Messenger меркурий


Иллюстрация выхода «Пионеров» и «Вояджеров» за пределы Солнечной системы / ©wikipedia.org

Сегодня аппараты летят в разных направлениях. «Пионер-10» двигается к краю Млечного Пути, в направлении созвездия Тельца. Его близнец, напротив, – к центру Галактики, в направлении созвездия Щита. Надо понимать, что сейчас оба зонда находятся в свободном полете. Только полученный ранее разгон и внешние силы влияют на полет космических аппаратов. Силы гравитационные и негравитационные.

Среди негравитационных, к примеру, давление солнечной радиации, вызывающее ускорение, направленное от Солнца. А гравитация Солнца, наоборот, тянет аппараты к звезде, вызывая ускорение, направленное к Солнцу, то есть замедляет их. Все силы, которые могут оказывать влияние на полет космических аппаратов, подсчитаны и учтены. Кроме одной. Одна неизвестная и непонятная сила тянет зонды обратно. Именно она – причина загадки «Пионеров». Ничтожно малая сила, но она есть. Последние расчеты, полученные к 2002 году, говорят, что величина необъяснимого отрицательного ускорения составляет (8,74±1,33)·10–10 м/с2.


Это ничтожно мало, но уже привело к отклонению аппаратов примерно на 400 тысяч километров от расчетной траектории. Казалось бы, зонды пролетели миллиарды километров. На момент потери связи с «Пионером-10» (23 января 2003 года) он удалился от нас более чем на 12 млрд километров. Это 82 астрономические единицы, то есть 82 расстояния от Земли до Солнца. Связь с «Пионером-11» была потеряна 30 сентября 1995 года, аппарат уже находился от Солнца на расстоянии 6,5 млрд километров, или 43 а. е.

И что эти сотни тысяч по сравнению с миллиардами километров? Но для науки эти ничтожные величины могут иметь огромное значение. Отклонение от нормы, от привычного понимания вещей, то есть аномалии могут свидетельствовать о наличии чего-то значимого, но еще неоткрытого. Тем более, в астрофизике. Аномалия в движении Урана привела к открытию новой планеты – Нептуна. Аномалия в движении Меркурия, обнаруженная в 1859 году, была объяснена только с помощью общей теории относительности Альберта Эйнштейна, разработанной им в 1915 году. Решение аномалии «Пионеров» может перевернуть современную физику или, наоборот, будет вполне тривиальным. Вот поэтому она и не дает покоя многим ученым.

Может возникнуть вопрос: как ученые подсчитали скорость и, соответственно, ускорение аппаратов? Зонды давно недоступны для наблюдения.
«Хаббл», ни любой другой телескоп не смогут разглядеть улетающие от нас зонды. Контроль скорости зондов производится при помощи измерения доплеровского смещения частоты радиосигнала, который посылается в направлении к зонду и принимается от него обратно. В основе лежит тот же самый доплеровский эффект, применяемый для определения скорости движения автомобилей. Проявился эффект в виде так называемого фиолетового смещения, смещения радиосигнала в коротковолновую область спектра, которое означает, что зонды начали замедляться.

Но если речь идет об эффекте, который может влиять на движение двух зондов, то он же может влиять и на другие? Мы уже говорили, что после программы «Пионер» были и другие. Вот только «Пионеры» находятся в полете без дополнительных корректировок курса в течение долгого времени. А вот траектория полета и ориентация других зондов все еще корректируются маневровыми двигателями. Поэтому точные измерения эффекта, если они есть, произвести невозможно.

Возможные причины аномалии

За все годы, посвященные поиску решений этой загадки, было выдвинуто множество предположений. И первое – это ошибки в наблюдениях и интерпретации полученных данных. Но от него отказались практически сразу. Аномалию объясняли разными причинами. Торможением о межпланетную среду (пыль, облака газа и т. п.). Гравитационным притяжением объектов пояса Койпера. Утечкой газа, например гелия, используемого в качестве рабочего тела в радиоизотопных генераторах.


Причину искали и в электромагнитных силах, вызванных накопленным зондами электрическим зарядом. И, конечно, списывали на влияние темной материи или темной энергии. Не обошлось и без предложений скорректировать существующую физику. Предыдущие предположения давали негравитационное объяснение эффекта. В 1983 году израильским физиком Мордехаем Мильгромом была предложена так называемая теория модифицированной ньютоновской динамики (MOND). Она является примером альтернативной теории гравитации. Согласно MOND, в тех случаях, когда мы имеем дело с телами, движущимися с чрезвычайно малым ускорением, ньютоновская механика нуждается в поправках.

Однако причина аномального ускорения «Пионеров», кажется, все-таки найдена. Но для начала скажем немного о конструкции аппаратов. Зонды имеют на борту научные приборы и параболическую антенну диаметром 2,75 метра для связи с Землей. Вся эта аппаратура нуждалась в электропитании. Посмотрите на конструкцию «Пионеров». Видите в ней привычные для спутников солнечные батареи? Нет. Для аппаратов, исследующих отдаленные планеты Солнечной системы, нет смысла в солнечных батареях. По мере удаления вглубь космоса интенсивность солнечного излучения убывает. Энергии Солнца уже недостаточно для работы фотоэлементов солнечных батарей.

Источник: pikabu.ru

Неудобная планета


Меркурий удален от Солнца, в среднем, на 59 миллионов километров — обращаясь вокруг звезды, планета то отбегает от нее на 69 миллионов километров, то приближается на расстояние всего в 49 миллионов километров. Для сравнения, среднее расстояние от Земли до Солнца составляет 150 миллионов километров. По размеру Меркурий уступает не только Земле и всем остальным планетам земной группы, но даже крупнейшим спутникам Солнечной системы — Ганимеду и Титану. Диаметр ближайшей к Солнцу планеты составляет около 4,8 тысячи километров.

Помимо скромных для планеты размеров Меркурий отличается редкой неторопливостью — один оборот вокруг своей оси планета совершает за 176 земных дней. При этом вокруг Солнца Меркурий обращается намного быстрее — на прохождение полного круга он тратит 88 дней. То есть одни сутки на Меркурии длятся два меркурианских года. Но определить без календаря, какое стоит время года, гипотетические жители Меркурия вряд ли смогли бы — на этой планете практически не выражена сезонность.

Отсутствие четко отличающихся зимы, весны, лета и осени объясняется тем, что ось вращения Меркурия почти не наклонена по отношению к орбитальной плоскости. Зато смена дня и ночи на планете заметна очень хорошо — днем температура достигает 700 кельвинов (426,85 градусов Цельсия), а ночью падает до 90 кельвинов (минус 183,15 градусов Цельсия). Причина такого контраста кроется в меркурианской атмосфере, точнее, в почти полном ее отсутствии. Газовая оболочка других планет, например Земли, выступает своеобразным буфером, который препятствует резким перепадам температур.


Из-за того, что Меркурий находится близко к Солнцу, его очень трудно изучать — с Земли планета видна только на закате или на рассвете, когда наблюдениям не мешает чрезвычайно яркий блеск звезды. Кроме того, проведение наземных наблюдений осложняется наличием атмосферы — она приводит к существенным искажениям получаемых изображений. Телескопы «общего назначения», работающие в космосе, также не подходят для детального изучения Меркурия, так как при прицельном «рассматривании» планеты их оптика попросту «ослепнет». Единственный приемлемый на сегодня способ исследовать Меркурий — это отправить к нему специальную межпланетную станцию.

Мимо

И такая станция была отправлена — 3 ноября 1973 года ракета-носитель «Атлас-Центавр» вывела в космос аппарат «Маринер-10». Помимо Меркурия этот зонд должен был заодно изучить Венеру, но ни с одной из этих планет «Маринер-10» не сближался надолго: мимо Венеры аппарат пролетел один раз на расстоянии 5,7 тысячи километров. Пролетов мимо Меркурия было три, а минимальное расстояние между «Маринером-10» и ближайшей к Солнцу планетой составило 327 километров — достаточно, чтобы рассмотреть поверхность и провести некоторые измерения химического состава атмосферы.


Казалось бы, что мешало «Маринеру-10» задержаться рядом с Меркурием на более длительный срок? Ответ на этот вопрос — скорость. Для того чтобы выйти на орбиту какой-либо планеты — то есть превратиться в ее искусственный спутник — аппарат должен лететь достаточно медленно, иначе гравитационное притяжение не успеет «схватить» его. В 1970-е годы еще не существовало технологий, которые позволили бы аппарату, приближающемуся к Меркурию со скоростью более двух сотен тысяч километров в час, быстро затормозить.

Инженеры придумали, как можно эффективно снизить скорость зонда, только в 1980-е годы — стратегия включает в себя торможение двигателем и хитрые пространственные маневры с многочисленными облетами Меркурия и Венеры. Кружа вокруг планет с их гравитационным притяжением, зонд постепенно замедляется (изменив траекторию облетов, можно точно таким же образом разгонять зонды). После изобретения технологии замедления космических аппаратов NASA начало активно работать над проектом меркурианской миссии, однако в 1986 году спустя 73 секунды после старта взорвался шаттл «Челленджер», и после этой катастрофы США на несколько лет приостановили работу над новыми миссиями.

Постоянный спутник

Зонд «Мессенджер» стартовал к Меркурию 3 августа 2004 года. Название аппарата переводится с английского как «посланник» и одновременно является аббревиатурой, которая расшифровывается следующим образом: MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging — [аппарат для] исследования поверхности, окружающей среды, геохимии Меркурия и его зондирования.


Путешествие практически к Солнцу длилось 6,5 лет – за это время «Мессенджер» один раз пролетел мимо Земли, дважды — мимо Венеры и три раза облетел Меркурий. В общей сложности аппарат преодолел 7,9 миллиарда километров. 17 марта 2011 года в 03:45 утра по московскому времени «Мессенджер», находясь на расстоянии около 155 миллионов километров от Земли, на 15 минут включил двигатели и начал замедляться: в общей сложности его скорость упала на 862 метра в секунду, или 3,1 тысячи километров в час. Сейчас «Мессенджер» движется со скоростью около 208 тысяч километров в час — на главной странице сайта «Мессенджера» размещен счетчик расстояния, показания на котором очень эффектно меняются в режиме реального времени.

За четверть часа меркурианский зонд заметно «похудел» — на торможение «Мессенджер» потратил почти треть всех запасов топлива, масса которого при старте составляла больше половины от общей массы аппарата. На момент запуска в «Мессенджере» было 1100 килограммов, 600 из которых приходилось на топливо. Одна тонна — это очень небольшая масса для космического аппарата, да и размеры «Мессенджера» тоже невелики. Зонд, на который ученые возлагают огромное количество надежд, по длине и ширине и высоте (1,42 х 1,85 х 1,27 метра) не сильно отличается от крупного офисного стола.


По обеим сторонам аппарата расположены солнечные панели размером 1,5 на 1,65 метра. Именно они обеспечивают приборы «Мессенджера» энергией для работы, при том что «в дело» идет только 30 процентов попадающего на них солнечного излучения, а оставшиеся лучи отражаются. Если бы панели поглощали все излучение, то они очень быстро вышли бы из строя. Чтобы защитить от нагрева чувствительную «начинку» зонда, инженеры покрыли его теплоизолирующим керамическим «панцирем».

«Мессенджер» будет исследовать Меркурий при помощи семи основных научных приборов. Фотографировать поверхность планеты будет камера, способная делать цветные, монохромные и стереоснимки. Дополнительно ученые будут анализировать рельеф поверхности при помощи лазерных альтиметров. Химический состав атмосферы и скальных пород Меркурия должны исследовать нейтронный, гамма- и рентгеновский спектрометры. Отдельный спектрометр предназначен для более детального изучения атмосферы и определения состава меркурианских минералов. Характеристики магнитного поля Меркурия будет определять магнитометр «Мессенджера», а еще один спектрометр займется анализом заряженных частиц, движущихся внутри и вокруг меркурианской магнитосферы.

Аппарат проработает на орбите Меркурия один год — за это время двигатели «Мессенджера» будут включаться еще несколько раз для того, чтобы корректировать орбиту аппарата. Специалисты не исключают, что «Мессенджер» продержится и дольше, но рано или поздно топливо у зонда закончится, и он начнет постепенно снижаться, пока не врежется в поверхность Меркурия.


Ученые рассчитывают, что собранная «Мессенджером» информация поможет им прояснить целый ряд вопросов, касающихся особенностей Меркурия. Кроме того, эти данные позволят астрофизикам лучше понять, как эволюционировала Солнечная система в целом. Например, на сегодняшний день остается непонятным, почему четыре планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля и Марс — настолько непохожи друг на друга.

Взять Меркурий — эта планета отличается аномальной плотностью. Плотность Земли больше плотности Меркурия только по причине значительно большей массы нашей планеты — гравитация дополнительно сжимает земное вещество. Кроме того, у Меркурия и Земли есть магнитное поле, а у Марса и Венеры — нет. Марс при вдвое меньших по сравнению с Землей размерах имеет практически такую же продолжительность суток, а сутки на Венере, имеющей практически такой же диаметр, длятся 146 земных. Все эти факты пока не нашли аргументированного объяснения.

Начать отвечать на все эти вопросы ученые смогут уже в ближайшее время — научные приборы «Мессенджера» заработают 24 марта, а первые снимки поверхности Меркурия аппарат сделает 29 числа.

Источник: lenta.ru

Давно на Хабре не было постов на космическую тематику. Тем не менее, космические статьи зачастую достаточно интересны хабрасообществу. Слово MESSENGER в заголовке возможно поначалу воспримется как «Instant Messenger», а статья – как очередная новость о детище от Майкрософт. Но речь пойдет немного о другом.

image
Вниманию читателей предлагается небольшая статья о космическом проекте MESSENGER.
MESSENGER – научное исследование планеты Меркурий путем запуска к ней космического корабля.
Имя миссии MESSENGER составлено из английских фраз:
MErcury Surface (Поверхность Меркурия)
Space ENvironment (Космическое пространство)
GEochemistry (Геохимия)
Ranging (Классификация).
Сам же Меркурий, кстати, назван в честь мифического посланника (англ. messenger) богов.

Под катом сведения о проекте и любопытные фотографии.

Все изображения кликабельны.

image

Космический корабль был запущен 3 августа 2004 года Мыса Канаверал (штат Флорида, США).
Путешествие корабля MESSENGER займет более 6,5 лет прежде чем он займет свое место на орбите Меркурия в марте 2011. Путь включает пролет над Землей (август 2005), два пролета около Венеры (октябрь 2006 и Июнь 2007) и три пролета над Меркурием (январь 2008, октябрь 2008 и сентябрь 2009). Общий путь, предстоящий MESSENGER составляет более 7,9 миллиардов километров, средняя скорость «путешественника» около 38 км/с.

image
Текущее положение космического аппарата всегда можно посмотреть в Симуляторе Солнечной системы на сайте NASA.

В ходе пролета над Землей (2 августа 2005 года) MESSENGER сделал несколько снимков нашей планеты в видимом и инфракрасном спектре.
image

В ходе двух витков над Венерой была сделана целая серия снимков её поверхности. В частности 5 июня 2005 года MESSENGER камерой MDIS заснял поверхность планеты, затянутую толстым слоем облачности.
image

Однако, в результате обработки полученных снимков, ученым удалось увидеть поверхность Венеры.
image

Достигнув цели своего долгого путешествия – Меркурия, MESSENGER впервые заснял прежде невидимую сторону планеты.
image

22 января 2008 года были сделаны цветные снимки Меркурия.
image image

Затем с аппарата были получены изображения поверхности Меркурия, где кратерам на поверхности были даны имена, среди которых Пикассо и Киплинг.
image

На данный момент ученые MESSENGER занимаются поиском так называемых вулканоидов (англ. vulcanoids) – астероидов, вращающихся вокруг Солонца внутри орбиты Меркурия. Пока ни одного подобного объекты найдено не было.

17 августа 2010 года аппаратом MESSENGER был сделан интересный снимок, изображающий Землю и Луну с расстояния в 183 миллиона километров. Для сравнения расстоянием между Землей и Солнцем составляет 150 миллионов километров.
image

Основные вопросы, на которые предстоит ответить ученым в результате исследования:
— Какова геологическая история Меркурия?
— Почему так высока плотность планеты?
— Какова природа Меркурианского магнитного поля?
— Какова структура ядра планеты?
— Что за необычное вещество расположено на полюсах Меркурия?
— Каков характер изменений на планете?
image
Оборудование, которым оснащен космический корабль:
— Двойная съемочная система MDIS (камера с широким и узким углом обзора).
— Спектрометр нейтронов и гамма-лучей (GRNS) для картографирования элементарного состава коры Меркурия.
— Спектрометр гамма-лучей (XRS) для изучения химического состава компонентов коры планеты.
— Магнитометр (MAG) для изучения детальной структуры и динамики магнитного поля Маркурия.
А также высотометр для изучения рельефа планеты, спектрометр для изучения атмосферы и прибор для изучения состава заряженных частиц внутри и вокруг магнитосферы Меркурия.

Полезные ссылки:
1. Сайт проекта MESSENGER
2. MESSENGER на сайте NASA

Источник: habr.com

Меркурий является одной из самых труднодостижимых планет Солнечной системы: она самая маленькая по размерам и находится ближе всего к Солнцу. Температура на её поверхности колеблется от –180 °С до +430 °С.

Пока ни один космический корабль не способен долететь к ней самостоятельно за счёт тяги двигателей. Для того, чтобы достичь орбиты Меркурия, «Мессенджеру» пришлось сделать несколько гравитационных манёвров. Миссия стартовала в августе 2004 года, в 2005 году аппарат пролетел мимо Земли, затем в течении двух лет совершил два пролёта рядом с Венерой, ещё два года потратил на пролёты вблизи Меркурия, а на его орбиту вышел только к марту 2011 года — спустя 6,5 лет после запуска.

С орбиты «Мессенджер» исследовал Меркурий, не садясь на саму планету. Как выяснилось, в полярных кратерах (там, куда не попадает солнце) содержится замёрзшая вода, поверхность пестрит вулканическими отложениями с богатым химическим составом, а сама планета за последние 4,5 миллиарда лет сжалась на 7 километров в радиусе.

Благодаря миссии «Мессенджера» были развиты многие технологии: например, защита от перегрева при помощи специальных отражающих панелей, одновременно служащих солнечными батареями.

Миссия «Мессенджера» оказалась неожиданно долгой. Картографирование поверхности Меркурия завершилось ещё в 2013 году, однако аппарату были поставлены другие задачи, так как его открытия вызвали новые вопросы. Тем не менее спустя два года «Мессенджер» полностью израсходовал свои запасы топлива и из-за действия гравитации Солнца неминуемо потерпит крушение на Меркурий.

Как рассказал глава миссии «Мессенджера» Шон Соломон (Sean Solomon) журналу Nature, последние часы аппарата, вероятно, будут тихими. После последнего пролёта по орбите Меркурия «Мессенджер» исчезнет из поля зрения учёных, и те в течение нескольких часов даже не смогут узнать о том, действительно ли он разбился.

Я работал над этой миссией 19 лет. Это как потерять члена семьи. Даже заранее полученное знание не может полностью подготовить тебя к потере.

Шон Соломон, глава миссии «Мессенджер»

В момент столкновения с Меркурием «Мессенджер» будет двигаться со скоростью примерно 14 тысяч километров в час. После удара о поверхность он образует кратер радиусом примерно 16 метров, оставшись для наблюдателей чёрной точкой — одной из тысяч тех, что он исследовал все предыдущие годы.

Источник: tjournal.ru

Десять лет назад, 3 августа 2004 года был осуществлен пуск ракеты-носителя "Дельта-2" с автоматической межпланетной станцией "Мессенджер" на борту. С того дня началось долгое путешествие аппарата к Меркурию, самой первой планете Солнечной системы.

Messenger меркурий

Несмотря на то, что Меркурий находится на относительно близком к Земле расстоянии, путь до него занял около 7,9 миллиардов километров. Конечно, до планеты можно было добраться напрямую, но для этого потребовались бы большие запасы топлива, чтобы погасить скорость космического аппарата. С целью экономии, зонд был отправлен обходным путем. За время путешествия к Меркурию станция совершила 15 витков вокруг Солнца, а также провела шесть гравитационных маневров:

2 августа 2005 года гравитационный маневр около Земли;

24 октября 2006 года и 5 июня 2007 года проведены гравитационные маневры вблизи Венеры;

14 января 2008 года, 6 октября 2008 года и 30 сентября 2009 года проведены гравитационные маневры вблизи Меркурия.

Messenger меркурий

Район южного полюса Меркурия. Первый снимок космического аппарата "Мессенджер". Фото NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington.

И вот, 18 марта 2011 года автоматическая станция "Мессенджер" вышла на орбиту вокруг Меркурия. Затем началась проверка систем космического аппарата. Уже через 11 дней, 29 марта станция передала на Землю первый снимок поверхности Меркурия.

"Мы успешно работаем на орбите в течение более трех земных лет и более 14 меркурианских лет…Аппарат Messenger работает в одной из самых сложных и требовательных космических средах в нашей Солнечной системе, и мы встретились с этой задачей непосредственно через инновации и напряженную работу…Наше единственное сожаление в том, что нам не хватает топлива для ещё 10 лет работы, но мы с нетерпением ждем невероятных научных деклараций, запланированных на заключительные восемь месяцев миссии", — сказал  сказал MESSENGER Миссия Operations Manager Энди Кэллоуэй (Andy Calloway) менеджер по операциям миссии "Мессенджер".

Напомним, что "Мессенджер" не является первым аппаратом, исследующим  Меркурий: до него это сделал в 70-х годах прошлого века космический зонд "Маринер-10". В частности, он сближался с планетной три раза. Однако тогда ученые  лишь смогли составить карту  40-45% поверхности планеты, установить температуру поверхности в ночное и дневное время,  а также увидеть, что поверхность Меркурия сильно кратеризированна и схожа с лунной.

Messenger меркурий

Автоматическая межпланетная станция "Мессенджер" в цифрах (информация актуальна на 1 августа 2014 года). Иллюстрация: NASA

В свою очередь "Мессенджер" провел более детальные наблюдения планеты. Так, геохимические измерения показали, что поверхность планеты содержит мало железа, но в тоже время богата летучими элементами, такими как сера и натрий. Поверхность Меркурия была сформирована в результате вулканической активности планеты. На планете был обнаружен водяной лед, скрытый от солнечного тепла в кратерах. Кроме того, было установлено наличие сложного взаимодействия межпланетного магнитного поля с Меркурием, которое приводит к удивительно динамической электромагнитной среде, окружающей планету.

Также, в честь 10-летия межпланетной станции в космосе, группа ученых работающих зондом "Мессенджер", опубликовала небольшой видеоролик, который позволит нам почувствовать себя на орбите планеты. Ролик представляет собой набор из 214 кадров, полученных 8 июня 2014 года. Фотографии были получены с интервалом в 1 секунду. В это время, двигаясь со скоростью 3,7 км/с, "Мессенджер" был на орбите высотой 115-165 километров. Для удобства просмотра скорость ролика была ускорена.

И так, как уже было сказано, космический аппарат "Мессенджер" проработает на орбите Меркурия ещё в течение 8 месяцев. За это время станция проведет наблюдения поверхности планеты на более низких высотах, следовательно, мы сможем увидеть более качественные снимки поверхности, которая таит ещё множество загадок для будущих исследований.

Источник: kosmos-x.net.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.