Rozdiely

Tu môžete vidieť rozdiely medzi vybranou verziou a aktuálnou verziou danej stránky.

Odkaz na tento prehľad zmien

sondy:rosetta [05.10.2016 18:55] (aktuálne)
Riadok 1: Riadok 1:
 +====== Rosetta ======
 +
 +
 +[[https://​static.vesmir.sk/​fileadmin/​images/​upimages/​space_probe_rosetta.jpg;​|{{https://​static.vesmir.sk/​fileadmin/​user_upload/​space_probe_rosetta.jpg?​125 |}}]]Misia Rosetta, ktorá odštartovala 2.3.2004 je určená k dlhodobému výskumu kométy 67/​Churyumov-Gerasimenko. Pozostáva z dvoch základných častí-orbitánej časti a miniatúrneho pristávacieho modulu. Behom desiatich rokov, keď bude sonda synchronizovať svoju obežnú dráhu s dráhou cieľovej kométy dôjde k stretnutiu s asteroidom Lutetia a Steins.
 +
 +
 +
 +
 +Konštrukcia
 +
 +
 +Sonda je kváder s hmotnosťou 1200kg a má rozmery 2.8x2.1x2.0m. Na protiľahlých krídlach sú umiestnené dve krídla obdĺžnikových fotovoltaických článkov s plochou 2x32m s rozpätím 32m.
 +
 +Stanica pozostáva z dvoch základných modulov.
 +
 +Nosný modul užitočného zaťaženia PSM v hornej časti nesie vedecké vybavenie a mechanizmus dvoch vyklápacích tyčí.
 +
 +Na nosnom module BSM, ktorý je umiestnený na spodnej časti, sú zachytené subsystémové sondy. na jenom boku je namontovaná natáčacia vysokozisková anténa a z druhej strany je upevnený pristávací aparát.
 +
 +Panel s vedeckými prístrojmi je na hornej podstave a má byť neustále zameraný na kométu a slnečné batérie sú natočené, pochopiteľne,​ k slnku. Radiátory a žalúzie sú namontované na zadnom a bočných paneloch, ktoré sú odvrátené od slnka a kométy. Aby bola udržaná minimálne požadovaná teplota prístrojov vo veľkých vzdialenostiach od Slnka, je sonda vybavená sadou zatepľovacích elementov. V strede telesa je vertikálna valcová šachta motorového úseku s priemerom 1.194m vyrobená z hliníku a vystužená prstencami.
 +
 +Motor je vybavený dvoma nádržami paliva s objemom 1106 litrov a hmotnosťou 660kg a jednou nádržou okysličovadla s hmotnosťou 1060kg. Štartovacia hmotnosť sondy vrátane paliva dosahuje 2900kg. K motorovej jednotke tiež patrí 35-litrová nádrž so stlačeným plynom.
 +
 +Sonda je stabilizovaná v troch osách, orientácia je udržovaná 24 motorčekmi s ťahom 10N. K riadeniu polohy patria tiež dva hviezdne snímače, slnečný senzor, navigačné kamery a tri laserové gyroskopy.
 +Slnečné články na báze Si a GaAs produkujú 400W vo vzdialenosti 5.2Au od slnka a 850W vo vzdialenosti 3.4Au, v ktorej má začať vedecký program misie. Fotovoltaické batérie dobíjajú štyri NiCd akumulátorové batérie s kapacitou 10Ah. Elektrický systém používa základné napätie 28V. Komunikácia so Zemou sa deje prostredníctvom otočnej vysokoziskovej antény s priemerom 2.2m, pevnej antény 0.8m so stredným ziskom a dvoch všesmerových antén. Povely pre sondu budú prenášané v pásme S a v opačnom smeru vysielané v pásmach S a X rýchlosťou 5-20kbit/s. Komunikačný systém používa jeden 28W vysielač v pásme X a duálny 5W vysielač v pásme S/X.
 +
 +
 +Vedecké vybavenie
 +
 +
 +Na orbitálnej časti sondy sa nachádzajú tieto prístroje a sú uskutočňované tieto experimenty:​
 +- analýza plynov v kóme a chvoste kométy pomocou ultrafialového zobrazovacieho spektrometra ALICE
 +- experiment zisťujúci vnútornú stavbu jadra kométy
 +- hmotový analyzátor iontov COSIMA určený na rozbor prachových čiastočiek okolo kométy
 +- meranie hmotnosti, momentu a smeru pohybu prachových čiastočiek GIADA
 +- meranie veľkosti a tvaru prachových častí MIDAS
 +- meranie povrchovej teploty asteroidov a kométy MIRO
 +- širokouhlá a úzkouhlá kamera OSIRIS určená na snímanie asteroidov a kometárneho jadra
 +- spektrometer neutrálnych častíc a iontov ROSINA
 +- meranie hmotnosti, hustoty a gravitačného poľa jadra na základe posunu frekv. rádiového signálu RSI
 +- spektrometer vo viditeľnom a infračervenom obore VIRTIS
 +- plynový chromatograf a hmotový spektrometer MODULUS/​Berenice
 +- súbor prístrojov na sledovanie plazmového prostredia okolo kométy RPC
 +
 +
 +Experimenty a výsledky
 +
 +
 +**Kamerový systém OSIRIS**
 +
 +OSIRIS má hmotnosť 23.1kg a príkon 32.4W a predstavuje primárny zobrazovací systém sondy Rosetta. Hlavnou úlohou prístrojov je určenie objemu, hustoty, rotácie, topografie, zachytenie povrchových detailov, farby a mineralógie jadra. Ďalej ma pomáhať v analýze krátkodobých zmien, úbytku hmoty, výtryskov plynov a prachu, povrchových difúznych procesov, negravitačných síl, aktívnych oblastí na povrchu, pátrať po vhodných miestach na pristátie, po gravitačne viazanom materiále, relatívne veľkých telesách na obežnej dráhe a študovať prachové a plynné prostredie, zdroje prachových emisií a ich zmien v čase. Má skúmať optické a fyzikálne vlastnosti prachu, rozloženie veľkosti prachových častíc, pohyby oblakov prachu, priestory sústredenia prachu a optické vlastnosti prašného prostredia tesne pri povrchu, zmeny prachového prostredia na nočnej strane, tepelné efekty a rozloženej dcérskych a materských molekúl.
 +OSIRIS pozostáva z dvoch kamier: širokouhlá WAC a úzkouhlá NAC.
 +
 +Zvláštna sada optiky existuje pre infračervenú oblasť, svetlo je do nej navádzané odklonením z NAC. Prichádzajúce slnečné paprsky prechádzajú karuselom filtrov a vstupujú do detektoru chladeného na 130K pasívnym radiátorom. Karuselový systém je podobný ako na kamere WAC a NAC, je len prispôsobený pre prácu pri nízkych teplotách a medzi inými obsahuje filtre vhodné pre detekciu vody a oxidu uhličitého. Obraz je zachytávaný v chladenom detektore s rozmermi 640x480 pixelov z teluridu ortuti a kadmia.
 +
 +
 +**Spektrometer pre viditeľný a infračervený obor VIRTIS**
 +
 +
 +VIRTIS s hmotnosťou 23kg je určený predovšetkým na štúdium kometárneho jadra a prostredia na ňom, na stanovenie pôvodu pevných častíc na povrchu, na identifikáciu jednotlivých plynov, má za úlohu charakterizovať fyzikálne podmienky v kóme a merať teplotu jadra. Ďalej má byť využitý ako pomocný nástroj pri výbere miest pristátia a ako podpora ďalším vedeckým prístrojom a konečne má byť využitý behom preletu okolo asteroidu.
 +
 +Prístroj obsahuje dva kanály.
 +
 +VIRTIS-M poskytuje zobrazenie v rozsahu vlnových dĺžok 0.25 až 5µm so stredným spektrálnym rozlíšením.
 +
 +VIRTIS-H sa používa pre spektrálne rozlíšenie vo vlnových dĺžkach 2-5µm. VIRTIS je namontovaný na základnej prístrojovej doske. Je rozdelený do štyroch subsystémov- hlavného modulu elektroniky,​ napájania, dvoch modulov elektroniky pre každý kanál spektrometru a optického modulu, ktorý obsahuje vlastné spektrometre s optikou v chladiacom boxe. Dva kryogénové chladiče pracujúce so Stirlingovým obehom sa nachádzajú v sekcii namontované priamo na telese sondy a sú tepelne izolované od chladiaceho boxu. Kryogénové chladiče udržujú teplotu v boxe približne na úrovni 130K a vznikajúce teplo vyžarujú pomocou konštrukcie telesa sondy.
 +
 +
 +**Ultrafialový zobrazovací spektrometer ALICE**
 +
 +
 +ALICE s hmotnosťou 2.2kg a priemerným elektrickým príkonom 2.9W je zobrazovací spektrograf určený k spektroskopii vo vzdialenom ultrafialovom obore (0.07-0.205µm). Vedeckou úlohou prístroja je:
 +
 +- určovanie obsahu vzácnych plynov v jadre, čo môže poskytnúť informácie o teplotách, pri ktorom sa jadro formovalo a o tepelnej histórii kométy
 +
 +- stanovenie množstva uvoľňovaných molekúl vody, oxidu uhoľnatého a uhličitého a ich priestorového rozloženia
 +
 +- určiť atómovú bilanciu uhlíka, vodíka, kyslíka, dusíka a síry a tým aj profil prvkového zloženia plynných zložiek jadra
 +
 +- študovať počiatočnú fázu aktivity kométy behom približovania k Slnku
 +
 +- získať spektrálnu mapu jadra
 +
 +- merať fotometrické vlastnosti a pomery ľadovo-prachových častíc
 +
 +- mapovať časové zmeny emisných iontov kyslíka, dusíka, síry a uhlíka v kóme a iontovom chvoste
 +ALICE je skrinka s rozmermi 326x146x90mm namontovaná na prístrojovej doske Rosetty. Svetlo prechádza vstupnou apertúrou, ktorá je súosá s kamerou a infračerveným spektrometrom a obsahuje clony majúcu za úlohu tieniť parazitné svetelné paprsky a chrániť hlavné zrkadlo pred malými časticami. Svetlo je sústredené pomocou parabolického zrkadla 40x40mm do vstupnej štrbiny. Paprsok vstupuje do trubice detektoru a dopadá na eliptickú difrakčnú mriežku. Zrkadlo a mriežka sú pokryté naparenou vrstvou SiC, aby bola zlepšená odrazivosť. Mriežka rozptýli paprsok na doskový detektor s rozmermi 512x32 pixelov, ktorý obsahuje vedľa seba fotokatódy z bromidu draselného (0.07-1.5µm) a jodidu cézia (1.5-2.05µm). Aktívna oblasť má rozmer 35x20mm. Zorné pole detektoru je 0.1x6.0° a priestorové rozlíšenie 0.1x0.6°.
 +
 +
 +**Mikrovlnný spektrometer MIRO**
 +
 +
 +MIRO je spektrometer navrhnutý na nasledujúce vedecké úlohy:
 +
 +- meranie absolútnej početnosti hlavných plynných prvkov
 +- zisťovanie pomerov základných izotopov
 +- kvatnifikovanie množstva plynov unikajúcich z povrchu
 +- meranie podpovrchovej teploty jadra a kinetickej rýchlosti
 +- meranie podpovrchovej teploty asteroidov
 +- pátranie po stopách plynov v okolí asteroidov
 +
 +
 +**Rádiová sondáž kometárneho jadra CONSERT**
 +
 +
 +Prístroj je navrhnutý na sledovanie vnútornej štruktúry jadra kométy prostredníctvom rádiových impulzov prechádzajúcich telesom kométy. Experiment má dve aparatúry- jednu na orbitálnej časti a druhú na pristávacom aparáte. Úlohou je štúdium permitivity jadra a identifikácia elektrických vlastností,​ rozlíšenie rôznych skupín materiálu jadra. Meria sa pohlcovanie rádiových vĺn, zisťujú sa nehomogenity,​ malé štruktúry a vnútorné hranice rôznych materiálov.
 +
 +CONSERT tvorí vysielač na orbitálnej časti a dve kolmé dipólové antény, ktoré vysielajú kódovaný rádiový signál 90 MHz s kruhovou polarizáciou v pulzoch trvajúcich 25.5µs s výkonom 2W s intervalom opakovania 200µs. Rádiové vlny prenikajú telesom kométy a sú zachytávané na pristávacom aparáte, kde sú digitalizované a komprimované. Po istom meškaní sú znovu odvysielané späť na orbiter novým pulzom s výkonom 0.2W a sú detegované v pásme 86-96 MHz. Čas jedného takého merania je menej ako 1s, pričom behom jedného obehu má byť prevedené asi 6000 takých meraní.
 +
 +Anténa a základná konštrukcia je vyrobená z hliníka, sú umiestnené na nosníku z uhlíkových vláken. Behom štartu rakety je sústava antén zložená, rozkladá sa po oddelení sondy od nosiča. Anténa na pristávacom module je tvorená 4 drôtovými monopólmi, ktoré sa nachádzajú vo vzdialenosti menej ako 0.4m od povrchu.
 +
 +
 +**Detektor prachu a drobných častíc GIADA**
 +
 +
 +Prístroj je určený na štúdium prachu a malých pevných zrniek obklopujúcich kométu. Hlavnou úlohou je zisťovanie rozdelenia veľkosti prachových častíc, pomeru prachu a plynu okolo kométy, času vývoja prachového prostredia v závislosti na heliocentrickej vzdialenosti. Ďalej má sledovať množstvo prachu unikajúceho do priestoru a dynamické vlastnosti zrniek.
 +
 +Je uložená v kockovej skrinke a tvorená tromi modulmi.
 +
 +GIADA-3 je zostava miniatúrnych váh merajúcich hmotový tok prachu.
 +GIADA-2 je hlavný elektronický subsystém.
 +GIADA-1 obsahuje detekčný systém zŕn a senzor dopadov.
 +
 +
 +**Hmotový analyzátor iontov COSIMA**
 +
 +
 +Hlavné úlohy:
 +- zistiť prvkové a izotopické zloženie hlavných častí pevných kometárnych čiastočiek
 +- zistiť chemický stav častíc
 +- detegovať prítomnosť organických zlúčením,​ ktoré nie sú viazané na kamennú fázu
 +- preveriť molekulárne zloženie organických a anorganických zlúčenín v tuhých kometárnych časticiach
 +
 +Získané údaje majú poslúžiť k vypracovaniu modelu vzniku a vývoja komét a slnečnej sústavy. Možná prítomnosť organických látok môže podporiť teóriu o kométach ako nosičoch pôvodného organického materiálu a iniciátoroch tvorby organických molekúl na pravekej Zemi.
 +
 +COSIMA je tvorená zásobníkom na 25 vzoriek, ktoré môžu byť vystavené pôsobeniu kometárneho prachu a potom sú presunuté dovnútra prístroja. Vlastný prístroj je vybavený zdrojom iontov a iontovým hmotovým spektrometrom. Mikroskopická kamera preskúma vzorky a určí polohy prachových častíc. Zdroj iontov ožiari vzorky a indukované ionty zo vzoriek sú zavedené k analýze do spektrometra.
 +
 +
 +**Zobrazovač prachových častíc MIDAS**
 +
 +
 +Prístroj s hmotnosťou 8kg a priemernom elektrickom príkone 7.4W je navrhnutý pre zachytenie prachových častíc a ich následné 3D- zobrazenie v merítku nm pomocou atómového mikroskopu. Hlavnými úlohami sú získavanie obrazov jednotlivých častíc s priestorovým rozlíšením 4nm, statické vyhodnotenie veľkosti, objemu a tvaru, ďalej a má zisťovať rozdelenie veľkosti v rozsahu od asi 4nm do niekoľko µm, detailne skúmať topografie povrchu prachových zrniek. Konečným výsledkom má byť poznanie charakteru prachového okolia kométy vrátane priestorových a časových zmien.
 +
 +
 +**Spektrometer neutrálnych častíc a iontov ROSINA**
 +
 +
 +Hlavnou úlohou je stanovenie prvkového, molekulového a iontového zloženia atmosféry ionosféry komét a tiež teploty a celkovej rýchlosti plynov a iontov a reakcií plynov a iontov v prachovom obalu kométy. Prístroj pozostáva z troch snímačov- magnetického hmotového spektrometru s dvojitým ostrením, spektrometru s meraním prelietavajúcich častíc a neutrálneho a iontového dynamického monitoru.
 +
 +
 +**Plynový chromatograf a hmotový spektrometer MODULUS/​Berenice**
 +
 +
 +Hlavnou úlohou experimentu je určenie izotopického zastúpenia hlavných zložiek kometárnej komy vrátane vody a oxidov uhoľnatého a uhličitého a minoritných a stopových zložiek ako napríklad metánu, čpavku, HCN a sledovanie izotopického vývoja. Podobný prístroj MODULUS/​Ptolemy sa nachádza na pristávacom aparáte.
 +
 +Prístroj má hmotnosť 3kg a priemerný elektrický príkon 5W a skladá sa zo zariadenia na odber vzoriek, plynového chromatografu,​ zásobného systému dopravného plynu, chemických vyhodnocovacích modulov, hmotového spektrometra,​ elektrického systému a procesoru. Hlavným cieľom je ale stanovenie pomeru izotopov kyslíka 18/16 a 17/16, uhlíka 13/12, dusíka 15/14 a deutéria.
 +
 +
 +**Rádiové experimenty RSI**
 +
 +Rádiové experimenty využívajú už existujúce vysielače a prijímače na sonde. K určeniu hmotnosti a tvaru gravitačného poľa jadra kométy sa využije Dopplerov jav a sledovanie vzdialenosti od jadra. Sledovanie vlastnosti komy a morfológia jadra bude uskutočnené využitím priechodu rádiových signálov komou tesne nad povrchom pri zákrytoch. Povrch jadra sa má skúmať na základ odrazených signálov z hlavnej antény prijímaných na Zemi.
 +
 +
 +**Súbor prístrojov pre štúdium plazmového prostredia RPC**
 +
 +
 +Súbor je tvorený piatimi prístrojmi,​ ktoré sú určené k meraniu plazmového prostredia v okolí kométy. Sú to:
 +- Langmuirova sonda LAP
 +- detektor iontov IES
 +- magnetometer MAG
 +- inpendačná sonda
 +- analyzátor zloženia iontov ICA.
 +
 +
 +//Článok je uverejnený s láskavým zvolením p. Antonína Havlíčka.
 +Preložila: Hana Kapolková//​
 +