Космонавтика

История освоения космоса

Lunar Prospector

Логотип миссии «Lunar Prospector»
Логотип миссии «Lunar Prospector»
«Lunar Prospector»
«Lunar Prospector» на орбите Луны (рисунок)

Lunar Prospector (Лунный разведчик, изыскатель) — американская автоматическая межпланетная станция для исследования Луны, созданная в рамках программы NASA.
Согласно сообщению Секции оперативного управления Центра космических полетов имени Годдарда NASA, КА «Lunar Prospector» присвоено международное регистрационное обозначение 1998 001A.
Он также получил номер 25131 в каталоге Космического командования США.
LP — первая поддерживаемая НАСА лунная миссия за 25 лет и третья миссия в программе NASA Discovery.
Общая стоимость миссии — 62,8 млн долларов США.

Задачи Lunar Prospector

В задачу Lunar Prospector входила глобальная съёмка элементного состава поверхности Луны  для создания карты содержания на её поверхности ряда ключевых элементов (H, U, Th, K, O, Si, Mg, Fe, Ti, Al и Ca), исследование её гравитационного поля и внутреннего строения, магнитного поля и выделение летучих веществ, а также проверить наличие льда на её южном полюсе.

Конструкция Lunar Prospector

Lunar prospector
На этой схеме Lunar Prospector показан в космическом корабле со сложенными инструментальными мачтами. Идентифицируются три набора научных инструментов: 1) гамма-спектрометр (GRS), 2) нейтронный спектрометр (NS) со спектрометром альфа-частиц (APS) и 3) магнитометр с электронным рефлектометром (Mag / ER).

Конструктивно Lunar Prospector представлял собой трёхгранную призму, к которой крепилась внешняя цилиндрическая оболочка диаметром 1,40 и длиной 1,25 метров. От этого цилиндра в направлениях, перпендикулярных оси, отходили три штанги научной аппаратуры длиной по 2,4 метра. Это было сделано для того, чтобы изолировать чувствительные приборы от электромагнитного поля аппарата.
Корпус покрыт солнечной батареей, вырабатывающей электроэнергию (мощностью 202 Вт).
Аппарат снабжен микродвигателями для проведения коррекций на окололунной орбите, его положение в пространстве стабилизируется вращением.
Сверху на корпусе расположены радиоантенна и звездные датчики ориентации.

Lunar Prospector: установка солнечных панелей
Lunar Prospector: установка солнечных панелей

Бортовой компьютер отсутствовал, управление было с Земли.
Зонд изготовлен фирмой «Lockheed Martin». Разработкой технического проекта и созданием научной аппаратуры занимался Исследовательский центр им. Эймса (NASA).
Научное и общее руководство проекта было возложено на доктора А. Биндера.

Аппаратура Lunar Prospector

Из аппаратуры на борту межпланетной станции Lunar Prospector были:
• Для обнаружения остаточного магнитного поля и возможного железного ядра Луны:
— Электронный рефлектометр ER;
— Магнитометр MAG.
• Для фиксации нейтронов, выбиваемых из поверхности Луны ядрами космических лучей, и определения их энергии:
— Нейтронный спектрометр NS.
• Для обнаружения 56 основных элементов лунной коры, в том числе калия, фосфора, титана, кремния, алюминия и железа, по их флюоресценции под жёстким излучением Солнца:
— Гамма-спектрометр GRS.
• Для поиска газов, выделяющихся из лунной поверхности в результате тектонических или вулканических явлений — азота, окиси углерода, углекислого газа и радона, и взаимодействия этих явлений с едва заметной лунной атмосферой:
— Альфа-спектрометр APS.
Кроме основной, научной, нагрузки, на борту лунника находилась капсула, в которую была помещена одна унция (28 граммов) праха астронома и планетолога Юджина Шумейкера. Шумейкер участвовал в исследовании Луны начиная с проекта «Рейнджер» в 1960-х годах.
Капсулу изготовила компания Celestis, на её корпус были нанесены изображения кометы Хейла — Боппа и Аризонского кратера, а также несколько слов из шекспировской трагедии «Ромео и Джульетта»:
— Его мечта сбылась, пускай и таким образом…

Запуск Lunar Prospector

Lunar Prospector в ракете Athena 2
Lunar Prospector в ракете Athena 2

Дата запуска определялась следующими условиями:
• Во-первых, нужно было в максимальной мере избежать попадания Lunar Prospector в земную тень, за несколько часов нахождения в которой аккумуляторы станции разрядились бы.
Работа КА Lunar Prospector полностью укладывалась в начавшийся 16 сентября 1997 года 23-месячный период отсутствия лунных затмений;
• Во-вторых, дата пуска внутри лунного месяца определялась как минимальной потребной скоростью, так и требованием непрерывной связи на этапе перелета и выхода на рабочую орбиту.
В течение января запуск был возможен только 6 и 7 (по всемирному времени), а следующей возможной датой пуска было 5 февраля.
Первоначально запуск Lunar Prospector был запланирован на 5 января в 20:31 EST (6 января в 01:31 UTC).
Стартовое окно, то есть тот временной интервал, в течение которого запуск возможен по баллистическим условиям, составлял 4 минуты, но 5 января неожиданно отказал радиолокатор службы обеспечения безопасности полигона, расположенный на авиабазе Патрик и чтобы ввести его в работу, было нужно примерно пять часов.
Поэтому пуск был отложен на сутки.
Для контроля траектории и приема телеметрических данных с носителя использовались наземные станции на островах Антигуа (T+6 мин 20 сек), Вознесения (T+20 мин 23 сек) и в Австралии (T+51 мин 40 сек).

Полет Lunar Prospector

Траектория полёта Lunar Prospector
Траектория полёта Lunar Prospector

Перелет «Лунар Проспектор» занял 5 суток и первый маневр станция осуществила 11 января 1998 года.

Траектория перелёта Lunar Prospector от Земли до Луны
Траектория перелёта Lunar Prospector от Земли до Луны

После работы в течение 30 минут двигателя тормозной ступени ракеты аппарат вышел на начальную эллиптическую селеноцентрическую орбиту с периодом обращения 12 ч.

Анимация перехода Lunar Prospector на постоянную окололунную орбиту
Анимация перехода Lunar Prospector на постоянную окололунную орбиту

На следующий день была проведена первая коррекция орбиты, и период обращения уменьшился до 4 ч.
15 января 1998 года зонд вышел на рабочую круговую орбиту (высота 100 км, период обращения 118 мин и наклонение 90°). С этого момента начался основной цикл научных исследований.

Итоги полета межпланетной станции Lunar Prospector

Lunar prospector
«Lunar Prospector» направляется к Луне
Спустя чуть более часа после запуска «Lunar Prospector» сработала ступень транслунного впрыска (или толкающий двигатель), отделяя его от космического корабля. С этого момента официально началась временная шкала миссии, и все системы, кроме инструментов, включились.

• Был уточнён возможный объём льда на южном полюсе Луны, его содержание в грунте учёные оценили как 1-10 %, а ещё более сильный сигнал указывает на наличие льда на северном полюсе (больше на 15%).
• На обратной стороне Луны магнитометром были обнаружены сравнительно мощные локальные магнитные поля — 40 нТл (0,1 % от земного магнитного поля), которые сформировали 2 небольшие магнитосферы диаметром около 200 км.
По возмущениям в движении аппарата было обнаружено 7 новых масконов — регионов литосферы, вызывающих положительные гравитационные аномалии.

Lunar prospector
Lunar Prospector (вид с переднего торца) на лунной орбите

• Проведена первая глобальная спектрометрическая съемка в гамма-лучах, по итогам которой были составлены карты распределения титана, железа, алюминия, калия, кальция, кремния, магния, кислорода, урана, редкоземельных элементов и фосфора. Химические элементы в грунте Луны распределены очень неравномерно. Установлено: в морских и горных районах содержание железа, тория и калия значительно меняется. Например, в Море Дождей обнаружены очень редкие элементы — самарий и гадолиний.
Создана модель гравитационного поля Луны с гармониками до 100-го порядка, что позволяет очень точно рассчитывать орбиту спутников Луны.

Завершении миссии Lunar Prospector

Изначально Lunar Prospector должен был закончить работу до 28 июля 1999 года, как раз в этот день должно было состояться лунное затмение, в ходе которого аппарат более чем на 3 часа остался бы без освещения Солнцем и неминуемо разрядил бы свои батареи. Но аппарат выжил (ценой общего отключения научной аппаратуры) и был готов совершить свой последний эксперимент: управляемое падение в кратер на южном полюсе Луны, где предполагалось наличие льда. По выбросу материалов во время удара учёные надеялись точно установить содержание льда в кратере.
31 июля 1999 года Lunar Prospector выдал последний импульс и пошёл вниз. За событием наблюдали все крупнейшие телескопы Земли и космический телескоп Хаббл, однако никакого облака пыли или иного эффекта в месте падения обнаружено не было.
Аппарат упал на лунную поверхность, доставив туда прах известного американского астронома Ю. Шумейкера

Поделитесь с друзьями

Ваша оценка статьи:

1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...

Источники информации

1. Энциклопедия «Космонавтика»
2. Герасютин «Полёты межпланетных автоматических станций: Лунар проспектор»
3. Карпенко «Самоубийство на пользу науке, или Судьба АМС Lunar Prospector решена»
4. Robert Irion «Lunar Prospector Probes Moon's Core Mysteries»
5. Binder «Lunar Prospector: Overview»
6. Konopliv, Binder, Hood, Kucinskas, Sjogren, Williams «Improved Gravity Field of the Moon from Lunar Prospector»

Похожие статьи

наверх