Geekly articles weekly

Terbang Pluto dengan Cakrawala Baru



Minggu ini kita sedang menunggu peristiwa bersejarah - untuk pertama kalinya aparatus bumi akan terbang melewati Pluto. Penyelidikan New Horizons pada sore hari 14 Juli akan berada pada jarak hanya 12.500 km dari planet katai. Tetapi karena fakta bahwa kecepatan transfer data pada jarak seperti itu akan sekitar 1 kilobit per detik, data dari probe akan dikirim selama berbulan-bulan. Menonton penerbangan melewati Pluto dalam siaran online tidak berfungsi, tetapi itu tidak masalah. Berkat komunitas penggemar, kami dapat terbang melewati Pluto secara virtual, di simulator ruang Orbiter, dan hampir melihat sendiri bagaimana acara ini akan berlangsung.

Sedikit material



Cakrawala Baru di kompleks perakitan dan pengujian

Penyelidikan Cakrawala Baru memiliki berat awal 478 kg, di mana 77 kg adalah bahan bakar (hidrazin) dan 30 kg adalah peralatan ilmiah. RTG digunakan sebagai sumber listrikdengan 11 kg plutonium-238. Pada saat kedatangan di Pluto, RTG menghasilkan daya sekitar 200 watt. Perangkat ini dibungkus dengan lapisan pelindung panas multilayer (Dacron, Mylar, Kapton), yang juga berfungsi sebagai perlindungan terhadap mikrometeorit, dan dipanaskan oleh panas yang dilepaskan selama pengoperasian elektronik. Untuk mengatur ulang panas berlebih di bagian dalam tata surya, disediakan tirai, dan jika tidak ada cukup panas dari elektronik, otomasi akan menyalakan pemanas. Dua antena dengan gain rendah dipasang pada probe (untuk komunikasi jarak pendek) dan satu antena dengan gain sedang dan tinggi. Sistem propulsi terdiri dari 16 mesin yang dikombinasikan dalam dua kelompok 8 untuk keandalan yang lebih besar. Dalam setiap kelompok, dua mesin dengan daya dorong 0,5 kg digunakan untuk memperbaiki lintasan, dan 6 mesin dengan daya dorong 80 gram untuk orientasi.Komputer on-board memiliki prosesor tahan radiasi dengan frekuensi 12 MHz dan drive solid-state 8 GB. Komputer dan drive juga digandakan. Untukuntuk menentukan posisi perangkat di ruang angkasa , dua sensor bintang, dua sensor matahari (cadangan) dan dua unit pengukuran inersia dengan giroskop dan akselerometer digunakan. Orientasi perangkat di ruang angkasa dilakukan dengan menggunakan mesin, dalam mode penerbangan ke target, probe juga distabilkan oleh rotasi.







Tujuh instrumen ilmiah "New Horizons" terpasang:
  • Alice . Spektrometer UV. Tugasnya adalah menentukan parameter atmosfer Pluto. Dalam mode cahaya atmosfer, ia menangkap apa yang dipancarkan atmosfer dalam rentang UV, dan dalam mode gerhana, ketika New Horizons terbang melalui bayang-bayang Pluto, ia akan menentukan komposisi atmosfer dari spektrum penyerapan sinar matahari. Modifikasi perangkat ini juga terdapat pada probe Rosetta.
  • Ralph. -. - .
  • LORRI. . 50 /, 100 , , .
  • SWAP. . - .
  • PEPSSI. . SWAP , .
  • SDC. . , « ».
  • REX. , .





Persiapan untuk peluncuran dan peluncuran bukan tanpa masalah. Pada musim gugur 2005, Badai Wilma tiba di Cape Canaveral, yang merusak akselerator tahap pertama oleh puing-puing gerbang perakitan dan kompleks pengujian. Akselerator harus diubah. Tangki bahan bakar tahap pertama harus diperiksa tambahan, karena tangki yang sama hancur selama pengujian. Semua insiden ini memindahkan awal dari 11-17 Januari. Setiap hari situasi balistik memburuk, Bumi meninggalkan daerah pericenter orbitnya, dan semakin banyak bahan bakar harus dihabiskan untuk mengatasi daya tarik Bumi dan Matahari. Lebih sedikit bahan bakar yang tersisa untuk dibubarkan, dan ini memperpanjang jalan menuju Pluto. Dan awal setelah 2 Februari membuat manuver gravitasi di Jupiter tidak mungkin, yang akan menunda misi lebih jauh lagi.
17 Januari, permulaan tidak terjadi - angin kencang dicegah. Pada 18 Januari, pusat kendali probe tiba-tiba mati. Pada 19 Januari, permulaan harus ditunda selama 52 menit karena tutupan awan rendah, tetapi akhirnya, pada pukul 19:00 UTC, New Horizons lepas landas dari tanah:



Setelah ~ 100 detik, akselerator sisi pertama berpisah, ada sebanyak lima - versi terberat dari kendaraan peluncuran Atlas V digunakan untuk meluncurkannya. Setelah empat setengah menit, mesin RD-180 Rusia, yang berada di tahap pertama, dimatikan, dan sepuluh menit kemudian tahap kedua memasuki orbit referensi. Setelah jeda dua puluh menit, mesin tahap kedua dihidupkan lagi, dan New Horizons mencapai kecepatan 12,4 km / s. Kemudian tibalah pergantian unit overclocking bahan bakar Star-48. Bundel probe dan blok booster itu tidak terpuntir hingga 60 putaran per menit, dan setelah ~ 80 detik mesin New Horizons dipercepat hingga 16 km / s relatif terhadap Bumi, menjadi perangkat pertama yang mengembangkan kecepatan ruang ketiga langsung dari orbit Bumi (Perintis dan Voyagers "mencapainya hanya setelah manuver gravitasi di Jupiter).


Animasi pemisahan dari panggung atas dan penerbangan lebih lanjut

Rentang jupiter


Hanya setahun kemudian, pada Februari 2007, New Horizons terbang melewati Jupiter pada jarak 2,3 juta km (sekitar 32 diameter), menerima "bebas" 4 km / s karena manuver gravitasi dan memperpendek jalur ke Pluto tiga tahun. Instrumen ilmiah tidak hanya memeriksa dalam skenario nyata dari perjalanan benda langit, tetapi juga mengumpulkan data yang menarik. Setelah misi Galileo berakhir pada tahun 2003, tidak ada yang mengunjungi lingkungan Yupiter, dan instrumen-instrumen cakrawala baru jauh lebih baik.


Bintik merah besar melalui mata Ralph


Animation of a volcano on Io

Pluto


Setelah Jupiter, New Horizons terbang selama bertahun-tahun dalam hibernasi. Probe melintasi orbit Saturnus pada Juni 2008, dan Uranus pada Maret 2011. Terlepas dari kenyataan bahwa beberapa instrumen mulai bekerja lebih awal, probe sepenuhnya bangun pada 6 Desember 2014. Dan, mulai bulan Januari, kita semakin dekat dengan foto-foto Pluto dan bulan-bulannya:






Pluto. Cuplikan terbaru dari 11 Juli

. Bagan penerbangan sudah diketahui, dapat dilihat dengan mengunduh aplikasi NASA's Eyes dari situs web resmi atau dengan menonton rekaman di YouTube (lebih baik untuk memperluasnya di layar penuh):



Dan kita akan melihat penerbangan ini di Orbiter. Untuk ini kita perlu:

Pesanan Instalasi:
  1. Buka paket ke folder simulator "Pluto dan Bulan".
  2. Di folder \ Config simulator, tambahkan baris ke file Sol.cfg
    Planet## = Pluto
Pluto:Moon1 = Charon
Pluto:Moon2 = Nix
Pluto:Moon3 = Hydra
    mengganti kisi dengan nomor planet. Dalam kasus saya, angka terakhir adalah 8, ubah ## menjadi 9:
  3. Buka paket ke folder simulator "Cakrawala Baru".
  4. Buka paket ke dalam folder simulator "New Horizons Pluto Encounter", menimpa file yang ada.

Luncurkan Orbiter. Skrip yang kita butuhkan disebut New Horizons - Pluto Encounter


Hai Pluto!


Tombol kontrol:
  • F1 - mengalihkan tampilan dari orang pertama / ketiga.
  • T - mempercepat waktu sebanyak 10 kali, R - melambat.
  • :

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


Pluto dalam pandangan:


14 Juli


11:11 UTC, Pluto dan Charon close-up, ke titik konvergensi maksimum kurang dari satu jam.


11:32 UTC. Akankah New Horizons mengambil foto seperti itu?


11:50 UTC (14:50 waktu Moskow). Titik pemulihan hubungan maksimum sudah ada di sisi luar orbit Pluto, dari sini ia akan terlihat sebagai sabit.


12:50 UTC (15:50 waktu Moskow). Kami memasuki bayangan Pluto. Spektrometer Alice akan mengumpulkan data yang sangat menarik di sini.


14:15 UTC (17:15 waktu Moskow). Kami memasuki bayangan Charon.


~ 20 jam UTC pada 14 Juli. Dari titik ini, cakrawala baru harus mengirim sinyal "panggilan pulang", yang berarti bahwa semuanya berjalan dengan baik. Di Bumi, ia akan diterima sekitar jam 4 pagi di Moskow.


FAQ kecil


Apakah akan ada siaran online dari probe?
Tidak, tidak akan. Pada 14 Juli, probe akan terbang hampir setiap saat dalam mode radio diam. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa antena dan instrumen ilmiah terpasang dengan kaku pada tubuh, dan Anda dapat mengumpulkan data atau mengirimkannya ke Bumi. Selain itu, kecepatan transfer data rendah, di wilayah 1 kilobit per detik. Dalam mode ini, satu foto LORRI akan dikirim sekitar satu jam. Saya tidak berbicara tentang fakta bahwa antena Deep Space Network yang bekerja dengan stasiun antarplanet tidak diberikan sepenuhnya untuk kebutuhan New Horizons, Tata Surya memiliki cukup stasiun untuk bekerja dengan, dan New Horizons MCC senang jika menerima 8 jam waktu antena per hari.

Lalu apa yang harus difokuskan, acara apa yang diharapkan?
Peristiwa paling penting yang akan disadari publik adalah "panggilan pulang" sekitar pukul 4 sore waktu Moskow. Ini berarti bahwa cakrawala Baru tidak menemukan apa pun, tidak masuk ke mode aman, dan tidak ada insiden lain terjadi.

Kapan foto unik baru akan dibuat?
Foto Pluto dari area pemulihan hubungan maksimum diperkirakan akan diterima pada 15 Juli, foto Charon diharapkan pada tanggal 16. Foto berwarna pertama diharapkan sekitar 18 Juli. Dan transfer semua data yang dikumpulkan akan memakan waktu berbulan-bulan, mereka berencana untuk menyelesaikannya pada tahun 2016.

Mengapa koneksi begitu lambat?
Kecepatan komunikasi ditentukan oleh kemampuan untuk membedakan sinyal dari noise. Dalam istilah yang sangat sederhana, semakin rendah daya pemancar, semakin kecil antena dan semakin besar jaraknya, semakin lambat untuk mengirimkan data sehingga dapat dibongkar di sisi penerima. Antena seukuran teleskop Arecibo, yang ditenagai dari pembangkit listrik tenaga nuklir, dapat mengirimkan data dalam gigabit, jika tidak terabit per detik. "New Horizons" dengan antena dengan diameter 2 meter dan sumber daya onboard 200 W harus puas dengan yang lebih sedikit.
Lihat juga teorema Shannon untuk saluran dengan noise .

Apa yang akan terjadi pada cakrawala baru sesudahnya?
Setelah penerbangan Pluto, pencarian akan dilakukan untuk objek yang cocok di sabuk Kuiper. Spesifisitas lintasan berarti bahwa target yang sesuai harus dalam kerucut yang sangat sempit, misalnya, Eris tidak sepenuhnya cocok sebagai target.

Dan bisakah Anda memasuki orbit Pluto?
"New Horizons" memiliki kecepatan relatif terhadap Pluto ~ 13 km / s. Total pasokan bahan bakar pada probe cukup untuk mengubah kecepatan hingga ~ 500 m / s. Dan jika kita merancang kapal, mengubah rasio bagian secara sewenang-wenang, maka mengerem mesin kimia stasiun seberat 478 kg akan menghasilkan sekitar 6 kilogram ke orbit Pluto, termasuk mesin yang akan mengerem, dan tangki tempat bahan bakar akan disimpan.
Pada saat yang sama, secara teori, misi dengan mengorbit Pluto dimungkinkan. Tapi dia akan membutuhkan:
  1. Manuver gravitasi selama beberapa dekade atau hanya gerakan yang lebih lambat (untuk mengurangi kecepatan relatif rendah Pluto)
  2. .
  3. - .

Terhadap latar belakang ini, gagasan untuk mempercepat kendaraan yang relatif kecil ke kecepatan tinggi, terbang ke Pluto hanya dalam sepuluh tahun dan mengumpulkan informasi dari jalur penerbangan tampaknya cepat, murah dan efisien.

Di mana Pluto sekarang?
Jika, setelah tengah malam, Anda melihat langit dan secara mental menggambar garis melalui Deneb dan Altair, maka Pluto akan rendah di atas cakrawala di rasi Sagitarius. Besarnya 14, dan tidak akan berhasil melihat Pluto di teleskop amatir.



Dengan menandai Orbiter, publikasi lain tentang perjalanan ruang angkasa virtual.

Dalam mempersiapkan publikasi, bahan-bahan dari majalah Cosmonautics News digunakan. Sekarang majalah tersebut dapat dibeli tidak hanya dalam bentuk kertas tetapi juga dalam bentuk digital, dalam aplikasi "VipishiSmart: Digital Press", tersedia untuk iOS dan Android.

Source: https://habr.com/ru/post/id381515/

More articles:


All Articles