Messenger: jums reikia ledo ir liepsnos

Messenger: jums reikia ledo ir liepsnos

Ivanas Sobolevas
"Trejybės pasirinkimas" №24 (193), 2015 m. Gruodžio 8 d

Pradėti Pabaiga

Ivanas Sobolevas, vyriausiasis jų GKNPTs specialistas. M. V. Хруничев (2006-2012), žurnalo "Astronautika Naujienos" laisva korespondentė.

TrV-Science skelbia antrąją straipsnio dalį. Ivana Sobolev, UAB "NPP Dauria" švino dizaineris, skirtas pirmosios planetos iš Saulės tyrimams. Pradžioje ("Pirmasis – pirmasis nuo saulės") žr. 2015 m. Spalio 20 d. TPB Nr. 190.

Antrasis automatinis erdvėlaivis, artėjantis prie "Mercury", buvo Amerikos automatinė tarpplanetinė stotis "Messenger", paleista 2004 m. Rugpjūčio 3 d. Šį kartą dizaineriai turėjo sunkesnę užduotį: kas šešis mėnesius sklido, aiškiai nepakako išsamiems planetos tyrimams, reikėjo eiti į ją aplink orbitą.

Norint išgarinti konvergencijos greitį iki priimtinos vertės, stotys turėjo atlikti ne vieną, bet daugiau kaip šešis gravitacinius manevrus. Laimei, trys iš jų, kurie įvyko 2008 m. Sausio 14 d., 2008 m. Spalio 6 d. Ir 2009 m. Rugsėjo 29 d., Buvo atlikti netoli Mercury, todėl jie leido šiek tiek anksčiau atrodyti "per šiek tiek atviras duris".

Ir jau pagal šių stebėjimų rezultatus aparatas galėjo atsakyti į klausimą apie vulkaninių nuosėdų buvimą planetos paviršiuje, kuris jau seniai domina mokslininkus.Dabar jų egzistavimas buvo patikimai patvirtintas: vaizdai parodė, kad vulkaniniai krateriai yra iki 25 km. Buvo aišku, kad per juos išsiplėtė dideli perkaitinto lavos kiekiai. Vis dėlto tapo įmanoma išsamiai išaiškinti vulkaninių medžiagų pasiskirstymo pobūdį tik 2011 m. Kovo 18 d. Įvykusiame orbitoje aplink "Mercury" įrenginį.

Pradėjus orbitos inžinierių misiją, aparato šiluminis režimas buvo didžiausią nerimą, visų pirma jo reakcija į "gyvsidabrio" "sezonų" pasikeitimą. Ši frazė yra cituojama, nes dėl nedidelio planetos sukimosi ašies krypties kampo į orbitos plokštumą pasikeitė sezonas, ta prasme, kad mes dedame šią koncepciją į Žemę, o Mercury nėra. Tačiau, skirtingai nuo Žemės (ir iš kitų Saulės sistemos planetų, kurių orbitos yra arti apskrito), gyvsidabris juda išilgai pailgos orbitos. Dėl to pokyčiai saulės apšvietimui ir jo įtaka situacijai planetos paviršiuje ir erdvėlaivyje yra tokie pat akivaizdūs, kaip keičiasi atstumas iki saulės. Tačiau technika nepasileido ir beveik iškart po stebėjimų pradžios paaiškėjo, kad gyvsidabris gerokai skiriasi nuo to, kaip jis buvo anksčiau pateiktas.

Kaip mūsų žinios apie gyvsidabrį pasikeitė po pirmųjų metų Messenger buvo orbitoje aplink jį? Pirmiausia, pirmas aukšto tikslumo topografinis modelis šiaurinio pusrutulio planetos buvo gautas naudojant kameras ir lazerio aukštimatis. Pasak mokslininkų, per pirmuosius metus matavimai buvo atlikti daugiau nei 4,3 milijono taškų, o altimetro juostos plotis buvo nuo 15 iki 100 m.

Gyvsidabris paviršiaus, pavyzdžiui, mėnulio, buvo smarkiai cratered bet paprastai gana plokščia, o aukštis variacijos kartu jį buvo žymiai mažiau nei apie Mėnulio ar Marso paviršių. Be to, gyvsidabrio reljefas paprastai būna vienalytis, o Mėnulyje ir Marse vienas pusrutulis labai skiriasi nuo kito.

Per aukštos šiaurinėse platumose, labiausiai būdinga reljefo įrodė Didžioji lyguma, kurių sudėtyje yra ugnikalnių lygumų ir platų bumą, suformuotą po jų egzistavimą.

Per vidutinių platumų Įdomios rezultatai buvo gauti vidaus struktūros CALORIS smūginis krateris tyrimo (kartais vadinama CALORIS aukštumoje – "CALORIS baseino"), atviros net ir "Mariner-10 skrydžio metu.Šis krateris yra vienas didžiausių šios rūšies formų Saulės sistemoje: pirmojo skerspjūvio metu buvo nustatyta, kad jo skersmuo yra 1550 km, kuris pasirodė esantis 250 km didesnis nei Mariner-10 vaizdų vertė.

Sumažėjusių smūgių kraterių koncentracijos į Caloris Planitia paviršių analizė leido mums nustatyti savo amžių – apie 3,8-3,9 mlrd. Metų. Šis laikotarpis Saulės sistemos istorijoje patenka į kataklizmą, vadinamą "vėluoju sunkiu bombardavimu", kai dėl priežasčių, dėl kurių vis dar nėra vienareikšmio supratimo, asteroidų ir kometų skaičius ant orbitų, kertančių sausumos planetų orbitą, padidėjo. Apskaičiavimai parodė, kad asteroido skersmuo, kuris paliko tokią didelę žiedo žaizdą, turėjo būti ne mažesnis kaip 100 km.

Kai mokslininkai tyrinėjo pirmuosius Šilumos lygumos vaizdus, ​​dėmesį skubiai pritraukė keista bendrosios depresijos struktūra. Dauguma jų baigiasi maždaug dviejų šimtų kilometrų atstumu, tačiau kai kurie iš jų išilgai tęsiasi beveik iki pat kraterio ribų. Ten jie susikerta su koncentriniais trūkumais, formuojantys milžinišką voratinkliuką.

Ši formacija, kuri iki šiol neturi analogų Saulės sistemoje, buvo pavadinta panteonu, nes ji panaši į legendinio "Dievo šventyklos" romėnišką kupolą. Įdomu buvo tai, kad netoli taško, kuriame vagos susikerta, yra 40 km ilgio krateris. Bet ar tai susiję su kreivių kilme? Galima atsakyti į šį klausimą teigiamai, jei krateris pats yra pastatytas statinio geometriniame centre, tačiau jis yra tam tikru atstumu nuo jo. Be to, daugelis vagų yra apkraunamos iš kraterio išmetamų teršalų, o tai rodo jų ankstesnį susidarymą. Krateris pavadintas Apollodoru architekto Apollodorus Damasko garbei, kuris, galbūt (bet ne patikimai!), Dalyvavo Romos Pantheono statyboje.

Iš reljefo bruožų derinio mokslininkai priėjo prie išvados, kad anksčiau gyvsidabris buvo išskirtas labai aktyvia tektonika, ir ji buvo išsaugota gana ilgame geologinės istorijos segmente.

Kitas vertingas pirmųjų misijos metų rezultatas buvo tikslus Mercurium gravitacinio lauko žemėlapis, kuris, kartu su topografiniais duomenimis ir ankstesne informacija apie planetos sukimąsi, išstumia šviesąapie vidinę struktūrą, plutos storį, branduolio būklę, taip pat apie gyvsidabrio tektoninę ir šiluminę istoriją.

Kaip paaiškėjo, Mercurial branduolys, visų pirma, yra tiesiog milžiniškas – jo skersmuo yra apie 85% planetos skersmens. Ekspertai netgi pradėjo juokauti, kad planeta labiau primena ne dangišką kūną, o oranžinę storą odą. Anksčiau mokslininkai darė prielaidą, kad tokios mažos planetos vidinės pusės jau aušinamos iki tokio lygio, kad jo branduolys gali būti visiškai tvirtas. Tačiau planetos rotacijos sutrikimai, kurie sugebėjo sugauti naudojant antžeminius radijo teleskopus kartu su magnetinio lauko aptikimu, rodo, kad gyvsidabrio šerdis bent jau iš dalies turi būti skysta.

Antra, Mercury šerdis nebuvo panaši į bet kurios sausumos planetos pagrindą. Jo struktūra labai skiriasi nuo žemės branduolio struktūros, kurioje išorinė skystoji šerdis, tariamai sudaryta iš geležies-nikelio lydinio, supa tvirtą vidinį. Gyvsidabris, po kietu silikato plutu ir apvalkalu, iš pradžių yra kietas išorinis šerdies sluoksnis, tariamai sudarytas iš geležies sulfido.Giliau, po jo yra skysčio sluoksnis, ir galiausiai pačiame centre, galbūt, yra tvirta vidinė šerdis.

Ir draugiškai, norėdamas galutinai paaiškinti, norėčiau atlikti seismologinius matavimus ir galbūt eksperimentus. Bet, deja, artimiausioje ateityje nenukentėsite į Mercury …

Tačiau labiausiai svaiginanti žinia buvo vandens požymių ant paviršiaus aptikimas. Jos nuolatinis Mėnulio ieškojimas šiandien plačiai žinomas kiekvienam astronautikos dalyviui, net jei jis yra mėgėjas, bent jau profesionalus. Apie Merkurio vandenį prieš "Messenger" skrydį kalbėjo tik keli žmonės. Tačiau net norint, kad planetoje būtų tik egzistavimas, kurio apylinkėje saulės konstanta yra septynis kartus didesnė nei arti žemės, o dienos temperatūra siekia 700 K, apskritai turi būti labai turtinga vaizduotė.

Tačiau faktas, kad gyvsidabrio sukimosi ašies nuolydis į orbitos plokštumą yra mažesnis nei vienas laipsnis, įveda jo pataisymus, todėl šalia jo polių yra užlietų sričių, kurios niekada nemato saulės spindulių. 1991 m. "Arecibo" radijo teleskopas rastų neįprastai ryškius taškus šiuose labai apatiniuose regionuose, atspindinčiuose radijo bangas, nes juos galima atspindėti vandens ledo.Daugelis šių vietų buvo gerai suderintos su didžiųjų smūgių kraterių, kuriuos 1970 m. Mercury skrydžio metu sukūrė "Mariner-10" erdvėlaiviai, vietą, ty tai buvo tik "šaltoji spąstai". Tačiau kadangi "Mariner-10" galėjo fotografuoti tik 45 proc. Planetos paviršiaus, planetologams trūko galutinio palyginimo beveik viso polarinio regiono žemėlapio.

Ir dabar Messenger atvyko į Mercury. Vaizdai, gauti 2011-2012 m., Patvirtino ryškių sričių su giliais krateriais sutapimą. Tokiose vietose buvo visiškai įmanoma tikėtis didelių vandens ledo tūrio – juk gyvsidabrio atmosfera praktiškai nėra, o planetiniai dirvožemis paprastai turi mažą šilumos laidumą. Ekspertai atliko vertinimus ir nustatė, kad maždaug penktadalis ploto, esančio 200 km spinduliu nuo planetos pietinio poliaus, gali būti priskiriami visai tamsesniam plotui. Taigi vandens atsargos gali būti didelės.

Gyvsidabris

Tačiau ši aplinkybė savaime, žinoma, negalėjo būti laikoma pakankamu įrodymu dėl vandens ledo nuosėdų.Ypač tuo atveju, kai tolesnis "ledo" sričių, kurios jau yra optinėje srityje, refleksiškumo tyrimas atnešė priešingus rezultatus: paviršinis albedas dominuojančiuose taškuose buvo ne tik nepakankamas, bet net ir, priešingai, neįprastai mažas.

Nustatant paviršiaus temperatūros būklę buvo gauti labai dviprasmiški rezultatai. Temperatūra šalčiausiuose krateriuose visiškai leido jose egzistuoti ledo. Tačiau daugeliu atvejų sąlygos nebuvo labai gerai derinamos su "šaltos spąstos" formavimu – paviršiaus temperatūra pasirodė esanti, nors ir ne daug, bet didesnė už tą, kuri reikalinga stabiliam ledo egzistavimui.

Mokslininkai pradėjo ieškoti labiau įtikinamų argumentų. Ir jie buvo priimti. Neutronų spektroskopiniai duomenys parodė, kad radijo zonoje ryškūs poliariniai nuosėdos turi vandenilio turtingos medžiagos sluoksnį, kurio storis yra daugiau kaip dešimtys centimetrų, bet mažiau kaip 10-20 cm storio mažiau vandenilio paviršiniame sluoksnyje turinčios medžiagos. vandens ledo. Taigi, išvadą dabar patvirtino trys nepriklausomi tyrimai.Tačiau nauji rezultatai sukėlė naujų klausimų. Kas yra ši tamsi medžiaga, apimanti polinius ledynus? Kokias chemines reakcijas jis kentėjo? Ar yra gyvsidabrio paviršiaus ar jo viduje esantys regionai, kuriuose gali būti skysto vandens ir organinių junginių? Šie ir kiti klausimai vis dar laukia jų mokslininkų.

2012 m. Kovo 18 d. Buvo baigti pirmieji skrydžio orbitoje metai. Apibendrinant tai atrodė, kad specialistai negalėjo patikėti, kad visa tai darė įrenginys, kurio masė buvo tik apie toną ir kuri buvo sukurta ir pastatyta per ketverius metus, kurių bendra kaina neviršijo 450 mln. JAV dolerių. Net patvirtinus šį projektą daugelis tikėjo kad pagal nustatytus apribojimus neįmanoma sukurti aparato, galinčio patekti į orbitą aplink Mercury, atlikti išsamų jo paviršiaus žemėlapį ir tyrinėti aplinką.

Pasibaigus pirmiesiems skrydžio metams oficialiai prasidėjo misijos išplėstinė misija. Tai tęsėsi visus kitus metus, už kuriuos buvo atlikti išsamesni magnetosferos ir eksosferos matavimai, be to, aktyvesnio saulės laikotarpiu, taip pat planetos paviršiaus stebėjimu nuo žemų aukščių.Galiausiai, 2013 m. Kovo 6 d., NASA paskelbė, kad kosminis aparatas baigė planetos žemėlapį per beveik dvejų metų skrydį. Paskutinis etapas buvo trūkstamų šiaurinio apatinio impulso regiono tyrimas.

Tačiau visa tai dar nereiškia, kad paviršiuje nėra daugiau "baltųjų dėmių". Pirma, didelė raiška buvo nufilmuota tik maža Mercury dalis. Antra, mokslininkams labiausiai domina spalviniai vaizdai, atspindėti spinduliuotės spektrai, geocheminiai stebėjimai ir topografiniai matavimai, kurie taip pat neapėmė viso paviršiaus.

Taigi "Mercury" vis dar buvo daug neišspręstų problemų. Ką, kartu su planetos neprieinamumu, atsižvelgiant į skrydžio energiją, leido manyti, kad "Messenger" būtų malonu dirbti tam tikrą laiką. NASA išsiuntė prašymą atnaujinti misiją dar dvejiems metams. Būtent šiuo metu liko degalų, kad būtų užtikrinta orbitos korekcija. Po jo išsekimo, aparatas neišvengiamai patenka į "Mercury": sutrikimai yra per stiprūs, jų orbitoje perduodamas labai arti saulės.

Tačiau tuo metu misijos likimas galėjo būti užbaigtas gerokai anksčiau dar vienu, gana žemišku veiksniu: lėšų trūksta NASA biudžete. Todėl amžinas Hamleto klausimas šiek tiek nukrito per tolesnį likimą vienintelio aparato. Siekiant pagerbti atsakingus asmenis, buvo surasta finansai, o misija buvo pratęsta antrą kartą, jau dvejus metus. "Skriskite, kol yra pakankamai kuro!"

Antrojo pratęsimo terminas baigėsi 2015 m. Kovo 18 d. Inžinieriai šiuo metu puikiai suprato, kad prietaisas nelieka ilgai. Nepaisant to, liko šiek tiek laiko. Norint išnaudoti maksimalią naudą, ekspertai nusprendė trečią pratęsti misiją, vadinamą "sparčiai augančia kampanija".

Sprendimo logika buvo ta, kad po to, kai buvo visiškai įgyvendinta visa planuojama mokslinių tyrimų programa, jau nieko neprarado, ir buvo įmanoma pabandyti perkelti prietaisą į pavojingą skrydžio režimą su labai mažomis orbitos centro vertėmis. Nebuvo nieko blogesnio už sugadinimą ant paviršiaus, stotis vis dar nekėlė pavojaus, o sėkmingai galima tikėtis gauti unikalią Mercury vaizdą ir mokslinių tyrimų rezultatus iš labai mažų aukštumų.O likusias dienas Messenger dirbo itin mažuose aukščiuose, artėja prie paviršiaus ne mažiau kaip 5 – 35 km atstumu.

Paskutinė nuotrauka prieš "Messenger" kritimą, 2015 m. Balandžio 30 d

Paskutinė realiojo laiko skrydžio kontrolė "Messenger" orbitoje prasidėjo balandžio 30 d., 11:15 val. EDT, kai naujausius duomenis ir vaizdus gavo per 70 metrų ilgio nuotolinio kosminio ryšio stoties anteną Madride. Tada signalų priėmimas buvo atliktas tik iš švyturio. "Mission Control Center" nuotaika buvo šventa ir liūdna tuo pačiu metu – komandos nariai paskutinį kartą gavo telemetrijos iš prietaiso, su kuriuo jie dirbo ilgiau nei ketverius metus …

Tiesioginis stoties poveikis paviršiui nebuvo užregistruotas nei žemės, nei vietos, nes erdvėlaivis nukrito ant planetos pusrutulio, nukreipto priešais Žemę. Be to, Mercury padėtis neleido stebėti kosminių teleskopų dėl jo artumo nuo saulės, dėl to kilo pavojus, kad "užsidegs" ir sugenda jautrūs elementai. Taigi, misijos specialistai galėjo tik patvirtinti, kad misija buvo sustabdyta 15:40 EDT, kai "Messenger" turėjo vėl patekti į matomumo zoną iš Žemės ir kai antenos neužregistravo borto signalo signalo.

Pagal balistinius skaičiavimus, prieš rudenį, Messenger turėjo skristi keli kilometrai virš šoko kritiko Shakespeare, užpildyto užšaldyta lava, o tada susiduria su nenurodyta kalnų kraigde taške su apytikslė koordinačių 54,5 laipsnių šiaurės platumos ir 210,1 laipsnių rytų ilgumos. Smūgio su paviršiumi momentu jo greitis buvo apie 3910 m / s, o skaičiavimais po smūgio ant paviršiaus turėjo likti maždaug 16 m skersmens krateris.

Jei dėl kokių nors priežasčių susidūrimas nebuvo įvykęs, tada po išvykimo dėl gyvsidabrio įrenginys vėl patektų į akiratį. Apytiksliai laiko operatoriai vėl pradėjo stebėti signalą, tačiau, kaip tikėtasi, erdvė atsakė tyla. "Sun Gravity" atliko savo darbą …

Messenger misija truko 3922 dienas 13 valandų 9 minučių 53 sekundžių, skaičiuojant nuo paleidimo momento, arba 1504 dienas 18 valandų 40 minučių 34 sekundžių nuo momento, kai eina į orbitą aplink Mercury. Orbitinio skrydžio metu prietaisas atliko 4104 viso orbitos aplink planetą, fotografavo daugiau nei 250 000 paviršiaus vaizdų ir atliko unikalius mokslinius tyrimus. Per tris "Mercury" skrydžius ir kitus keturis darbo metus orbitoje daugiau nei 10 terabaitų informacijos buvo perkelta į Žemę.

Tarp pagrindinių "Messenger" atliktų mokslo atradimų, be jau paminėtų, reikėtų atkreipti dėmesį į šiuos dalykus:

  • lakiųjų elementų, išgaravusių esant vidutiniškai aukštai temperatūrai, atradimas;
  • nustatyti paviršiaus cheminę sudėtį, nustatyti ir ištirti vulkaninės veiklos pėdsakus;
  • gyvsidabrio magnetosferos tyrimas ir jo formavimo magnetodinaminio mechanizmo patvirtinimas (anksčiau buvo manoma, kad gyvsidabrio šerdies aušinimo procesai jau seniai buvo užbaigti ir jis nesugebėjo generuoti magnetizmo);
  • didelio gyvsidabrio magnetosferos dinamizmo atskleidimas dėl sąveikos su saulės vėju;
  • aptikti magnetinio lauko poslinkį nuo gyvsidabrio sukimosi ašies apie 0,2 planetos spinduliu;
  • didelio energijos elektronų ir magnetosferos srovių aptikimas;
  • planetos eksosferos cheminės sudėties nustatymas ir jo svyravimai priklausomai nuo metų ir dienos laiko; eksosferinio uodegos nustatymas, kurį sukelia sąveika su saulės vėju.

"Messenger" nustatė gravitacinių manevrų skaičių, daugiau nei ketverius metus praleido orbitoje aplink Saulę arčiausiai esančią planetą ir išgyvena didžiulę karščio ir spinduliuotės apkrovų visoje savo misijoje.Išradinga ir skirta inžinierių ir operatorių komanda, mokslininkai, vadovai gali didžiuotis, kad Messenger misija viršijo visus lūkesčius ir baigėsi nuostabiu ilgiu atradimų sąrašu, kuris pakeitė mūsų požiūrį ne tik į vieną iš dvynių sausumos planetų, bet ir visoje Saulės sistemoje.

Jau iš šio sąrašo tampa aišku, kad antrasis astronautikos istorijos skrydis į gyvsidabrį buvo unikalus iš mokslinio ir technologinio požiūriu. Todėl savo rezultatuose mokslininkai ir inžinieriai turės ilgą laiką suprasti.

Foto: NASA / Johns Hopkins
Universiteto taikomosios fizikos laboratorija / Vašingtono Karnegijos įstaiga

Pradėti Pabaiga


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: