Топ-100 Космический аппарат Dawn

Зонд Dawn

Пролить свет на юность Солнечной системы

Логотип миссии DawnDawn («Рассвет») – американская АМС, запущенная 27 сентября 2007 года, это девятая миссия в рамках программы Discovery. В программе полета предусматривалось исследование астероида Веста и карликовой планеты Церера.

Планировалось, что после Цереры АМС продолжит путешествие - сначала выйдет на безопасную орбиту, затем полетит к астероиду Адеона, достижение последнего пункта миссии планировалось на май 2019 года. Но в итоге было решено отказаться от посещения Адеоны, отдав предпочтение продолжению изучения Цереры, ведь при прохождении карликовой планеты через перигелий (минимально удаленную от Солнца точку орбиты) Dawn получит интересные для ученых данные. При этом в команде проекта не было единого мнения о планах продления миссии, 1 июля 2016 года на сайте НАСА даже был опубликован пост о продолжении полета к Адеоне, однако в скором времени эта информация была удалена.

Запуск АМС «Dawn» 27 сентября 2007Миссия Dawn  отличается от других АМС, изучавших более одного объекта. Изучение Весты было проведено не с  пролётной траектории, а в течение года с орбиты вокруг астероида. В сентябре 2012 года АМС продолжила полёт к Церере,  «Dawn» приблизился к карликовой планете 6 марта 2015 года и вышел на круговую орбиту.

Руководство проектом осуществляется Лабораторией реактивного движения.

История запуска

АМС «Dawn»АМС «Dawn» стала девятой миссией в рамках программы Discovery и была одобрена  НАСА в ноябре 2002 года. Название АМС («Рассвет») характеризует ее основную цель – получить информацию для изучения ранних этапов формирования Солнечной системы.

План миссии отменялся или откладывался как минимум три раза (в 2003, 2005 и 2006 годах).

Однако последнего публичное заявление об отказе от миссии было пересмотрено, и 27 марта 2006 года проект «Dawn» был одобрен. К сентябрю 2006 года АМС уже была подготовлена к запуску и 10 апреля 2007 года была перевезена в монтажный цех компании SPACEHAB, Inc во Флориде, подрядчика по запуску.

Запуск три раза переносился и в итоге был отложен до осени, чтобы избежать пересечений по времени с пуском и первыми фазами полёта АМС «Феникс» (стартовавшей 4 августа 2007 года).

Старт миссии был намечен на 26 сентября 2007 года со стартового комплекса 17-В космодрома на мысе Канаверал, но погодные условия и последующее появление корабля-нарушителя в запретной зоне запуска привели к переносу старта на утро 27 сентября. Спустя почти три месяца на орбите Земли, в течение которых тестировались бортовые системы, АМС направилась в Весте.

План полёта

 Траектория полёта АМС «Dawn»План полёта изначально был  рассчитан на 8 земных лет и предусматривал движение по расходящейся спиральной траектории, описывающей три оборота вокруг Солнца.

  • Сентябрь — октябрь 2007 года — старт с Земли.
  • Февраль 2009 года — манёвр в гравитационном поле Марса с набором скорости.
  • Август 2011 года — прибытие в район Весты и переход при помощи ксеноновых ионных двигателей на орбиту спутника астероида.
  • Август 2011 года — август 2012 года — исследование астероида Веста.
  • Август 2012 года — уход по раскручивающейся спирали из гравитационного поля Весты и переход на орбиту полёта к Церере.
  • Март 2015 года — прибытие к Церере и переход на её орбиту.
  • Июль 2016 года — завершение миссии.

По первоначальному плану на орбите около Весты аппарат должен был находиться до мая 2012 года, но этот срок был продлён до августа, с целью более полного картографирования некоторых областей, остававшихся в тени. Это не повлияло на сроки прибытия к Церере.

1 июля 2016 года руководство НАСА приняло решение оставить зонд на орбите Цереры, хотя руководство миссии Dawn предполагало использовать остатки топлива космического аппарата для полёта к астероиду Адеона.

Ионный двигатель

АМС оборудована тремя ксеноновыми ионными двигателями, разработанными на основе образца, испытанного на зонде Deep Space 1. Каждый двигатель имеет тягу 30 мН и удельный импульс 3100 с; одновременно возможна работа одного двигателя. Из 425 кг рабочего тела (ксенона), имеющегося на борту, на полёт Земля — Веста предполагалось израсходовать 275 кг, на полёт Веста — Церера — 110 кг. При нормальной работе ионные двигатели «Dawn» обеспечивают прирост в скорости на 97 км/ч (60 миль/ч) за каждые 4 дня.

Исследовательские инструменты

Отдельно размещённые две чёрно-белые ПЗС-матрицы (1024×1024 пикселя) с двумя объективами (D = 19 мм, F = 150 мм), каждая ПЗС-камера с набором из 7 узкополосных цветных фильтров + пустое поле; поле зрения у каждой камеры 5,5×5,5 градусов; выдержки от 0,001 сек до 3,5 часов.

GRaND - детектор нейтронов и гамма-квантов.

VIR (Visible and Infrared Mapping Spectrometer) — спектрометр видимого и инфракрасного диапазонов, предназначен для анализа состава поверхности Весты и Цереры. Инструмент является модификацией спектрометров, применявшихся на космических зондах «Розетта» и «Венера-экспресс». Инструмент регистрирует интенсивность освещения каждого пикселя матрицы для 400 различных длин волн в видимом и инфракрасном диапазоне. Прибор предоставлен Итальянским космическим агентством.

Веста

Снимок Весты, сделанный АМС «Dawn» 17 июля 2011 годаСреди астероидов между Марсом и Юпитером Веста является первым по массе и размеру, немного превосходя Палладу. Она является самым ярким астероидом из всех и единственным, который можно увидеть невооружённым глазом. Открытие Весты было совершено 29 марта 1807 года Генрихом Вильгельмом Ольберсом, астероид назвали именем древнеримской богини дома и домашнего очага Весты по предложению Карла Гаусса.

Размеры Весты составляют 578×560×458 км, и, если бы асимметрия формы была бы чуть поменьше, то, согласно уточнённой классификации тел Солнечной системы, её следовало бы отнести к классу карликовых планет. С планетами Весту сближает и сложная геологическая история. Вскоре после формирования началась дифференциация её внутренней структуры: образовалось железо-никелевое ядро и каменная мантия. За счёт тепла, выделяемого при распаде радиоактивных изотопов, ядро и значительная часть мантии расплавились. На протяжении последующих эпох происходило постепенное остывание и кристаллизация пород мантии и коры, что в конечном итоге привело к чрезвычайному разнообразию минералов, составляющих Весту. Об этом мы можем судить по метеоритам и малым астероидам класса V, родоначальницей которых является Веста. Лишь немного превышая Палладу по объёму и по диаметру, Веста на 25% превышает её по массе - 2,59076·1020 кг.

 На южном полюсе Весты выделяется ударный кратер кратер Реясильвия, составляющий в поперечнике 460 км. Его поверхность расположена на 13 км ниже среднего уровня, края возвышаются над прилегающей поверхностью на 4 - 12 км, центральная горка возвышается на  18 км. Размеры кратера огромны и сравнимы с размерами самого астероида; остаётся непонятным то, как Веста пережила столь чудовищное столкновение. Видимо, астероиды класса V – обломки Весты, последствия этой катастрофы. по данным спектрометрических анализов видно, что в кратере обнажены несколько слоёв коры Весты и частично её мантия. Также на астероиде существуют и другие ударные крупные кратеры, имеющие в поперечнике до 150 км и глубину до 7 км.

Церера

Снимок Цереры, сделанный АМС «Dawn» 19 февраля 2015 годаЦерера является крупнейшим объектом главного пояса астероидов, ближайшей к Солнцу и наименьшей известной карликовой планетой Солнечной системы. Цереру орткрыл итальянский астроном  Джузеппе Пиацци в Палермской астрономической обсерватории 1 января 1801 года . Она получила название в память о древнеримской богине плодородия Церере. Некоторое время Церера считалась полноценной планетой Солнечной системы, в 1802 году ей была присвоена классифиция «астероид»,  а по результатам уточнения понятия «планета» 24 августа 2006 года Церере был присвоен статус карликовой планеты.

Диаметр Цереры составляет около 950 км, ее размеры превосходят размеры многих крупных спутников планет-гигантов, ее масса составляет почти треть общей массы пояса астероидов между Марсом и Юпитером. Ее силы тяжести достаточно для поддержания сферической формы, если судить по плотности Цереры, 20 - 30 % ее состава - водяной лед. Видимо, её недра разделены на каменное ядро и ледяную мантию, Лед находится и на поверности карликовой планеты.

Кроме того, в состав поверхности, вероятно, входят различные гидратированные вещества, а также карбонаты (доломит, сидерит) и богатые железом глинистые минералы (кронстедтит). В 2014 году телескоп Гершель обнаружил вокруг карликовой планеты водяной пар.

С Земли видимый блеск Цереры колеблется от 6,7 до 9,3 звёздной величины. Этого мало для того, чтобы можно было различить её невооруженным глазом.