Huygens (statek kosmiczny) - Huygens (spacecraft)
 Pełnowymiarowa replika sondy o szerokości 1,3 metra (4,3 stopy)
| |
| Typ misji | Lądownik |
|---|---|
| Operator | ESA / ASI / NASA |
| ID COSPAR | 1997-061C |
| Strona internetowa | Strona główna Huygens |
| Właściwości statku kosmicznego | |
| Producent | Aérospatiale |
| Masa BOL | 320 kg (710 funtów) |
| Moc | Łącznie 1800 Wh |
| Początek misji | |
| Data uruchomienia | 08:42, 15 października 1997 (UTC) |
| Rakieta | Titan IV(401)B piggybacking z orbiterem Cassini |
| Data wdrożenia | 25 grudnia 2004 r. |
| Koniec misji | |
| Ostatni kontakt | 13:37, 14 stycznia 2005 (UTC) |
| Data lądowania | 12:43, 14 stycznia 2005 (UTC) |
| Lądownik Tytanów | |
| Data lądowania | 12:43, 14 stycznia 2005 ( SCET UTC) |
| Lądowisko | 10°34′23″S 192°20′06″W / 10,573°S 192,335°W |
 Czterostronne insygnia misji ESA dla Huygens | |
Huygens ( / h ɔɪ ɡ ən oo / HOY -gənz ) było wejście atmosferyczny robota sonda kosmiczna , która z powodzeniem wylądował na Saturn „s księżyca Tytana w 2005 roku budowane i eksploatowane przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA), było częściąMisja Cassini-Huygens i stała się pierwszym statkiem kosmicznym, który wylądował na Tytanie i najdalej od Ziemi lądowaniem, jakie kiedykolwiek wykonał statek kosmiczny. Sonda została nazwana na cześć XVII-wiecznego holenderskiego astronoma Christiaana Huygensa , który odkrył Tytana w 1655 roku.
Połączona sonda kosmiczna Cassini-Huygens została wystrzelona z Ziemi 15 października 1997 r. Huygens oddzielił się od orbitera Cassini 25 grudnia 2004 r. i wylądował na Tytanie 14 stycznia 2005 r. w pobliżu regionu Adiri . Lądowanie Huygensa jest jak dotąd jedynym dokonanym w zewnętrznym Układzie Słonecznym , a także było pierwszym na księżycu innym niż Ziemia.
Huygens wylądował na lądzie, chociaż w jego projekcie uwzględniono również możliwość wylądowania w oceanie . Sonda została zaprojektowana do zbierania danych przez kilka godzin w atmosferze i możliwie krótki czas na powierzchni. Kontynuował wysyłanie danych przez około 90 minut po przyziemieniu.
Przegląd
Huygens został zaprojektowany do wchodzenia i hamowania w atmosferze Tytana oraz zrzutu na spadochronie w pełni wyposażonego, zrobotyzowanego laboratorium na powierzchnię. Kiedy planowano misję, nie było jeszcze pewne, czy lądowisko będzie pasmem górskim , płaską równiną , oceanem , czy czymś innym i sądzono, że analiza danych z Cassini pomoże odpowiedzieć na te pytania.
Na podstawie zdjęć zrobionych przez Cassini 1200 km (750 mil) nad Tytanem, miejsce lądowania wydawało się być linią brzegową. Zakładając, że miejsce lądowania może być niestałe, Huygens został zaprojektowany tak, aby przetrwać uderzenie, rozpryskiwać się na płynnej powierzchni Tytana i przesyłać dane przez kilka minut w tych warunkach. Gdyby tak się stało, spodziewano się, że po raz pierwszy sonda stworzona przez człowieka wyląduje w pozaziemskim oceanie. Statek kosmiczny miał nie więcej niż trzy godziny pracy na baterii, z czego większość planowano wykorzystać podczas opadania. Inżynierowie spodziewali się, że z powierzchni uzyskają najwyżej 30 minut danych.
System sondy Huygens składa się z samej sondy o masie 318 kg (701 funtów), która opadła na Tytana, oraz urządzenia wspierającego sondę (PSE), które pozostało przymocowane do orbitującego statku kosmicznego. Osłona termiczna Huygensa miała 2,7 m (8,9 stopy) średnicy. Po wyrzuceniu osłony sonda miała średnicę 1,3 m (4,3 stopy). PSE zawierał elektronikę niezbędną do śledzenia sondy, do odzyskiwania danych zebranych podczas jej opadania oraz do przetwarzania i dostarczania danych do orbitera, skąd były przesyłane lub „łączone” na Ziemię.
Sonda pozostawała uśpiona podczas 6,7-letniego rejsu międzyplanetarnego, z wyjątkiem półrocznych kontroli stanu zdrowia. Punkty te były jak najbliżej zaprogramowanych sekwencji scenariuszy opadania, a wyniki zostały przesłane na Ziemię w celu zbadania przez ekspertów od systemów i ładunku.
Przed oddzieleniem sondy od orbitera 25 grudnia 2004 r. przeprowadzono ostateczną kontrolę stanu. Timer „wybrzeża” został załadowany dokładnym czasem niezbędnym do włączenia systemów sondy (15 minut przed spotkaniem z atmosferą Tytana), a następnie sonda odłączyła się od orbitera i wypłynęła w wolnej przestrzeni do Tytana w ciągu 22 dni bez aktywnych systemów z wyjątkiem zegara budzenia.
Główną fazą misji było zejście ze spadochronem przez atmosferę Tytana. Baterie i wszystkie inne zasoby zostały zwymiarowane na czas trwania misji Huygens 153 minuty, co odpowiada maksymalnemu czasowi opadania 2,5 godziny plus co najmniej 3 dodatkowe minuty (i prawdopodobnie pół godziny lub więcej) na powierzchni Tytana. Łącze radiowe sondy zostało aktywowane wcześnie w fazie schodzenia, a orbiter „nasłuchiwał” sondy przez następne trzy godziny, wliczając w to fazę schodzenia i pierwsze trzydzieści minut po przyziemieniu. Niedługo po zakończeniu tego trzygodzinnego okna komunikacyjnego antena Cassini o wysokim zysku (HGA) została odwrócona od Tytana w kierunku Ziemi.
Bardzo duże radioteleskopy na Ziemi również słuchały 10-watowej transmisji Huygensa przy użyciu techniki interferometrii o bardzo długiej linii bazowej i trybu syntezy apertury. O 11:25 CET 14 stycznia, Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) w Zachodniej Wirginii wykrył sygnał nośny z Huygens . GBT nadal dobrze wykrywało sygnał nośny po tym, jak Cassini przestał nasłuchiwać przychodzącego strumienia danych. Oprócz GBT, osiem z dziesięciu teleskopów VLBA obejmującego cały kontynent w Ameryce Północnej, znajdujących się w Pie Town i Los Alamos w Nowym Meksyku ; Fort Davis, Teksas ; Północna Wolność, Iowa ; Kitt Peak, Arizona ; Brewster, Waszyngton ; Owens Valley, Kalifornia ; a Mauna Kea na Hawajach również nasłuchiwał sygnału Huygens .
Siła sygnału otrzymanego na Ziemi z Huygens była porównywalna z tą z sondy Galileo ( sonda opadania atmosfery Jowisza), jaką otrzymała VLA , a zatem była zbyt słaba, aby wykryć w czasie rzeczywistym z powodu modulacji sygnału przez (wtedy) nieznanego telemetria . Zamiast tego podczas 3-godzinnego zanurzania dokonano szerokopasmowych nagrań sygnału sondy. Po zakończeniu przekazywania telemetrii sondy z sondy Cassini na Ziemię, znana obecnie modulacja danych została usunięta z zarejestrowanego sygnału, pozostawiając czystą nośną, którą można było zintegrować w ciągu kilku sekund w celu określenia częstotliwości sondy. Spodziewano się, że poprzez analizę dopplerowskiego przesunięcia sygnału Huygensa podczas opadania w atmosferę Tytana, prędkość i kierunek wiatru można określić z pewną dokładnością. Pozycję miejsca lądowania Huygensa na Tytanie ustalono z precyzją (w promieniu jednego km – jeden km na Tytanie mierzy 1,3 minuty kątowej szerokości i długości geograficznej na równiku) przy użyciu danych Dopplera z odległości około 1,2 miliarda kilometrów od Ziemi. Sonda wylądowała na powierzchni Księżyca przy 10,573°S 192,335°W . Podobną technikę wykorzystano do określenia miejsca lądowania łazików eksploracyjnych Marsa, słuchając wyłącznie ich telemetrii. 10°34′23″S 192°20′06″W /
Wyniki
Huygens wylądował około godziny 12:43 UTC 14 stycznia 2005 r. z prędkością uderzenia podobną do upuszczenia kuli na Ziemię z wysokości około 1 m (3 stopy). Zrobił wgniecenie o głębokości 12 cm (4,7 cala), po czym odbił się od płaskiej powierzchni i przesunął od 30 do 40 cm (12 do 16 cali) po powierzchni. Zwolnił z powodu tarcia o powierzchnię, a po dotarciu do ostatecznego miejsca spoczynku zakołysał się w przód iw tył pięć razy. Huygens ' czujniki nadal wykryć niewielkie wibracje przez następne dwie sekundy, aż ruch opadła o dziesięć sekund po wylądowaniu. Sonda wyrzuciła chmurę pyłu (najprawdopodobniej aerozoli organicznych, które spływają z atmosfery), który pozostał zawieszony w atmosferze przez około cztery sekundy po uderzeniu.
Na lądowisku widoczne były ślady rozrzuconych na pomarańczowej powierzchni kamyczków lodu wodnego, których większość pokryta jest cienką mgiełką metanu . Wczesne zdjęcia lotnicze Tytana wykonane przez Huygens były zgodne z obecnością dużych ciał cieczy na powierzchni. Początkowe zdjęcia Tytana przed lądowaniem pokazały coś, co wyglądało jak duże kanały odwadniające przechodzące przez jaśniejszy ląd stały w ciemne morze. Niektóre zdjęcia sugerowały wyspy i osnute mgłą wybrzeże. Późniejsza analiza trajektorii sondy wykazała, że w rzeczywistości Huygens wylądował w widocznym na zdjęciach obszarze ciemnego „morza”. Zdjęcia z powierzchni suchego krajobrazu przypominającego dno jeziora sugerują, że chociaż istnieją dowody na to, że ciecz działała ostatnio na powierzchni, jeziora i/lub morza węglowodorowe mogą obecnie nie istnieć w miejscu lądowania Huygens . Jednak dalsze dane z Misji Cassini zdecydowanie potwierdziły istnienie stałych jezior ciekłych węglowodorów w polarnych rejonach Tytana (patrz Jeziora Tytana ). W 2012 r. odkryto również dawne tropikalne jeziora węglowodorowe (w tym jedno niedaleko lądowiska Huygens w regionie Shangri-La, które jest o połowę mniejsze od Wielkiego Jeziora Słonego w Utah , o głębokości co najmniej 1 m (3 stopy). )). Prawdopodobnym dostawcą na suchych obszarach pustynnych są prawdopodobnie podziemne warstwy wodonośne ; innymi słowy, suche regiony równikowe Tytana zawierają „ oazy ”.
Powierzchnia ta była początkowo zgłoszono jako glinę -podobnych „materiału, który może mieć cienką skorupę, po którym następuje region względnej jednolitej konsystencji.” Jeden z naukowców z ESA porównał teksturę i kolor powierzchni Tytana do crème brûlée (tj. twardej powierzchni pokrywającej lepkie błoto podpowierzchniowe). Późniejsza analiza danych sugeruje, że odczyty konsystencji powierzchni były prawdopodobnie spowodowane przez Huygensa, który wpychał duży kamyk w ziemię podczas lądowania, i że powierzchnia jest lepiej opisana jako „piasek” zrobiony z ziaren lodu lub śniegu, który został zamrożony na wierzchu . Zdjęcia wykonane po wylądowaniu sondy pokazują płaską równinę pokrytą kamykami. Kamyczki, które mogą być wykonane z lodu wodnego pokrytego węglowodorami, są nieco zaokrąglone, co może wskazywać na działanie na nie płynów. Skały wydają się zaokrąglone, dobrane wielkością i ułożone warstwami wielkości, jakby znajdowały się w dnie strumienia w ciemnym dnie jeziora, które składa się z drobnoziarnistego materiału. Na miejscu lądowania Huygens nie zaobserwowano żadnych kamyków większych niż 15 cm (5,9 cala), a skały mniejsze niż 5 cm (2,0 cala) są rzadkie . Oznacza to, że duże kamyki nie mogą być transportowane na dno jeziora, a małe kamienie są szybko usuwane z powierzchni.
Temperatura w miejscu lądowania wynosiła 93,8 K (-179,3 °C; -290,8 °F), a ciśnienie 1467,6 mbar (1,4484 atm), co sugeruje zawartość metanu 5 ± 1% i wilgotność względną metanu 50% w pobliżu powierzchni. Dlatego też mgły gruntowe wywołane przez metan w sąsiedztwie lądowiska są mało prawdopodobne. Termometry wskazywały, że ciepło opuściło Huygens tak szybko, że ziemia musiała być wilgotna, a na jednym zdjęciu widać światło odbite przez kroplę rosy, która pada w polu widzenia kamery. Na Tytanie słabe światło słoneczne pozwala na parowanie tylko około jednego centymetra rocznie (w porównaniu do jednego metra wody na Ziemi), ale atmosfera może pomieścić ekwiwalent około 10 m (30 stóp) cieczy przed uformowaniem się deszczu w porównaniu z kilkoma centymetrów na Ziemi. Oczekuje się więc, że pogoda na Tytanie będzie charakteryzować się ulewnymi ulewami powodującymi gwałtowne powodzie, przeplatane dekadami lub stuleciami suszy.
Huygens odkrył, że jasność powierzchni Tytana (w czasie lądowania) jest około tysiąca razy ciemniejsza niż pełne oświetlenie słoneczne na Ziemi (lub 500 razy jaśniejsza niż oświetlenie przy pełnym świetle księżyca) — to znaczy poziom oświetlenia doświadczany przez około dziesięć minut po zachodzie słońca na Ziemi, mniej więcej późny zmierzch cywilny . Kolor nieba i sceny na Tytanie jest głównie pomarańczowy ze względu na znacznie większe tłumienie niebieskiego światła przez mgłę Tytana w stosunku do światła czerwonego. Słońce (które było stosunkowo wysoko na niebie, gdy wylądował Huygens ) byłoby widoczne jako mała, jasna plama, jedna dziesiąta wielkości dysku słonecznego widzianego z Ziemi i porównywalna pod względem wielkości i jasności do reflektora samochodowego widzianego z około 150 m (500 stóp). Rzuca ostre cienie, ale o niskim kontraście, ponieważ 90% oświetlenia pochodzi z nieba.
Szczegółowa oś czasu aktywności Huygens
- Huygens oddzielił się od orbitera Cassini o godzinie 02:00 UTC 25 grudnia 2004 r. w czasie zdarzenia statku kosmicznego .
- Huygens wszedł w atmosferę Tytana o 10:13 UTC 14 stycznia 2005 r. w SCET, według ESA.
- Sonda wylądowała na powierzchni Tytana przy około 10,6°S, 192,3°W około 12:43 UTC w SCET (2 godziny i 30 minut po wejściu do atmosfery).(1.)
Na kilka godzin przed lądowaniem nastąpiło przejście Ziemi i Księżyca przez Słońce widziane z Saturna/Tytana. Huygens wszedł w górną warstwę atmosfery Tytana 2,7 godziny po zakończeniu tranzytu Ziemi lub zaledwie jedną lub dwie minuty po zakończeniu tranzytu Księżyca. Tranzyt nie kolidował jednak z orbiterem Cassini ani sondą Huygens z dwóch powodów. Po pierwsze, chociaż nie mogli odbierać żadnego sygnału z Ziemi, ponieważ znajdowała się przed Słońcem, Ziemia nadal mogła ich słuchać. Po drugie, Huygens nie wysłał żadnych czytelnych danych bezpośrednio na Ziemię. Raczej przesłał dane do orbitera Cassini , który później przekazał otrzymane dane na Ziemię.
Oprzyrządowanie
Huygens miał na pokładzie sześć instrumentów, które pobierały szeroki zakres danych naukowych, gdy sonda opadała w atmosferze Tytana. Sześć instrumentów to:
Instrument Struktury Atmosferycznej Huygens (HASI)
Instrument ten zawiera zestaw czujników, które mierzą fizyczne i elektryczne właściwości atmosfery Tytana. Akcelerometry mierzyły siły we wszystkich trzech osiach, gdy sonda opadała w atmosferze. Znając już właściwości aerodynamiczne sondy, możliwe było określenie gęstości atmosfery Tytana i wykrycie podmuchów wiatru. Sonda została zaprojektowana tak, aby w przypadku lądowania na powierzchni cieczy mierzalny był również jej ruch pod wpływem fal. Czujniki temperatury i ciśnienia mierzyły właściwości termiczne atmosfery. Analizator przenikalności i fal elektromagnetycznych mierzył przewodnictwo elektronów i jonów (tj. dodatnio naładowanych cząstek) w atmosferze i szukał aktywności fal elektromagnetycznych. Na powierzchni Tytana zmierzono przewodność elektryczną i przenikalność elektryczną (tj. stosunek pola przemieszczenia elektrycznego do jego pola elektrycznego ) materiału powierzchniowego. Podsystem HASI zawiera również mikrofon, który służył do rejestrowania wszelkich zdarzeń akustycznych podczas opadania i lądowania sondy; po raz pierwszy w historii zarejestrowano słyszalne dźwięki z innego ciała planetarnego.
Eksperyment Dopplera Wiatru (DWE)
W tym eksperymencie wykorzystano ultrastabilny oscylator, który zapewnił precyzyjną częstotliwość nośną w paśmie S, która umożliwiła orbiterowi Cassini dokładne określenie prędkości radialnej Huygensa względem Cassini za pomocą efektu Dopplera . Ruch poziomy wywołany wiatrem z Huygens zostałby wyprowadzony ze zmierzonych pomiarów przesunięcia Dopplera, skorygowanych o wszystkie znane efekty orbity i propagacji. Być może wykryto również ruch wahadłowy sondy pod spadochronem, spowodowany właściwościami atmosferycznymi. Brak włączenia przez kontrolerów naziemnych odbiornika w orbiterze Cassini spowodował utratę tych danych. Naziemnych teleskopów radiowych byli w stanie zrekonstruować niektóre z nich. Pomiary rozpoczęły się 150 km (93 mil) nad powierzchnią Tytana, gdzie Huygens był wydmuchiwany na wschód z prędkością ponad 400 km/h (250 mil na godzinę), zgadzając się z wcześniejszymi pomiarami wiatrów na wysokości 200 km (120 mil) wykonanymi w ciągu ostatnich kilku lat korzystania z teleskopów . Między 60 a 80 km (37 i 50 mil) Huygens był uderzany przez szybko zmieniające się wiatry, które uważa się za pionowe ścinanie wiatru. Na poziomie gruntu pomiary Dopplera i VLBI z Ziemi pokazują delikatne wiatry o prędkości kilku metrów na sekundę, mniej więcej zgodne z oczekiwaniami.
Descent Imager/spektralny radiometr (DISR)
Ponieważ Huygens był przede wszystkim misją atmosferyczną, instrument DISR został zoptymalizowany do badania równowagi promieniowania w atmosferze Tytana. Jego spektrometry w zakresie widzialnym i podczerwieni oraz fotometry fioletowe mierzyły strumień promieniowania w górę iw dół z wysokości 145 km (90 mil) w dół do powierzchni. Kamery z aureolą słoneczną mierzyły, w jaki sposób rozpraszanie przez aerozole zmienia intensywność bezpośrednio wokół Słońca. Trzy aparaty do obrazowania, korzystające z tej samej matrycy CCD , co jakiś czas obrazowały pas o szerokości około 30 stopni, od prawie nadiru do tuż nad horyzontem. Z pomocą wolno obracającej się sondy stworzyliby pełną mozaikę miejsca lądowania, która, o dziwo, stała się wyraźnie widoczna dopiero poniżej 25 km (16 mil) wysokości. Wszystkie pomiary były synchronizowane za pomocą paska cienia, który wskazywałby DISR, kiedy Słońce przeszło przez pole widzenia. Niestety, schemat ten został zakłócony faktem, że Huygens obracał się w kierunku przeciwnym do oczekiwanego. Tuż przed lądowaniem włączono lampę oświetlającą powierzchnię, co umożliwiło pomiary reflektancji powierzchni na długościach fal, które są całkowicie blokowane przez absorpcję metanu atmosferycznego .
DISR został opracowany w Laboratorium Księżycowym i Planetarnym na Uniwersytecie Arizony pod kierownictwem Martina Tomasko, a kilka europejskich instytutów ma swój wkład w sprzęt. „Naukowe cele eksperymentu obejmują cztery obszary, w tym (1) pomiar profilu nagrzewania słonecznego do badań równowagi termicznej Tytana; (2) pomiary obrazowania i odbicia spektralnego powierzchni do badań składu, topografii i procesy fizyczne tworzące powierzchnię oraz do bezpośrednich pomiarów profilu wiatru podczas opadania, (3) pomiary jasności i stopnia polaryzacji liniowej rozproszonego światła słonecznego, w tym osłony słonecznej wraz z pomiarami ekstynkcji optycznej głębokości aerozoli w funkcji długości fali i wysokości w celu zbadania rozmiaru, kształtu, rozkładu pionowego, właściwości optycznych, źródeł i opadu aerozoli w atmosferze Tytana oraz (4) pomiary widma strumienia słonecznego skierowanego w dół w celu zbadania składu atmosfery, w szczególności profil proporcji mieszania metanu podczas opadania”.
Spektrometr masowy z chromatografem gazowym (GC/MS)
.jpg)
Przyrząd ten jest analizatorem chemikaliów gazów, który został zaprojektowany do identyfikacji i pomiaru substancji chemicznych w atmosferze Tytana. Został wyposażony w próbniki, które do analizy zostały napełnione na dużej wysokości. Spektrometr masowy , kwadrupolowego wysokiego napięcia, zebrane dane do budowy modelu mas cząsteczkowych dla każdego gazu, oraz bardziej wydajne rozdzielanie cząsteczkowe i izotopową gatunków został osiągnięty przez chromatograf gazowy . Podczas opadania GC/MS analizował również produkty pirolizy (tj. próbki zmienione przez ogrzewanie) przekazywane do niego z pirolizy kolektora aerozoli. Wreszcie GC/MS zmierzył skład powierzchni Tytana. Badanie to było możliwe dzięki podgrzaniu instrumentu GC/MS tuż przed uderzeniem w celu odparowania materiału powierzchniowego po zetknięciu. GC/MS został opracowany przez Goddard Space Flight Center i Laboratorium Badań Fizyki Kosmicznej Uniwersytetu Michigan .
Kolektor aerozolu i pirolizator (ACP)
Eksperyment ACP wciągał cząsteczki aerozolu z atmosfery przez filtry, a następnie podgrzewał uwięzione próbki w piecach (za pomocą procesu pirolizy ) w celu odparowania substancji lotnych i rozkładu złożonych materiałów organicznych. Produkty przepłukano wzdłuż rury do urządzenia GC/MS do analizy. Dostarczono dwa filtry do pobierania próbek na różnych wysokościach. ACP został opracowany przez (francuski) zespół ESA w Laboratoire Inter-Universitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA).
Pakiet do nauki o powierzchni (SSP)
SSP zawierał szereg czujników zaprojektowanych do określania fizycznych właściwości powierzchni Tytana w punkcie uderzenia, niezależnie od tego, czy powierzchnia była stała czy płynna. Akustyczny sygnalizator aktywowany podczas ostatniej 100 metrów (300 stóp) od pochodzenia, w sposób ciągły określony dystans na powierzchnię pomiaru szybkości opadania i szorstkość powierzchni (na przykład na skutek działania fal). Przyrząd został zaprojektowany tak, że gdyby powierzchnia była płynna, sonda mierzyłaby prędkość dźwięku w „oceanie” i ewentualnie również strukturę podpowierzchniową (głębokość). Podczas schodzenia pomiary prędkości dźwięku dawały informacje o składzie atmosfery i temperaturze, a akcelerometr rejestrował profil opóźnienia przy uderzeniu, wskazując twardość i strukturę powierzchni. Czujnik przechyłu mierzył ruch wahadła podczas opadania i został również zaprojektowany do wskazywania położenia sondy po wylądowaniu i pokazywania wszelkich ruchów spowodowanych falami. Gdyby powierzchnia była płynna, inne czujniki również mierzyłyby jej gęstość , temperaturę, przewodność cieplną , pojemność cieplną, właściwości elektryczne ( przenikalność i przewodność) oraz współczynnik załamania (za pomocą refraktometru z kątem krytycznym). Penetrometru przyrząd, który wystawał 55 mm (2,2 cala) od dołu do Huygens modułu pochodzenia, został użyty do stworzenia ślad penetrometru jak Huyghens wyładowane na powierzchni. Dokonano tego poprzez pomiar siły wywieranej na instrument przez powierzchnię ciała podczas przebijania się i wciskania w ciało przez lądowanie. Ślad pokazuje tę siłę w funkcji czasu w okresie około 400 ms. Ślad ma początkowy szpic, który sugeruje, że instrument uderzył w jeden z lodowych kamyków na powierzchni sfotografowanej przez kamerę DISR.
Huygens SSP został opracowany przez Departament przestrzeni Nauk University of Kent i laboratorium Wydziału Nauk Kosmicznych Rutherford Appleton pod kierunkiem profesora Jana Żarnecki . Badania i odpowiedzialność SSP zostały przeniesione na Open University, kiedy John Zarnecki przeniósł się w 2000 roku.
Projekt statku kosmicznego
Huygens został zbudowany w ramach głównego wykonawstwa Aérospatiale w Cannes Mandelieu Space Center we Francji, obecnie części Thales Alenia Space . System osłony termicznej został zbudowany pod nadzorem Aérospatiale niedaleko Bordeaux, obecnie będącego częścią Airbus Defence and Space .
Spadochron
Martin-Baker Space Systems był odpowiedzialny za systemy spadochronowe Huygensa oraz elementy konstrukcyjne, mechanizmy i pirotechnikę, które kontrolują opadanie sondy na Tytana. IRVIN-GQ był odpowiedzialny za zdefiniowanie struktury każdego ze spadochronów Huygensa . Irvin pracował nad podsystemem kontroli opadania sondy w ramach kontraktu z Martin-Baker Space Systems .
Krytyczna wada projektu częściowo rozwiązana
Długo po starcie kilku wytrwałych inżynierów odkryło, że sprzęt komunikacyjny na Cassini miał potencjalnie fatalną wadę konstrukcyjną, która spowodowałaby utratę wszystkich danych przesyłanych przez Huygens .
Od Huygens był zbyt mały, aby transmitować bezpośrednio na Ziemię, został zaprojektowany do przesyłania do telemetrii dane uzyskane podczas zejścia przez atmosferę Tytana do Cassini przez radia , które z kolei przesyłające je na Ziemię za pomocą jego duży 4 m (13 ft) o średnicy antenę główną . Niektórzy inżynierowie, w szczególności pracownicy ESA ESOC Claudio Sollazzo i Boris Smeds , czuli się zaniepokojeni faktem, że ich zdaniem funkcja ta nie została przetestowana przed uruchomieniem w wystarczająco realistycznych warunkach. Smedsowi udało się, z pewnym trudem, nakłonić przełożonych do wykonania dodatkowych testów podczas lotu Cassini . Na początku 2000 roku wysłał symulowane dane telemetryczne przy różnych poziomach mocy i przesunięcia Dopplera z Ziemi na Cassini . Okazało się, że Cassini nie jest w stanie poprawnie przekazać danych.
To dlatego, że zgodnie z pierwotnym planem lotu, kiedy Huygens miał zejść na Tytana, przyspieszyłby względem Cassini , powodując zmianę sygnału Dopplera . W konsekwencji sprzęt odbiornika Cassini został zaprojektowany tak, aby mógł odbierać w zakresie przesuniętych częstotliwości. Jednak oprogramowanie układowe nie uwzględniło tego, że przesunięcie Dopplera zmieniłoby nie tylko częstotliwość nośną , ale także taktowanie bitów ładunku , zakodowanych przez kluczowanie z przesunięciem fazowym przy 8192 bitach na sekundę .
Przeprogramowanie oprogramowania układowego było niemożliwe, a jako rozwiązanie należało zmienić trajektorię. Huygens odłączył się miesiąc później niż pierwotnie planowano (grudzień 2004 zamiast listopada) i zbliżył się do Tytana w taki sposób, że jego transmisje poruszały się prostopadle do kierunku jego ruchu względem Cassini , znacznie zmniejszając przesunięcie Dopplera.
Zmiana trajektorii pozwoliła w większości wyeliminować wadę projektową, a transmisja danych powiodła się, chociaż informacje z jednego z dwóch kanałów radiowych zostały utracone z powodu niepowiązanego błędu.
Utracono dane kanału A
Huygens został zaprogramowany do przesyłania danych telemetrycznych i naukowych do orbitera Cassini w celu przekazywania na Ziemię za pomocą dwóch redundantnych systemów radiowych pasma S , określanych jako Kanał A i B lub Łańcuch A i B. Kanał A był jedyną ścieżką dla eksperymentu mierzyć prędkość wiatru, badając niewielkie zmiany częstotliwości spowodowane ruchem Huygensa . W jednym innym celowym odejściu od pełnej redundancji obrazy z rejestratora zniżania zostały podzielone, przy czym każdy kanał zawierał 350 obrazów.
Cassini nigdy nie słuchał kanału A z powodu błędu w sekwencji poleceń wysyłanych do statku kosmicznego. Według urzędników Europejskiej Agencji Kosmicznej odbiornikowi na orbiterze nigdy nie polecono włączyć. ESA ogłosiła, że błąd był błędem z ich strony, brakujące polecenie było częścią sekwencji poleceń opracowanej przez ESA na potrzeby misji Huygens i zostało wykonane przez Cassini, jak dostarczono.
Ponieważ kanał A nie był używany, otrzymano tylko 350 zdjęć zamiast planowanych 700. Wszystkie pomiary radiowe dopplerowskie między Cassini i Huygens również zostały utracone. Dopplerowskie pomiary radiowe Huygenów z Ziemi zostały wykonane, chociaż nie były one tak dokładne, jak utracone pomiary wykonane przez Cassini . Zastosowanie czujników akcelerometru w urządzeniu Huygens oraz śledzenia położenia sondy Huygens z Ziemi przez VLBI umożliwiło wykonanie dość dokładnych obliczeń prędkości i kierunku wiatru.
Lądowisko
Sonda wylądowała na powierzchni Tytana przy 10,573°S 192,335°W . 10°34′23″S 192°20′06″W /
Zobacz też
- Oś czasu Cassini-Huygens
- Emerytura Cassini
- Europlaneta
- Lista misji na planety zewnętrzne
- Odkrywca Tytanowej Klaczy
- Misja systemu Titan Saturn
- Sonda Galileusza
Bibliografia
Cytaty
Bibliografia
- Nature 438 , grudzień 2005 - Wyniki przeanalizowane w dziewięciu artykułach, listach do redakcji i związanych z nimi mediach są dostępne bezpłatnie online.
Dalsza lektura
- Ralpha Lorenza (2018). NASA/ESA/ASI Cassini-Huygens: od 1997 r. (orbiter Cassini, sonda Huygens i koncepcje przyszłej eksploracji) (Instrukcja warsztatowa właścicieli) . Podręczniki Haynesa, Wielka Brytania. Numer ISBN 978-1785211119.
Zewnętrzne linki
- Amatorskie kompozycje obrazów, poprzedzające publikacje NASA i ESA
- Europejska Agencja Kosmiczna Cassini-Huygens stronie internetowej , w tym filmy z zejścia
- Informacje naukowe ESA Huygens
- Interaktywna animacja Flash z orbitami sondy Cassini do 2008 r.
- Najnowsze wiadomości na temat sondy Huygens
- NASA Cassini-Huygens strona
- Nowy naukowiec — „Cassini-Huygens: Misja na Saturna”
- Relacja z Saturna Towarzystwa Planetarnego
- Mozaiki powierzchni i rozbudowane przetwarzanie obrazu przez amatora
- „Sonda Huygens: nauka, ładunek i przegląd misji”
- Webcasty z eksploracji na temat Saturna i Tytana
- Biuletyn ESA na temat Huygens
- Inżynieria spadochronu i systemów komputerowych na sondzie Huygens