ЭнВижн (космический зонд) ⇐ Васина Википедия

[wiki_de]

'''EnVision''' — запланированная миссия Европейского космического агентства|Европейского космического агентства (ЕКА) по геологическому изучению планеты Венера (Планета)|Венера и ее атмосферы. EnVision оснащен радиолокационными приборами, которые составляют карту поверхности и отображают подземные слои планеты, несколькими спектрометрами, которые анализируют состав атмосферы и поверхности, а также радионаучным экспериментом по изучению гравитационного поля Венеры. В частности, EnVision будет собирать данные о развитии, геологической активности и климате Венеры. Зонд будет исследовать как недра, так и поверхность и атмосферу планеты.

Зонд является частью программы Европейского космического агентства Cosmic Vision 2015-2025|Cosmic Vision. Космическое агентство сотрудничает в этой миссии с американским космическим агентством НАСА, которое предоставляет радар с синтезированной апертурой Венеры. Остальные инструменты разработаны европейскими институтами, такими как Немецкий аэрокосмический центр DLR или Университет Тренто. EnVision планируется запустить не раньше 2031 года.
== Планирование ==
В 2012 году ожидалось, что EnVision будет запущен в 2022 году. Первоначально это предполагалось сделать с помощью фрегата «Союз».
После выбора программы начался «этап определения» миссии, в ходе которого были разработаны зонд и его инструменты. В проекте, среди прочего, принимала участие немецкая космическая компания OHB. этап разработки.< ref>
== Миссия ==
=== Цели исследования ===
Вместе с космическим зондом НАСА VERITAS EnVision обеспечит комплексное научное исследование Венеры. Оба орбитальных аппарата имеют одни и те же инструменты.
Зонд оснащен приборами в области радиолокационной визуализации, радиолокационной поляриметрии и радиометрии, инфракрасного спектрометра | инфракрасной и УФ-спектрометрии.
* Разработка поверхности и интерьера
* текущая и прошлая геологическая и тектоническая деятельность
* Влияние геологических процессов на атмосферу и климат
* Наличие океанов или воды
* Потери тепла и парниковый эффект
Для геоморфологии|геоморфологического изучения геологических процессов на Венере зонд с полярной орбиты использует радар с синтезированной апертурой|SAR, методы визуализации и измерения дальности. Вулканическая активность планеты анализируется с помощью измерений в ближнем инфракрасном и микроволновом диапазонах. Картирование излучательной способности различных длин волн осуществляется с помощью спектрометрии и способствует изучению состава поверхности. Зонд также будет искать вулканические газы, такие как диоксид серы и карбонилсульфид, и их сочетание с другими особенностями активных геологических регионов. Ожидается, что EnVision также составит карту не менее 50% гравитационного поля Венеры. Зонд должен определить число Лява «k2» с точностью ±0,01. Это сделано для того, чтобы сузить размер и состав ядра и мантии Венеры.
=== Структура ===
EnVision будет представлять собой трехосный стабилизированный зонд со стартовой массой около 1350 кг и потребляемой мощностью 2,8 кВт.
Система управления зондом состоит из звездных датчиков, определяющих ориентацию полета, и инерциального измерительного блока, определяющего скорость вращения и ускорение зонда. Два резервных солнечных датчика обеспечивают сохранение ориентации зонда относительно солнца. Кроме того, используется система определения и управления ориентацией с четырьмя реактивными колесами, которая обеспечивает стабилизацию (космический полет) и управление ориентацией и орбитой зонда. Зонд питается смесью смешанных оксидов азота|MON и метилгидразина. Основным двигателем будет двигатель Лерос (двигатель) | LEROS-4 с тягой 1 килоньютон | кН и два резервных комплекта из восьми двигателей системы управления реакцией | RCS с тягой 10 Н, которые будут использоваться для маневров коррекции орбиты. Максимальная скорость, требуемая двигателями, составляет 1700 м/с. Топливный бак расположен в центральном трубчатом элементе. Для обеспечения питания используется литий-ионная батарея, которая может обеспечить в общей сложности 10 000 ватт-часов энергии. Солнечная система состоит из двух крыльев, каждое с тремя панелями и имеет общую площадь 15 м2. Размеры модулей выбраны таким образом, чтобы все запланированные операции можно было проводить даже в неблагоприятных положениях относительно Солнца и они могли способствовать атмосферному торможению.

Система связи представляет собой восходящий канал Х-диапазона для приема команд дистанционного управления и измерения расстояния, нисходящий канал Х-диапазона для передачи данных телеметрии и нисходящий канал Ка-диапазона для передачи данных измерений. Для этой цели используется антенна диаметром 2,5 м с высоким коэффициентом усиления. Это дополняется несколькими антеннами с низким коэффициентом усиления. В диапазоне Ка для усиления сигналов по-прежнему используется лампа бегущей волны. Ожидается, что зонд будет находиться в контакте со станциями дальнего космоса в среднем 9,3 часа в день. Используется сеть радиостанций ЕКА ESTRACK.

=== Процесс ===

Миссия спроектирована таким образом, чтобы все инструменты, находящиеся на зонде, могли проводить измерения и выполнять многочисленные наблюдения. Различные требования к инструментам представляют собой проблему. «Инфракрасный картограф» может работать только на теневой стороне Венеры, в то время как «ВенСпец-У» приходится использовать на дневной стороне. Кроме того, затраты должны были быть примерно такими же, как и у других миссий Cosmic Vision M. Запланированное окно запуска откроется в ноябре 2031 года и продлится примерно 20 дней. В течение этого периода есть одна стартовая возможность в день. После этого миссия может стартовать примерно каждые шесть месяцев.
В качестве ракеты-носителя EnVision была выбрана европейская ракета-носитель Ariane 6 в конфигурации с двумя твердотопливными ускорителями (Ariane 62). Через 36 минут после запуска, после того как двигатель Vinci верхней ступени проработал 13 минут, EnVision, как сообщается, движется со скоростью 2,35 м/с и склонением (астрономическим) верхней ступени ракеты -4°. После отделения начинается так называемая «Фаза ранних операций запуска» (LEOP), во время которой солнечные модули разворачиваются и производятся небольшие корректировки орбиты. Этот этап должен длиться около трех дней. Запланированный процесс перемещения Венеры состоит из прямого полета без пролета с Землей и занимает около 15 месяцев. Атмосферное торможение планируется начать через 45 дней после выхода зонда на орбиту Венеры. Он состоит из нескольких тысяч оборотов орбиты, при которых перицентр первоначально лежит в более высоких уровнях атмосферы, так что апоапсис уменьшается с каждым оборотом из-за гидравлического сопротивления атмосферы. Ожидается, что этот маневр продлится 16 месяцев, при этом EnVision совершит проход через атмосферу примерно 2000 раз.

Планируется, что орбита зонда будет иметь апоцентр высотой 500 км в конце атмосферного торможения и поднять перицентр перед началом научных экспериментов. Орбита должна иметь наклон от 87 до 89° и высоту от 220 до 510 км над землей, что будет означать период обращения около 92. «Радионаучный эксперимент» требует «квазиполярной орбиты | полярной» орбиты, в то время как «Радар Венеры с синтезированной апертурой» должен проводить измерения на высоте ниже 500 км. Фаза научных исследований должна длиться шесть сидерических дней Венеры, то есть около четырех земных лет. Во время фазы измерений апоапсис больше проверять не следует, поэтому он уменьшится. После завершения миссии зонд выключается и продолжает входить в атмосферу, в результате чего он в конечном итоге сгорает в атмосфере.
Миссию можно успешно выполнить и при других условиях запуска, таких как более короткий переход и более длительное атмосферное торможение. В качестве альтернативы плановому переносу существует также возможность более длительного переноса с пролетом мимо земли.

== Инструменты ==
=== Радар Венеры с синтезированной апертурой ===
«Радар Венеры с синтезированной апертурой» (VenSAR, немецкий язык|по-немецки примерно «радар Венеры с синтезированной апертурой») — это радар, предназначенный для получения изображений выбранных областей Венеры с разрешением от 30 до 10 метров на пиксель. Целью является реконструкция стратиграфии (геологии) поверхности и установление связей между различными слоями поверхности. Путем исследования под двумя разными углами падения измерения необходимо записать в цифровую модель рельефа определенных территорий. Кроме того, результаты поляризации горизонтально передаваемых и вертикально принимаемых, а также горизонтально передаваемых и принимаемых электромагнитных волн и использования пассивной радиометрии должны определять излучательную способность и шероховатость поверхности. Сравнивая данные VenSAR и «Магеллан» (космический зонд)|Магеллан, можно определить вулканические и тектонические изменения за период десятилетий. Чтобы составить карту топографии Венеры с использованием измерений VenSAR, радарграмметрия анализирует сдвиги изображений или измерения параллакса между радиолокационными изображениями под разными углами падения. Ограниченная зона освещения зонда обеспечивает вертикальное разрешение 2,5 м и пространственное разрешение 4 км.
Лаборатория реактивного движения НАСА и Калифорнийский технологический институт в первую очередь участвуют в разработке VenSAR. Ведущий ученый — Скотт Хенсли из Лаборатории реактивного движения.
Радиочастотная подсистема состоит из синтезатора частоты, повышающего преобразователя, ВЧ-приемника, понижающего преобразователя, твердотельного усилителя мощности и системы накопления энергии. Система основана на спутнике наблюдения Земли Soil Moisture Active Passive Earth, в котором используемый там генератор чирпа заменен генератором сигналов. Синтезатор частоты должен быть основан на термокомпенсированном генераторе TCXO | Тактовый сигнал частотой 400 МГц получается из этой основной частоты в качестве тактового сигнала для цифро-аналогового преобразователя в генераторе сигналов. Система накопления энергии преобразует напряжение, генерируемое зондом, в напряжение, подходящее для твердотельного усилителя мощности. ДЭА расположен в компоненте массой около 15 кг. Внутри устройства возвращающиеся сигналы радара оцифровываются аналого-цифровым преобразователем. Частота дискретизации составляет 200 MSPS (мегавыборок в секунду). Полученные данные подвергаются субдискретизации, сжатию и переносу в запоминающее устройство зонда. Цифровая обработка сигналов будет осуществляться на программируемой вентильной матрице. Другие задачи DEA включают управление системой, синхронизацию, сбор телеметрических данных и преобразование в постоянный ток.

=== Подповерхностный радиолокатор ===
Подповерхностный радиолокационный зонд (SRS) — это радиолокационный прибор, используемый для изучения подповерхностных слоев Венеры. Для этого он излучает низкочастотные радиоволны, которые проникают в недра, взаимодействуют там со слоями горных пород и отражаются обратно на SRS. Изучая изменения в полученном сигнале, природу недр можно отобразить на наземном радаре#radargram|radargram.
За разработку SRS отвечает Университет Тренто, а команду возглавляет Лоренцо Бруззоне. СРС исследует недра на глубине от нескольких сотен до тысяч метров с вертикальным разрешением 20 м. При выборе частоты устройства учитывались различные материалы, такие как базальт, гранит и риолит, а также интерференция сигналов из ионосферы. Была выбрана центральная частота 9 МГц с полосой пропускания от 5 до 6 МГц.
=== Спектрометр Венеры ===
«Спектрометр Венеры» (VenSpec, по-немецки «Спектрометр Венеры») состоит из трех различных инструментов, которые работают независимо друг от друга и дополняют друг друга. VenSpec предназначен для предоставления результатов о текущем состоянии Венеры и ее эволюции, а также для поиска вулканической активности на планете путем изучения спектральных, термических и композиционных особенностей и создания карты состава поверхности.
==== Картограф спектроскопии Венеры ====
«Картограф спектроскопии Венеры» (VenSpec-M, по-немецки «Картограф спектроскопии Венеры») — инструмент для спектроскопического | спектроскопического исследования поверхности Венеры. Предполагается провести измерения теплового излучения поверхности с целью исследования вулканической активности и состава поверхности. «ВенСпец-М» основан на приборе VIRTIS, установленном на борту «Венеры Экспресс». По сравнению с VIRTIS, VenSpec-M предназначен для исследования более 60% поверхности Венеры и обеспечивает более широкий спектральный охват.
==== Спектроскопия Венеры высокого разрешения ====
«Спектроскопия Венеры высокого разрешения» (VenSpec-H, по-немецки «Спектроскопия Венеры с высоким разрешением») представляет собой инфракрасный спектрометр, предназначенный для картирования приземной атмосферы на ночной стороне, а также атмосферы над облачным покровом. на дневной стороне Венеры. Особое внимание уделяется газам, связанным с вулканизмом и другими изменениями поверхности. В первую очередь будут изучены газы диоксид серы|SO2, карбонилсульфид|COS, окись углерода|CO, вода|H2O и полутяжелая вода|HDO в нижние слои атмосферы. Прибор состоит из решеточного спектрометра с эшелле-сеткой и инфракрасного детектора HgCdTe для спектрального диапазона от 1,0 до 2,5 мкм.
==== Ультрафиолетовая спектроскопия Венеры ====
«Ультрафиолетовая спектроскопия Венеры» (VenSpec-U, по-немецки «Ультрафиолетовая спектроскопия Венеры») предназначена для исследования воздействия геологической деятельности на атмосферу. Кроме того, VenSpec-U предназначен для исследования связи между вулканизмом на Венере и колебаниями мезосферы | мезосферных газов, а также различиями в облаках и твердых частицах. Для этого прибор измеряет частоту присутствия серосодержащих вулканических газов в облачном покрове и УФ-контрастность посредством спектрального анализа обратно рассеянного солнечного света.
=== Радионаучный эксперимент ===
Радионаучный эксперимент (RSE) состоит из гравитационного эксперимента и эксперимента по радиозатмению. Первый предназначен для составления карты гравитационного поля Венеры и, таким образом, позволяет сделать выводы о внутренней структуре Венеры. Эксперимент проводится с использованием восходящей линии связи X-диапазона и двухдиапазонной нисходящей линии связи | двух диапазонов X-Ka, посредством которых зонд находится в контакте с земной станцией. Эффект Доплера, возникающий при отправке сигналов, позволяет определить изменения скорости зонда и восстановить траекторию. Орбитальные возмущения, измеренные с помощью этого метода, могут дать выводы о гравитационном поле Венеры. На борту зонда имеется транспондер и антенна для передачи данных. «Радиозатменный эксперимент» призван исследовать температурную структуру атмосферы Венеры на высоте от 90 до 35 км, а также наличие серной кислоты. При радиозатмении радиосигнал, посланный через атмосферу Венеры, принимается наземной станцией на Земле. Температуру можно определить путем смещения частоты сигнала. Кроме того, радиоволны частично поглощаются облаками, по которым можно определить содержание серной кислоты. Для данного эксперимента зонд должен быть оснащен сверхстабильным генератором, имеющим дисперсию Аллана менее 10-12 в периоде от 1 до 1000 с Прибор разработан Лаборатория планетологии и геодинамики в Нантском университете под руководством Каролины Дюмулен.
== См. также ==
* Хронология миссий на Венеру
* Список космических зондов

* [https://envisionvenus.eu/ Официальный сайт]
* [https://www.cosmos.esa.int/web/envision EnVision] на сайте ЕКА
* [https://www.dlr.de/de/pf/forschung-tran ... e/envision EnVision] на сайте DLR



Категория:Зонд Венеры
Категория:Планируемая космическая миссия
Категория:Европейское космическое агентство

Подробнее: https://de.wikipedia.org/wiki/EnVision_(Raumsonde)