MESSENGER

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie
2004-030A – MESSENGER, Discovery 7
MESSENGER Assembly.jpg
Prevádzkovateľ: USA, NASA-OSS, JHU-APL
Výrobca: USA, JHU-APL
Typ misie: planetárna sonda
Dátum štartu: 3. august 2004, 06:15:56.537 UTC
Kozmodróm: Eastern Test Range
Nosná raketa: Delta 7925H
Zánik: nie
NSSDC ID: 2004-030A
Kat. číslo: 28391
Hmotnosť: 1 066 kg
uprav

MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging – doslova "povrch Merkúra, kozmické prostredie, geochémia a meranie"; zároveň messenger – posol) je planetárna kozmická sonda NASA k Merkúru, prvá po 35 rokoch. Bola vypustená v auguste 2004; po zložitej trajektórii s dvoma preletmi okolo Venuše a troma okolo Merkúru má v marci 2011 prejsť na jeho obežnú dráhu a začať ročný výskumný program.

Misia je riadená a kontrolovaná z riadiaceho strediska MOC (Mission Operations Center) na Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory v Laurelu (USA), kde bola sonda navrhnutá a skonštruovaná. Vedecké pozorovania sú riadené a koordinované zo strediska SOC (Science Operations Center) nachádzajúceho sa v rovnakej lokalite. Celkové náklady na misiu vrátane stavby sondy, vývoja prístrojov, nosnej rakety, riadenia letu a spracovania údajov sa odhadujú na 427 mil. USD.

Popis sondy[upraviť | upraviť zdroj]

Základným telesom sondy je hranol s rozmermi 1,42 x 1,85 x 1,27 m. Kostra hlavného telesa je vyrobená z uhlíkových kompozitov GrCE (Graphit Cyanate Ester). Na hornom kryte sa nachádzajú trysky hlavného korekčného motoru LVA (Large Velocity Adjust), trysky orientácie, nádrže hélia a pomocného paliva, sledovače hviezd a batérie. Zadná časť je spojená s adaptérom, ktorý spája sondu s nosnou raketou. Na strane obrátenej k Slnku je slnečná clona s dĺžkou 2,5 m a priemerom 2 m a má zabezpečiť, aby sa teplota vo vnútri sondy pohybovala okolo 20°C. Tomu napomáha aj viacvrstvová tepelná izolácia, radiátory, spoje s nízkou tepelnou vodivosťou, ohrievače a tiež dráha sondy, ktorá je navrhnutá tak, aby sondu príliš nezaťažovalo slnečné žiarenie odrazené od Merkúra. Hlavná kostra sondy nesie nádrže s pohonnými hmotami a okysličovadlom.

Pohonný systém tvorí hlavný raketový motor LVA (Large Velocity Adjust) s ťahom 660 N, štyri pomocné motorčeky s ťahom 22 N a dvanásť motorov s ťahom 4 N na udržiavanie orientácie. Na udržiavanie orientácie sonde slúžia aj silové zotrvačníky. Presné natočnenie sondy určuje inerciálna merajúca jednotka IMU (Inertial Measurement Unit), ktorá obsahuje gyroskopy a akcelerometre.

Elektrickú energiu zabezpečujú dva jednostranné solárne panely, ktoré sú upevnené na bočných stenách telesa sondy a vyčnievajú mimo slnečný ochranný štít. Panely majú priemer 6 metrov a sú otočné, aby sa mohlo regulovať ich tepelné namáhanie. Na obežnej dráhe Merkúra budú mať výkon približne 640 W.

Prístrojové vybavenie sondy[upraviť | upraviť zdroj]

MDIS (Mercury Dual Imaging System)

Obsahuje dve CCD kamery, jednu širokouhlú so zorným poľom 10,5° a jednu teleskopickú so zorným poľom 1,5°.

GRNS (Gamma-Ray and Neutron Spectrometer)

Obsahuje dva spektrometre – gama a neutrónový, s ktorých pomocou sa budú získavať informácie o chemickom zložení kôry Merkúru.

XRS (X-Ray Spectrometer)

RTG spektrometer deteguje žiarenie vyvolané dopadom RTG žiarenia zo Slnka na povrch Merkúru.

MAG (MAGnetometer)

Magnetometer bude podrobne skúmať magnetické pole Merkúru, jeho silu a rozloženie v priestore.

MLA (Mercury Laser Altimeter)

Laserový výškomer bude mapovať povrch Merkúru pomocou infračerveného lasera (pracuje na vlnovej dĺžke 1 064 nm) s presnosťou na 30 cm.

MASCS (Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer)

Obsahuje dva prístroje – spektrometer pracujúci v ultrafialovej a viditeľnej oblasti (Ultraviolet Visible Specrometer) a spektrograf pre viditeľnú a blízku infračervenú oblasť (Visible-Infrared Spectrograph). Prvý z nich bude skúmať chemické zloženie a vlastnosti atmosféry s rozlíšením 25 km. Druhý bude na povrchu zisťovať prítomnosť minerálov obsahujúcich železo a titán s rozlíšením 3 km.

EPPS (Energetic Particle and Plasma Spectrometer)

Spektrometer EPS (Energetic Particle Spectrometer) poslúži k detekcii častíc urýchlených v Merkúrovej magnetosfére. Druhý spektrometer FIPS (Fast Imaging Plasma Spectrometer) k sledovaniu nízkoenergetických častíc prichádzajúcich od povrchu a atmosféry, ionizované atómy unášané slnečným vetrom a pod.

RS (Radio Science)

Využíva komunikačný systém sondy pre meranie jej rýchlosti a vzdialenosti od Zeme. Tieto údaje poslúžia k meraniu gravitačného poľa a spoločne s laserovým výškomerom LSA k určeniu veľkosti a skupenstva jadra Merkúru.

Konštrukcia a prípravy na štart[upraviť | upraviť zdroj]

Sonda MESSENGER bola postavená v rámci projektu Discovery, ktorého súčasťou bola napríklad aj sonda NEAR Shoemaker či Genesis. S návrhom sondy umiestnenej na obežnej dráhe Merkúra prišla Johns Hopkins University. Hlavná časť montáže a skúšky pohonu prebiehali počas roku 2003. V decembri 2003 bola sonda prevezená do Goddard Space Flight Center (GSFC), kde sa podrobila skúškam pôsobenia kozmického prostredia. Testy, ktoré skončili začiatkom marca 2004, prebehli bez problémov a po kontrolách bola prevezená na Cape Canaveral. V priebehu testov a skúšok na Floride NASA z viacerých dôvodov rozhodla o odklade štartu, ktorý bol pôvodne naplánovaný na 11. mája 2004.

štart sondy MESSENGER s nosnou raketou Delta II

Na Cape Canaveral pokračovali skúšky rádiového spojenia, autonómneho riadenia a iné. Do sondy boli namontované letové akumulátorové batérie, neskôr sonda dostala aj solárne panely. 12. júla bol MESSENGER pripevnený k úrýchľovaciemu stupňu a 21. júla bol prevezený na štartovací komplex 17-B. Tam bol pripevnený k nosnej rakete Delta II a 2. augusta sa rozbehlo odpočítavanie (countdown) pred štartom. Kvôli tropickej búrke bol ale prvý pokus o štart odvolaný. 3. augusta 2004 už ale odpočítavanie prebehlo bez zastavenia a v čase 06:15:56 UT Delta II so sondou odštartovala.

Priebeh letu[upraviť | upraviť zdroj]

V čase T+49:35 min bol oddelený druhý stupeň nosnej rakety. O 07:07:38 UT po zážihu urýchľovacieho stupňa bola sonda navedená na únikovú dráhu. O 07:31 UT bolo nadviazané spojenie so sondou a potvrdené vyklopenie solárnych panelov. 4. augusta sonda prekročila obežnú dráhu Mesiaca a nasledujúceho dňa opustila sféru gravitačného vplyvu Zeme. 24. augusta v čase 21:00:07 UT sa uskutočnila prvá korekcia dráhy.

Prelet okolo Zeme[upraviť | upraviť zdroj]

Dráha k Merkúru počítala s niekoľkými gravitačnými manévrami pri Zemi, Venuši a Merkúri. Prvý prebehol 2. augusta 2005 pri Zemi a k najväčšiemu priblíženiu došlo v čase 19:13 UT na vzdialenosť 2347,5 kilometrov nad stredným Mongolskom.[1] Priblíženie k Zemi využili technici na kalibráciu prístrojov a testy kamier. V priebehu preletu urobila širokouhlá kamera niekoľko stoviek fotografií, z ktorých bol neskôr vytvorený film zachytávajúci vzďaľujúcu sa Zem. Gravitačné pôsobenie Zeme zmenilo dráhu sondy tak, že namierila do vnútorných častí slnečnej sústavy smerom k Venuši.

Gravitačné manévre pri Venuši[upraviť | upraviť zdroj]

Trajektória dráhy sondy

Ďalšie dva gravitačné manévre prebehli pri Venuši. K prvému stretnutiu došlo 24. októbra 2006 s najväčším priblížením v čase 8:34 UT na vzdialenosť 2987,3 kilometrov [2]. V dobe preletu okolo planéty sa nevykonávali žiadne vedecké merania, pretože sa v tom čase Venuša pri pohľade zo Zeme nachádzala za Slnkom a rádiová komunikácia medzi sondou a prijímacími stanicami bola obmedzená.

Druhý prelet okolo Venuše sa uskutočnil 5. júna 2007 v 23:08 UT na minimálnu vzdialenosť 338,2 kilometrov[3]. Tentoraz prebehli vedecké experimenty a pozorovania v spolupráci s európskou sondou Venus Express. Sonda urobila niekoľko stoviek fotografií planéty, atmosféru skúmal spektrometer, laserový výškomer a ďalšie prístroje sondy. Gravitačným manévrom sa sonda dostala na správnu dráhu k svojmu cieľu – k Merkúru.

Prvý prelet okolo Merkúra[upraviť | upraviť zdroj]

Prvý prelet okolo svojej cieľovej planéty absolvovala sonda v januári 2008. Deň pred najväčším priblížením sa sonda zorientovala tak, aby mohla pozorovať Merkúr a z tohto dôvodu muselo byť dočasne takmer úplne prerušené jej spojenie so Zemou. Jediným náznakom funkčnosti sondy bol jej slabý rádiomaják. Počas približovania sonda postupne aktualizovala jednotlivé prístroje. Dráha sondy viedla spočiatku nad neosvetlenou pologuľou, kde sa nedali zhotovovať optické snímky, ale v činnosti bol infračervený spektrometer a laserový výškomer. Najnižší bod nad planétou dosiahol MESSENGER 14. januára 2008 v čase 19:04:39 UT[4] vo výške asi 200 km. Nasledujúceho dňa sa spojenie cez výkonnú anténu obnovilo a sonda odvysielala údaje získané počas preletu na Zem. Na niektorých záberoch boli časti povrchu známeho už z misie Marineru 10, niektoré však až doteraz neboli vyfotografované žiadnou sondou.

Záber Merkúra z výšky 27 000 km, ktorý sonda urobila v čase, keď sa už od planéty opäť vzďaľovala.

Druhý prelet okolo Merkúra[upraviť | upraviť zdroj]

Sonda pokračovala vo vzďaľovaní sa od Merkúra a nasledujúcich desať mesiacov obiehala po heliocentrickej dráhe, pričom afélium dosiahla koncom marca 2008. 3. októbra začala znova príletová fáza k planéte. Rovnako ako v predchádzajúcom prípade, aj teraz sa sonda deň pred najväčším priblížením prepla do módu maják a zorientovala sa tak, aby jej prístroje mohli sledovať približujúci sa Merkúr. Kamerový systém MDIS zhotovil mozaiky planéty s vysokým rozlíšením. K najväčšiemu priblíženiu na 199,4 km došlo 6. októbra 2008.[5]

V decembri toho istého roku sa uskutočnil dvojfázový manéver označený ako DSM-4A, ktorý slúžil na zacielenie sondy na tretí prelet okolo Merkúra.

Tretí prelet okolo Merkúra[upraviť | upraviť zdroj]

Tretie priblíženie sondy k planéte na vzdialenosť 200 km nastalo 29. septembra 2009. V priebehu preletu okolo planéty bol jej povrch snímkovaný a skúmaný ostatnými prístrojmi sondy. V novembri toho istého roku sonda uskutočnila manéver DSM-5 pre záverečné navedenie k Merkúru.[6] Trvalo však ešte takmer 16 mesiacov, než bola sonda navedená na obežnú dráhu okolo Merkúra.

Na obežnej dráhe[upraviť | upraviť zdroj]

18. marca 2011 bola sonda MESSENGER úspešne navedená na obežnú dráhu okolo Merkúra a stala sa tak prvou umelou družicou tejto planéty. Motorický manéver trval približne 15 minút a počas neho klesla rýchlosť sondy o 862 m/s, čo stačilo na to, aby planéta svojou gravitáciou pritiahla sondu na výstrednú eliptickú dráhu.[5] 29. marca MESSENGER začal snímkovanie planéty z obežnej dráhy kamerami systému Mercury Dual Imaging System v oblasti južného pólu okolo krátera Debussy.[6] 16. júna sonda uskutočnila prvú korekciu svojej obežnej dráhy. Účelom zmeny dráhy bola optimalizácia vedeckých pozorovaní. Manévrom sa dosiahlo zníženie najbližšieho bodu k povrchu planéty z pôvodných 506 km na približne 200 km.[5] 9. novembra 2011 NASA oznámila, že predĺžila plánovanú misiu sondy o jeden rok.[6]

Referencie[upraviť | upraviť zdroj]

  1. Earth Flyby Highlights (anglicky). JHU/APL. prístup: 2008-01-04.
  2. Venus Flyby 1 Highlights (anglicky). JHU/APL. prístup: 2008-01-04.
  3. Venus Flyby 2 Highlights (anglicky). JHU/APL. prístup: 2008-01-04.
  4. Antonín Havlíček. Merkur se opět vzdaluje (česky). prístup: 15. október 2008.
  5. a b c Antonín Havlíček. Perfektní průlet kolem Merkuru (česky). prístup: 15. október 2008.
  6. a b c Petr Kubala, Antonín Vítek. 2004-030A - MESSENGER (česky). prístup: 2011-12-08.

Iné projekty[upraviť | upraviť zdroj]

Externé odkazy[upraviť | upraviť zdroj]