АМС-III

Продолжают размножаться наши топики делением.
Что-то я совсем перешел на комиксы - вы не находите?

Ну а теперь о самом "Кассини" - это весьма тяжелая АМС, со стартовым весом 5600 кг,
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/english/pic/images/slide/image16.jpg [not image]
из которых 2,150 (из которого 320 научная аппаратура на борту самого Cassini)
- приходится на сухой вес, 3132 на топливо и 350 кг на зонд "Гюйгенс".
КА имеет 3-х осную стабилизацию, для которой он использует шестнадцать 1Н верньерных
двигателей(сгруппированны по четыре), гиродины, гироскопы, сонечные и звездные датчики.
Для динамических манеров используется главный двигатель тягой 445 Н(их два, вообще
говоря - но один запасной).Топливо - Монометилгидразин/Тетраоксид азота для главного
двигателя, ММГ с каталитическим разложение для веньерных.
Такой запас топлива нужен для выхода на орбиту Сатурна, причем будут проведены
несколько маневров, в результате которых эксцентрис снизится до примерно 10.
Аппарат имеет активную систему термостабилизации, которая включает в себя антенну ,
как солнечный щит (во время путешествия во внутренних областях Солнечной системы)
нагреватели, несколько систем захолаживания (радиаторов), термовакуумную изоляцию.
Кстати об антенне - это уникальный инструмент, диаметром 4 м, используется и как
солнечный щит (поэтому, кстати связь с Каcсини в первые 2 года могла осуществлятся
только через две LGA на скорости 300/150 (вниз/вверх). Соответственно проверки
связи начались только в конце 1999, в начале 2000...), как главная антенна радара
, как отражатель S-band LGA, и как главное зеркало HGA, причем радиальность не
хуже 40 угловых минут. Используются так же Ka-,S-band доплеровских измерений,
высокоскоростной и защищенной связи соответственно, Ku-band для радара.

Энергопитание обеспечивается 3-мя РТГ, общей мощьностью 1860 Ватт. Они же
обеспечивают и тепловой режим. Напряжение в сети - 30 вольт.
Командная система включает в себя собственно CDS(Command and Data Subsystem)
и твердотельный винчестер (вообще он рекордер, и на флеше, но я его по русски обзову )
емскостью 4 Гигабита. CDEA - электронная сборка системы, которая была изготовленна
IBM. На ней находятся полетный компьютер 128 Мбит RAM, и еще несколько деталей, например
электронные блоки подсистемы связи и телеметрии. Так же на борту имеется
bus interface units (BIUs), обеспечивающие связь с научной нагрузкой ( о коей будет
рассказано в следующем постинге), и разнообразные датчики телеметрии.
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/english/spacecraft/images/fltcompu.jpg [not image]
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/english/spacecraft/images/portbus.jpg [not image]
У "Кассини" также имеется структурные блоки (ну грубо говоря скелет) и механические
блоки - которые раскрыли штангу с магнитометрами, РТГ и антенны.В нее так же входят
пиропереключатели контактов.
Вот здесь
можно почитать о достаточно навороченной системе стабилизации и высотного контроля.

Остальное (а жто наука и научные приборы, Huygens, и , наверное Jupiter Millenium Flyby) будет завтра-послезавтра.
Если кто хочет что добавить/спросить - делайте это в любом из трех топиков
[This message has been edited by CaRRibeaN (edited 07-12-2000).]

А комикс-то все подробнее и подробнее становится

Научная миссия "Cassini-Huygens" подразделяется на четыре основных направления -
исследования самого Сатурна, его магнитосферы, радиационных поясов и взаимодействия
с солнечным ветром, крупнейшего спутника Титана( у которого есть, кстати, мощная
атмосфера), колец и ледяных спутников Сатурна.
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/english/pic/images/slide/image2.jpg [not image]
Научая аппаратуру в свою очередь можно поделить на несколько секций -
Field&Particles pallet, Remote sensing pallet, Radio&Plasma wave Science(это
группировка по расположению на корпусе), ну и еще Радар (который еще и HGA),
и магнетометры.

Теперь совсем конкретно:
Field and Particles pallet

Приборы:
Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS)
Задачи:
Измерение ионной и малой нейтральной газовой составляющей в верхних слоях атмосферы Титана
Изучение хим. состава атмосферы Титана
Исследование взаимодействия атмосферы Т. с солнечным ветром и магнитосферой Сатурна.
Измерение ионной и малой нейтральной газовой составляющей колец и во время пролетов
ледяных спутников
Вес 9.25 kg Энергопотребление 27.70 W Поток данных 1.50 kilobits/s
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/Science/MAPS/pix/inms2t.jpg [not image]

Cassini Plasma Spectrometer (CAPS)
Задачи:
Измерение концентрации ионов, истекающих из ионосфер Сатурна и Титана
Изучение источников и поглощения ионосферной плазмы, ионного истока/стока, процесов
осаждения частиц в атмосферу.
Изучение эффектов взаимодействия магнитосферы/ионосферы с ионосферными токами.
Изучение полярных сияний и генерации Километрового Излучения Сатурна
Получение полной конфигурации магнитного поля Сатурна.
Исследования плазменых доманов и их граничных эффектов
Исследование взаимодействия магнитомферы Сатурна с Солнечным ветров и динамики такого взаимодействия в магнитосфере.
Изучение микрофизики волн плотности в магнитной оболочке
Исследования ротационной динамики магнитосферы , прихода плазмы от спутников
и колец, радиального переноса и момента инерции в магнитосфере.
Исследования динамики магнитного хвоста и активности суббурь.
Объяснение характера плазменного притока в магнитосферу от колец
Изучение роли взаимодействия магнитосферы с кольцами в динамике частиц колец и их электроэрозии
Исследование плазмено-пылевых структур и роли магнитосфере в переносе малых (т.е.
слабо представленных ) газов между атмосферой С и кольцами
Исследования полярных сияний и генерации СКИ
Изучения взаимодействия магнитосферы Сатурна с экзосферой и ионосферой Титана.
Изучение осаждения частиц пыли в атмосфере Титана, как источника ионизации
Объяснение характера плазменного притока в магнитосферу от ледяных спутников
Изучение эффектов взаимодействия спутников и магнитосферы , его динамики внутри
и снаружи ударного конуса в плазме от спутника.
Вес 12.50 kg, энергопотребление 14.50 W, поток данных 8.00 kilobits/s
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/Science/MAPS/pix/caps-em1t.jpg [not image]

Cosmic Dust Analyser (CDA)
Задачи:
Дополнительные исследования межпланетной пыли
Определение параметров пыли и метиоридов, из распределения в кольцах.
Определение материала и размеров частиц пыли в известных кольцах
Изучение и замеры химических составов пыли колец
Исследование электромагнитных процессов эрозии в кольце Е
Поиск частиц пыли за кольцом Е
Исследование процесов и позиции Титана и Сатурна , как источников пыли
Исследование пыли и частиц льда вокруг ледяных спутников
Определение роли ледяных спутников, как источников частиц пыли и льда колец
Определение роли радиационных поясов в притоке/стоке пыли (ну вообщем
как они влияют на количество)
Вес 16.36 kg Энергопотребление 18.38 W поток данных 0.524 kilobits/s
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/Science/MAPS/pix/cda1t.jpg [not image]

[This message has been edited by CaRRibeaN (edited 08-12-2000).]
[This message has been edited by CaRRibeaN (edited 09-12-2000).]

Dual Technique Magnetometer (MAG)
это два точных магнитометра на 11-метровой штанге, они термостатированны, и имеют диапазоны
измерения ,при точности.
Задачи - постороение структуры магнитного поля Сатурна, и , возможно Титана, процессы
взаимодействия с солнечным ветром и т.д.
Вес 3.00 kg ,энергопотребление 3.10 W,поток данных 3.60 kilobits/s
Вынесенны на штангу для уменьшения наводок от самого "Кассини".
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/Science/MAPS/pix/MAG-Outwt.jpg [not image]

Magnetospheric Imaging Instrument (MIMI)
А это блок электроники, которая обеспечивает 3-х мерное построение магнитного поля с помощью
предыдущего инструмента
Задачи:
Построение карт распределения и динамики горячей плазмы в верхних слоях магнитосферы
Мониторинг и изучение суббурь с кореляцией результатов с
Saturn Kilometric Radiation (SKR) observations Изучение магнитосферы/ионосферы С. , их взаимодействия.
Исследования энергетики и циркуляции плазмы в магнитосферном хвосте С.
Изучение образований и облаков нейтрального водорода, азота, и гидритов.
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/Science/MAPS/pix/images.jpg [not image]

Radio and Plasma Wave Spectrometer (RPWS)
Задачи
Изучение конфигурации магнитного поля Сатурна, и его отношение к Saturn Kilometric Radiation (SKR).
Мониторинг и картографирование имточников SKR
Изучение дневных вариаций в ионосфере Сатурна, и поиск истекающей плазмы в точках проникновения магнитосферы
под поверхность
Поиск грозовой активности в атмосфере Сатурна
Исследования электрических разрядов в атмосфере Сатурна (мда)
Определение текущего состояния магнитосферы Сатурна, и изучение состава, источников и поглощения плазмы магнитосферы.
Исследование динамики магнитосферы в взаимодействии с солнечным ветром, спутниками и кольцами.
Изучение колец, как источников плазмы магнитосферы
Поиск пазменых волн, как следствия динамики колец
Определение пылевого и метеоройдного распределния от системы Сатурна до
межпланетного пространства
Изучение волн и турбулентности в магнитосфере, которые появляются в результате
с взаимодействием с заряженной пылью
Исследования взаимодействия ледяных спутников Сатурна с кольцами
Измерение электронной температуры и плотности в окрестности Титана
Исследования ионизации верхних слоев атмосферы Титана и ионосферы и их взаимодействия с окружающей плазмой.
Исследования притока, переноса и поглощения плазмы в верхних слоях атмосферы Титана и в его ионосфере
Поиск грозовой активноси в атмосфере Титана, как возможного источника ее ионизации.
Изучение взаимодействия Титана с солнечным ветром и магнитосферной плазмой.
Изучение водородного пояса Титана, как источника плазмы магнитосферы
Изучение наведенной магнитосферы Титана

Вес 6.80 kg, энергопотребление 7.00 W, поток данных 0.90 kilobits/s
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/Science/MAPS/pix/RPWSw.jpg [not image]

Remote sensing pallet

Imaging Science Subsystem (ISS) - видовая камера, включает в себя
узкоугольную камеры (2 m f/10.5 reflector; 200-1100 nm; 24 filters; 0.35ox0.35o)
,и широкоугольную (20 cm f/3.5 refractor; 380-1100 nm;
18 filters; 3.5ox3.5o) камеры.
Именно она первая приступила к работе во время пролета астеройда Мазурски
в начале 2000. Она же первой приступила к исследованиям (правда особой пользы
научной от них не было, скорее тестирование и калибровка инструмента) Юпитера -
9 Октября были распространены фотографии , сделаные с растояния 40 млн км.

Задачи
Построение 3-хмерной карты структур и динамики атмосфер С. и Т.
Исследования композиции, распределения, физических параметров облаков и
аэрозолей С. и Т.
Изучение рассеивания, поглощения и отражения солнечного света.
Поиск гроз, молний, планетарных атмосферных волн , атмосферных сияний.
Исследования гравитационных возмущения спутников Сатурна на его кольца
Изучение природы и значения энергообмена колец с системой С
Исследования и изучение размеров, толщин, физичиских параметров и природы
частиц колец
Картографирование спутников сатурна, изучение их геоморфологии и геоистории
Картографирование темпиратур колец и спутников

Вес 57.83 kg, энергопотребление 55.90 W, поток данных 365.568 kilobits/sec
узкоугольная камера
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/Science/MAPS/pix/ISS-NACt.jpg [not image]
широкоугольная камера
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/Science/MAPS/pix/ISS-WACt.jpg [not image]


[This message has been edited by CaRRibeaN (edited 07-12-2000).]
[This message has been edited by CaRRibeaN (edited 10-12-2000).]

Visible and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS)
Задачи:
Временные характеристики ветров, циклонов и других особенностей на Сатурне/Титане.
Изучение верхних слоев атмосферы, облаков , их тонкого состава
Определение состава поверхности ледяных спутников Сатурна
Исследование композиции и структуры колец
Поиск гроз на Сатурне/Титане и вулканизма на Титане, а также изучение ледяных
гейзеров на Рее.
Исследование поверхности Титана, его геологии.
Рабочий диапазон -
видимый диапазон (0.35 to 1.07 µm [96 channels]; 32x32 mrad field of view)
инфракрасный диапазон (0.85 to 5.1 µm [256 channels]; 32x32 mrad field of view)

Вес 37.14 kg , энергопотребление 27.20 W. поток данных 182.784 kilobits/sec.
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/Science/MAPS/pix/VIMSt.jpg [not image]

Composite Infrared Spectrometer (CIRS) - дальний ИК-спектрометр.
Рабочий диапазон - 7-1000 мкм.
Задачи:
Глобальные температурные карты атмосфер С/Т
Глобальная карта газов их атмосфер
Определение составов облаков и аэрозолей, их температурных параметров
Исследование тепловых процессов атмосфер Титана и Сатурна (эк замахнулись)
Поиск сложых соединений в атмосферах С/Т, определение их колличественного
состава
Температурная карта поверхности Титана
Структурная и температурная карта колец (опять!)

Вес 39.24 kg , энергопотребление 32.89 W, поток данных 6.00 kilobits/sec.
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/Science/MAPS/pix/cirs1t.jpg [not image]

Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS) - ультрафиолетовый спектрометр. Рабочий
диапазон - от 55 до 190 нанометров.
Основные задачи:
Определение горизонтальной/вертикальной структуры атмосфер Титана и Сатурна
Распределение химических компонент в их атмосферах
Карта свойтв аэрозолей атмосфер Т. и С.
Выяснение природы и структуры вихрей и циклонов в атмосферах С. и Т.
Карта распределения ионов в атмосфере С.
Исследование радиальной структуры колец С.
Изучение слабых атмосфер и поферхностей ледяных спутников С.
Вес 14.46 kg , энергопотребление 11.83 W .
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/Science/MAPS/pix/uvis1t.jpg [not image]

Уфф. Все, больше не могу, остальное завтра... ну или послезавтра.
Если кто хочет - может перевести английскую вставку по RPWS.
ЗЫ - поток данных с прибора и его энергопотребление данны в максимальном
случае

[This message has been edited by CaRRibeaN (edited 07-12-2000).]

Microwave remote sensing subsystem
http://www.jpl.nasa.gov/cgi-bin/gs?/cassini/Science/MAPS/pix/HGA_sc.jpg
Radio Science Subsystem (RSS)
Собственно это несколько эталонов частоты,
Ka-band (T: 32.02344[NC] or 32.02860[CK] or 32.03377[CX] GHz; R: 34.31636 GHz)
X-band (T: 8.4272[NC] or 8.4299[CX] GHz; R: 7.175 GHz)
S-band (T: 2.29833[NC] or 2.29907[CX] Ghz)
на основе доплеровских сдвигов которых
измеряется вся динамика аппарата, что позволяет решать следующие задачи
Поиск и измерение гравитационных волн.
Изучение солнечной короны и релятивитской теории во время пролетов
"Кассини" около Солнца
Уточнение значений масс и эфемид Сатурна и его спутников
Изучение радиальной структуры колец и распределения размеров частиц
Получение профилей темпиратуры и плотности атмосфер Сатурна/Титана
Получение профилей темпиратуры и плотности электронной состовляющей плазмы ионосфер С/Т

Вес 14.38 kg ,энергопотребление 80.70 W.А поток данных - это скорость передачи информации с
самого "Кассини-Гюйгенса"

Cassini Radar
Рабочая частота - 13.78 ГГц, включает в себя собственно
радар (13.78 GHz Ku-band; разрешение от 0.35 до 1.7 km )
альтиметр (13.78 GHz Ku-band; от 24 до 27 km горизонтальное, от 90 до 150 m вертикальное разрешение)
радиометр (13.78 GHz passive Ku-band; разрешение от 7 до 310 km )

Задачи
Поиск океанов на Татане, и если они есть - их распределения
Изучения свойств твердой поверхности Титана.
Возможно другие задачи (определение свойств частиц колец например)

Вес 41.43 kg, энергопотребление 108.40 W, поток данных 364.800 kilobits/sec.
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/Science/MAPS/pix/RADARwt.jpg [not image]


Поступили уточненные данные от K_Gornik

Saturn kilometric radiation - километровое излучение Сатурна. Радиоволны длиной порядка километра, которые активно излучает Сатурн. По-моему, активность его магнитосферы. Так принято говорить, скажем есть декаметровое излучение Юпитера.

Auroral phenomena - авроральные явления. Полярные сияния и все, что с ними связано.


[This message has been edited by varban (edited 10-12-2000).]

Тут у Железнякова
прошло сообщение о том , что в 2003-2004 году Deep Space Network(DSN) NASA
(это сеть больших антенн для работы с АМС) будет испытывать трудности с
объемами передачи данных. Проще говоря - затыкаться будут. Решил вот немножко
поанализировать, все равно в тему .

Итак на данный момент DSN работает с “Galileo”, “Cassini”, “Mars Global Serveyor”,
“Pioneer-10”, “NEAR-Shoemaker”, “Stardust”, “Voyager-1” и “Voyager-2”
и судя по всему ее загрузка ~70%. Основные критерии загрузки это время
(это понятно) и площадь используемых антенн. Второе значение
,впринципе, связанно с первым - чем большую площадь мы используем, тем меньше
времени (теоритически) нам надо для принятия информации. Конечно все АМС обычно
имеют "потолок" в скорости передачи, так что время сеансов связи свести к
минутам не удается. Второй же критерий - площадь задействованных антен жестко
привязан к имеющимся антеннам . Ну т.е. мы не сможем вместо 1000 м2 1010 м2
использовать (обычная антенна DSN имеет площадь 100-3900 м2), Поэтому вопросы
увиличения пропускной способности сети лежат прежде всего в области оптимизации
сеансову связи (тем более что обычно накладываются технические и научные
ограничения - например нужно ли делать радиометрический расчет траектории или
измерять доплеровские смещения - соответственно подбираются и антенны). Ну, а
теперь, после вводной, поговорим чем загруженна (и как) сеть сейчас и чем будет
в 2003 году.

Итак сейчас связь поддерживается со всем списком аппаратов который перечислен выше.
Однако интенсивность этой связи далеко не равномерна - Например Пионер-10 выходит
на связь раз в 36-38 часов, чтоб передать 3-4 Кб информации на скорости
16...40 байт/с (в зависимости от кол-ва задействованых антенн). Т.е. даже в худшем
случае он занимает 2-5 антенны на 200-300 секунд в сутки, плюс столько же времени
на телеметрию. С учетом всех технических операций я думаю "Пионеру" посвещают максимум
минут 20 за день и то задействуя далеко не все антенны (всего их 13). Вояджеры требуют к себе
внимания побольше - по моим расчетам и по этим таблицам около 2-5 антенно-часов (привыкайте
к таким еденицам измерения . За Галилео смотрят 1-5 свободных антенн круглосуточно , из-за свернизкой
скорости передачи, и вместе с тем большим объемом научной информации. Однако, главный
на данный момент поглотитель времени DSN в 2003 году уже не будет! В 2002 его планируют грохнуть
на Юпитер или на Ио, по отсутствию топлива. Кассини в период 31 Марта 2001 - 1 Января 2004
будет раз в двое суток выходить на связь для контроля траектории, телеметрии, и некоторых
научных данных. Обычно на связи "Кассини-Гюйгенс" будет находится 30-45 минут, с о всеми
техническими операциями на него будет ,имхо, потрачено около 1 антенно-часа. Это раз в
двое суток. 1 Января Кассини начнет выходить на 1.5-3 часовые сеансы раз в сутки, тут
важно понять что у нас с Марсом будет в начале 2004, а точнее весной - когда "Кассини"
"прорвет" .

С Марсом у нас плохо , как раз в начале 2004 прибудут оба "ровера", Mars Express
выйдет на научную орбиту, Beagle-2 еще будет работать на поверхности, MGS возможно будет
еще вести научную дейтельность (правда скорее всего из-за проблем с DSN и порежут его программу)
если нет, тогда просто как релейная станция, Mars 2001 Odyssey тоже будет слать свою информацию
миссия "Nozomi" будет в самом разгаре (правда Японцы обещали решить проблемы с передачей данных,
задествовав свои антенны. Но они ж у них не по всему миру разбросаны ). Так что Марс в конце
2003, начале 2004 (где-то до лета) будет занимать по оценкам специалистов самой DSN 70-80%
загрузки современной. Однако даже при таком раскладе (кстати к 2004 планируется построить 5
антенн и проапгрейдить 4) мне кажеться не все так грустно. Дело в том, что по большей части
в космосе будут в основном аппараты (кроме Марса) в круизных режимах.

Итак, что будет нагружать DSN из современных и запущенных до 2004 года аппаратов
(кроме "Марсианцев").

2003 Год: "Вояджеры-1/2", "Пионер-10" без изменений. Улисс без изменений,
он будет в нижней части своей траектории, и требовать ежедневного сеанса по часу .
В круизном режиме (без получения научных данных ) будут находиться:
"Cassini-Hyugens", "StarDust"(правда у нее все время будут работать Dust Flux Monitor и
CIDA, однако с них идет такой мизерный поток данных, что можно сказать, что аппарат в
круизном режиме), "MUSES-C", "Rosetta" "Mars Rover-1/2"(до середины декабря
2003, когда аппараты будут на подлете к Марсу), до ноября "Mars Express/Beagle-2",
"Europa Orbiter"(и еще весьма на долго).
В режиме сбора научной информации будут находится:
"Genesis" (до примерно середены июля, затем связь с ним перейдет на наземные службы, и
6 августа ожидается его прибылие на Землю), "CONTOUR" (за исключением примерно 4 месяцов
свободного полета), "Mars 2001 Odyssey", "Nozomi" , ну и с ноября "Марсианцы". Т.е. не
все так тяжело как описывают DSN'овцы с этим их проапгрейженная сеть должна с правиться
Но вот 2004 год:
"Вояджеры-1/2", "Пионер-10", "Улисс" без изменений.
В начале года (и до лета ) пойдет мощный поток данных с Марса, в общей сложности
с 6(7) аппаратов, я их уже перечислял, по моим прикидкам это потребует
задействования 7-9 антенн круглосуточно.
В круизном режиме будут находиться:
"MESSENGER", "Deep Impact", "CONTOUR", "MUSES-C", "Europa Orbiter"
В работе: "Mars Odyssey 2001", "Rosetta", "Mars Rover-1/2", "Mars Express/Beagle-2",
"Cassini-Hyugens" (Этот - самый большой потребитель мощности DSN), "StarDust"
Т.е. всего 10-12 аппаратов.

Мда. Пречитал м понял что анализа не получилось - слишком мало данных по будующим
аппаратам, а сегодняшних к 2004 останится 6-7 всего. Кстати нельзя исключать гибель
"Nozomi" от старости Все же аппарат расчитан на 4-6 лет, в 2004 как раз 6 и будет.
Вoобщем надеюсь вам интересно было оторваться от анатомии Кассини...
[This message has been edited by CaRRibeaN (edited 11-12-2000).]