углистыми материалами и “глиной” [clay]. Церера дифференцирована, в процессе эволюции более тяжелые материалы оседали к центру, а более легкие, богатые льдом оставались на поверхности.

Эта модель показывает, на что похожи внутренности Цереры. Мы думаем, что под поверхностью Цереры может существовать океан (показан синим). Океан покрыт слоем льда, в котором идет конвекция, и мы видим признаки этого:на снимках Хаббла -поверхность Цереры очень ровная, как раз этого и следует ожидать в такой ситуации. И раз уж речь зашла о жидкой воде, то по аналогии с луной Юпитера Европой можно предположить, что где есть вода, там может быть и жизнь. Когда мы прибудем туда в 2015-м , мы будем искать не только внутренний океан, но и места , где он может сообщаться с поверхностью. Как я говорил, мы видим на поверхности Цереры “глины”, то есть минералы, образующиеся при взаимодействии жидкой воды с породами. Это могло быть в прошлом, модель предсказывает, что это может происходить сейчас и мы также будем искать признаки эвапоритов, минералов “испарительного” происхождения. Другое интересное направление, которое мы будем исследовать - это возможные признаки атмосферы Цереры, предположительно обнаруженной много лет назад аппаратом IUE (International Ultraviolet Explorer). Это опять же исследование непрямыми методами, мы не сможем непосредственно увидеть атмосферу, но сможем почувствовать вызываемое ей торможение аппарата. Так что мы отправляемся к другой планете, на которой идут различные процессы, и похоже это будет очень интересно.

Маленькая поправка. Слово "Dawn" (рассвет) читается как "деун" или "даун" (почти как "down" - вниз) - нечто среднее между ними. Но никак не "дон".

Откуда такие знания о строении Цереры? Гадание на кофе?

Почему рабочее тело для ЭРД - ксенон? Водород был бы легче.

Кстати, всегда интересовало, а почему такого рода аппараты не запускаются двух- или трехступенчато. Скажем, сначала в нужную точку (например, на устойчивую, стационарную орбиту какой-либо планеты) запускаем баллоны с топливом, а затем там организуем стыковку их с КА.

Да куча всяких косвенных данных - начиная со спектральных "телескопических" исследований и радиолокации.
Думаю, придёт au и расскажет подробнее

А вот как должна выглядеть в полёте сама птичка.

В смысле, на ионизацию ксенона энергии нужно менее всего?

Дима, а что, энергообеспечение "Дауна" будет на солнечных батареях? РТГ не будет? До Цереры от Солнуффка вроде как почти 3 а.е...

Джентльмены!
Заводите топик про принципы ЭРД, и - сколько угодно!
А здесь, напоминаю - топик о миссии к Весте и Церере.

Не, ну мне что - штрафовать?
Или взяткой обойтись?

Ладно-ладно! Лапы задираю кверху. Одну лапу... Заднюю...

Ну при виде такой нечистоплотности в храме астрономической науки тоже не грех ногу отвести - для пинка

И ваще - я в пень не понимаю, почему всем так вломы заводить новые топики или пользоваться опцией "Ответить в новом топике". Вроде как даже обычный пользователь может открывать сколько угодно новых топиков - не говоря о модераторе, которому сам аллахРома велел следить за улучшением и структуризацией контента?

AGRESSOR> Дима, а что, энергообеспечение "Дауна" будет на солнечных батареях? РТГ не будет? До Цереры от Солнуффка вроде как почти 3 а.е...

Дык основной разгон будет происходить еще на сравнительно небольшом расстоянии от Солнца - см. рис. траектории. И 3 а.е. - это еще не Юпитер всё же, и тем более не Сатурн. И недаром же у него батареи такие здоровые, уникально большие для АМС. Если у Земли мощность СБ 10 кВт, так на 3 а.е. будет кило с лишком. Прилично достаточно, вероятно, на запитку одного ионника хватит. Для сравнения - единичный РИТЭГ из "стандартных" насавских выдаёт 300-400 Вт.
Так что "скрипач не нужен". Просто ни к чему. Максимум, что там может быть - плутониевые "таблетки" для подогрева на отдельных узлах, и то не факт.

Не говоря о том, что пускать ядерщину очень геморройно (махновцызелёные вонятребуют), и каждый раз от НАСА требуют обоснования, почему именно изотопник, а нельзя как-то иначе. Для Юпитера и Сатурна (и тем более дальше) они отбиваются тем, что в таких условиях СБ вырастали просто до невообразимых масштабов, плюс у гигантов мощные радиационные пояса - а у Весты и Цереры нифига, и на таких расстояниях от солнца РИТЭГ еще не даст выигрыша по массе.
Не говоря о том, что РИТЭГ игрушка весьма и весьма недешёвая (овёсPu-238 нынче дорог).
Скрипач не нужен.

Ага. Причем в самой же статье выражаются надежды, что "Даун" позволит определить, жидкое ли у Весты ядро, ну и другие вещи.

Помнится, и со спутниками Сатурна были промашечки с моделированием.

С Церерой всё полегче. У неё очень низкая плотность, порядка 2 г/см^3. У неё мокрая поверхность — это видно по спектру. У неё нет крупных деталей рельефа, как у Весты — они чем-то сглажены. Это позволяет делать очень обоснованные предположения. Например, она дифференцирована — это значит что в центре у неё тяжёлое ядро. Она слишком большая и тяжёлая чтобы быть пористой. Но чтобы сохранить общую плотность низкой, там должна быть вода или лёд. Расчёт теплового баланса позволяет делать предположения о наличии водяной "мантии" под внешней корой. Есть данные, подтверждающие присутствие жидкой воды под поверхностью.
Дождёмся когда/если долетит — там всё это станет ясно.

Не знаю, я несколько раз четко слышал именно "дэун". Возможно, та же история, как и с "twenty" (двадцать). Янки говорят "твони", а не "твенти", как написано во всех словарях. Видимо, они английский тоже не по lingvo.ru изучали.

Сорри за оффтоп.

Ответ про движки тут - ЭРД и другие

Февраль миновал. Есть какие-нибудь новости про "Дон"?

на официальном сайте - ~20 февраля был пролёт Марса

И пролёт был "без картинок", т.к. глюкнул звёздный датчик, машина перешла в safe mode...