Galileo
Szervezet | NASA |
---|---|
Építész | Sugárhajtómű laboratórium |
Terület | A Jupiter és holdjainak vizsgálata |
A küldetés típusa | Orbiter + légköri szonda |
Állapot | Küldetése befejeződött |
Más nevek | Jupiter Orbiter a szondával , JOP |
Dob | 1989. október 18 |
Indító | Űrsikló (Atlantisz) |
Áttekintés a | Gaspra és Ida aszteroidák |
Helyezés a pályára | 1995. december 7 |
Feladat vége | 2003. szeptember 21 |
Időtartam | 15 éves |
Élettartam | 8 év (elsődleges küldetés) |
COSPAR azonosító | 1989-084B |
Bolygóvédelem | II. Kategória |
Webhely | A NASA honlapja |
Szentmise az induláskor | 2380 kg |
---|---|
Meghajtás | Kémiai |
Hajtóanyag tömege | 925 kg |
Hozzáállás-ellenőrzés | Forgatással stabilizált |
Energiaforrás | 2 x RTG |
Elektromos energia | 570 watt |
A Galileo , más néven Jupiter Orbiter with Probe vagy JOP ,a NASA által kifejlesztett amerikai űrszonda ,amelynek feladata a Jupiter bolygóés holdjainak tanulmányozása. A Galileo indul1989. október 18az Atlantis amerikai űrsiklóval . A szondát a Jupiter körüli pályára helyezzük1995. december 7, hatéves utazás után, amelynek során a Föld gravitációs segítségét kétszer, valamint a Vénusz bolygó segítségét vette igénybe . Kéthónapos pályán kering, amelyet 35 alkalommal teljesít a misszió tudományos szakaszában, amely két 2003-as meghosszabbítás után ér véget.
A szonda, a tömege 2,2 tonna, tartalmaz egy keringő és légköri szonda betöltve, hogy elemezze in situ a légkörben a Jupiter . A két gép 22 tudományos műszert hordoz.
A Galileo rengeteg tudományos információt gyűjt, annak ellenére, hogy nem áll rendelkezésre nagy nyereségű antennája, amely nincs telepítve, és ez jelentősen korlátozza a továbbított adatok mennyiségét. A Galileo meghatározza azokat az elemeket, amelyeket az előd szondák gyűjtöttek össze, beleértve a Voyager 1-et és a Voyager 2-t . A Jupiter légkörét, magnetoszféráját és fő holdjait hosszasan tanulmányozzák. A légköri szonda röviddel azelőtt, hogy megérkezett a Jupiterre, a vártnál jóval kevesebb vizet érzékel, megkérdőjelezve a Jupiter és a Naprendszer kialakulásának elméleteit . A legszembetűnőbb tények között felfedezi a folyékony víz óceánjának jelenlétét az Európa hold fagyos felszíne alatt, a Jupiter egyik galilei műholdját , a Ganymede hold mágneses mezőjének jelenlétét , és elvégzi az első repülést. egy aszteroida képe a Föld és a Jupiter közötti tranzit során. Missziója során a szonda 14 000 képet készít.
A tanulmány a bolygó Jupiter kezdődik a találmány a teleszkóp a korai XVII th században. Galileo 1610-ben felfedezi az első ilyen szemüveggel, hogy a Jupitert több hold is kíséri, ami megkérdőjelezi az akkori Világegyetem felfogását, miszerint minden, ami gravitál, meg kell tennie a Föld körül. A négy felfedezett hold, Io , Európa , Ganymede és Callisto a galilei holdak nevét viseli. Az egyre erőteljesebb távcsövek ezt követően lehetővé tették a Nagy Vörös Folt felfedezését a Jupiter, az Amalthea ötödik hold (1892) légkörében, és a spektroszkópiának köszönhetően azonosították az óriásbolygó látható légkörében található főbb összetevőket. Az űrkutatás a Pioneer 10 (1973) és a Pioneer 11 (1974) kis szondák Jupiter átrepülésével kezdődik : ezek rövid távolságon haladnak el a Jupitertől és annak több holdjától, és elkészítik az első részletes fényképeket. Az űrszondák megállapítják, hogy az óriásbolygó körüli sugárzási öv a vártnál tízszer erősebb. Hat évvel később, 1979-ben, a Jovian rendszert a Voyager 1 és a Voyager 2 repítette át . Az űrszondák által hordozott sok eszköz lehetővé teszi a galilei holdak mélyreható vizsgálatát. A megfigyelések a Jupiter gyűrűinek felfedezéséhez vezetnek, és megerősítik, hogy a nagy vörös folt nagy nyomású területnek felel meg, és jellemzői az idő múlásával változnak. Ezeknek a küldetéseknek a csúcsa az aktív vulkánok megfigyelése az Io felszínén, amelyeket elsőként fedeztek fel a Naprendszerben . Az űrszondák Io nyomán felfedeznek egy ionizált atomok tóruszát, amelyek fontos szerepet játszanak a Jupiter magnetoszférájában . Az Ulysses űrszonda az 1992-es Jupiter gravitációs mezőjét felhasználva elhagyja az ekliptika síkját , ami lehetővé teszi, hogy példa nélküli megfigyeléseket tegyen annak a bolygónak a magnetoszférájáról, amelynek pólusa felett repül.
A Galileo misszió fő célkitűzései a következők:
Galileo egy kis autonóm szondát indít, amelyet érkezéskor a Jupiter légkörébe dobtak, és amelynek céljai a következők:
Által 1975-ben a kutatóközpont Ames a NASA , igyekszik kihasználni a siker, az űrszondák Pioneer-10 és Pioneer-11 az általa kifejlesztett, az 1960 és cselekedett, mint egy scout a próbák Voyager a feltárása a felső bolygók ( Jupiter , Szaturnusz …) a Naprendszerről . Abban az időben egy olyan küldetés lehetőségét tanulmányozta, amely logikusan folytatta a Jupiter bolygó fölötti repülést a Pioneer és a Voyager szondákkal . A tervezett űrszonda, amelyet a Jupiter Orbiter és a szonda keresztelt meg ( JOP ), tartalmaz egy keringőt, amely felelős a Jupiter bolygó körüli pályára állításáért, és egy légköri szondát, amelynek a Jupiter légkörébe kell süllyednie, hogy tanulmányozza annak jellemzőit. A pálya architektúrája a Pioneer szonda platform továbbfejlesztett változatán alapul . A fő kiegészítések egy rakétamotor, amelynek feladata a szonda behelyezése az óriásbolygó körüli pályára, és egy szerkezet, amely a légköri szonda támaszaként szolgál. Ez utóbbi egy hasonló járműből származik, amelyet a Pioneer Venus misszióhoz fejlesztettek ki . 1975-ben a NASA felhatalmazta az űrközpontot az űrszonda tervezési szakaszának elindítására, amelynek elindítását az amerikai űrsikló 1982-re tervezte. Az Európai Űrügynökségnek kellett ellátnia a pályára történő behelyezésért felelős motort. Néhány hónappal később a NASA úgy döntött, hogy a keringő fejlesztését a JPL központjára bízza . Kérdés, hogy munkát adjunk ennek a központnak, amelynek a marsi Viking- szondák megvalósítása befejeződött, és amikor a Voyager- szondákat a felső bolygók felé indította , már nincs új bolygóközi küldetése.
A két NASA létesítmény különböző építészeti döntéseket hoz a keringő szempontjából. Ames a mezők és részecskék tanulmányozásáért felelős tudományos eszközöknek kedvez, és kisebb szerepet tulajdonít a kameráknak, spektrométereknek , radiométereknek és fotométereknek . Mint ilyen, szondát kíván fejleszteni, optimális rotációs helyzetszabályozással ehhez a felhasználáshoz. A JPL a maga részéről olyan eszközöket részesíti előnyben, amelyekhez három tengelyen stabilizált platform szükséges (kamerák stb.). E két fogalom összeegyeztetése érdekében a JPL, miután fontolóra vette egy forgó al-műhold kifejlesztését, amely leválasztja magát a Jupiter megközelítésének fő szondájáról, és hordozza a mezők és részecskék tanulmányozásához szükséges eszközöket, válaszol az Ames elvárásaira. középen egy szonda tervezésére forgatással, amely egy ellentétesen forgó részegységet tartalmaz, amely a stabilizálást igénylő műszereket három tengelyen hordozza. A szereplők tisztában vannak azzal, hogy ez az innovatív technikai választás annyira megnöveli a költségeket, hogy a kialakult hagyomány szerint nem lehet két ikerszondát elindítani a kockázatok csökkentése érdekében. A költségvetés a projekt JOP nyújtotta be a NASA jóváhagyásra az amerikai kormány és a kongresszus alatt jogalkotó amerikai elnök Gerald Ford . Jimmy Carter elnök kormányának döntése az 1977 januárjától hatályos kormány döntése. Miközben a projekt lemondását fontolgatják, a közvélemény különösen fontos mozgósítása olyan nyomást gyakorol a döntéshozókra, hogy 1977 júliusában zöld utat adnak a Jupiter-missziónak. A NASA által 270 millió dollárra becsült projekt költségeit szándékosan alulértékelik, hogy ne állítsák versenyre a JOP -ot az ugyanebben az évben elfogadott Hubble űrtávcső-projekttel .
Kezdve 1978-ban , a projekt neve Galileo nevű a csillagász olasz a XVI th században Galilei , aki felfedezte a négy leginkább látható holdak a Jupiter bolygó, ahol a műholdak Galilei . A szondát 1982- ben az amerikai űrsiklónak kellett elindítania , amely azután leváltotta az összes hagyományos hordozórakétát, mert a hivatalos doktrína szerint ez jelentősen csökkentette az indítási költségeket. A Jupiter bolygó eléréséhez a szondát, amelyet a transzfer egyszer alacsony földi pályára állította, a felső inerciális fokozatok vagy az inerciális felső szakasz ( IUS ) kombinációja gyorsítja . Az IUS színpadot a Boeing fejleszti az amerikai légierő ( USAF ) műholdjainak indításához, valamint két- és háromlépcsős változatokat fejlesztenek a transzfer igényeihez. Az IUS- szakaszok által biztosított gyorsulás azonban nem elegendő, és a választott pályának a szondának a Mars bolygó fölött történő repülésére kell késztetnie a sebesség növekedését az utóbbi gravitációs segítségének köszönhetően . Amikor az amerikai űrsikló fejlesztésének tervezése egyéves csúszáson megy keresztül, a szonda indítását 1984-ben el kell halasztani, de ezen a napon a pálya már nem teszi lehetővé a Mars bolygó hatékony gravitációs segítségét: a JPL-nek fontolóra veheti valamilyen tudományos műszer feláldozását, vagy egy könnyebb, két műholdból álló misszió megtervezését. Alternatív megoldást fejlesztenek ki; a NASA Lewis Kutatóközpontja azon a színpadon dolgozik, amelyen a Centaur beágyazható az űrsikló rakterébe. A Centaur szakasz , amely nagy teljesítményű, de kényes folyékony oxigén / folyékony hidrogén keveréket tárol, 50% -kal több energiát szolgáltat, mint az IUS szakaszok kombinációja ; ennek köszönhetően a Galileo szonda eltekinthet a gravitációs segítségtől és közvetlen pályát választhat a Jupiter bolygó felé. A NASA vezetői úgy döntenek, hogy felhagynak az IUS többlépcsős verzióival, és kifejlesztik a Centaur színpad űrrepülőgépre alkalmas változatát . A szonda elindítását egy évre, 1985- re halasztották , figyelembe véve a szakasz új verziójának elérhetőségét.
Az 1980-as évek elején a Galileo projekt technikai problémákkal és Ronald Reagan elnök új kormányának költségvetési megszorításával is szembesült . A Galileo szonda indítása szintén komolyan késik az űrsikló Challenger űrrepülőgép-járatok befagyasztását követően . Új biztonsági előírásokat határoztak meg, és a Galileo szondát arra kényszerítették, hogy alacsonyabb teljesítményű felső meghajtási fokozatot alkalmazzon. Megfelelő sebesség eléréséhez az űrszondának most háromszor kell gravitációs segítséget igénybe vennie , egyszer a Vénusz bolygóé és kétszer a Földé . Az új pálya meghosszabbítja a Jupiter bolygó felé vezető átszállítás időtartamát, amely 6 évre halad, szemben a Kentaur szakasz két évével . Az űrszonda pályája tartalmaz egy fázist, ahol a szonda közelebb van a Naphoz, mint a Föld. Felül kell vizsgálni a Galileo hőszigetelését, és különösen az irányított antenna tetejére napellenzőt kell helyezni, hogy korlátozzák a fűtését.
Ahhoz, hogy egy űrszondát közvetlenül a Jupiter bolygóra küldjön, meg kell adnia a minimális sebességét 14,4 km / s, amelyből 11,2 km / s szükséges a föld vonzerejének elkerülése érdekében. Az IUS- szakaszok csak az űrszonda sebességét tudják elérni 11,93 km / s-ig , ami csak valamivel több, mint ami a Vénusz bolygó fölött való repüléshez szükséges ( 11,64 km / s ). A további sebességet a Vénusz gravitációs segítsége adja, majd kétszer a Föld.
A küldetés időrendje | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
A Galileo indul1989. október 18az Atlantis amerikai űrsiklóval . Pályájukra kerülve az Atlantis legénysége kivonja az űrsiklóból az űrszondát és az Inertial Upper Stage (IUS) szilárd hajtóanyag kettős fokozatot . A szerelvény súlya 17,5 tonna, ebből 14,76 tonna az IUS esetében, valamint az adapter és az űrszonda mérlege. Miután az űrsikló 80 km-re eltér , az IUS két szakaszát egymás után 149 és 105 másodpercig lőik, hogy Galileo a Vénusz bolygó felé mozoghasson . Az űrszondát, amelynek heliocentrikus sebességét az IUS 3,1 km / s- mal csökkenti, 2,8 fordulat / másodperc sebességgel forgatják. Negyven perccel a gyújtás után az IUS-t szabadon engedték. Egy nappal később a Galileo , amely 4,03 km / s relatív sebességgel távolodik el a Földtől , már 480 000 km-t tett meg . A Jupiterig tartó út hat évig tart, mert az űrszonda korábban háromszor körbejárta a Napot, hogy gravitációs segítséget kapjon a Földtől kétszer és a Vénusz bolygótól. Ez a három repülés lehetővé teszi, hogy elegendő sebességet szerezzen ahhoz, hogy elérje a Jupitert.
Repülés a Vénusz bolygó felettA Vénusz elérése előtt november 9-én ( 2 m / s ) és 1989. december 22-én két kis pálya-korrekciós manővert, a TCM-1 és a TCM-2-t hajtottak végre . A harmadik ütemezett korrekciót törölték, mert a pálya kellően magas volt. . Galileo tovább repül a Vénusz felett1990. február 10elhaladva 16 000 kilométerre a bolygó közepétől. A keringő műszereit ez alkalomból tesztelik. De a szonda irányított antennáját nem úgy tervezték, hogy olyan közel legyen a Naphoz, és az út ezen része alatt hajtogatott marad; tetejére egy kis napellenző van rögzítve, amelyet a Nap felé mutatnak. A tájolásnak ez a korlátozása korlátozza mind az összegyűjthető adatok mennyiségét (különösen a fényképek számát), mind a távérzékelő műszerek mutatási szögeit. Ennek ellenére sok minőségi tudományos adat gyűlik össze ezen áttekintés során. Ezen vizsgálatok egyik célja a villámok észlelése volt, de egyiket sem figyelték meg.
Felüljárók a Föld felettA Földre való visszatéréshez az űrszondának 35 m / s (TCM-4) fő pályakorrekciót kell végrehajtania, amely a legfontosabb az egész küldetés során. Ezt két szakaszban hajtják végre többszörös tüzeléssel, egyrészt 1990. április 9. és 12. között, másrészt május 11. és 12. között. December 8-án az űrszonda Afrika felett repül 960 km magasságban, és heliocentrikus sebességének 5,2 km / s- os gyorsulásával megy végbe , ami 0,90 × 2,27 au (1 ua = Föld-Nap távolság) pályára állítja . , miközben kissé növeli hajlását az ekliptika síkjához képest , hogy lehetővé tegye a Gaspra aszteroida áthaladását . Valójában az űrszonda új pályáján keresztezi a 2 és 3,5 AU közötti aszteroidaövet , és a projektért felelős személyek úgy optimalizálták a pályát, hogy lehetővé tegyék legalább az egyik test túlrepülését. a térnek ez a régiója.
A Galileo megfosztotta nagy nyereségű antennájátBan ben 1991. április, a földi csapat úgy döntött, hogy a 4,8 méter átmérőjű nagy erősítésű antennát telepíti: addig napellenző mögött hajtogatták, hogy megakadályozzák, hogy a játék során hő károsítsa. A 1991. április 11, a nyitó parancsot elküldik, de a szonda nem küldi vissza az antennájának kiépítését megerősítő üzenetet. A helyzet veszélyezteti a küldetést, mert ezen irányított antenna nélkül az adatok küldésének az alacsony erősítésű antennán kell átmennie, 10-40 bit / s sebességgel, az antenna által engedélyezett 134 000 bit helyett. Különböző utak felfedezése után a Föld missziós csapata különböző nyomok alapján arra a következtetésre jut, hogy az antenna kihajtható részének keretet alkotó tizennyolc bálnából három még mindig bokájával van a középső oszlophoz rögzítve. Közepes hosszúságú titánban . Ezek az egyes bordákat összecsukott helyzetben rögzítik, de feltételezhetően csúsznak a házukba, amikor az antenna ki van kapcsolva. A Földön végrehajtott rekonstrukció szerint a hibás horgonyok egyaránt deformálódtak, és részben elvesztették azokat a védőbevonat rétegeket, amelyek megakadályozzák a fémek vákuumban történő hideghegesztését, és amelyek egy eloxált kerámia és egy molibdén-diszulfid rétegből állnak . A boka deformációja a szonda előkészítése során következett be, míg a védőbevonatok elvesztése a szonda teherautóval végzett négy útja során bekövetkezett rázkódás következménye. A szilárd hajtóanyag-fokozatok által az űrrepülőgépből a szonda indításakor elszenvedett rezgések súlyosbították a problémát. Az antenna megjelenése helyreállt: részben nyitott, de aszimmetrikus a bálnák elzáródása miatt.
A projektcsoport az antenna és alkatrészeinek másolatán teszteket végez az anomália eredetének rekonstruálása céljából, és ugyanezzel az eszközzel megpróbálja azonosítani az antenna telepítésének stratégiáit. Ezeket 1991 májusa és 1993 januárja között hajtják végre:
Mindezek a kísérletek kudarcot vallanak, és a projekt csapatának le kell mondania: az irányított antennát nem lehet használni, és minden adatnak át kell haladnia az alacsony erősítésű antennán. A kutatás most az antenna átbocsátásának optimalizálására összpontosít. Számos megoldás valósul meg. Új veszteségmentes és veszteséges adattömörítési algoritmusok vannak kifejlesztve az átvihető adatok mennyiségének korlátozására: ezek a módszerek bizonyos esetekben lehetővé teszik, hogy egy kép esetében az átvitt adat mennyiségét elosztják 80-mal. Ezenkívül javul a földi vételi hálózat jellemzői: a Canberra három parabolikus antennája (egy 70 méter átmérőjű és kettő 34 méter átmérőjű), a Parkes obszervatórium és a Goldstone antennája módosul úgy, hogy képes egyidejűleg fogadni a jeleket a szondától, ami lehetővé teszi az áramlás jelentős növekedését. Mindezek a módosítások globálisan lehetővé teszik a Galileo küldetésének tudományos célkitűzéseinek 70% -át: a légköri vizsgálatokkal kapcsolatban várható adatok 80% -át, a mágneses mezőre vonatkozó adatok 60% -át, a Jupiter holdjaira vonatkozó adatok 70% -át. visszanyerhető.
Repülés a Gaspra aszteroida felett (1991. október 29.)A Galileo az első űrhajó, amely egy aszteroida felett repült. Számos célt tűzött ki a Gasprával való találkozóra , többek között a méret és az alak meghatározását, a kráterek felszínének és összetételének tanulmányozását, valamint a környező tér elemzését. 1991. október 29-én az űrszonda 1600 km távolságon és 8 km / s relatív sebességgel repült az aszteroida felett . Mivel a nagy nyereségű antennát nem helyezik üzembe, az összegyűjtött adatokat csak nagyon lassan továbbítják (150 fénykép készült, és egyetlen fényképhez 80 órás átvitelre van szükség 40 bit / másodperces sebességgel, a három 70 méteres antenna egyikének folyamatos mozgatásával) más missziók által erősen használt NASA-ból); az adatok nagy része csak 1992 novemberében kerül továbbításra, amikor a Galileo újra megközelíti a Földet.
A Föld második repülése (1992. december 8.)A Föld második repülése után, 1992. december 8-án, 992 kilométeres távolságon, amelynek során a Galileo érdekes megfigyeléseket ad a tudósok számára geocorona szinten , az űrszonda 3,7 km / s gyorsulást hajt végre, amely végül lehetővé teszi, hogy haladjon felé Jupiter.
Repülés az Ida aszteroida felett (1993. augusztus 28.)A Jupiter felé tartva Galileo másodszor keresztezi a Mars és az óriásbolygó közötti aszteroidaövet . 1993. augusztus 28-án az űrszonda 2393 kilométerre haladt el az Ida aszteroidától . A fotók lehetővé teszik, hogy felfedezzük az 54 × 24 × 21 km méretű aszteroida nagyon szabálytalan alakjait . A kráterek sűrűsége nagyobb, mint a Gaspra esetében, ami arra utal, hogy ez egy idősebb égitest. Ami a Gaspra-t illeti, a műszerek azt mutatják, hogy az aszteroidának mágneses tere van, talán sokkal nagyobb anyatest ereklyéje, mert megkülönböztetett. A találkozó után több hónappal, 1994. februárjában továbbított fényképek tanulmányozásával a tudósok felfedezték, hogy egy Ida körül keringő, Dactyle nevű , 1,6 km átmérőjű kis hold . Ez az első alkalom, hogy ilyen jelenséget figyelnek meg. 1994 júliusában Galileo kamerája rögzítette a Shoemaker-Levy 9 üstökös Jupiterrel való ütközését .
A Földet Galileo fényképezte az első repülés során.
A Gaspra aszteroida Galileo fényképezte .
Az Ida aszteroida és a Dactyl műhold.
Öt hónappal a Jupiter közelében történő megérkezése előtt, miközben a Galilei még mindig több mint 80 millió kilométerre van a bolygótól, megkezdődött az az eljárás, amelynek a kis légköri szonda eljuttatásához kell vezetnie a bolygó szívéhez. A pálya végső korrekcióját 1995. július 12-én hajtják végre, hogy az űrszondát a megfelelő irányba helyezzék, majd a Galileo forgási sebességét 3-ról 10 fordulat / percre módosítják úgy, hogy az a légköri szonda, amelyre ez a sugársebesség megfelel, a kommunikáció a lehető legstabilabb útja során. Július 13-án az azt tartó csavarokat apró pirotechnikai töltések nyírják. A kis szondát ezután rugók tolják vissza, majd 0,3 m / s relatív sebességgel eltávolodnak az anyajárműtől . Távozása megtisztítja a Galileo fő rakétamotorjának fúvókáját . Ezt néhány nappal később (július 27-én) használják, hogy kipróbálják a döntő lövöldözés előtt, amelynek a Jupiter körüli pályára kell kerülnie. A viszonylag nagy változás sebessége ( delta-V a 61 m / s ), amely fogyaszt körülbelül 40 kilogramm hajtóanyagok lehetővé kell tennie a Galileo , hogy elkerülje a sorsát a légköri szonda azáltal, hogy át 214,000 km-re központjától Jupiter.
Utolsó manőverek a Jupiter előtt - magnó meghibásodás1995 augusztusában a Galileo porviharon esett át, amelyet az űrszonda valaha látott leghevesebb. A jármű műszerei naponta több mint 20 000 részecskét érzékelnek, amelyek nyilvánvalóan a Jovi-rendszerből származnak. Október 11-én Galileo kamerája különféle szűrőkkel fotózza az óriásbolygót, amelyeket az űrszonda mágnesszalagos felvevő rendszerében tárolnak. Az eredeti küldetési tervek szerint ez a rendszer csak biztonsági rendszerként szolgál az adattároláshoz, ha az irányított antennát nem lehet valós időben továbbítani az adatokra. Ez utóbbi már nem használható, a felvevő rendszer az egyetlen módja annak, hogy megőrizzék a Földre történő újraküldés előtt összegyűjtött adatokat és képeket az alacsony erősítésű antenna által nagyon lassan. Amikor a szondát arra utasítják, hogy olvassa el a Jupiter azon a napon készült fényképeit, a mágnesszalagot visszatekerő motor vákuumban forogni kezd, és a vezérlőknek 15 órás folyamatos működés után stop parancsot kell küldenie. A mérnökök nagy megkönnyebbülésére az október 20-án elvégzett tesztek lehetővé tették a mágnesszalag repedésének kizárását. Ezt a berendezést azonban a korábbi missziók minden esemény nélkül használták, de a Galileo esetében a magnó majdnem 6 évig gyakorlatilag nem használt. A misszióért felelős személyek elővigyázatosságból úgy döntenek, hogy nem használják tovább a mágnesszalag elejét, amelyet talán ez az eset gyengített meg, amely elveszíti kapacitásának 16% -át. Azt is elhatározzák, hogy a légköri szonda által összegyűjtött adatok újraküldése előtt nem használják tovább a felvevőt. Ezért feladjuk a Jupiter légkörének azon fényképeit, amelyeken a szondának át kell haladnia, valamint az Európa és Io holdak fényképein, közvetlenül a Jupiter körüli pályán történő manőver előtt. November 16-án, amikor 15 millió kilométerre van a bolygótól, az űrszonda belép a Jupiter magnetoszférájába , amelyben az óriásbolygó mágneses tere válik dominánssá. Ezen időpont és november 26. között többször keresztezi, mert a határvonal a napszél intenzitása szerint ingadozik .
Beszúrás a Jupiter körüli pályára (1995. december 7.)December 7-e különösen mozgalmas nap a Galileo számára : az űrszondának először Európa és Io felett kell repülnie . Ezt az utolsó átrepülést nagyon rövid távolságon kell végrehajtani, mert alapvető szerepet játszik az űrszonda fékezésében, amelynek eredményeként a pályára kerül. Ezután a Jupiter és az Io közelében lévő intenzív sugárzású régión való áthaladás után az űrszondának össze kell gyűjtenie a bolygó szívébe süllyedő légköri szonda által küldött összes adatot. Végül a fő motorját kell használnia a sebesség csökkentésére, és ebből az alkalomból elfogyasztja a szállított hajtóanyagok több mint háromnegyedét, hogy a Jupiter körüli pályára álljon.
Kilenc órával azelőtt, hogy a légköri szonda bejutna a Jupiterbe, Galileo elhalad 32 958 kilométerre az európai holdtól. Négy órával később, 17 óra 46 UTC, Io egyenlítői régióban repült csak 898 km . Az e hold által nyújtott gravitációs segítség 95 kilogramm hajtóanyagot takarít meg a pályára juttatáshoz. Várhatóan a szonda ekkor megkapja annak az ionizáló sugárzásnak a harmadát, amelyet árnyékolása az egész küldetés során kibír (50 kilorad a 150 kradiból - a 10 krád dózisa emberre végzetes). At 21 h 53 űrhajó halad legközelebb Jupiter 215 000 km felett a felhőréteg és elkezdi rögzíteni a továbbított adatok a légköri szonda.
A légköri szonda süllyedése a Jupiter légkörébeA légköri szondát hat órával az érkezése előtt "felébresztik", és néhány műszerét három órával később aktiválják. A 22 h 04 UTC a szonda süllyedni kezd és az előfordulási gyakoriság 8,5 ° a légkörben a Jupiter amelynek határértéket önkényesen 450 km feletti magasságban, ahol a nyomás eléri az 1 bar . A szonda relatív 47,4 km / s sebességgel érkezik, és erőteljes lassuláson megy keresztül, amely 58 másodperccel később 228 g- mal csúcsosodik ki . A szonda körüli áramlás hőmérséklete eléri a 15 000 K csúcsot . 152 másodperccel később, amikor a szonda sebessége 120 m / s- ra csökkent , egy habarcs bevet egy első pilóta ejtőernyőt, majd amikor a sebesség 120 m / s-ra csökken , a szonda elengedi hővédő pajzsát és az ejtőernyő fő 2,5-ét. méter átmérőjű. Az érzékelők azt mérik, hogy a hőpajzs tömege 152-ről 82 kilogrammra nőtt azáltal, hogy a légköri visszatérés hőjének hatására erodálódott (az elülső pajzs ablatív anyagának vastagsága középpontjában 14,6-ról 10 cm- re és 5,4- re nő. 1 cm -re az oldalán). A szonda most függőlegesen ereszkedik le, és miután felvette nephelométerének tükreit , megkezdi az összegyűjtött adatok továbbítását az anyajárműnek , amely 200 000 kilométerrel felette repül rajta. A később felfedezett vezetékezési hibát követően az ejtőernyő telepítési sorrendje a vártnál 53 másodperccel később kezdődött, és a légköri mintavétel csak a várható 50 kilométer helyett 25 kilométerrel kezdődött az 1 bar-os határ felett . Harminchat perccel az átvitel megkezdése után a nyomás elérte a 10 bar értéket. Az adatküldés akár 51 percig is folytatódik, ekkor a szonda két adójának az egyikje elnémul, míg a másik hibás jeleket kezd továbbítani. Végül 61 perc elteltével, majd megszakítás jeleket, hogy a nyomás elérte 23 bar, a hőmérséklet 150 ° C . A szonda csak 150 kilométerre süllyedt a gázóriásban, sugara alig 0,22% -ában. A szondát ezután összetörik, amikor a nyomás eléri a 100 bar-ot . A kibocsátott jeleket az alapjármű tökéletesen fogadja és rögzíti egy dedikált antennának köszönhetően, amely állítható annak érdekében, hogy kövesse a jelet a keringő mozgása közben. A földi antennáknak még az egymilliárdszor alacsonyabb teljesítmény ellenére is sikerül felvenniük a jeleket a légköri szondából, és a Doppler-effektus kihasználásával értékes információkat szolgáltatnak a légköri szonda vízszintes sebességéről .
Pálya a Jupiter körülEgy órával később a Galileo kritikus manővert hajt végre, amelynek be kell juttatnia a Jupiter körüli pályára. Az űrszonda használja a fő propulziós 49 percen csökkenteni a sebességet 645 m / s : ez így helyezzük egy nagyon hosszúkás pályája 21.500 × 19 millió kilométert Jupiter körül egy hajlam öt fok. Ezt a hét hónapos pályát azért választják, mert ez lehetővé teszi a hajtóanyagok fogyasztásának korlátozását a pályára történő behelyezéskor. Túl hosszú azonban a tudományos igények kielégítése, mert az a szakasz, amely alatt a szonda adatokat gyűjthet, minden pályán csak néhány nap. Ezenkívül a Jupiter holdjai keringő pályasíkhoz viszonyított nem nulla dőlés bonyolítja repülésüket. Ezt a pályát tehát az elsődleges küldetés kezdetén korrigálják, amely két hónapos időtartammal és majdnem nulla dőléssel történik.
A Galileo- misszió tudományos szakasza a Jupiter körüli pályára történő sikeres beillesztés után kezdődik. Kezdeti időtartama (elsődleges küldetése) 23 hónap. Galileinek ebben az időben tizenegy, körülbelül két hónapos időtartamú pályára kell utaznia (kivéve az első pályát), amelyek lehetővé teszik számára, hogy az óriásbolygótól változó távolságban tanulmányozza a magnetoszféra különböző részeit . Mindegyik pályán az űrszonda a Jupiter egyik műholdja fölött repül. Négy Ganymede , Európa három és Callisto három repülését tervezik. Ebben a szakaszban nem terveznek Io- átrepülést, mert a projektcsapat attól tart, hogy az Io fürdő sugárzása milyen hatással van az űrszonda működésére. A holdak közeledő pályáját úgy számolják, hogy kielégítse a tudományos igényeket (megközelítési szög, magasság, átrepült régió), miközben a lehető legjobban felhasználja a hold gravitációs segítségét a következő pálya módosításához. Az űrszonda tehát minimum hajtóanyagot fogyaszt a pályájának módosításához. A bevezetéskor a mennyiséget hajtóanyagok hozzárendelt elsődleges feladata lehetővé teszi a kumulatív változás sebessége a 1500 m / s alatt elsődleges küldetése. Az optimalizált üzemanyag-fogyasztásnak köszönhetően a küldetést kétszer meghosszabbították és 2003-ban fejezték be, miután az űrszonda 35 körüli pályát tett az óriásbolygó körül.
Elsődleges küldetés: az Orbiter turné (1995. december - 1997. december)Az elsődleges küldetés első pályája a leghosszabb (7 hónap). Megérkezett a Jupiter legtávolabbi pontjára1996. március 14(20 millió kilométer), űrszonda használja a fő hajtóművet hosszabb ideig ( Delta-v 378 méter másodpercenként), hogy emelje a földközelben a pályája 4-11 Jupiter sugarak úgy, hogy közben a megközelítése a Jupiter, a Galileo kissé kering Európa pályáján kívül, és így elkerüli a központi régiót, ahol az Io található, mert intenzív sugárzásnak van kitéve. A fő hajtóanyagot használó utolsó nagy manőver után csak 90 kilogramm hajtóanyag maradt a tartályokban, vagyis a kiindulási tömeg 10% -a a teljes tudományos szakaszban. Az új pályát úgy választják meg, hogy az űrszondát közelebb hozza Ganimédészhez , amely a galileai holdak közül a legmasszívabb, és ezért a legalkalmasabb a pálya radikális módosítására. 1996 májusában letöltötték az űrszonda központi szoftverének jelentős fejlődését. Ezt a teljes időszakot a mezőkre és részecskékre vonatkozó adatok továbbítására is szánják, amelyek a Jovi rendszerbe érkezéskor gyűltek össze, különösen az Io feletti repülés során.
Első járatok Ganymede felett1996. június 27-én a Galileo csak 835 km-t repült Ganymede felszínén. A hold által nyújtott gravitációs segítség lehetővé teszi a pálya periódusának jelentős lerövidítését, amely 210 napról 72 napra tart. A Voyager űrszondák 17 évvel korábbi átadása óta először készülnek részletes képek a Jovian-rendszerről. A Galileo 129 fényképet készít , némelyik felbontása 11 méter. Az összegyűjtött adatok egy tektonikus erők által esetlegesen megmunkált felületet mutatnak nagy vízjéggel. A legfőbb meglepetés az a felfedezés, hogy a holdnak gyenge a mágneses tere, ami miatt (még 2014-ben is igaz) kivételnek számít a Naprendszer holdjai között. A Jupiter közelében történő áthaladása során az űrszonda fényképeket készít a Nagy Vörös Foltról 30 méteres felbontással, valamint a Jupiter légkörének különböző pontjairól, amelyeket az érdeklődésükre kiválasztottak a földi teleszkópokkal készített képekből. Ezek a megfigyelések lehetővé teszik a víz jelenlétének megerősítését a Jupiter légkörében, ellentétben azzal, amit a légköri szonda műszerei megjegyeztek. A Jovi-rendszer szívében való áthaladást követő két hónapos szünet alatt az űrszonda valóságos maratont hajt végre, hogy időben (a következő repülés előtt) kiürítse emlékeit és rögzítőjét, és továbbítsa az összes összegyűjtött adatot, valamint azokat, amelyek alacsony erõsségû antennájának nagyon alacsony áramlási sebessége ellenére a Jovi-rendszerbe érkezésétõl maradnak. 1996. szeptember 6-án a szonda másodszor repült Ganymede felett, ezúttal 261 kilométeres magasságban. A hold gravitációs segítségét arra használják, hogy 4,35-ről 0,54 fokra csökkentsék a dőlést, míg a pálya periódusa 72-ről 60 napra rövidül.
Callisto és Európa tanulmányozása1996. november 4-én Galileo 1106 kilométernyire haladt el Callistótól , a galileai holdak legkülső és a tömeges Jupiter második holdjától. A megfigyelések alátámasztják azt az elméletet, miszerint Callisto egy nagy jégréteggel körülvett kőzetmaggal (a tömeg 60% -ával) rendelkezik. A Voyager szondák megfigyelései szerint a Callisto felülete erősen kráteres, ezért nagyon öreg. A Galileo részletesebb megfigyelései viszonylag kevés kis krátert fedeznek fel, ami arra utal, hogy egy folyamat periodikusan kitölti őket. Másrészt nem érzékelnek mágneses teret. Amint az űrszonda eltávolodik a Jupitertől, az óriásbolygó által a Nap általi okkultáció lehetővé teszi gyűrűinek és villámainak megfigyelését éjszakai oldalán. A következő pálya (E4) közel hozza az űrszondát Európához , amelyet 1996. december 19-én 996 kilométeres távolságban repít át. A Voyager által a hold fölött repült, mióta a tudósok jelentős érdeklődési körzete lett, mert valószínűleg egy óceánt borít el a jégkéreg alatt. A Galileo által készített , legfeljebb 26 méteres felbontású képeken mindenfelé redők borítják a felületet
Az első misszió meghosszabbítása: a Galileo Europa misszió (1997. december - 1999. december)Az 1997 decemberében véget ért elsődleges küldetés célkitűzései nagyrészt teljesültek. A Galileo 2,4 gigabites adatot továbbított, beleértve 1645 Jupiterről és holdjáról készült fényképet. Az űrszonda még mindig tökéletes állapotban van, és körülbelül 60 kilogramm hajtóanyag maradt a pálya korrekciójához és az orientáció megváltoztatásához. A misszió kétéves meghosszabbításáról döntenek. A misszió új szakaszához elkülönített költségvetés (két év alatt 30 millió dollár) azonban csökkenti a költségeket, és a misszióba beosztott 200 ember 80% -ának el kell hagynia a projektet. Az új küldetést, amelynek középpontjában az európai holdkutatás áll , Galileo Europa missziónak (GEM) nevezik . Az európai feltárási kampány mellett az űrszondának meg kell kutatnia a víz jelenlétét a Jupiter légkörében, és a küldetés végén több Io- felülrepülést kell végrehajtania, és elemeznie kell a plazma tórust, amely ezen hold körül kering. Az Io tanulmányozása végére mentésre kerül, mivel sugárzó környezete az űrszonda elvesztését okozhatja.
Az 1997 januárjától 1999 májusáig tartó Európa-tanulmány nyolc egymást követő holdrepülést tartalmaz. Az összes műszert Európa légkörének és felszínének tanulmányozására használják, és nyomokat észlelnek a Holdat borító jégkéreg alatt múlt vagy jelen óceán jelenlétéről. A Galileo által szolgáltatott képeket összehasonlítjuk a korábban kapott képekkel, hogy azonosítsuk azokat a változásokat, amelyek tükrözhetik a vulkanikus aktivitást, ezért egy szubglaciális óceánt. 50 m-nél kisebb felbontású képeket kapunk. 1999 májusában megkezdődik az Io pályáját körülvevő és a vulkánjai által termelt plazma tórus elemzése , valamint a Jupiter légkörének vizsgálata. A toroid áthaladásához a NASA mérnökei a Callisto gravitációs asszisztensének négyszeresével módosítják az űrhajó pályáját . A cél a perigee leengedése a tórusz átlépése érdekében. Az elsődleges küldetés során a pályát gondosan kiszámították, hogy elkerüljék azt a térterületet, amelyben a sugárzás eléri az ember számára halálos szintet, és komolyan károsíthatja az űrszonda elektronikáját. De az elsődleges küldetés befejezése után a kockázat ma már elfogadható. A szonda végül túléli a sugárzónán való áthaladását. Az egyes keresztezés a tórusz, a műszerek sűrűségének mérésére ionizált részecskék, térkép a kén fúvókák által előállított vulkánjaitól Io, és mérjük a részecskék nátrium- és kálium- gyorsította a mágneses mező az óriás bolygó. A perigee leengedése lehetővé teszi a Galileo számára, hogy rövid távolságon haladjon át a Jupiter felhőrétegétől, és részletes megfigyeléseket tegyen a légkörét, valamint a víz keringését zavaró viharokról és szélről. Végül az Europa kampány két Io-átrepüléssel zárul (1999. október 11. és december 31.). Az űrszonda túléli az intenzív sugárzást, amelyben a bolygó fürdik, és sikerül elemeznie a vulkáni emanációkat. Nagy felbontású képeket kapnak, valamint feltérképezik a Hold felszínén jelen lévő kémiai elemeket.
A második misszió meghosszabbítása: a Galileo Millenium misszió (2000. január - 2003. szeptember)Míg az 1999. december 31-én lejáró Galileo Europa misszió véget ér, a Galileo űrszonda még mindig jó állapotban van. Egyes műszereinek teljesítménye azonban kezd romlani, mert a specifikációiknál háromszor nagyobb sugárzást kaptak. A NASA tisztviselői beleegyeznek a Galileo Millenium Mission nevű misszió meghosszabbításába (utalás a kezdődő új évezredre), amelynek célja a misszió előző szakaszaiban felvetett tudományos kérdések megválaszolása. Különösen, ez magában foglalja elemzése közötti kölcsönhatásokat a napszél és Jupiter magnetoszféra , jobb megértésének az a légköri jelenségek az óriás bolygó, különösen a vihar, és elemzése a dinamikája por áramok a környező térben Jupiter., És figyeljük fogyatkozások megérteni az éjszakai égbolt fényei . Ez az új meghosszabbítás 2001 márciusában készül el, de ezt követően 2003 szeptemberéig meghosszabbítják.
2003-ban a Galileo azon a hajtóanyagok kimerülésének küszöbén állt, amelyekre szükség volt, hogy rendszeresen átirányítsa antennáját a Föld irányába, és elvégezze a pálya korrekcióit, lehetővé téve a szonda számára, hogy a műszer hatósugarán belül átlendüljön a céljai felett. A NASA úgy dönt, hogy abbahagyja a küldetést, mielőtt kimerítette az üzemanyagot, amelyet az űrszonda Jupiterre kicsapására szánt utolsó manőverekhez kell felhasználni. A cél az, hogy elkerüljük az európai hold földi baktériumainak szennyeződését , amelyek életet hordozhatnak az óceánban. Az Io utolsó , 2002. január 17-én történt repülése egy év körüli pályára állítja a Galileót egy apogéjjal, amely a Jupitertől 26,4 millió kilométerre helyezkedik el, ami lehetővé teszi, hogy végső pályáját az óriásbolygó lehallgassa. Új pályáján a szonda először és utoljára repül az Amalthea hold felett . A2003. szeptember 21a 18 h 57 UTC. Galileo , Hurkolja a 35 th pályára a Jupiter, szétesik a atmoszférában kevertetjük Jupiter az egyenlítő hosszúság 191,6 °.
A küldetés végén a Galileo tudományos felszerelései és műszerei a fáradtság normális jeleit mutatták , kivéve az egyetlen üzemképtelen ultraibolya spektrométert (UVS). A szonda ment mögött árnyékoló alumínium 2,5 mm vastag 650 kilo rad akkor született 150 kilorads. Ez a sugárzás károsította a szemléletszabályozó alrendszer elektronikus alkatrészeit, a számítógép memóriáját, a magnót és néhány tudományos berendezést. A szoftveres korrekciók minden alkalommal lehetővé tették a sugárzás következményeinek nagy részének kijátszását.
A Galileo űrszonda egy keringőből és egy légköri szondából áll, amelyeket a Jupiterre érkezés előtt ejtettek le, és amelyek felelősek azért, hogy belépjenek a jovi légkörbe, hogy elemezzék annak kémiai összetételét és meghatározzák jellemzőit. A keringő magassága 6,2 méter, tömege 2223 kilogramm, ebből 118 tudományos műszer és 925 hajtóanyag. A légköri szonda tömege 339 kilogramm. Ez magában foglalja a visszatérő modult, amely megvédi a szondát a hőmelegedéstől annak légköri lassulása alatt, és egy süllyedési modult, amely a visszatérő modulba van zárva, 121 kilogrammos tömegű és 30 kilogramm műszert tartalmaz.
A keringő felülről lefelé a következőket tartalmazza:
A Galileo egyedülálló architektúrával rendelkezik az űrszondák körében: ez egy műhold, amelynek ellentétesen forgó platformja van, vagyis egy alkatrész állandó forgásban van ("forog"), percenként három fordulat mellett (kivételesen 10 fordulat / perc). amikor a fő meghajtás működik), míg az űrszonda többi része álló helyzetben van ("kioldás"):
Ennek az architektúrának a fejlesztése bonyolultnak bizonyult: abban az időben a bolygóközi űrszondákat általában 3 (fix) tengelyen stabilizálták . A Galileo számára kiválasztott architektúrát bizonyos távközlési műholdak ihlették, amelyek ezt a technikát használják hasznos terhelésükhöz. De Galilei korlátai sokkal súlyosabbak. Míg a távközlési műholdak csak a forgótengelyen keresztül vezetik át az elektromosságot, az űrszondának is nagy sebességgel kell továbbítania az adatokat. Ezenkívül a nagy erősítésű antenna célzását 0,1 ° pontossággal kell fenntartani , amelyet ebben a konfigurációban nehéz fenntartani, míg a telekommunikációs műholdak körülbelül 1 ° -kal elégedettek . Végül a súlycentrálás okán a fonott fúvóka, amely a fonott résszel integrálódik, be van kapcsolva a fonatlan részbe, ami azt jelenti, hogy a csatornákon át kell vezetni a hajtóanyagokat a két részegység összekapcsolására szolgáló mechanizmuson keresztül. A projektmérnökök küzdöttek az űrszonda ezen részének fejlesztésével. Ezt az architektúrát soha nem fogják használni a később fejlesztett bolygóközi járművekben.
Az űrszonda elindításakor a nem megpörgetett részt csavarokkal rögzítik a fonott részhez, hogy korlátozzák az interfészt képező golyóscsapágyak mechanikai terhelését. Ezeket a csavarokat egy pirotechnikai töltet tönkreteszi, amint az űrszonda pályára áll. Az alkatrészt a fonott alkatrésszel integrálissá teszik, ha a fő hajtóművet használják, vagyis háromszor a Jupiter körüli keringés fázisában. Az (ellen) forgást biztosító motorok körülbelül 3 wattot fogyasztanak.
EnergiaTekintettel a Jupiter és a Nap közötti távolságra, a Galileónak 65 m 2 napelemet kellene szállítania ahhoz, hogy elegendő energiával rendelkezzen működéséhez a jovi rendszerben való tartózkodás alatt. A többi bolygó felé indított szondához hasonlóan a Galileo rendelkezésére álló energiát ezért két rádióizotóp termoelektromos generátor (RTG) szolgáltatja. Minden RTG egy 5 méter hosszú árboc végére van felszerelve, és 7,8 kilogramm plutónium 238-at tartalmaz . Induláskor az RTG-k összesen 570 wattot termelnek. A visszatérő energia havonta 0,6 watttal csökken, és miután a Jupiter körüli pályára állították, a szondának csak 493 wattja van.
Fedélzeti számítógépA Galileo két számítógépet használ. A Parancs és Adat Alrendszer (CDS) végrehajtja a földi vezérlők által továbbított tárolt parancsokat. Figyelembe véve az oda-vissza jel által elvárt időt (körülbelül 50 perces nagyságrendű), az űrszondának önállóan kell elvégeznie az összes olyan feladatot, mint például a műszerek mutatása, azok kiváltása, a gyors orientációs korrekciók vagy a biztonsági mentés műveletei. egyik berendezésének meghibásodása. Egy második számítógép, az Attitude and Articulation Control Subsystem (AACS) feladata a különféle érzékelők által szolgáltatott adatok értelmezése az űrszonda tájolására vonatkozóan, és irányítja a rakétamotorokat az irány, a sebesség, a forgás és a korrekció módosítása érdekében. pálya vagy pálya.
Galileo küldetés ró nagyon magas kitettség a sugárzás által termelt sugárzási övek veszik körül, hogy a Jupiter. Ez a jelenség lebontja az elektronikus áramköröket, és olyan hibákat generál, amelyek megbéníthatják az űrszonda agyát. Nem lehet teljesen megvédeni, de a hatás korlátozható, ha redundáns architektúrát választunk edzett elektronikus áramkörök alapján . A projektmérnökök hét RCA 1802 mikroprocesszoron alapuló architektúrát választottak a CDS vezérlő és irányító rendszerhez, amelyek párhuzamosan működhetnek, és részben kompenzálhatják a különösen alacsony frekvenciát (1,6 megahertz). Kezdetben három párhuzamosan működik, három redundáns rendszert alkot, a hetedik pedig tartalékként szolgál. De a nagy erősítésű antenna meghibásodásának felfedezése sokkal nehezebb feldolgozást jelent a számítógép számára, amely most felelős az adatok szűréséért és tömörítéséért. A rendszert repülés közben úgy alakítják át, hogy a hét mikroprocesszor párhuzamosan működjön. Ezen kívül 11 RCA 1802 mikroprocesszort használ a tudományos műszerek elektronikája.
A tájolás szabályozásáért a második számítógép, az AACS egy 16 bites rendszer, amely négy 4 bites AMD Am2900 (en) mikroprocesszoron alapszik . A redundancia érdekében két ilyen típusú számítógép van a fedélzeten.
A tudományos eszközök által összegyűjtött adatokat, ha nem valós időben továbbítják a Földre, egy négysávos mágnesszalagos rögzítő rendszer tárolja. Az 560 méter hosszú és 6 milliméter széles mágnesszalag kapacitása 109 megabájt, amely 178 fényképet képes tárolni. Az adatok másodpercenként 787 kilobit sebességgel rögzíthetők, és különböző sebességgel kimenhetők. A mágneses magnetofon, amelynek állítólag biztonsági rendszernek kellett lennie, a misszió létfontosságú rendszerévé válik, amikor kiderül a nagy erősítésű antenna meghibásodása. Most gyakorlatilag minden adatot el kell tárolni, mielőtt újra továbbítanák a Földre.
Távközlés Hőszabályozás Hozzáállás-ellenőrzésA Galileo 3,15 fordulat / perc sebességgel forog önmagán, amelyet röviden 10,5 fordulat / percre növelnek, hogy javítsák az iránystabilitást a fő meghajtás használatakor. Ezt a gyors forgást arra használják, hogy kommunikáljon a légköri szondával, még mielőtt elengedné.
MeghajtásA szondát a Retro Propulsion Module (RPM) nevű egység hajtja . Ez magában foglalja a folyékony hajtóanyagú rakéta motor 400 newton a tolóerő használt manőverek igénylő nagy váltásokat. A Jupiter közelébe érkezésig ez a motor használhatatlan volt, mert a fúvókát elfedte az 1995. július 13-án szabadjára engedett atmoszférikus szonda. A pálya és pálya korrekcióit, az irányváltozás és a forgási sebesség változását (a Galileo forog ) a 12 kicsi rakétamotor , 10 newton tolóerővel, két két méter hosszú gerendán 6 darabos csoportokba szerelve. Minden motor ugyanazt a metil-hidrazin / nitrogén-peroxid hipergolikus hajtóanyag- kombinációt használja . Ezeknek a hajtóanyagoknak a 925 kilogrammját, amelyek körülbelül 1500 m / s Delta-v értéket képesek biztosítani , két tartályban tárolják és nagy nyomáson tárolt hélium ( 12,5 bar) hajtja, amelynek szondája 7 kilogrammot hordoz. A teljes meghajtási rendszert a német Messerschmitt-Bölkow-Blohm (MBB) és a Daimler Benz Aero Space AG ( DASA ) fejlesztette ki.
Tudományos berendezésekA keringő tizenegy tudományos műszerből áll, amelyek össztömege 118 kilogramm. Azok a műszerek, amelyek a környező térben lévő mezőket és részecskéket mérik, integrálódnak a szonda testével, ezért be vannak vonva annak forgási mozgásába. Azokat a műszereket, amelyeknek a látótávolságuknak rögzítettnek kell maradniuk (kamera stb.), Olyan emelvényre kell felszerelni, amelynek forgási mozgása kompenzálja az űrszonda önmagán történő forgását.
Hangszer | Leírás | Célok | Előadások | Tömeg | fogyasztási teljesítmény |
Megvalósította |
---|---|---|---|---|---|---|
SSI | Látható fény kamera | Galilei műholdak feltérképezése 1 km felbontással A Jupiter légköri keringésének vizsgálata |
Gyújtótávolság: 1500 mm , f / 8.5 CCD: 800 x 800 pixel Optikai mező: 0,47 ° 8 szűrő |
28 kg | 15 W | |
NIMS | Infravörös képalkotó spektrométer közelében | A Jupiter holdjainak felületi összetétele A Jupiter légkörének hőmérséklete és összetétele |
Hullámhosszak: 0,7-5,2 nm Spektrális felbontás: 0,03 μm Optikai tér: 0,5 mradianus |
18 kg | 12 W | JPL |
UVS | Ultraibolya spektrométer | Gázok és aeroszolok mérése a Jupiter légkörében | Hullámhosszak: 1150-4300 Å | 4 kg | 4,5 W | Colorado Egyetem |
EUV | Távol ultraibolya spektrométer | A kén- és oxigénion-kibocsátás vizsgálata az Io tórusával, az atomok vizsgálata A Jupiter aurorajának atomjainak és hidrogénmolekuláinak vizsgálata A Jupiter nappali égboltjának lumineszcenciájának vizsgálata |
Hullámhosszak: 54-128 nm | 13 kg | lásd UVS | lásd UVS |
PPR | Photopolarimeter | A légköri részecskék eloszlása és jellemzői A Jupiter által kibocsátott hőáramok és a Naptól kapott hőáramok összehasonlítása |
Hullámhosszak: különálló sávok láthatatlan és közeli infravörös fényben. Radiométer> 42 mikron |
4 kg | ||
MAG | Magnetométer | A mágneses tér intenzitásának és variációinak mérése | 32 - 16384 y | 7 kg | 6 W | UCLA |
EPD | Energia részecske detektor | Nagy energiájú elektronok, protonok és nehézionok mérése a Jupiter magnetoszférájában és környékén Az ezeket a részecskéket érintő folyamatok vizsgálata |
Ionok: 0,02 - 55 MeV Elektronok: 0,015 - 11 MeV |
10 kg | 6 W | Johns Hopkins Egyetem |
PLS | Plazma detektor | Az elektronok és az alacsony energiájú ionok összetétele, energiája és háromdimenziós eloszlása | 1 ev 50 keV -on 64 sávban | 13 kg | 11 W | iowai egyetem |
PWS | Plazma hullám detektor | Elektromágneses hullámokat észlel, és elemzi a hullámok és részecskék közötti kölcsönhatásokat | E: 5 - 5,6 MHz B: 5 - 160 MHz Széles sáv: 1/10/80 kHz |
7 kg | 10 W | Iowai Egyetem |
DDS | Porszemcsés detektor | A porszemcsék tömegének, sebességének és elektromos töltésének mérése | Tömeg 10 −16 és 10 −6 g között Sebesség 2 és 50 km / s között , másodpercenként 100 ütésig |
4 kg | 1,8 W |
Max-Planck Intézet ( Németország ) |
HIC | Energia részecske detektor | Nagy energiájú elektronok, protonok és nehézionok mérése a Jupiter magnetoszférájában és környékén Az ezeket a részecskéket érintő folyamatok vizsgálata |
A széntől a nikkelig terjedő ionok Energia: 6 - 200+ M eV / mag |
8 kg | ||
RS | Rádiótudomány | Az égi tárgyak légkörének és sugarainak szerkezetének meghatározása A Jupiter és holdjainak tömegének meghatározása |
X- és S-sáv jelek | - | JPL / Stanford Egyetem |
Az ellenforgatható platformra szerelt műszerek a következők:
Az űrszonda testéhez rögzített műszerek:
Az SSI kamera.
Az UVS / EUV ultraibolya spektrométer.
Nehézionos detektorok.
A PWS műszer a plazma hullámok mérésére.
A Galileo légköri szonda felépítése szorosan a Pioneer Venus légköri szondák felépítéséből ered . Bár a Jupiter légkörének felső rétegei kevésbé sűrűek, mint a Vénusz bolygóé, a Jovian szondának egy ilyen jelentős hőcsúccsal kell megküzdenie 48 km / s sebességgel érkező sebessége miatt , ami négyszer több, mint a Vénusz. Másrészt a lassulási csúcs kevésbé fontos, mivel 250 g- mal szemben a Pioneer Venus 458 g- mal rendelkezik . A Galileo légköri szonda tartalmaz egy visszatérő modult, amely a gép szívének lassítás közbeni védelméért felel, amely a hasznos terhet (tudományos műszerek) és a kiszolgáló berendezéseket (telekommunikáció, fedélzeti számítógép) tartalmazó süllyesztési modult foglalja magában . A légköri szonda tömege 339 kilogramm, ebből 213 a visszatérő modulhoz és 126 a leszálló modulhoz. A két rész átmérője 126, illetve 66 centiméter.
Visszatérő modulA visszatérő modul két hőpajzsból áll, amelyek egymásba vannak beágyazva. A 45 fokos szöget bezáró, lekerekített kúp alakú elülső lökhárítót, amely a legerősebb hő agressziónak van kitéve, fenolos szénből készült ablatív hőszigetelés borítja, amelynek vastagsága a középpontban 14,6-tól 5, 4-ig terjed. centiméter a periférián. A hátsó pajzs gömb alakú gyantaszerkezet. A visszatérő modul több mint 80 kilogrammot veszít hőpajzsának tömegéből a légköri visszatérés során. Körülbelül két perc lassulás után, amelynek során a szonda körülbelül 250 g-ot vesz át , a sebesség kb. 0,5 kilométer / másodpercre esett vissza, a moduláris visszatérés két félhéjjának lelassításáért felelős 2,4 méteres dacronos ejtőernyő szabadul fel. a különböző eszközök közül, hogy hozzáférjenek a Jupiter légköréhez. Az ereszkedő modul hátsó pajzsának része egy pilóta ejtőernyő, amelyet a szonda éles lelassulása után vetettek be. Radioizotópos fűtőrendszereket használnak annak lehetővé tételére, hogy a szonda túlélje a Földről érkező hosszú tranzit során.
Leszálló modulMiután a visszatérő modult elengedték, az ereszkedő modul átlépi a Jupiter légkörét egy ejtőernyő végétől felfüggesztve. A velencei légköri szondákkal ellentétben lassulás után nem szabadul fel, mivel a keresztezett légköri réteg kisebb sűrűségű. Hasonlóképpen, az ereszkedő modul nem hermetikus, mert a nyomás és a hőmérséklet körülményei kevésbé korlátozóak (legalábbis abban a fázisban, amikor a szondának működnie kell), és korlátozza az egység tömegét. Minden alrendszert és műszert egy lezárt csomagolásba csomagolnak, amely megvédi az elektronikát a Jupiter gázoktól. Az energiát szolgáltatott három akkumulátorok 13 elemek a lítium - kén-dioxid elegendő kapacitással ellátásához a szonda, hogy a végén a küldetése. Az alkalmazott technológia új, és ezt később általánosítják más szondák, például a Mars Explorer Rover vagy a Huygens esetében . Az akkumulátorokat indításkor töltik, és utána már nincs szükség újratöltésre. A fő akkumulátor, amelynek három 13 cellából álló részegysége van, 22 amperórát biztosít. A szonda valódi kis fedélzeti számítógéppel rendelkezik, két példányban, a redundancia biztosítása érdekében. A rádióberendezés, amely tudományos adatokat továbbít az S-sávban lévő pályára , szintén felesleges a meghibásodás megelőzése érdekében. Szélsebesség és légköri abszorpció mérésére is szolgál.
A légköri szonda hat tudományos műszert hordoz, amelyek detektorai öt nyílást és négy ablakot használnak a leeresztő modul testében. Az egyik műszer detektort telepít a hajótesten kívül:
Hangszer | Leírás | Célok | Előadások | Tömeg | fogyasztási teljesítmény |
Megvalósította |
---|---|---|---|---|---|---|
UPS | Légköri mérőállomás | Méri a nyomást, a hőmérsékletet, a sűrűséget és a molekulatömeget a magasság függvényében | Hőmérséklet 0 és 540 K között 0 és 28 bar közötti nyomás |
4 kg | 6,3 W | Ames Kutatóközpont (NASA) San José Állami Egyetem |
NMS | Semleges tömegspektrométer | A légkör kémiai összetételének mérése | 1–150 atomtömegű molekulák és atomok | 11 kg | 29 W | Goddard Űrrepülési Központ |
VOLT | Hélium detektor | A hélium relatív bőségének mérése | Pontosság: 1% | 1 kg | 1,1 W |
Bonni Egyetem Rostocki Egyetem (Németország) |
NEP | Nephelometer | Észleli a felhőket és a részecskék fázisváltozásait (szilárd ⇔ folyadék) | 0,2 - 20 µm és 3 cm 3 közötti részecskék | 5 kg | 14 W |
Ames Kutatóközpont (NASA) San José Állami Egyetem |
NFR | Sugárzásmérő | Helyileg méri a nap- és hőenergiát a magasság függvényében. | 6 infravörös szűrő 0,3 és 100 mikron között | 3 kg | 7 W | Wisconsini Egyetem |
LRD / PPE | Energia részecske és villámdetektor | Méri az energia részecskéket a belső magnetoszférában, valamint a villámok létezését | 1–100 kHz-es halszem detektorok |
2 kg | 2,3 W |
Floridai Egyetem , Németországi Szövetségi Köztársaság Bell Laboratories |
A Jupiter légkörébe süllyedve a Galileo légköri szondájának műszerei lehetővé tették ennek az egy és több fontos eredménynek az első helyszíni elemzését , ezért egyesek megkérdőjelezték a kialakult modelleket vagy a korábbi megfigyelések alapján, kaptak:
A Galileo kilenc rövid hatótávolságú repülést hajtott végre a Jupiter Europe műholdon . E repülések közül kettő kevés adatot eredményezett, miután az űrhajó a kritikus pillanatban "túlélési módba" borult. A legutóbbi felmérésre csökkentett költségvetés keretében került sor, amely csak korlátozott megfigyeléseket tett lehetővé. A legfontosabb felfedezések a következők:
A Galileo hatszor repült a Jupiter Ganymede műholdja fölött kis magasságban (260 és 3100 kilométer között), és minden alkalommal nagyon sok adatot gyűjtött. A fő eredmények a következők:
Galileo kilencszer repült át Jupiter Callisto műholdján . A főbb összegyűjtött adatok a következők:
A Galileo hétszer repült a Jupiter Io műholdja felett, de az első és az utolsó repülés kevés tudományos adatot adott. Az elvégzett megfigyelések több mint száz aktív vulkán azonosítását tették lehetővé ezen hold felszínén, köztük a Naprendszer legerősebb Lokit . Ezek óriási áramlású lávát termelnek, így a szakemberek szerint ez a hold tökéletesen ábrázolja a poklot. Két milliárd évre kell visszamennie a Föld történetében, hogy megtalálja az ilyen erőszak jelenségeit. Az űrszonda kamerája képes volt közelképeket készíteni a láva kitöréséről, amely több mint 1,5 kilométerre emelkedett a hold felszíne felett. Ezek nagyon erőszakos jelenségek oka a felület Io fejlődik sokkal gyorsabb, mint a Földön: két átrepülésekről egymástól öt hónap telt el (G7 és C10), az űrszonda így megfigyelhető, hogy egy régió, melynek átmérője 400 kilométer körül a vulkán Pillan volt ebben az időintervallumban teljesen lávaréteg borítja. A geológiai jelenségeket főleg a Jupiter által generált árapályerők okozzák, amelyek az Io pályáján lévő pozíciójának megfelelően ingadoznak (ez utóbbi nem kör alakú). Ezek az erők deformálják a bolygót, mint egy gumilabda. A kőzetek ebből eredő belső súrlódása hatalmas mennyiségű belső hőt hoz létre, amely kétszer akkora hőáramot képvisel, mint a Föld vulkanizmusa. A 16 kilométeres magasságban tetőző hegyeket fedezte fel az űrszonda. Úgy tűnik, nem vulkáni eredetűek. Más fotók azt mutatják, hogy ezek a csúcsok fokozatosan eltűnnek a tömegük okozta hatalmas földcsuszamlások következtében.
A Galileo által a Jupiter által létrehozott mágneses mezőben az Io szintjén található "lyuk" felfedezése , kiegészítve a hold gravitációs mezőjének mérésével , lehetővé teszi, hogy arra következtessünk, hogy annak fémes magja vasból és szulfidból, vasból áll. 900 kilométer átmérővel vagy teljes átmérőjének 52% -ával. Az első repülés az Io felett a Jovi-rendszerbe érkezéskor az űrszonda műszerei megjegyezték az ionoszféra jelenlétét 900 kilométeres magasságban, míg a korábbi űrszondák által összegyűjtött adatok szerint ennek 50-100-ra kellett volna elérnie a csúcsot kilométer. Ezek a különbségek tükrözik az Io körüli tér ezen régiójának nagy változatosságát.
A Jupiter Métis , az Amalthée , a Theébé és az Adrastée négy belső holdja kering a négy galileai hold és a Jupiter között. Ezeket a kis műholdakat (a legnagyobb 270 kilométer hosszú, míg a legkisebb galilei műhold átmérője 3121 kilométer) viszonylag közelről megfigyelhettük, amikor a Galileo- missziót meghosszabbították, és a misszió vezetői úgy döntöttek, hogy csökkentik az űrszonda pályájának perigéjét. Viszonylag részletes fotókat készített az űrszonda.
Galileo a Shoemaker-Levy 9 üstökös és a Jupiter bolygóval ütközik . A próba több elsődleges. Ez az első szonda, amely sikeresen rövid távolságot repült egy aszteroida ( Gaspra ) felett, és az első szonda, amely egy külső bolygó körül és a Jupiter körül kering. Ez egyben az Atlantis amerikai űrsiklóról indított első űrszonda . A Jupiterbe történő átjutása során a szonda áthalad a valaha megfigyelt legintenzívebb bolygóközi porviharon . A Föld feletti repülés során a Galileo műszerei egy hatalmas medencét észlelnek a Hold túlsó oldalán , amelyet korábban nem figyeltek meg.
A Pwyll-kráter Európán.
Ganymede felületének részlete.
A Galileo projekt hátrányai - a tervezési szakasz hossza, a nagy nyereségű antenna anomáliája és hatása az összegyűjtött tudományos adatok mennyiségére, valamint a költségvetés túllépése - döntő befolyást gyakorolnak a projekt későbbi feltárási stratégiájára. NASA naprendszer. Vezetői, a két másik kiemelt típusú projekt - az 1990-es évek elején fejlesztés alatt álló Cassini-Huygens , amelynek költségvetése felrobbant, és a kudarcba fulladt Mars Observer (1992) - előrehaladása miatt szintén hamarosan úgy döntenek, hogy a drága küldetések vége, hogy kevésbé ambiciózus, de kevésbé kockázatos projektek felé mozogjanak, és lehetővé tegyék az eredmények gyors elérését. Ezt az új stratégiát , amelyet Daniel Goldin " gyorsabb, jobb, olcsóbb " ( "gyorsabb, jobb, olcsóbb" ) szlogenben foglalnak össze, ezután megkérdőjelezik. A 2000-es évek közepén, nagyon kedvező körülmények között (a Mars-roverek és a keringők sikere) kifejlesztett Mars Science Laboratory a zászlóshajó visszatérését fogja jelenteni .
A Jupiter és holdjainak vizsgálata továbbra is kiemelt cél. 2007 februárjában a New Horizons szondája a Plútó felé tartva Jupiter és holdjainak átrepülését hajtotta végre. Kamerái, amelyek hatékonyabbak, mint a Galileo, jobb képeket készítenek a bolygóról és holdjairól. A 2011-ben elindított Juno űrszondát 2016-ban a Jupiter körüli sarki pályára helyezik, hogy tanulmányozzák a légkör összetételét és a Jupiter magnetoszférájának jellemzőit. A JUICE , az Európai Űrügynökség űrszondája 2022-ben indul, és Ganymede-t tanulmányozza, miután 2030-ban kering a hold körül. Várhatóan korábban kétszer repült Európa felett . 2014-ben a NASA megpróbálkozott egy misszióval, hogy megvizsgálja a holdat Európában , de költségvetési korlátokba ütközött.
: a cikk forrásaként használt dokumentum.
Fő források