Sonda Galileo - Galileo Probe

Ten artykuł dotyczy elementu sondy atmosferycznej misji Galileo. Informacje o samej misji i jej komponencie orbitującym można znaleźć w Galileo (statek kosmiczny) .
Sonda wejściowa Galileo
Statek kosmiczny Galileo opuszcza Orbiter.jpg
Ilustracja uwolnienia sondy Galileo z nośnika
Rodzaj misji Sonda lądowa  / atmosferyczna
Operator NASA
COSPAR ID 1989-084E
Właściwości statku kosmicznego
Producent Hughes Aircraft Company
Masa BOL 340 kg (750 funtów)
Początek misji
Data rozpoczęcia 18 października 1989  ( 18.10.1989 )
Rakieta STS-34 piggybacking z orbiterem Galileo
Uruchom witrynę Kennedy Space Center, Launch Complex 39B
 
Moduł zstępowania wewnętrznego sondy wejściowej Galileo i sekwencja wejścia do atmosfery Jowisza .

Galileo Sonda była atmosferycznym pozycja sondy automatyczne przestrzeń przenoszone przez główny Galileo spaceprobe do Jupiter , gdzie wprowadzona bezpośrednio do gorącego punktu i zwróconym danych z ziemi. Sonda o masie 340 kilogramów (750 funtów) została zbudowana przez Hughes Aircraft Company w zakładzie w El Segundo w Kalifornii i miała około 1,3 metra (4,3 stopy) średnicy. Wewnątrz osłony termicznej sondy , instrumenty naukowe były chronione przed ekstremalnymi temperaturami i ciśnieniem podczas jej szybkiej podróży do atmosfery Jowisza, wchodzącej z prędkością 48 kilometrów (30 mil) na sekundę. Wleciał do Jowisza 7 grudnia 1995 r. O godzinie 22:04 UTC i przestał działać o 23:00 UTC, 57 minut i 36 sekund później.

Misja

Sonda została wypuszczona z głównego statku kosmicznego w lipcu 1995 roku, pięć miesięcy przed dotarciem do Jowisza i weszła w jego atmosferę bez wcześniejszego hamowania. Sonda została spowolniona z prędkości nadejścia około 48 kilometrów na sekundę do prędkości poddźwiękowej w mniej niż dwie minuty. Szybki lot przez atmosferę wytworzył plazmę o temperaturze około 15 500 ° C (28 000 ° F), a węglowo-fenolowa osłona cieplna sondy straciła ponad połowę swojej masy podczas opadania.

W tamtym czasie była to zdecydowanie najtrudniejsza próba wejścia w atmosferę ; sonda weszła z prędkością 50 Macha i musiała wytrzymać szczytowe spowolnienie 228  g . Osłona termiczna sondy o masie 152 kg, stanowiąca prawie połowę całkowitej masy sondy, straciła 80 kg podczas wejścia. NASA zbudowała specjalne laboratorium, Giant Planet Facility, aby symulować obciążenie cieplne, które było podobne do konwekcyjnego i radiacyjnego ogrzewania, jakiego doświadcza głowica ICBM ponownie wchodząca do atmosfery. Następnie rozwinął swój 2,5-metrowy (8,2 stopy) spadochron i zrzucił osłonę termiczną, która spadła do wnętrza Jowisza.

Gdy sonda przeszła przez 156 kilometrów (97 mil) górnych warstw atmosfery Jowisza, zebrała 58 minut danych na temat lokalnej pogody. Przerywał nadawanie dopiero, gdy ciśnienie otoczenia przekroczyło 23 atmosfery, a temperatura osiągnęła 153 ° C (307 ° F). Dane zostały przesłane do statku kosmicznego nad głową, a następnie przesłane z powrotem na Ziemię. Każdy z 2 nadajników pasma L działał z prędkością 128 bajtów na sekundę i wysyłał do orbitera niemal identyczne strumienie danych naukowych. Cała elektronika sondy była zasilana bateriami litowo-siarki (LiSO 2 ), które zapewniały nominalną moc wyjściową około 580 watów, przy szacowanej pojemności około 21 amperogodzin po przybyciu na Jowisz.

Instrumenty naukowe

Sonda zawierała siedem instrumentów do zbierania danych o jej zanurzeniu w Jowiszu:

  • przyrząd do pomiaru struktury atmosfery, mierzący temperaturę, ciśnienie i opóźnienie,
  • neutralny spektrometr masowy ,
  • detektor obfitości helu, interferometr wspomagający badania składu atmosfery,
  • nefelometrem do lokalizacji chmury i obserwacji chmury cząstek,
  • radiometr strumienia netto mierzący różnicę między strumieniem promieniowania w górę i w dół na każdej wysokości, oraz
  • przyrząd do pomiaru wyładowań atmosferycznych i emisji radiowej do pomiaru emisji światła i fal radiowych związanych z wyładowaniami atmosferycznymi
  • energetyczny detektor cząstek mierzący cząstki energetyczne w pasach promieniowania Jowisza.

Ponadto osłona termiczna sondy zawierała oprzyrządowanie do pomiaru ablacji podczas opadania. Łączna liczba danych zwróconych przez sondę wynosiła około 3,5 megabitów (~ 460 000 bajtów). Sonda przestała nadawać, zanim linia wzroku z orbiterem została przecięta. Prawdopodobną proksymalną przyczyną ostatecznej awarii sondy było przegrzanie, które czujniki wskazywały przed utratą sygnału.

Sonda transmitowała dane do 21 barów ciśnienia. (Poziom morza na Ziemi wynosi około 1 bara ciśnienia)

Wyniki i koniec

Sonda weszła w atmosferę Jowisza o godzinie 22:04 UTC. Przed wejściem do atmosfery sonda odkryła nowy pas promieniowania 31 000 mil (50 000 km) nad wierzchołkami chmur Jowisza. Okazało się, że atmosfera, przez którą następnie zstąpił, była znacznie gęstsza i gorętsza niż oczekiwano. Stwierdzono również, że Jowisz zawiera tylko połowę spodziewanej ilości helu, a dane nie potwierdzają teorii trójwarstwowej struktury chmur. Sonda zmierzyła tylko jedną znaczącą warstwę chmur, ale z wieloma wskazaniami na mniejszych obszarach o zwiększonej gęstości cząstek na całej trajektorii. Sonda wykryła mniej wyładowań atmosferycznych, mniej wody, ale więcej wiatrów niż oczekiwano. Atmosfera była bardziej burzliwa, a wiatry znacznie silniejsze niż oczekiwane maksimum 350 kilometrów na godzinę (220 mil na godzinę). Wymagało to pracochłonnej analizy początkowych danych o wietrze z sondy w celu określenia rzeczywistych zmierzonych prędkości wiatru. Wyniki ostatecznie pokazały, że prędkość wiatru w najbardziej zewnętrznych warstwach wynosiła 290-360 kilometrów na godzinę (80-100 m / s), zgodnie z poprzednimi pomiarami z daleka, ale przy ciśnieniu 1-4 barów gwałtownie wzrosły. utrzymując się niezmiennie wysoko z prędkością około 610 kilometrów na godzinę (170 m / s). Podczas 156-kilometrowej (97 mil) podróży w dół nie wykryto żadnej stałej powierzchni. Późniejsza analiza wykazała, że sonda Galileo weszła w tak zwany gorący punkt w atmosferze Jowisza.

Kontakt radiowy ustał (z powodu wysokiej temperatury) 78 minut po wejściu w atmosferę Jowisza na głębokości 160 kilometrów. W tym momencie sonda zmierzyła ciśnienie 22 bary i temperaturę 152 ° C. Analiza teoretyczna wskazuje, że spadochron stopiłby się najpierw, około 105 minut po wejściu, a następnie elementy aluminiowe po kolejnych 40 minutach swobodnego spadania przez morze nadkrytycznego ciekłego wodoru. Struktura tytanu wytrzymałaby około 6,5 godziny dłużej przed rozpadem. Z powodu wysokiego ciśnienia kropelki metali z sondy w końcu wyparowałyby po osiągnięciu ich temperatury krytycznej i zmieszałyby się z wnętrzem ciekłego metalicznego wodoru Jowisza . Oczekiwano, że sonda całkowicie wyparuje 10 godzin po wejściu do atmosfery.

Z biegiem czasu możliwe było wydobycie danych w celu uzyskania dalszych informacji o atmosferze, a jednym ze sposobów było zbadanie ruchu sondy podczas opadania. Stwierdzono, że w temperaturze 700 kPa od ciśnienia nawijany na Jupiter są prograde oraz zwiększenie prędkości do 170 m / s przy 4000 mbarach ciśnieniem.

Nazwy

Galileo Probe ma identyfikator cospar 1989-084E, podczas gdy orbiter ma identyfikator 1989-084B. Nazwy statku kosmicznego obejmują Galileo Probe lub Jupiter Entry Probe w skrócie JEP.

Powiązane identyfikatory COSPAR misji Galileo:

  • 1989-084A STS 34
  • 1989-084B Galileo
  • 1989-084C IUS (Orbus 21)
  • 1989-084D IUS (Orbus 6E)
  • 1989-084E Galileo Probe

Zobacz też

Bibliografia

Źródła

Linki zewnętrzne