ОАЭ летят на Красную планету: всё о миссии Emirates Mars⁠⁠

ОАЭ летят на Красную планету: всё о миссии Emirates Mars

АВТОР: МАРК РОМАНОВ · 13 ИЮЛЯ, 2020

Япония. Космический центр Танэгасима, площадка №1 на стартовом комплексе Ёсинобу. Именно отсюда вечером 14 июля в своё путешествие отправится аппарат Hope Probe. Запуск будет производиться в рамках миссии Emirates Mars – Объединённые Арабские Эмираты впервые отправляют космический аппарат к Красной планете. Время окунуться в подробности, друзья!

Почему Марс?

Красная планета захватывала воображение мыслителей многие века. Древние римляне ассоциировали её оттенок с богом войны – Марсом.

Марс – четвёртая планета от Солнца. Это достаточно холодное и пустынное космическое тело с очень тонкой атмосферой. На нём присутствует смена времён года, полярные шапки, погода, каньоны, горы, потухшие вулканы. И множество других особенностей, которые сближают этот мир с Землёй.

Красная планета представляет собой хорошую цель для исследований. Она может служить ориентиром, который позволит человечеству совершать грандиозные совместные проекты: от поисков жизни до колонизации.

Марс – наиболее изученное тело Солнечной системы после Земли. Огромное количество проведённых исследований дало достаточно оснований полагать, что когда-то Марс представлял собой гораздо более дружелюбное место. С плотной атмосферой, реками и, возможно, океанами.

Что же могло превратить его в холодный и засушливый мир, каким он является сейчас? В Объединённых Арабских Эмиратах полагают, что ключом к подобного рода преобразованию являются процессы, протекающие в атмосфере планеты. Именно с целью изучения последней на Марс отправляется аппарат Hope Probe.

Что из себя представляет миссия Emirates Mars?

В июле 2014 года президент Объединенных Арабских Эмиратов Халифа ибн Заид Аль Нахайян анонсировал миссию Emirates Mars. В рамках этой миссии к Красной планете будет доставлен аппарат Hope Probe. Имя “Надежда” (англ. Hope, араб. الأمل) было выбрано, поскольку оно символизирует счастливое будущее для миллионов молодых арабов по всему миру.

Логотип миссии

Цели аппарата состоят в доскональном изучении атмосферы планеты. Он будет проводить исследования с помощью трёх научных инструментов. Эти приборы позволят очень подробно изучить процессы, происходящие во всех слоях атмосферы Марса. По сути, Hope Probe будет представлять собой первый полноценный метеорологический спутник Марса. Давайте взглянем на то, чем будет заниматься орбитальный зонд в ходе своей миссии.

Разбираемся с конструкцией аппарата

Разработка Hope Probe началась в середине 2014 года и, в общей сложности, заняла примерно шесть лет. Основная часть аппарата состоит из композитных конструкций на базе алюминиевых сотовых заполнителей. Она представляет собой шестиугольную призму шириной 2,37 метра и высотой 2,9 метра. Масса заправленного топливом зонда составляет 1350 килограмм.

Инженеры работают над аппаратом Hope Probe

Энергосистема Hope Probe использует две развёртываемые солнечные батареи, зарезервированных блоком аккумуляторов. Каждая из батарей способна выдавать мощность до 600 Вт.

В системе навигации аппарата задействовано два трёх-осевых инерционных блока и два звёздных датчика. Контроль ориентации зонда будет осуществлять за счёт четырёх гиродинов, а также восьми двигателей управления ориентацией. В двигательную систему также входят шесть маршевых гидразиновых двигателей с тягой 120 Н каждый.

Система связи Hope Probe включает в себя два компонента. Разработанный Лабораторией прикладной физики Университета Джона Хопкинса транспондер обеспечит передачу данных по восходящей и нисходящей линиям связи и поддержит систему навигации. А антенна диаметром 1,85 метра с высоким коэффициентом усиления будет служить средством коммуникации с Землёй. Все данные будут передаваться в X-диапазоне. Максимальная скорость их передачи составит 1,6 Мбит/с.

Поговорим о научных приборах

Аппарат Hope Probe будет вести свою работу с уникальной орбиты. Период обращения зонда по этой орбите составит 55 часов. Наклонение орбиты составляет 25°, перицентр (ближайшая к Марсу точка орбиты) находится в 20 тысячах километров от планеты, апоцентр (наиболее удалённая от Марса точка орбиты) – в 43 тысячах.

Такая орбита позволит аппарату исследовать атмосферу Марса круглосуточно. Он будет делать это с помощью трёх основных инструментов. Взглянем на них поближе.

Emirates eXploration Imager (EXI)

EXI – это многоканальная радиационно-устойчивая камера. Прибор является результатом совместной работы Лаборатории атмосферной и космической физики Колорадского университета в Боулдере и Космического центра им. Мухаммеда бин Рашида.

EXI использует монохромную КМОП-фотоматрицу с форматом изображения 4:3 и разрешением в 12 Мп. Этот инструмент будет способен снимать видео в формате 4К с частотой 180 кадров в секунду. Он также сможет измерять распределение водяного льда и озона в нижних слоях атмосферы через сканирование в ультрафиолетовом диапазоне длин волн.

Emirates Mars Infrared Spectrometer (EMIRS)

EMIRS представляет собой интерферометрический инфракрасный спектрометр с вращающимся зеркалом. Он разработан совместными усилиями Университета Штата Аризона и Космического центра им. Мухаммеда бин Рашида.

Этот инструмент будет наблюдать географическое распределение пыли, водяного льда и водяного пара в атмосфере Красной планеты. Также в его задачи будет входить измерение температуры поверхности Марса и нижних слоёв его атмосферы с целью составления её трёхмерной тепловой карты. Прибор оценит энергетический баланс и глобальную циркуляцию марсианской атмосферы, а также состояние её нижних слоёв. EMIRS будет способен проводить до 60 наблюдений в неделю.

Emirates Mars Ultraviolet Spectrometer (EMUS)

EMUS – это ультрафиолетовый спектрометр, разработанный Лабораторией атмосферной и космической физики Колорадского университета в Боулдере и Космическим центром им. Мухаммеда бин Рашида. Прибор займётся изучением верхних слоёв атмосферы Марса в дальнем ультрафиолетовом диапазоне длин волн (примерно 100 – 170 нм). Он определит распределение монооксида углерода и кислорода в термосфере, а также распределение кислорода и водорода в экзосфере Марса.

На какой ракете запустят аппарат Hope Probe?

Аппарат Hope Probe будет запущен в космос с площадки №1 стартового комплекса Ёсинобу, расположенного на территории Космического центра Танэгасима в Японии. В качестве ракеты-носителя будет выступать H-2A 202. Этот носитель разработан компанией Mitsubishi Heavy Industries специально для JAXA – Японского агентства аэрокосмических исследований.

Старт ракеты-носителя H-2A из Космического центра Танэгасима

H-2A 202 представляет собой двухступенчатую ракету. В качестве топливной пары в ней используется жидкий водород (горючее) и жидкий кислород (окислитель).

Первая ступень имеет высоту 37,2 метра и диаметр 4 метра. На ней установлен один кислород-водородный двигатель LE-7A с удельным импульсом в 440 секунд и тягой в 1078 кН. Для создания дополнительной тяги, к первой ступени ракеты присоединена пара твердотопливных ускорителей SRB-A, каждый из которых имеет длину 15,1 метра и диаметр 2,5 метра. Эти ускорители работают в течение 100 секунд после старта и обеспечивают общую тягу в 5040 кН.

Вторая ступень ракеты имеет длину 9,2 метра и диаметр 4 метра. Она приводится в движение единственным двигателем – LE-5B. Этот кислород-водородный агрегат имеет возможность повторного зажигания и развивает тягу в 137 кН при удельном импульсе в 448 секунд.

Сам же космический аппарат будет размещён под обтекателем H-2A 202, который имеет длину 12 метров и диаметр 4,1 метра.

Немного о наземном сегменте миссии Emirates Mars

Космический центр им. Мухаммеда бин Рашида

Сеть наземных станций

В качестве сети для связи с космическим аппаратом в миссии Emirates Mars используется Сеть дальней космической связи NASA (Deep Space Network или же DSN). С её помощью будут планироваться контакты с аппаратом Hope Probe, осуществляться передача данных, получение телеметрии и запись данных радиометрического слежения.

Команда навигации

Базируется на территории штаб-квартиры компании KinetX в Аризоне. Отвечает за получение эфемерид от сети наземных станций слежения. Занимается анализом траектории и манёвров, а также предотвращением столкновений.

Центр управления миссией (MOC)

Расположен на территории Космического центра им. Мухаммеда бин Рашида в Дубае. Он отвечает за:

Связь с аппаратом через сеть наземных станций

Телеметрию

Наблюдение за состоянием космического аппарата и разработку последовательности команд для него

Поддержку планирования научных операций

Кооперацию команды разработчиков космической платформы и группы разработки научных приборов

Работу с научными приборами

Обработку первичных научных данных

Центр поддержки миссии (MSF)

Расположен в Лаборатории атмосферной и космической физики Колорадского университета в Боулдере. Он может выполнять все функции MOC, за исключением планирования научных операций и обработки научных данных. В Центре поддержки миссии расположены резервные мощности команды навигации. Через MSF также организована передача телеметрии для команды поддержки научных приборов.

Команда поддержки научных приборов (ITF)

Отвечает за создание хранилища информации о работоспособности научных приборов. Предоставляет программное обеспечение и документацию для обработки научных данных.

Центр сбора научных данных (SDC)

Расположен на территории Космического центра им. Мухаммеда бин Рашида в Дубае. Отвечает за хранение научных данных и их распространение в научном сообществе.

Команда планирования миссии

Планирование миссии осуществляется компанией Advanced Space с территории Колорадо. Команда отвечает за создание и поддержание контрольных траекторий и манёвров. Перечень действий для проведения научных операций также составляется ею. А ещё Advanced Space также обеспечивает проверку работоспособности систем навигации во время зажигания двигателей космического аппарата.

В итоге

Стартовое окно для первой миссии Объединённых Арабских Эмиратов к Марсу открывается вечером 14 июля и продлится до 12 августа. Если запуск пройдёт успешно, то аппарат Hope Probe ждёт путешествия на Марс длиной более чем в 200 дней – ожидается, что он закончит его прибытием в окрестности Красной планеты в феврале 2021 года.

А команда Alpha Centauri приглашает вас завтра вечером посмотреть трансляцию запуска этой интересной миссии. Забегайте на стрим, будет интересно!

Статус миссии: запуск запланирован на 16 июля в 20:43 UTC

Наш стрим начнётся где-то в 20:30 по UTC

Источники:

1. Официальный сайт миссии https://www.emiratesmarsmission.ae/

2. NASASpaceFlight https://www.nasaspaceflight.com/2020/04/uae-mars-orbiter-arr...

3. Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) https://global.jaxa.jp/projects/rockets/h2a/