Исследование Меркурия - Exploration of Mercury

Первый зонд, посетивший самую сокровенную планету, был Маринер 10.
Вид на Меркурий с Маринер 10 в марте 1975 г.

В исследование Меркурия играет второстепенную роль в космических интересах мира. Это наименее изученный внутренняя планета.[1] По состоянию на 2015 г. Маринер 10 и МЕССЕНДЖЕР миссии были единственными миссиями, которые внимательно наблюдали за Меркурий. МЕССЕНДЖЕР сделал три облет перед выходом на орбиту вокруг Меркурия.[2] Третья миссия на Меркурий, BepiColombo, совместная миссия Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) и Европейское космическое агентство, состоит из двух зонды. МЕССЕНДЖЕР и BepiColombo предназначены для сбора дополнительных данных, чтобы помочь ученым понять многие загадки, открытые Маринер 10'с облетами.

По сравнению с другими планетами, Меркурий сложно исследовать. Скорость, необходимая для его достижения, относительно высока, а его близость к Солнцу затрудняет выведение космического корабля на устойчивую орбиту вокруг него.[3] МЕССЕНДЖЕР был первым зондом на орбите Меркурия.

Интерес к Меркурию

Меркурий не был в центре внимания многих космические программы. Потому что планета так близко к солнце и спины относительно собственной оси очень медленно, температура его поверхности колеблется от 427 ° C (801 ° F) до -173 ° C (-279 ° F).[4] Текущий интерес к Меркурию вызван неожиданными наблюдениями Маринер 10. Перед Маринер 10, астрономы думали, что планета просто вращается вокруг Солнца в очень эллиптическая орбита.[4] За планетой наблюдали наземные телескопы, и Маринер 10 предоставили данные, которые прояснили или опровергли многие из их выводов.[2]

Несколько миссий были нацелены на Меркурий, потому что очень трудно получить спутниковая орбита по всей планете. Меркурий орбиты Солнце очень быстро (от 24,25 миль в секунду (39,03 км / с) до 30 миль в секунду (48 км / с)), поэтому космический корабль должен лететь очень быстро, чтобы достичь его. Близость Меркурия к Солнцу означает, что космические корабли еще больше ускоряются Солнцем. гравитационный тяги, требующей значительных затрат топлива для замедления на выведение на орбиту.[5] Отсутствие у Меркьюри атмосфера[4] создает дополнительные проблемы, поскольку исключает аэротормоз. Таким образом, при посадке потребуются еще более высокие требования к топливу.[6]

Миссии

Прошлые миссии

Маринер 10

Основная статья: Маринер 10

Маринер 10 был НАСА зонд чьей основной целью было наблюдение за атмосферой, поверхностью и физическими характеристиками Меркурия и Венера. Это была недорогая миссия, выполненная менее чем за $ 98 миллионов.[7] Маринер 10 запущен в 12:45 стандартное восточное время 3 ноября 1973 г., с мыс Канаверал.[8] Поскольку Меркурий находится так близко к Солнцу, было слишком сложно включить в маршрут орбиту вокруг Меркурия, поэтому Маринер 10 вращался вокруг Солнца. Чтобы добраться до пункта назначения, спутник был ускоренный с гравитационное поле Венеры. Затем 29 марта 1974 года он пролетел недалеко от Меркурия, когда летел к Солнцу. Это было первое наблюдение Меркурия с близкого расстояния. После встречи Маринер 10 находился на такой орбите вокруг Солнца, что для каждой из своих орбит Меркурий делал две, и космический корабль и планета могли бы снова встретиться. Это позволило зонду пройти мимо Меркурия еще два раза до завершения миссии; эти встречи произошли 21 сентября 1974 г. и 16 марта 1975 г. Однако, поскольку одна и та же сторона Меркурия освещалась во время каждого пролета, по завершении миссии Маринер 10 сфотографировал всего 45% его поверхности. Миссия закончилась, когда зонд контроль отношения газ закончился 24 марта 1975 года. Поскольку космический корабль больше не управлялся без двигателей, работающих на газообразном азоте, на зонд была отправлена ​​команда выключить передатчик.[9]

Тщательные наблюдения позволили собрать два важных набора данных. Зонд обнаружил Меркурий магнитное поле, который очень похож на земной. Это стало неожиданностью для ученых, потому что Меркурий очень медленно вращается вокруг своей оси. Во-вторых, были предоставлены визуальные данные, которые показали большое количество кратеры на поверхности планеты.[10] Визуальные данные также позволили ученым определить, что Меркурий «не испытал значительного модификация земной коры ”.[11] Это также добавляло загадочности магнитному полю, поскольку ранее считалось, что магнитные поля вызваны эффектом расплавленного динамо, но поскольку изменений земной коры было мало, это подорвало эту идею. Визуальные данные также позволили ученым исследовать состав и возраст планеты.[12]

МЕССЕНДЖЕР

Основная статья: МЕССЕНДЖЕР
Анимация МЕССЕНДЖЕРс траектория вокруг Меркурий с 15 марта 2011 г. по 30 декабря 2014 г.
   МЕССЕНДЖЕР ·   Меркурий

МЕССЕНДЖЕР был НАСА орбитальный зонд Меркурия. МЕССЕНДЖЕР означает «Меркурийная поверхность, космическая среда, геохимия и определение дальности». Он был запущен из мыс Канаверал 3 августа 2004 г., после однодневной задержки из-за непогоды.[13][14] Зонду потребовалось около шести с половиной лет, прежде чем он вышел на орбиту вокруг Меркурия. Для корректировки скорости спутник совершил несколько облетов гравитационной рогаткой Земли, Венеры и Меркурия. Он прошел мимо Земли в феврале 2005 года, а затем мимо Венеры в октябре 2006 года.[2] и в октябре 2007 года. Кроме того, зонд совершил три прохода над Меркурием: один в январе 2008 года, один в октябре 2008 года и один в сентябре 2009 года, прежде чем выйти на орбиту в 2011 году. Во время этих облетов Меркурия было собрано достаточно данных для получения изображений более 95% его поверхности.

МЕССЕНДЖЕР использовал химикат биотопливо система как для достижения Меркурия, так и для выхода на орбиту.[15] МЕССЕНДЖЕР'Запланированный выход на орбиту был успешно осуществлен 18 марта 2011 года. Завершение миссии было запланировано где-то в 2012 году, когда было подсчитано, что топлива для поддержания орбиты зонда больше не будет.[16] Основная миссия была завершена 17 марта 2012 г., когда было собрано около 100 000 изображений.[17] МЕССЕНДЖЕР 6 марта 2013 г. достигла 100% картирования Меркурия и 17 марта 2013 г. завершила свою первую расширенную годичную миссию.[18] Зонд продолжал собирать научные данные до 30 апреля 2015 года, когда под затухающей орбитой зонд упал на поверхность Меркурия.[19][20]

В МЕССЕНДЖЕР Миссия была разработана для изучения характеристик и окружающей среды Меркурия с орбиты. В частности, научными целями миссии являются:[21][22]

Текущие миссии

BepiColombo

Основная статья: BepiColombo

В эту миссию к Меркурию войдут два спутника: планетарный орбитальный аппарат Меркурия (MPO) и Mio (магнитосферный орбитальный аппарат Меркурия, MMO). Каждый орбитальный аппарат имеет определенную цель: MPO - получать изображения в нескольких длинах волн для картирования поверхности и состава экзосферы Меркурия, а Mio's - изучать магнитосфера. Европейское космическое агентство и Японское агентство аэрокосмических исследований работают совместно с BepiColombo и оба предоставили один из двух орбитальных аппаратов. ЕКА предоставило MPO, а JAXA предоставило Mio.[3] В BepiColombo миссия попытается собрать достаточно информации, чтобы ответить на эти вопросы:

  1. Что мы можем узнать от Меркьюри о составе солнечная туманность и формирование планетная система ?
  2. Почему нормализованная плотность Меркурия заметно выше, чем у всех других планет земной группы, а также Луна ?
  3. Ядро Меркурия жидкое или твердое?
  4. Является ли Меркурий тектонически активным сегодня?
  5. Почему такая маленькая планета обладает собственным магнитным полем, а у Венеры, Марса и Луны его нет?
  6. Почему спектроскопический наблюдения не показывают наличия каких-либо утюг, а это элемент якобы основная составляющая Меркурия?
  7. Содержат ли постоянно затененные кратеры полярных регионов сера или водяной лед?
  8. Каковы производственные механизмы экзосфера ?
  9. В отсутствие каких-либо ионосфера, как магнитное поле взаимодействует с Солнечный ветер ?
  10. Намагниченная среда Меркурия характеризуется чертами, напоминающими полярные сияния, радиационные пояса и магнитосферный суббури наблюдаются на Земле?
  11. С наступлением Меркьюри перигелий было объяснено с точки зрения пространство-время кривизны, можем ли мы воспользоваться близостью Солнца, чтобы проверить общая теория относительности с повышенной точностью?[3]

Нравиться Маринер 10 и МЕССЕНДЖЕР, BepiColombo буду использовать гравитационные рогатки с Венеры и Земли. BepiColombo буду использовать солнечная электрическая тяга (ионные двигатели), а затем также использовать аналогичные маневры на Луне, Венере и Меркурии. Эти методы будут замедлять орбитальные аппараты по мере их приближения к Меркурию. Важно избегать использования топлива для замедления орбитальных аппаратов, когда они приближаются к Солнцу, чтобы минимизировать гравитационное влияние Солнца.[2]

В BepiColombo миссия утверждена в ноябре 2009 г.,[23] и успешно запущен 20 октября 2018 года. Он должен выйти на орбиту вокруг Меркурия в декабре 2025 года. Его основная миссия продлится до мая 2027 года с возможным продлением до мая 2028 года.[24]

Предлагаемые миссии

Меркурий-П

Основная статья: Меркурий-П

Меркурий-П (Меркурий-П) - это предполагаемый полет к Меркурию Российского космического агентства. В настоящее время[когда? ] Предполагаемая дата запуска - 2031 год. Планируется, что это будет спускаемый аппарат.[нужна цитата ]

Отмененные миссии

Наблюдатель Меркурия

Основная статья: Наблюдатель Меркурия

Предложение Mercury Observer было отменено в Планетарный наблюдатель программа.

Сравнение МЕССЕНДЖЕР и BepiColombo

BepiColombo был разработан, чтобы дополнить выводы МЕССЕНДЖЕР и оснащен гораздо большим количеством измерительного оборудования, чем МЕССЕНДЖЕР для получения более широкого диапазона данных. Орбитальные паттерны BepiColombo и МЕССЕНДЖЕР существенно отличаются.[15]

Миссия BepiColombo включает два спутника, запускаемых вместе: планетарный орбитальный аппарат Меркурия (MPO) и Mio (магнитосферный орбитальный аппарат Меркурия, MMO). MPO будет иметь круговую орбиту намного ближе к Меркурию. Причина этой орбиты в том, что MPO будет измерять состав поверхности и экзосферы, а близкая орбита будет способствовать качеству данных. С другой стороны, Mio (MMO) и МЕССЕНДЖЕР взял в основном эллиптические орбиты. Это происходит из-за стабильности орбиты и меньшего количества топлива, необходимого для достижения и поддержания орбиты.[25] Еще одна причина разных орбит Мио и МЕССЕНДЖЕР должен был предоставить дополнительные данные. Данные двух объединенных спутников обеспечат более точные измерения.[15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ JHU / APL (2006). ПОСЛАННИК: Меркурийная поверхность, космическая среда, геохимия и ранжирование Проверено 27 января 2007 г.
  2. ^ а б c d Манселл Кирк, редактор (6 ноября 2006 г.). НАСА: Исследование Солнечной системы: Миссии на Меркурий В архиве 29 сентября 2006 г. Wayback Machine. Проверено 27 января 2007.
  3. ^ а б c ЕКА (2007). BepiColombo. Проверено 1 февраля 2007.
  4. ^ а б c Манселл Кирк, редактор (6 ноября 2006 г.). НАСА: Исследование Солнечной системы: планета Меркурий В архиве 29 сентября 2006 г. Wayback Machine. Проверено 27 января 2007.
  5. ^ Лей, Вилли (июль 1968 г.). «Межпланетные коммуникации». Довожу до вашего сведения. Галактика Научная фантастика. С. 116–124.
  6. ^ «Критические решения по Cosmic Vision».
  7. ^ Ширли, 2003 г.
  8. ^ Данн, Джеймс А. (1978). Путешествие Маринера-10: Миссия к Венере и Меркурию (НАСА SP-424). Типография правительства США. п. 45. ASIN B000C19QHA.
  9. ^ Мюррей, Брюс; Берджесс, Эрик (1977). Полет к Меркурию. Нью-Йорк: Columbia University Press. п.138.
  10. ^ Данн, 1978, стр. 74
  11. ^ Данн, 1978, стр. 101
  12. ^ Данн, 1978, стр. 103
  13. ^ Малик, Т. (2004). Меркурий МЕССЕНДЖЕР Запуск отложен. Проверено 18 июля 2015.
  14. ^ NBC News (2004). НАСА запускает космический корабль к Меркурию. Проверено 18 июля 2015.
  15. ^ а б c McNutt, Ralph L .; Соломон, Шон С.; Грард, Реджан; Новара, Мауро; Мукаи, Тошифуми (2004). «Международная программа по исследованию ртути: синергия MESSENGER и Bepi Коломбо". Достижения в космических исследованиях. 33 (12): 2126–2132. Дои:10.1016 / S0273-1177 (03) 00439-3.
  16. ^ Планетарное общество (2007) Космические темы: МЕССЕНДЖЕР. Проверено 11 сентября 2010 г.
  17. ^ «MESSENGER обеспечивает новый взгляд на ландшафт Меркурия, металлическое ядро ​​и полярные тени» (Пресс-релиз). Университет Джона Хопкинса. 21 марта 2012 г. Архивировано с оригинал 13 мая 2013 г.. Получено 22 марта, 2012.
  18. ^ «MESSENGER завершил свою первую расширенную миссию на Меркурии». JHU – APL. 17 марта 2013 г. Архивировано с оригинал 29 июля 2013 г.. Получено 8 июля, 2013.
  19. ^ Ву, Брайан (3 апреля 2014 г.). «НАСА намерено продлить миссию по Меркурию еще на месяц». APL Университета Джона Хопкинса. The Science Times. Получено 4 апреля, 2015.
  20. ^ «Операции MESSENGER в Mercury Extended». APL Университета Джона Хопкинса. Space Ref. 3 апреля 2014 г.. Получено 4 апреля, 2015.
  21. ^ «MESSENGER - Описание миссии». НАСА. Получено 8 июля, 2013.
  22. ^ "Программа открытия: ПОСЛАННИК". НАСА. Архивировано из оригинал 3 июня 2013 г.. Получено 8 июля, 2013.
  23. ^ "Обзор BepiColombo". Европейское космическое агентство. 5 сентября 2016 г.. Получено 13 марта, 2017.
  24. ^ "BepiColombo: информационный бюллетень". Европейское космическое агентство. 1 сентября 2019 г.. Получено 9 марта, 2020.
  25. ^ Мукаи, Т .; Yamakawa, H .; Hayakawa, H .; Kasaba, Y .; Огава, Х. (2006). «Текущее состояние Бепи КоломбоМагнитосферный орбитальный аппарат "Меркурий". Достижения в космических исследованиях. 38 (4): 578–582. Дои:10.1016 / j.asr.2005.09.038.

внешняя ссылка

  • Маринер 10
  • МЕССЕНДЖЕР зонд
  • Ширли, Донна Л. (август 2003 г.). В Маринер 10 миссия на Венеру и Меркурий. Acta Astronautica, Август 2003 г., т. 53, Issue 4–10, p375, 11p; (AN 11471527).