Geekly articles weekly

يطير بلوتو مع الآفاق الجديدة



ننتظر هذا الأسبوع حدثًا تاريخيًا - لأول مرة سيطير الجهاز الأرضي عبر بلوتو. سيكون مسبار نيوهورايزون بعد ظهر يوم 14 يوليو على مسافة 12،500 كيلومتر فقط من الكوكب القزم. ولكن نظرًا لحقيقة أن معدل نقل البيانات في هذه المسافات سيكون حوالي 1 كيلوبت في الثانية ، سيتم إرسال البيانات من المسبار لعدة أشهر. لا تعمل مشاهدة الرحلة بعد بلوتو في البث عبر الإنترنت ، لكنها لا تهم. بفضل مجتمع المتحمسين ، يمكننا التحليق فوق بلوتو افتراضيًا ، في جهاز محاكاة الفضاء Orbiter ، ونرى لأنفسنا تقريبًا كيف سيحدث هذا الحدث.

القليل من العتاد



New Horizons في مجمع التجميع والاختبار

يبلغ وزن مسبار New Horizons 478 كجم ، منها 77 كجم وقود (هيدرازين) و 30 كجم معدات علمية. يستخدم RTG كمصدر للكهرباءمع 11 كجم من البلوتونيوم 238. في وقت الوصول إلى بلوتو ، تولد RTG ما يقرب من 200 واط من الطاقة. يتم تغليف الجهاز بطبقة واقية من الحرارة متعددة الطبقات (Dacron ، Mylar ، Kapton) ، والتي تعمل أيضًا كحماية ضد النيازك الدقيقة ، ويتم تسخينها بالحرارة المنبعثة أثناء تشغيل الإلكترونيات. لإعادة ضبط الحرارة الزائدة في المناطق الداخلية من النظام الشمسي ، يتم توفير الستائر ، وإذا لم يكن هناك ما يكفي من الحرارة من الإلكترونيات ، فستعمل الأتمتة على تشغيل السخانات. يتم تركيب هوائيين منخفضي الكسب على المسبار (للاتصالات قصيرة المدى) وهوائي واحد متوسط ​​وعالي الكسب. يتكون نظام الدفع من 16 محركًا مجتمعة في مجموعتين من 8 لمزيد من الموثوقية. في كل مجموعة ، يتم استخدام محركين مع دفع 0.5 كجم لتصحيح المسار ، و 6 محركات مع دفع 80 جرامًا للتوجيه.يحتوي الكمبيوتر المحمول على معالج مقاوم للإشعاع بتردد 12 ميجاهرتز ومحرك أقراص صلبة بسعة 8 جيجابايت. يتم تكرار الكمبيوتر ومحرك الأقراص أيضًا. إلى عن علىلتحديد موضع الجهاز في الفضاء ، يتم استخدام مستشعرين نجميين ومستشعرين شمسيين (احتياطي) ووحدتي قياس بالقصور الذاتي مع الجيروسكوبات وأجهزة قياس التسارع. يتم تنفيذ توجيه الجهاز في الفضاء باستخدام المحركات ؛ في وضع الطيران إلى الهدف ، يتم تثبيت المسبار أيضًا عن طريق الدوران.







على متن "نيو هورايزونز" ، تم تركيب سبعة أجهزة علمية:
  • أليس . مطياف للأشعة فوق البنفسجية. وتتمثل مهمتها في تحديد معلمات جو بلوتو. في وضع التوهج الجوي ، يلتقط ما ينبعثه الغلاف الجوي في نطاق الأشعة فوق البنفسجية ، وفي وضع الكسوف ، عندما تطير نيو هورايزونز عبر ظل بلوتو ، ستحدد تكوين الغلاف الجوي من طيف امتصاص ضوء الشمس. تعديل لهذا الجهاز يقف أيضا على مسبار روزيتا.
  • Ralph. -. - .
  • LORRI. . 50 /, 100 , , .
  • SWAP. . - .
  • PEPSSI. . SWAP , .
  • SDC. . , « ».
  • REX. , .





لم يكن التحضير للإطلاق والإطلاق بدون مشاكل. في خريف عام 2005 ، وصل إعصار ويلما إلى كيب كانافيرال ، مما ألحق الضرر بمرحلة المرحلة الأولى بسبب حطام بوابات المجمع ومجمع الاختبارات. يجب تغيير المسرّع. تم فحص خزان الوقود للمرحلة الأولى بشكل إضافي ، لأنه تم تدمير خزان مماثل أثناء الاختبار. انتقلت جميع هذه الحوادث بداية من 11 إلى 17 يناير. في كل يوم يزداد الوضع الباليستي سوءًا ، غادرت الأرض منطقة مركز مدارها ، وكان يجب إنفاق المزيد والمزيد من الوقود للتغلب على جاذبية الأرض والشمس. تم ترك كمية أقل من الوقود للتشتت ، مما أدى إلى إطالة الطريق إلى بلوتو. والبدء بعد 2 فبراير جعل من المستحيل مناورة الجاذبية في المشتري ، الأمر الذي سيؤخر المهمة أكثر.
17 يناير ، لم تحدث البداية - منعت رياح قوية. في 18 يناير ، توقف مركز التحكم في المسبار فجأة. في 19 يناير ، كان لا بد من تأجيل البداية لمدة 52 دقيقة بسبب انخفاض الغطاء السحابي ، ولكن أخيرًا ، الساعة 19:00 UTC ، انطلقت New Horizons من الأرض:



بعد حوالي 100 ثانية ، انفصلت مسرعات الجانب الأولى ، كان هناك ما يصل إلى خمسة - تم استخدام أثقل نسخة من مركبة الإطلاق Atlas V لإطلاقها. بعد أربع دقائق ونصف ، توقفت المحركات الروسية RD-180 ، التي كانت في المرحلة الأولى ، وبعد عشر دقائق دخلت المرحلة الثانية إلى المدار المرجعي. بعد توقف لمدة عشرين دقيقة ، تم تشغيل محرك المرحلة الثانية مرة أخرى ، ووصلت سرعة الآفاق الجديدة إلى 12.4 كم / ثانية. ثم جاء دور وحدة زيادة سرعة تشغيل الوقود الصلب Star-48. كانت حزمة المسبار وكتلة التعزيز غير مبررة حتى 60 دورة في الدقيقة ، وبعد 80 ثانية تقريبًا ، تسارع محرك "نيو هورايزونز" إلى 16 كم / ثانية بالنسبة للأرض ، ليصبح أول جهاز لتطوير السرعة الفضائية الثالثة مباشرة من مدار الأرض ("الرواد" و " وصل فوييجرز "فقط بعد مناورة الجاذبية في المشتري).


الرسوم المتحركة للانفصال عن المرحلة العليا والمزيد من الطيران

تمتد من المشتري


بعد عام واحد فقط ، في فبراير 2007 ، مرت نيو هورايزونز عبر المشتري على مسافة 2.3 مليون كيلومتر (حوالي 32 أقطار) ، حيث تلقت 4 كم / ثانية "مجانية" بسبب مناورة الجاذبية واختصار الطريق إلى بلوتو بثلاث سنوات. لم تحقق الأدوات العلمية في سيناريو حقيقي لمرور جسم سماوي فحسب ، بل جمعت أيضًا بيانات مثيرة للاهتمام. بعد انتهاء مهمة جاليليو في عام 2003 ، لم يقم أحد بزيارة حي المشتري ، وكانت أدوات نيوهورايزن أفضل بكثير.


بقعة حمراء كبيرة من خلال عيون Ralph


Animation لبركان على Io

بلوتو


بعد كوكب المشتري ، طارت نيو هورايزونز لسنوات في سبات. عبر المسبار مدار زحل في يونيو 2008 ، وأورانوس في مارس 2011. على الرغم من حقيقة أن بعض الأدوات بدأت العمل في وقت سابق ، استيقظ المسبار تمامًا في 6 ديسمبر 2014. وابتداءً من شهر كانون الثاني (يناير) ، حصلنا على صور أقرب من بلوتو وأقماره:






بلوتو. أحدث لقطة من 11 يوليو

مخطط الرحلة معروف بالفعل ، يمكن مشاهدته عن طريق تنزيل تطبيق NASA's Eyes من الموقع الرسمي أو بمشاهدة تسجيل على YouTube (من الأفضل توسيعه في وضع ملء الشاشة):



وسنلقي نظرة على هذه الرحلة في Orbiter. لهذا نحن بحاجة إلى:

ترتيب التثبيت:
  1. فك في مجلد محاكي "بلوتو وأقمار".
  2. في المجلد \ Config من المحاكي ، أضف الأسطر إلى ملف Sol.cfg
    Planet## = Pluto
Pluto:Moon1 = Charon
Pluto:Moon2 = Nix
Pluto:Moon3 = Hydra
    استبدال الشبكة مع رقم الكوكب. في حالتي ، كان الرقم الأخير 8 ، غيّر ## إلى 9:
  3. افتح مجلد محاكي "آفاق جديدة".
  4. فك في ملف محاكي "New Horizons Pluto Encounter" ، والذي يستبدل الملفات الموجودة.

شغّل Orbiter. البرنامج النصي الذي نحتاجه يسمى New Horizons - Pluto Encounter


Hi Pluto!


مفاتيح التحكم:
  • F1 - تبديل العرض من الشخص الأول / الثالث.
  • T - تسريع الوقت 10 مرات ، R - إبطاء.
  • :

    Num 5 .
  • Z — ( ), X — ( )
  • F9 — , .
  • H — . //.


بلوتو في الأفق:


14 يوليو:


11:11 بالتوقيت العالمي المنسق ، قرب بلوتو وشارون ، إلى نقطة التقارب القصوى أقل من ساعة.


11:32 UTC. هل ستلتقط New Horizons مثل هذه الصورة؟


11:50 UTC (14:50 بتوقيت موسكو). نقطة التقارب القصوى موجودة بالفعل على الجانب الخارجي من مدار بلوتو ، من هنا ستكون مرئية كمنجل.


12:50 UTC (15:50 بتوقيت موسكو). ندخل ظل بلوتو. سيقوم مطياف أليس بجمع بيانات مثيرة للاهتمام هنا.


14:15 UTC (17:15 بتوقيت موسكو). ندخل ظل تشارون.


~ 20 ساعة UTC في 14 يوليو. من المنطقة المجاورة لهذه النقطة ، يجب على New Horizons إرسال إشارة "الاتصال بالوطن" ، مما يعني أن كل شيء سار على ما يرام. على الأرض ، سيتم استقباله في حوالي الساعة 4 صباحًا في موسكو.


الأسئلة الشائعة الصغيرة


هل سيكون هناك بث عبر الإنترنت من المسبار؟
لا ، لن يحدث ذلك. في 14 يوليو ، سيطير المسبار طوال الوقت تقريبًا في وضع كتم الصوت اللاسلكي. هذا يرجع إلى حقيقة أن الهوائي والأدوات العلمية مثبتة بشكل صارم على الجسم ، ويمكنك إما جمع البيانات أو نقلها إلى الأرض. بالإضافة إلى ذلك ، معدل نقل البيانات منخفض ، في منطقة 1 كيلو بت في الثانية. في هذا الوضع ، سيتم إرسال صورة LORRI واحدة لمدة ساعة تقريبًا. أنا لا أتحدث عن حقيقة أن هوائيات شبكة Deep Space Network التي تعمل مع المحطات بين الكواكب لا يتم التخلي عنها بالكامل لتلبية احتياجات New Horizons ، فإن النظام الشمسي لديه محطات كافية للعمل معها ، و New Horizons MCC سعيدة إذا استقبلت 8 ساعات من وقت الهوائي في اليوم.

ثم ما يجب التركيز عليه ، ما هي الأحداث المتوقعة؟
أهم حدث سيعرفه الجمهور هو "الاتصال بالمنزل" في حوالي الساعة الرابعة صباحًا بتوقيت موسكو. سيعني ذلك أن الآفاق الجديدة لم تواجه أي شيء ، ولم تدخل في الوضع الآمن ، ولم تقع أي حوادث أخرى.

متى ستكون الصور الفريدة الجديدة؟
من المتوقع أن يتم استلام صورة بلوتو من منطقة التقارب القصوى في 15 يوليو ، ومن المتوقع صورة شارون في 16. من المتوقع أن تكون الصور الملونة الأولى حوالي 18 يوليو. وسيستغرق نقل جميع البيانات التي تم جمعها أشهرًا ، ويخططون لإكمالها بالفعل في عام 2016.

لماذا هذا الاتصال البطيء؟
يتم تحديد سرعة الاتصال من خلال القدرة على التمييز بين الإشارة والضوضاء. بعبارات بسيطة للغاية ، كلما قلت قوة المرسل ، كلما كان الهوائي أصغر وكلما زادت المسافة ، كان من الضروري إرسال البيانات بشكل أبطأ بحيث يمكن تفكيكها على جانب الاستقبال. يمكن لهوائي بحجم تلسكوب Arecibo ، يتم تشغيله من محطة طاقة نووية ، إرسال البيانات بوحدات غيغابايت ، إن لم تكن تيرابايت في الثانية. يجب أن يكون "New Horizons" مع هوائي بقطر 2 متر ومصدر طاقة على متن الطائرة 200 وات راضياً بأقل من ذلك بكثير.
انظر أيضًا نظريات شانون لقناة ضجيج .

ماذا سيحدث لآفاق جديدة بعد ذلك؟
بعد رحلة بلوتو ، سيتم البحث عن كائن مناسب في حزام كويبر. خصوصية المسار تعني أن الهدف المناسب يجب أن يكون في مخروط ضيق للغاية ، على سبيل المثال ، Eris ليس مناسبًا تمامًا كهدف.

وهل يمكنك دخول مدار بلوتو؟
"نيو هورايزونز" لها سرعة بالنسبة إلى بلوتو ~ 13 كم / ثانية. إن إمداد الوقود الكلي على المسبار يكفي لتغيير السرعة بمقدار 500 متر / ثانية. وإذا صممنا السفينة ، ونغير نسبة الأجزاء بشكل تعسفي ، فإن الكبح على المحركات الكيميائية للمحطة التي تزن 478 كيلوغرامًا سيصل حوالي 6 كيلوغرامات إلى مدار بلوتو ، بما في ذلك المحركات التي من شأنها الفرامل ، والخزانات حيث تم تخزين الوقود.
في الوقت نفسه ، من الناحية النظرية ، يمكن القيام بمهمة تدور حول بلوتو. لكنها سوف تتطلب:
  1. عقود من مناورات الجاذبية أو حركة أبطأ فقط (لإخماد السرعة النسبية المنخفضة لبلوتو)
  2. .
  3. - .

على هذه الخلفية ، تبدو فكرة تسريع مركبة صغيرة نسبيًا إلى سرعة عالية ، والسفر إلى بلوتو في غضون عشر سنوات فقط وجمع المعلومات من مسار الرحلة سريعة ورخيصة وفعالة.

أين بلوتو الآن؟
إذا نظرت بعد منتصف الليل إلى السماء ورسمت خطًا ذهنيًا من خلال Deneb و Altair ، فسيكون بلوتو منخفضًا فوق الأفق في كوكبة القوس. حجمه 14 ، ولن يعمل لرؤية بلوتو في مقاريب الهواة.



بواسطة علامة Orbiter منشورات أخرى حول السفر إلى الفضاء الافتراضي.

في إعداد المنشور ، تم استخدام مواد من مجلة Cosmonautics News. الآن يمكن شراء المجلة ليس فقط على الورق ولكن أيضًا في شكل رقمي ، في تطبيق "VipishiSmart: Digital Press" ، المتوفر لنظامي iOS و Android.

Source: https://habr.com/ru/post/ar381515/

More articles:


All Articles