Перевод: Александр Коваль [публикация 06.09.11]
______________________________________________________________________________

Репортаж о запуске GRAIL 10 сентября 2011

 

На мысе Канаверал во Флориде завершаются последние приготовления к началу финальной стадии нового научного исследования нашего старого спутника — Луны с помощью двух космических кораблей (зондов-близнецов)

GRAIL (Gravity Recovery And Interior Laboratory). Такое же имя носит и программа этих исследований. Дословно перевести название проекта на русский можно как "Гравитационное Восстановление и Интерьер Лаборатория", либо (что лучше) "Лаборатория по гравитационному восстановлению интерьера".

Разумеется, речь здесь идет о восстановлении вида (карт) гравитационных полей Луны, по которым в дальнейшем можно воссоздать картину внутреннего устройства (интерьера) Луны. Эксперимент также позволит узнать распределение температур внутри Луны, есть ли у нее горячее ядро, его размеры и его форму.

 

 

Мария Зубер (Maria Zuber) Фото: NASA/JPL-Caltech   ...Зонды-близнецы новой лунной миссии NASA, смогут «найти последний недостающий кусочек лунного паззла», исследовав внутреннее строение спутника Земли, сообщила 6 июля 2011 журналистам научный руководитель миссии профессор Мария Зубер (Maria Zuber). Миссия GRAIL предполагает запуск двух одинаковых зондов на параллельные орбиты вокруг Луны на высоте около 55 километров. Измеряя расстояние между аппаратами, которое будет меняться по мере того, как они проходят лунные гравитационные аномалии, ученые построят гравитационную карту спутника и получат представление о внутреннем строении Луны. «Луну изучало множество космических аппаратов, мы даже получили образцы лунной породы… Единственный недостающий элемент лунного “паззла” — внутреннее строение Луны от коры до ядра, которое изучит GRAIL», — подчеркнула Зубер на пресс-конференции, которая транслировалась в прямом эфире на сайте агентства. По ее словам, исследование Луны — самый доступный для ученых способ узнать о «молодости» планет земного типа [Меркурия, Венеры, Марса], в том числе и самой Земли, поскольку Луна на своей поверхности и во внутренней структуре сохранила все стадии развития такого небесного тела. Зонды-близнецы [GRAIL] отправятся к Луне по так называемому «маршруту экономии топлива», поэтому для того, чтобы достичь запланированных орбит, им потребуется 3,5-4 месяца. Как отметила Зубер, сегодняшние технологии позволяют определять расстояние между аппаратами с точностью до нескольких микрометров — «меньше диаметра красной кровяной клетки человека». «Наша миссия уложилась в бюджет, идет в полном соответствии с графиком и готова к сентябрьскому старту», — заключила научный руководитель проекта. источник: РИА Наука и технологии

Еще одна пресс-конференция (более 42 мин) 25 августа 2011: NASA's New Moon-Bound Mission

Итак, научную группу GRAIL возглавляет Мария Зубер (Maria Zuber) из Массачусетского технологического институт, Кембридж (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge), США. Ее заместителем является Дэвид Смит (David E. Smit) из Центра космических полетов имени Годдарда (Goddard Space Flight Center [GSFC]), в Гринбелте, штат Мэриленд.

В группу входят: Сэми Асмар (Sami Asmar), заместитель руководителя проекта по науке из Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory (JPL) в Пасадене, Майкл Уоткинс (Michael Watkins), ученый проекта из JPL и еще восемь исследователей из JPL, GSFC, Института науки Карнеги (Carnegie Institution for Science) в Вашингтоне, Юго-западного исследовательского института (Southwest Research Institute) в Сан Антонио, Аризонского университета (University of Arizona) в Туксоне и Парижского университета (University of Paris), Франция.

Дэвид Смит (David E. Smith) Фото: NASA/GSFC	Сэми Асмар (Sami Asmar) Фото: NASA/JPL-Caltech	Майкл Уоткинс (Michael Watkins) Фото: NASA/JPL-Caltech

 

 

А теперь более подробно об этом интересном эксперименте

 

Космический центр Кеннеди 25 августа 2011. Зонды GRAIL помещены в обтекатель полезного груза ракеты-носителя. Image credit: NASA/KSC

Запуск зондов-близнецов запланирован на 8 сентября со станции ВВС на мысе Канаверал во Флориде.

Кораблям GRAIL поставлена задача за девять месяцев миссии изучить ближайшую соседку Земли в беспрецедентных деталях. Кроме определения структуры лунных недр от коры до ядра они продвинут наше понимание тепловой эволюции Луны.

"Два наших космических аппарата сейчас удобно устроены в обтекателе, который будет защищать их во время взлета. В следующий раз GRAIL-близнецы увидят свет, когда, получив ускорение, окажутся на высоте около 153 км", сказал Дэвид Леман, руководитель всего проекта GRAIL от Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) в Пасадене, Калифорния

Космические корабли-близнецы, GRAIL-A и GRAIL-B, будут летать на борту ракеты Delta II, запущенной из Флориды. Будут спользованы обходные пути к лунной орбите, поэтому время полета близнецов займет 3,5 месяца и пройденное расстояние составит около 4,2 млн. км. для GRAIL-А и 4,3 млн. км. для GRAIL-B.

На лунной орбите, космические аппараты будут передавать радиосигналы для точного определения расстояния между ними. Региональные различия гравитационного на Луне, как ожидается, будут расширять и сжимать, эти расстояния.

Ученые, участники миссии GRAIL будут использовать эти точные измерения для определения гравитационного поля Луны. Полученные данные позволят им понять, что происходит под поверхностью нашего естественного спутника. <...>

Возможный период запуска [стартовое окно] GRAIL открывается 8 сентября и простирается до 19 октября. Стартовое окно для GRAIL откроется 8 сентября и закроется 19 октября. В этот период у НАСА ежедневно будет две возможности для старта продолжительностью около секунды, между которыми будет около 39 минут. На каждый день есть две отдельные возможности запуска, разделенные примерно на 39 минут. 8 сентября первая возможность для запуска будет в 8:37 утра EDT (16:37 мск.); вторая — в 9:16 утра EDT (17:16 мск.).

Лаборатории реактивного движения NASA в Пасадене, штат Калифорния, полностью управляет GRAIL миссией. <...> Миссия GRAIL является частью программы Discovery управляются Центром космических полетов им. Маршалла (Marshall Space Flight Center NASA) в Хантсвилле, штат Алабама, космические аппрараты построены компанией Локхид Мартин космические системы (Lockheed Martin Space Systems) в Денвере. Запуск будет осуществлен по программе Космического центра Кеннеди во Флориде. JPL является подразделением Калифорнийского технологического института в Пасадене.

Веб-конференция по предстартовой подготовки миссии будет транслироваться в полдень в среду, 7 сентября. Прямая трансляция через обратный отсчет запуска на блоге NASA начинается в 6:30 утра EDT (14:30 мск.) 8 сентября. В потоковом видео Вы сможете посмотреть живые обновления подготовки и старта.

Источник: JPL

Фазы миссии	Фазы старта (для GRAIL-A и GRAIL-B)
Запуск	08 сентября 2011
Транс-лунный круиз (TLC)	09 сентября 2011
Выход на лунную орбиту (LOl)	28 декабря 2011
Уменьшение орбитального периода (OPR}	02 января 2012
Переход к научной фазе (TSF)	06 февраля 2012
Наука	08 марта 2012
Вывод из эксплуатации	29 мая 2012

 

 

Устройство ракеты-носителя Delta II с космическим кораблем GRAIL

 

Схема предоставлена United Launch Alliance
смотри также устройство ракеты Дельта 2 здесь: http://www.delta2us.ru/

 

В чистой комнате обработки объектов полезной нагрузки (ASO) в Титусвилле (Titusvill), штат Флорида, лунный зонд (GRAIL-A) поднимают со стенда и переносят на кольцо адаптера космического корабля, слева, где уже установлен зонд GRAIL-B. credit: NASA/KSC

Интерфейс полезной нагрузки и обтекатель

Два орбитальных аппарата GRAIL размещены бок о бок под обтекателем полезной нагрузки, который имеет диаметр 3 метра и высоту 8,88 метров. Обтекатель используемый для защиты орбитальных аппаратов во время начальной стадии вывода, когда на них действуют большие аэродинамические силы. Обтекатель будет сброшен вскоре после начала работы двигателя второй ступени, приблизительно на 281 секунде полета и высоте около 152 км.

Порядок запуска

Маршевый двигатель первой ступени и шесть из девяти двигателей связанных с нею твердотопливных ракет воспламеняются на старте. Три из оставшихся твердотопливных ракет запускаются после выгорания топлива на первых шести ракетах. После отключения маршевого двигателя, двигатель второй ступени сообщит орбитальным аппаратам первый из двух импульсов, помещая их в промежуточную почти круговую орбиту на высоте 167 км . После периода менее часа движения по инерции, вторая ступень будет перезапущена для вставки орбитальных аппаратов на траектории их полета к Луне.

Разделение ракеты-носителя и орбитальных аппаратов

Спустя приблизительно три минуты после окончания этого маневра, будет выполнен следующий, который переориентирует ступень к необходимой ориентации разделения. По его завершении, через девять минут и 30 секунд после верхней отсечки двигателя второй ступени будет послан сигнал, который приведет к разделению GRAIL-A. Пройдет еще немногим более семи минут и разгонный блок начнет маневр к желательной ориентации для разделения GRAIL-B. Этот маневр развернет вторую ступень на 45° от ориентации разделения GRAIL-A. Как только надлежащая для космического корабля GRAIL-B ориентация будет достигнута, второй сигнал вызовет разделение GRAIL-B через 8 минут и 15 секунд после разделения GRAIL-A.

Разделение космических аппаратов GRAIL от второй ступени ракеты-носителя будет обнаружено с помощью трех разрывов соединений в электрической цепи (breakwires) на космических кораблях. Как только большинство из этих breakwires покажут, что разделение произошло, космические аппараты начнут самостоятельно выполнять команды, которые были загружены [в их программы] до старта. Подтверждением события разделения будут запуски телеметрии на космических кораблях. Кроме того, разделения каждого орбитального аппарата можно будет видеть с помощью видеокамеры (RoketCam), установленный на второй ступени ракеты-носителя.

Развертывание панелей солнечных батарей будет происходить в солнечном свете, вскоре после выхода из [тени] солнечного затмения, и [будет[ видимо от станций слежения Сети дальней космической связи (Deep Space Network) NASA в Голдстоун (Goldstone), Калифорния. Это позволит связать телеметрию с развертыванием [зондов], которое будет передано с борта на Землю в режиме реального времени. Обеим панелям солнечных батарей прикажут развернуться в почти то же самое время. Это займет, самое большее, 127 секунд, чтобы достигнуть полностью развернутых положений для их массивов.

График разделения зондов GRAIL-A и GRAIL-B и начального сбора данных для даты запуска 8 сентября 2011

Используя точное формирование техники полета, они (зонды) улучшат наши знания о силе тяготения на ближней к Земле стороне Луны в 100 раз и на дальней [обратной] стороне в 1000 раз. Миссия также ответит на давние вопросы о Луне, в том числе определение размера внутреннего ядра. В NASA проект GRAIL является частью программы Discovery (Открытие).

На этой схеме показаны траектории GRAIL-A и GRAIL-B при запуске в начале и в конце стартового периода.
Энергосберегающие траектории низкой энергии идут от Земли и после пути к Солнцу, проходя возле расположенной между Землей и Солнцем точки Лагранжа 1 (Lagrange 1) [точка 1 либрации Земли (Earth Libration Point 1)] перед возвращением к системе Луна-Земля.

пояснение: Точка либрации 1 (L1 – точка Лагранжа 1). Расстояние точки L1 для Земли составляет около 1,5 миллиона километров.

На схеме показаны две возможности для запуска зондов GRAIL, доступных ежедневно в течение 42-дневного периода начиная с 8 сентября по 19 октября. Первая позволяет каждый день осуществить старт ракеты-носителя Delta II в направлении (азимуте) полета на 93°; вторая возможность идет в 99° по азимуту.

График для окна запуска GRAIL (GRAIL launch window chart)

Наиболее точные на сегодняшний день карты гравитационного поля Луны, т.е. узнать гравитационную форму, внешний вид селеноида (от слова Селена – Луна). Высокое разрешение [карт] гравитационного поля, особенно в сочетании с сопоставимым разрешением топографических [карт], позволит ученым сделать вывод о внутреннем строении Луны и ее составе, а также получить представление о ее тепловой эволюции — то есть истории нагрева и охлаждения Луны, которая открывает двери для понимания ее происхождения и развития.

Мария Зубер (Maria Zuber), Сэми Асмар (Sami Asmar) и Майкл Уоткинс (Michael Watkins) поясняют:

• Точное знание гравитации Луны окажет неоценимымую помощь для навигации будущих лунных космических аппаратов. Наконец, GRAIL даст нам более широкое понимание эволюционной истории других скалистых планет внутри Солнечной системы: Меркурия, Венеры, Земли и Марса. Действительно, Луна является стержнем для понимания того, как эволюционировали планеты земной группы.
  
  
• Цель миссии GRAIL состоит в том, чтобы исследовать внутреннюю структуру Луны. Чтобы достичь этого, мы должны измерить поле тяготения Луны. Мы все знакомы с приливами и отливами на Земле, которые вызваны лунным воздействием на нашу планету. У Луны тоже существует подобная периодическая реакция, и когда поверхность Луны немного изменяет свою форму из-за приливов, точно так же, как это происходит на Земле делает, мы можем фактически измерить такие изменения. Они изменяют области тяжести [гравитации] и мы в состоянии наблюдать это. Мы используем очень простое измерение силы тяготения. Это немного походит на просмотр Луны компьютерным акустическим томографом (САТ). У нас есть два космических корабля, летящие друг за другом и, начиная с полярной глазницы [полюса Луны], обращаются вокруг Луны.
  
  
• Есть очень значительная часть гравитационного поля на обратной стороне Луны, которая не видна на Земле. Таким образом мы не можем использовать земные антенны слеживания для непосредственного наблюдения за космическими кораблями, когда они пересекают обратную сторону Луны. Решение этого вопроса было в том, чтобы два космических корабля следили за передвижениями друг друга в своем совместном движении по лунной орбите. Это по существу та же самая технология как GPS в мобильном телефоне. И фактически эти два орбитальных аппарата вместе образуют вид мини-GPS с использованием использованием различных частот передатчика и приемника как в обычном GPS.

Сейчас мы знаем как выглядят передняя и обратная стороны Луны в видимом диапазоне (слева) и в ИК-диапазоне
Два одинаковых зонда GRAIL летят на параллельных орбитах вокруг Луны на высоте около 55 километров и виток за витком они просканируют всю ее поверхность
При облетах будет изучена истинная форма селеноида (от слова Селена – Луна)
При облетах будет получена объемная тепловая карта Луны
Расстояние между космическими кораблями будет изменяется, поскольку изменяется сила тяготения	Возможно GRAIL обнаружит у Луны горячее ядро

 

Измеряя расстояние между аппаратами, которое будет меняться по мере того, как они проходят лунные гравитационные аномалии, ученые построят гравитационную карту спутника и получат представление о внутреннем строении Луны.

Научная фаза экспедиции продлится 82 дня, она делится на три циклов отображения (27,3 сут). Коллекция данных по [силе] тяжести за один полный оборот (27,3 сут), называется циклом карт. После научной фазы запланирован пятидневный период вывода космических аппаратов из эксплуатации, после чего в течении примерно 40 дней они упадут на поверхность Луны.

Репортаж о запуске GRAIL 10 сентября 2011

______________________________________________________________

Ссылки по теме:

Сайт миссии GRAIL Пресс-релиз миссии GRAIL (pdf 1,1 Мб) Представление программы GRAIL (pdf 648 Кб) Галерея GRAIL Ученые о проекте GRAIL (видео 3:22)

 

Главная • Карта сайта