Dodaj tę stronę do książki
Pokaż książkę (0 stron)
Proponowane strony| GRAIL-A, GRAIL-B | |
|---|---|
 |
|
| Inne nazwy | Gravity Recovery And Interior Laboratory |
| Zaangażowani | NASA |
| Indeks COSPAR | 2011-046A,
2011-046B |
| Rakieta nośna | Delta II 7920H-10C |
| Miejsce startu | Cape Canaveral Air Force Station, USA |
| Cel misji | Księżyc |
| Orbita (docelowa, początkowa) | |
| Okrążane ciało niebieskie | Księżyc |
| Perycentrum | 55 km |
| Apocentrum | 55 km |
| Nachylenie | 90° |
| Czas trwania | |
| Początek misji | 10 września 2011 (13:08:52,775 UTC) |
| Wymiary | |
| Wymiary | kadłub: 1,09 m × 0,95 m × 0,76 m |
| Masa całkowita | 307 kg |
GRAIL (ang. Gravity Recovery and Interior Laboratory) — misja NASA dwóch bliźniaczych sond kosmicznych, które zostały wysłane na tą samą orbitę księżycową i będą tam badać jego pole grawitacyjne. Pomiary, które wykonają posłużą naukowcom do stworzenia mapy pola grawitacyjnego Księżyca w wysokiej rozdzielczości. Technika pomiarów grawitacyjnych będzie wzorowana na misji GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment), która mapuje grawitację Ziemi od 2002 roku.
W styczniu 2012 roku sondy otrzymały oficjalne nazwy, które zostały wybrane przez NASA w ramach konkursu rozpisanego wśród amerykańskich szkół w 2010. GRAIL-A otrzymał nazwę „Ebb”, a GRAIL-B - „Flow”[a][1].
Spis treści |
Podstawowym naukowym celem misji jest poznanie struktury Księżyca, badanie jego wnętrza od skorupy do jądra. Misja pozwoli zrozumieć ewolucję termiczną naszego naturalnego satelity. Drugorzędnym celem jest przeniesienie szczegółowej wiedzy na temat Księżyca dla innych ciał w Układzie Słonecznym. Wszelkie cele zostaną osiągnięte poprzez utworzenie za pomocą satelitów mapy Księżyca o wysokiej rozdzielczości i dokładności. Misja pozwoli na stworzenie najdokładniejszych w historii map grawitacyjnych Księżyca. Mapy umożliwią poznanie kompozycji jego wewnętrznych struktur i pozwolą określić fazy ociepleń i ochłodzeń.
Program naukowy misji podzielony jest na 6 zadań:
GRAIL-A i GRAIL-B wykorzystywane w tej misji zostały wyprodukowane przez firmę Lockheed Martin Space Systems Company. Satelity są identyczne w budowie, z wyjątkiem umiejscowienia niektórych narzędzi nawigacyjnych i komunikacyjnych. Te różnice wynikają z konieczności wspólnej komunikacji między satelitami i są związane z ich położeniem na orbicie. Sondy będą orbitowały Księżyc zwrócone do siebie antenami pasma Ka. W związku z tym także ich orientacja względem Księżyca będzie różna.
Sondy zostały zbudowane na bazie Eksperymentalnego Małego Satelity Lockheed Martin (XSS – 11). Wyposażenie naukowe sond pochodzi od projektu GRACE, który badał pole grawitacyjne Ziemi. Satelita GRAIL to prostokątna struktura kompozytowa ważąca 201 kg, a wraz z paliwem posiadająca masę 307 kg.
Na system kontroli orientacji statku składają się: sensor światła słonecznego, urządzenie śledzące gwiazdy, reakcyjne koła zamachowe i jednostka pomiaru bezwładnościowego IMU (Inertial Measurment Unit). Sondy są stabilizowane trójosiowo.
W skład układ napędowego, który jest odpowiedzialny za manewry korekcyjne i wprowadzenie na orbitę wokółksiężycową wchodzą: zbiornik paliwowy, wysokociśnieniowy zbiornik z helem, system dostarczania i dystrybucji paliwa, główny silnik MR-106L (napęd: ciekła hydrazyna) o ciągu 22 N oraz osiem silników kontroli orientacji statku o ciągu 0,9 N każdy.
Każdy z orbiterów jest wyposażony w dwa panele słoneczne o łącznej mocy 700 W i baterię litowo-jonową o pojemności 30 Ah. System przetwarzania danych składa się z komputera RAD-750 z pamięcią RAM o pojemności 128 MB. Dodatkowa pamięć o pojemności 512 MB znajduje się w karcie interfejsu ładunku (Memory and Payload Interface Card).
System komunikacyjny składa się z transpondera pasma S i dwóch anten niskiego zysku.
Na każdej sondzie zainstalowany jest system służący do pomiarów grawitacyjnych oraz kamery MoonKAM[2].
System odpowiedzialny za wysyłanie i odbiór sygnałów służących do precyzyjnych pomiarów zmian odległości pomiędzy obydwoma orbiterami w trakcie przelotu nad obszarami powierzchni Księżyca o zmiennej gęstości. W skład systemu wchodzą:
Zestaw kamer przeznaczonych dla celów edukacji i oświaty publicznej. MoonKAM na każdej sondzie składa się z 4 kamer i cyfrowego kontrolera wideo i jest zdolny do wykonywania do 30 klatek na sekundę. Kamery zostały wykonane w zakładach Ecliptic Enterprises Corporation w Pasadenie. Kierownik zespołu była dr Sally Ride. Instrument kierowany jest przez University of California w San Diego i Sally Ride Science.
Rakieta, która wyniosła satelity to Delta II 7920H-10C. Rakieta ta jest własnością firmy United Launch Alliance. Wykorzystywana konfiguracja posiada dwa stopnie rakietowe z dodatkowymi 9 rakietami na paliwo stałe. Zasadnicze stopnie napędzane są mieszaniną ciekłego tlenu (LOX) i kerozyny (RP-1). Całość rakiety zakończona jest modułem ładunkowym o wysokości 3 metrów. Model rakiety desygnowany literą „H” oznacza, że cechuje się on większą wydajnością w stosunku do standardowych modeli Delty II. Całość ma około 38 metrów wysokości. Pierwszy stopień używa dwupaliwowego silnika na paliwo ciekłe RS-27A firmy Rocketdyne. Silnik będzie pracował od momentu startu przez 263s, a następnie cały stopień zostanie odrzucony i spadnie do oceanu Atlantyckiego. 6 z 9 rakiet na paliwo stałe rozpocznie prace w czasie startu rakiety. Pozostałe 3 zostaną odpalone po wypaleniu się tych pierwszych. Każda z rakiet pomocniczych będzie działała 80 s . Drugi stopień jest napędzany silnikiem Aerojet AJ10-118K. Paliwem pędnym jest mieszanina Aerozine 50 (połączenie hydrazyny i dimetylohydrazyny niesymetrycznej) oraz tetratlenku diazotu. Drugi stopień będzie wznawiał pracę. Pierwsze odpalenie będzie kontynuowało wznoszenie się statku i ustalenie go na niskiej orbicie okołoziemskiej. Potem silnik zostanie użyty ponownie by zmienić prędkość statku na kurs w stronę Księżyca.
Start miał odbyć się 8 września 2011 roku ze ze stanowiska startowego SLC-17B na Przylądku Canaveral, jednak z powodu niesprzyjających warunków wietrznych został przełożony na 9, a później na 10 września. W momencie startu został odpalony pierwszy stopień rakiety nośnej i sześć rakiet pomocniczych. Gdy rakiety pomocnicze się wypaliły uruchomione zostały pozostałe trzy. Po separacji pierwszego stopnia nastąpiło odpalenie silnika drugiego członu. Pierwsze odpalenie umieściło ładunek na niskiej orbicie na wysokości 167 km . Potem nastąpiła prawie godzinna przerwa w pracy silnika. Następnie drugi stopień został uruchomiony ponownie by wejść na trajektorię w kierunku Księżyca.
Kilka minut po ostatnim odpaleniu silnika nastąpił manewr reorientacji drugiego stopnia. Po wykonaniu manewru nastąpiła separacja pierwszego satelity (GRAIL-A). Nieco ponad siedem minut później nastąpił podobny manewr by ustalić wymaganą orientację drugiego satelity. Gdy statek osiągnął odpowiednią orientację, GRAIL-B oddzielił się od rakiety. Gdy oba satelity znajdą się w zasięgu światła słonecznego nastąpiło rozwinięcie paneli słonecznych. Cała operacja trwała 2 minuty i odbyła się w tym samym czasie dla obu sond.
Kolejna faza misji to lot transferowy do Księżyca (TLC – Trans-Lunar Cruise Phase), podczas którego sondy przelecą w pobliżu punktu L1 układu Ziemia - Słońce. Faza ta będzie trwała 3,5 miesiąca. W jej czasie nastąpi seria kontroli i kalibracji systemów statku. Przewidziane są również korekty ścieżki lotu satelitów. Zaplanowane jest do pięciu takich korekt. Podczas drugiego i trzeciego manewru korekcyjnego zostanie zmodyfikowany czas przybycia satelitów do Księżyca, w ten sposób, by doleciały one do Srebrnego Globu oddzielnie, w odstępie 1 dnia.
31 grudnia 2011 na orbitę Księżyca (LOI) weszła pierwsza z sond (GRAIL-A). GRAIL-B weszła na orbitę 1 stycznia 2012 roku Oba satelity doleciały w pobliże Księżyca nad jego południowym biegunem. Praca silników zwalniających trwała 38 minut dla każdego z satelitów. Odpalenie zmieniło ich prędkość o prawie 200 m/s. Statki po tym manewrze zostały umieszczone na polarnej orbicie eliptycznej o okresie 11,5 h.
2 stycznia 2012 rozpoczęła się faza redukcji okresów obiegu satelitów i potrwa 5 tygodni. W jej rezultacie oba statki osiągną 2-godzinne okresy obiegów.
6 lutego 2012 przeprowadzone zostaną manewry mające na celu przybliżyć i ustawić oba satelity w wymaganym położeniu względem siebie na tej samej orbicie. Do tego momentu GRAIL-A i GRAIL-B działały niezależnie. Manewr ten przygotuje ich pozycje do wspólnej pracy.
Faza naukowa od 8 marca do 29 maja 2012 roku przeznaczona jest na badanie pola grawitacyjnego Księżyca. Podczas badań odległość między satelitami będzie wahała się od 65 do 225 km.
Ostatnia tygodniowa faza rozpoczynająca się 29 maja 2012 roku będzie kończyła misję GRAIL. Podczas tej fazy wystąpi częściowe zaćmienie Księżyca. Satelity będą pracowały do momentu wyczerpania zasobów elektrycznych i cieplnych. Orbitery zakończą przesyłanie danych najprawdopodobniej 4 czerwca. W tej fazie nie zaplanowano już żadnych manewrów.
GRAIL jest jedenastą misją realizowaną w ramach programu Discovery prowadzonego przez agencję NASA. Projekt jest kierowany przez ośrodek NASA Jet Propulsion Laboratory. Kierownikiem misji (Principal Investigator) jest Maria Zuber z Massachusetts Institute of Technology w Cambridge. Głównym naukowcem projektu (Project Scientist) jest Michael Watkins, a jego zastępcą Sami Asmar, oboje z NASA Jet Propulsion Laboratory[2].
Całkowity koszt misji ma wynieść około 496,2 milionów USD[2].
