"Было видно, как вверху, откуда падал планетолет, сгущается коричневый туман, но снизу, из непостижимых глубин, из бездонных глубин водородной пропасти, брезжил странный розовый свет." А.Стругацкий, Б.Стругацкий. "Путь на Амальтею" |
7 декабря 1995 г. атмосферный зонд "Галилео" выполнил спуск в атмосферу Юпитера, а орбитальный аппарат был успешно переведен на орбиту спутника этой планеты. Начинается самый важный этап программы, охватившей период в 20 лет.
Прежде чем описывать события 7 декабря, нужно сказать несколько слов о конструкции АМС "Галилео". Станция состоит из орбитального аппарата (ОА) и атмосферного зонда (AЗ). Орбитальный аппарат разделен на две функциональные части - верхнюю вращающуюся секцию и нижнюю невращающуюся. Приборы для исследования полей, заряженных частиц и пыли расположены на вращающейся части. На нее приходится большая часть массы ОА. Здесь расположены система энергопитания, двигательная установка, большая часть электроники системы управления и компьютеров, антенны. Нормальная скорость вращения - примерно 3 об/мин, на время проведения динамических операций она увеличивается до 10 об/мин. Вращение стабилизирует положение оси аппарата в пространстве. Невращающуюся часть образуют статор, сканирующая платформа и блок приема данных с атмосферного зонда. Положение этой части в пространстве стабильно. На сканирующей платформе размещены камеры и спектрометры, требующие трехосной ориентации и наведения на объект. Наведение выполняется с точностью 0.2", скорость поворота - до 1° в секунду.
Комплект научной аппаратуры орбитального аппарата обеспечивает 12 экспериментов (Табл.1). Суммарная масса полезной нагрузки - 118 кг. Для двух экспериментов используется штатная радиосистема станции, и поэтому приборов на ОА только 10. К сведениям об их расположении в Табл. 1 нужно добавить, что детектор крайнего ультрафиолета от прибора UVS расположен на вращающейся части ОА, а датчики магнетометра и антенна эксперимента PWS вынесены на штанге на расстояние до 10.9 м от оси вращения. Счетчик тяжелых ионов HIC считается техническим экспериментом. Он поставлен на борт для оценки потенциально опасной обстановки по заряженным частицам в месте полета станции.
Камера SSI будет способна получить изображения поверхности спутников с разрешением в 20-1000 раз лучше, чем было получено "Вояджерами", в основном за счет съемки с меньшего расстояния. ПЗС-приемник камеры с 800x800 элементами более чувствителен и имеет более широкий спектральный диапазон, чем видиконы "Вояджеров". Очень важный инструмент "Галилео" - инфракрасный спектрометр с построением изображения NIMS с 408 каналами(!).
Орбитальный аппарат имеет при запуске массу 2223 кг, не включая массу переходника разгонного блока. Высота ОА - 6,15 м.
Более 40% массы ОА - 925 кг - приходится на топливо бортовой ДУ RPM, хранящееся в 4 баках. В состав ДУ RPM входит основной двигатель S400 тягой 400 Н и 2 группы из 6 двигателей ориентации S10 тягой по 10 Н, два бака наддува с гелием, трубопроводы, клапаны и система управления. Двигатели работают на монометилгидразине и азотном тетраоксиде. Суммарный импульс скорости - около 1600 м/с.
Для передачи огромного объема данных с орбитального аппарата предназначалась антенна высокого усиления HGA (High Gain Antenna) диаметром 4.8 м, сходная по конструкции с использованной на спутниках TDRS. Антенна находится на оси вращения в верхней части станции. При старте она была сложена; ее было решено развернуть только после ухода станции из пределов земной орбиты. Через HGA орбитальный аппарат "Галилео" должен был вести передачу на частоте 8415 МГц (диапазон X) со скоростью 115.2 кбит/с в режиме непосредственной передачи и 134.4 кбит/с в режиме воспроизведения. Кроме антенны HGA, на станции установлено две антенны низкого усиления (LGA, Low Gain Antenna). Одна, расположенная на раскрывающейся ферме RTG и направленная "вниз" (т.е. в направлении, куда смотрит лобовой экран атмосферного зонда), использовалась только при полете во внутренней области Солнечной системы. Сейчас ее использование не планируется. Вторая антенна LGA расположена над антенной HGA и используется в настоящее время. Кроме научной информации, "Галилео" может передавать технические данные по 1418 параметрам состояния станции. Передача с АМС ведется на частоте 2295 МГц (диапазон S). Передача с Земли ни АМС идет на частоте 2115 МГц со скоростью 34 кбит/с.
Еще одна антенна расположена на невращающейся части ОА. Это антенна RRA (Radio Relay Antenna) диаметром отражателя около 1 м с автономным наведением для приема информации с атмосферного зонда.
Конструкторы станции не имели выбора в части источника питания "Галилео''. На орбите Юпитера поток солнечной энергии и 26 раз ниже, чем у Земли, и потому солнечные батареи приемлемого размера не могут обеспечить достаточную мощность. Для питания на станцию были установлены два радиоизотопных термоэлектрических генератора (RTG) на плутонии-238 (по 10.9 кг диоксида плутония в каждом), которые обеспечивали электрическую мощность 570 Вт при запуске, примерно 498 Вт в середине 1995 и около 480 Вт в конце полета в 1997 г. Они были изготовлены "General Electric Co." по заданию Управления специальных ядерных проектов Министерства энергетики США. Генераторы отнесены от корпуса аппарата на двух фермах длиной по 5 м. Кроме этого, примерно 112 радиоизотопных нагревателей тепловой мощностью по 1 Вт "греют" научную аппаратуру.
В условиях, когда на обмен сигналами с аппаратом уходит полтора часа, станция должна уметь работать автономно. Поэтому она была оснащена двумя компьютерами в составе подсистем команд и данных (CDS) и управления и контроля ориентации (AACS). Программы для компьютера подсистемы CDS включают около 35000 строк кода, в том числе 7000 строк ПО автоматического обнаружения и исправления сбоев. В программах подсистемы AACS используются 37000 строк кода, включая 5000 строк защиты. Но кроме двух основных компьютеров, все приборы ОА имеют микропроцессоры, и 8 из них могут быть перепрограммированы в полете.
Атмосферный зонд имеет массу 339 кг и состоит из трех основных частей: конического лобового экрана и хвостовою обтекателя в форме сферическою сегмента, образующих вместе модуль торможения, и расположенного внутри десантного модуля - контейнера с аппаратурой (Рис.1).
Высота AЗ - всего 0.86 м, диаметр лобового экрана - 1.25 м. Модуль торможения имеет массу 220 кг (из них 152 кг - лобовой экран), десантный модуль - 118 кг. Его части имеют каркас из клепаного алюминия и абляционное
 Рис.1. Атмосферный зонд АМС "Галилео". Рисунок НАСА. Обозначения: I - хвостовой обтекатель, II - десантный модуль, III - лобовой экран; 1 - крышка пирозаряда вытяжного парашюта; 2 - пирозаряд вытяжного парашюта; 3 - служебный люк; 4 - основной парашют; 5 - лопасть закрутки; 6 - температурный датчик; 7 - антенна связи; 8 - антенна прибора обнаружения молний; 10 - вход масс-спектрометра; 11 -радиоизотопные нагреватели (15); 12 - направляющая; 13 - кольцо полезной нагрузки; 14 - теплозащитный экран. |
На десантном модуле установлена аппаратура для проведения 7 экспериментов. Общая масса научной аппаратуры - 30 кг. В Табл.1, составленной на основании официальных материалов НАСА, приведены только 6 экспериментов. В некоторых статьях засчитываются за два объединенные в один прибор детектор молний и энергичных частиц LRD/EPI, тем более что часть его (LRD) разработана и изготовлена в ФРГ. Кроме того, сигнал радиолинии АЗ-ОА может использоваться для радиопросвечивания атмосферы Юпитера, определения ее состава и структуры, что тоже засчитается как отдельный эксперимент.
Десантный модуль диаметром 66 см негерметичен, изготовлен из титана и защищен от роста внешней температуры слоями "одеял" из каптона. Приборы, размещенные на полке из сотового алюминия, имеют собственные герметичные корпуса, рассчитанные на давление 20 атм. Помимо приборов, десантный модуль имеет подсистему энергопитания, подсистему связи и подсистему команд и обработки данных. Электроника десантного модуля содержит специально разработанные компоненты, способные выдержать прохождение радиационных поясов Юпитера.
(Десантный модуль испытывался в термобарокамере при 16 и 13 атм. Нейтральный масс-спектрометр был испытан до отказа, который произошел при 21 атм. Раз нагретый, десантный модуль остывал по нескольку дней, в вентиляторы не помогали.)
Вся активная жизнь зонда укладывается в несколько часов: он должен "проснуться" за 6 час до входа в атмосферу Юпитера, начать измерения за три часа и погибнуть не более чем через 75 минут после этого. Поэтому система энергопитания зонда основана на батарее (литий/двуокись серы), составленной из трех модулей. Батарея имеет напряжение 39 В и - после изготовления - емкость 21 А-час. К моменту использования (свыше 6 лет после изготовления) она уменьшится до 18-20 А-час. За 60 минут расчетного спуска может быть израсходовано до 18 А-час, и на остатках зонд, быть может, проживет еще 15 минут. Пиросредства питаются от отдельных батарей.
| Обоз- нач. | Наименование | Постановщик | Объект исследования |
| 1. Орбитальный аппарат (невращающаяся часть) | |||
| SSI | Solid-State Imaging Camera Твердотельная камера | Michael Belton, NOAO Майкл Белтон | Съемка галилеевых спутников с разрешением 1 км и лучше, съемка Юпитера для исследования динамики атмосферы |
| NIMS | Near-Infrared Mapping Spectrometer Картографический спектрометр близкого ИК-диапазона | Robert Carlson, Jet Propulsion Laboratory Роберт Карлсон, Лаборатория реактивного движения | Многодиапазонная тепловая съемка, определение состава и морфологии поверхностей спутников, атмосферы и облачного слоя Юпитера |
| UVS | Ultraviolet Spectrometer Ультрафиолетовый спектрометр | Charles Hord, University of Colorado Чарлз Хорд, Университет Колорадо | Газовый состав атмосферы, аэрозоли, структура верхних атмосфер |
| PPR | Photopolarimeter Radiometer Фотополяриметр-радиометр | James Hansen, Goddard Institute for Space Studies Джеймс Хэнсен, Годдардовский институт наук о космосе | Атмосферные частицы, тепловое и отраженное излучение поверхностей спутников |
| 2. Орбитальный аппарат (вращающаяся часть) | |||
| MAG | Magnetometer Магнитометр | Margaret Kivelson, University of California, Los Angeles Маргарет Кивелсон, Университет Калифорнии, Лос-Анжелес | Напряженность и флуктуации магнитных полей |
| EPD | Energetic Particles Detector Детектор энергичных частиц | Donald Williams, Johns Hopkins APL, Доналд Уилльямс, Лаборатория прикладной физики Ун-та Дж.Гопкинса | Распределение по энергиям и направлениям электронов, протонов, тяжелых ионов с высокими энергиями |
| PLS | Plasma Detector Плазменный детектор | Lou Frank, University of Iowa Лу Фрэнк, Университет Айовы | Состав, энергия, распределение заряженных частиц низких энергий в плазме Юпитера |
| PWS | Plasma Wave Плазменно-волновой инструмент | Donald Gurnett, University of Iowa, Доналд Гарнетт, Университет Айовы | Электромагнитные волны, взаимодействие волн и частиц в плазме Юпитера |
| DOS | Dust Detector Subsystem Детектор пыли | Ebеrhard Grun, Max Planck Institut fur Kernphysik Эберхард Грюн, Институт ядерной физики имени Макса Планка | Масса, скорость и заряд субмикрониых частиц пыли космического и юпитерианского происхождения |
| - | Radio Science/ Celestial Mechanics Радиоэксперимент/Небесная механика | John Anderson, Jet Propulsion Laboratory Джон Андерсон, Лаборатория реактивного движения | Определение масс и движений небесных тел по радиосигналу аппарата |
| - | Radio Science /Propagation Распространение радиосигналов | H.Taylor Howard, Stanford University Тейлор Хоуард, Стэнфордский университет | Определение размеров небесных тел и строения атмосфер по распространению радиосигнала |
| HIC | Heavy Ion Counter Счетчик тяжелых ионов | Edward Stone, California Institute of Technology Эдвард Стоун, Калифорнийский технологический институт | Заряженные частицы в окрестности КА |
| 3. Атмосферный зонд | |||
| ASI | Atmospheric Structure Instrument Исследование структуры атмосферы | Alvin Seiff, NASA Ames Research Center Элвин Сейфф, Исследовательский центр имени Эймса НАСА | Изменение температуры, давления, плотности и молекулярной массы в атмосфере Юпитера с высотой |
| NMS | Neutral Mass Spectrometer Нейтральный масс-спектрометр | Hasso Niemann, NASA Goddard Space Flight Center Хассо Ниманн, Центр космических полетов имени Годдарда НАСА | Химический и изотопный состав атмосферы |
| HAD | Helium Abundance Detector Детектор количества гелия | UIf von Zahn, Bonn University, Germany Ульф фон Зан, Боннский университет, ФРГ | Точное измерение соотношения гелий/водород |
| NEP | Nephelometer Нефелометр | Boris Ragent, NASA Ames Research Center Борис Рейджент, Исследовательский центр имени Эймса НАСА | Обнаружение облачности, определение микрофизических характеристик твердых и жидких частиц в облаках |
| NFR | Net Flux Radiometer Радиометр разностного потока | Larry Sromovsky, University of Wisconsin Ларри Сромовски, Университет Висконсина | Определение разницы потоков солнечной и внутренней тепловой энергии в зависимости от высоты |
| LRD /EPI | Lightning and Radio Emission Detector/Energetic Particles Instrument Детектор молний/ Детектор энергичных частиц | Louis Lanzerotti, Bell Laboratories Луис Ланцеротти, Лаборатории Белл | Обнаружение молний по световым явлениям и радиоизлучению, измерение энергичных частиц в радиационных поясах |
Кроме постановщиков перечисленных в таблице экспериментов, в проекте участвуют 17 "междисциплинарных" специалистов, среди которых и патриарх наук о космосе в США Джеймс Ван Аллен. Наконец, вместе с членами научных групп число исследователей, работающих с "Галилео", достигает 139 человек, представляющих 6 стран.
За 18 лет, прошедших с начала проекта, немногие люди в нем могут говорить с гордостью, что участвуют с самого начала. Изменения произошли не только в техническом руководстве (ушел на "Кассини" менеджер проекта Джон Казани, умер менеджер по научной аппаратуре и программе Клейн Йитс), но даже среди руководителей экспериментов. В июне 1994 г., например, скончался первый руководитель допплеровского эксперимента по определению скорости ветра на зонде Джим Поллак из Центра Эймса.
Сейчас, в дни, когда станция подходит к Юпитеру, руководителями проекта являются: менеджер проекта "Галилео" Уилльям О'Нил (William O'Neil, в проекте с 1977 г.), директор миссии Нил Осман-младший (Neai E. Ausman, Jr.) и научный руководитель проекта д-р Торренс Джонсон (Torrence V. Johnson, участвовал в подготовке проекта с 1974 г.) в Лаборатории реактивного движения, а также менеджер по зонду Марсия Смит (Marcie Smith) и научный руководитель зонда Ричард Янг (Richard E. Young) в Центре Эймса. Есть еще менеджер проекта в штаб-квартире НАСА, Доналд Кеттерер (Donald Ketterer), подчиняющийся непосредственно заместителю директора НАСА по наукам о космосе д-ру Весли Хантрессу-младшему (Wesley Huntress Jr.).
Итак, позади шестилетнее путешествие длиной 3.7 млрд км. Зонд и орбитальный аппарат приближаются к Юпитеру. (Здесь и далее курсивом выделено изложение официальных сообщений о ходе полета "Галилео", выпускавшихся Лабораторией реактивного движения. Обычным шрифтом даны комментарии, основанные на планах работы станции и других материалах, среди которых особо выделяются сообщения в специальном электронном журнале JPL "Online from Jupiter".)
5 декабря, вторник. Как и планировалось, по радиолинии "Земля-борт" внесены определенные изменения в программы обнаружения и устранения неисправностей орбитального аппарата. Благодаря им станция должна правильно реагировать на крайне жесткие условия пролета между Ио и Юпитером. Из-за интенсивного излучения планеты и радиационных поясов из электронов и тяжелых ионов "Галилео" наберет радиационную дозу в 35-40 тысяч рад, во много раз больше, чем смертельная доза для человека. Хотя при проектировании и изготовлении станции была введена значительная радиационная защита, часть электроники станции может временно или навсегда выйти из строя.
Радиация может "обмануть" звездный датчик, используемый для контроля трехосной ориентации невращающейся части "Галилео" и радиоантенны связи с зондом. Чтобы выйти из подобной ситуации, разработаны несколько методик грубой ориентации по крену, в том числе за счет поворота статора относительно единственного ориентира - звезды Канопус.
 Рис.2. Трасса полета атмосферного зонда и орбитального аппарата в окрестностях Юпитера. Рисунок НАСА. I - ретрансляция информации с AЗ; II - торможение для выхода на орбиту спутника Юпитера |
"Самое большое неизвестное сейчас - это что сделает с нами радиационная обстановка," - говорит У.О'Нил в интервью агентству АП. По предварительным оценкам, 60% всей дозы станция наберет за час нахождения на минимальном расстоянии от Юпитера. Кроме радиации, электронике "Галилео" могут угрожать электростатические разряды. "Когда мы строили Галилео, мы ввели много защиты, чтобы снять ожидаемые эффекты юпитерианской среды, - объясняет заместитель директора миссии Мэттью Ландано (Matthew R. Landano). - Но мы не узнаем, насколько хорошо... мы сделали это, пока не пролетим сквозь нее."
В этот же день станция была подготовлена к перерыву в связи, который наступит через несколько дней после выхода на орбиту из-за соединения Юпитера с Солнцем. В нормальной обстановке станция, не принимая сигналы с Земли в течение 3 суток, переключается на запасной приемник. Сейчас ей разрешено ждать связи в течение 25 суток.
Сегодня от станции до Земли - 932 млн км, а до Юпитера - 3.6 млн км. Скорость станции по отношению к Солнцу составляет 2.9 км/с и уменьшается, по отношению к Юпитеру - 10.0 км/с и продолжает расти. Орбитальный аппарат продолжает вести передачу научных данных и телеметрии со скоростью 10 бит/с.
6 декабря, среда. До цели один день и один миллион миль. "Я думаю, мы сделали все, что могли сделать разумного и возможного, чтобы эта штука работала. Теперь это не в наших руках," - говорит заместитель директора миссии М.Ландано. "Теперь мы в руках великих космических богов, - добавляет Н. Осман. - Если завтра они будут смеяться, на наших лицах будут широкие улыбки... Кроме пары небольших команд, мы в каком-то смысле на автопилоте..."
Три последние недели и два ближайших дня - 7 и 8 декабря - поведение станции определяется "критической последовательностью" команд (Critical Engineering Sequence), записанных в бортовом компьютере. Тем не менее продолжается передача на станцию команд, готовящих ее ко встрече с Юпитером. С их помощью настраивается температурный контроль баков двигательной установки "Галилео". Баки должны находиться при температуре чуть ниже комнатной, чтобы обеспечить постоянный наддув во время 49-минутного импульса перехода на орбиту спутника Юпитера JOI.
Станция находится в 933.7 млн км от Земли ив 1.7 млн км от Юпитера. Ее гелиоцентрическая скорость уменьшилась до 0.94 км/с, но планетоцентрическая достигла уже 13.4 км/с.
Станцией управляют из так называемой Зоны обеспечения миссии (Mission Support Area, MSA). Для "Галилео" это маленькая комната на 5-м этаже корпуса 264 в Лаборатории реактивного движения в Пасадене. Здесь работает всего несколько человек и, конечно, все, кто соберутся в JPL завтра, не будут допущены сюда. От 1500 до 2000 приглашенных - друзья и члены семей людей, работающих по проекту, сотрудники, работавшие в Лаборатории раньше, репортеры США, Италии, Германии, Британии и Финляндии, официальные представители НАСА, включая директора Дэниела Голдина, и местных властей, командир STS-34 Дон Уилльямс - будут размещены в Аудитории имени Теодора фон Кармана и в других помещениях, откуда будут следить за событиями только на телеэкранах.
(Прежде чем переходить к 7 декабря, необходимо сделать замечание о способах указания моментов времени для работы "Галилео" у Юпитера. Поскольку время распространения сигнала от Юпитера составляло 7 декабря почти 52 минуты, на эту величину расходились "реальное" время, когда происходило то или иное событие у Юпитера, и "сигнальное", когда радиосигнал приносил подтверждение некоторым из них. Американцы обозначают сигнальное время ERT - Earth Receive Time. Здесь и ниже для всех моментов оговаривается, даны ли они по реальному или сигнальному времени.)
7 декабря 1995 г., четверг. В 05:08 PST (13:08 GMT) реального времени орбитальный аппарат "Галилео" прошел на расстоянии примерно 30900 км от спутника Юпитера Европы.
В 09:46 PST (17:46 GMT) реального времени ОА "Галилео" прошел на минимальном расстоянии в 892 км от внутреннего из четырех галилеевых спутников Юпитера - Ио, обращающегося на среднем расстоянии 421660 км от центра планеты. Момент максимального сближения с Ио мог быть зафиксирован на Земле по изменению частоты принимаемого сигнала почти 52 минуты спустя, в 10:38 PST (18:38 GMT) "сигнального" времени. Высота над Ио была на 45 км меньше, а момент прохождения - на 5 сек раньше расчетного. Кроме того, "Галилео" прошел на несколько сот километров ниже ("южнее") расчетной трассы. В этот период велись измерения по полям и частицам.
Во время пролета Ио и исследования тора Ио связь с "Галилео" велась только из Голдстоуна. Момент приема данных с атмосферного зонда пришелся на 4 часа одновременной радиовидимости аппарата из Голдстоуна и Канберры. Более поздние события наблюдались только из Канберры.
7 декабря, четверг. 15:15 PST (23:15 GMT). В 15:10 PST было получено подтверждение приема сигнала с атмосферного зонда на орбитальном аппарате. Данные, полученные в центре управления, так называемый индикатор состояния, подтверждают, что атмосферный зонд работает, а орбитальный аппарат принимает с него информацию.
Что творилось в центре управления после возгласа "Есть!" ("We've got it!")! Горячие аплодисменты, радостные крики, люди, повскакавшие со своих мест, руки, поднятые к потолку или колотящие соседа по спине. Есть сигнал! Аll right! Широко улыбнулся нервно меривший шагами зал Уилльям О'Нил. Для многих из собравшихся в Пасадене наступил день, которого они ждали 5, 10, 12, 17, а то и 21 год. А всего в разные годы над станцией "Галилео" работало 10 тысяч человек. Весли Хантресс так описал позже ощущения в момент победы: "Вы ждете 18 лет. Когда наступает момент, вы покрываетесь потом. Потом... у вас на глазах слезы, и вы выбрасываете вверх руки. Вот что делает эту работу настолько захватывающей."
Чтобы удостовериться в поступлении сигнала от зонда, был считан из памяти один "кадр" данных с приемников RRH. Такой кадр содержит не только маленький кусочек реальной информации, но и данные о работе приемников, не поступающие непосредственно через телеметрию. Именно так стало известно, что оба приемника принимают сигнал. Кусочек данных был, однако, слишком мал и хорошо "упакован", чтобы можно было быстро оценить его содержание. А о времени торжественного события три авторитетных источника дали три разных сообщения. Сама JPL сообщила, что прием сигнала был подтвержден в 15:10 PST. Агентство Рейтер утверждало, что объявление было сделано в 15:12, на 8 минут позже расчетного срока. Агентство Франс Пресс столь же упорно утверждало, что это случилось в 15:04, точно по графику.
Что такое Юпитер? Крупнейшая планета Солнечной системы, в 318 раз тяжелее Земли, состоящая на 89% из водорода и на 10% из гелия, по сути, из первичного вещества протосолнечной туманности, "руина" эпохи формирования Солнечной системы. Экваториальный диаметр - 142796 км. Производит вдвое больше тепла, чем получает от Солнца. Имеет чрезвычайно активную атмосферу с четко выделяющимися широтными зонами и огромными устойчивыми вихрями - Большое красное пятно, наиболее известный юпитерианский "циклон", наблюдается уже 300 лет. Обладает мощнейшим в Солнечной системе магнитным полем.
Расчетная циклограмма входа в атмосферу и спуска атмосферного зонда АМС "Галилео" приведена в Табл.2. Времена даны относительно момента условного входа Е в атмосферу 7 декабря в 14:04 PST (22:04 GMT) реального времени (14:56:25 PST, 22:56:25 GMT сигнального) на высоте 450 км над нулевым уровнем, где атмосфера начинает влиять на движение зонда. За нулевой принят уровень, где атмосферное давление соответствует земному (1 атм). Высоты отсчитаны от нулевого уровня. Все данные по температурам и давлениям являются расчетными.
За 6 часов до момента Е таймер времени перелета дает команды на включение систем атмосферного зонда. AЗ находится в 600000 км от Юпитера и имеет скорость 21.3 км/с. В случае отказа таймера сигнал на включение дадут датчики ускорений. Идет прогрев служебной и научной аппаратуры.
Табл.2. Расчетная циклограмма входа и спуска атмосферного зонда
|
За 3 часа до момента Е, на расстоянии 360000 км при скорости 27.0 км/с прибор EPI начинает измерения условий во внутреннем радиационном поясе. Измерения проводятся в четырех минутных сеансах на Е-180 мин, Е-140 мин, Е-96 мин и Е-60 мин (соответственно на расстоянии 5, 4, 3 и 2 радиуса), а затем продолжаются непрерывно до входа в атмосферу. Данные запоминаются для последующей передачи. До входа в атмосферу начинаются также измерения грозовой активности и радиоизлучения (на отметках 4, 3. 2 и 1 радиус).
Атмосферный зонд должен войти под углом -8.3° к местной горизонтали. Условия входа полностью определены положением АМС при отделении зонда 12/13 июля. При угле - 9.8° зонд бы погиб при входе от перегрева, при угле - 6.8° - срикошетировал от атмосферы и ушел в космос. Точка входа лежит на 6.5° с.ш, и 4.4° з.д. Зонд входит в атмосферу на освещенной стороне вблизи вечернего терминатора в направлении, совпадающем с направлением вращения планеты.
Торможение аппарата от скорости входа 47.4 км/с до менее 0.9 км/с длится всего около 2 минут. Плазменный слой перед лобовым экраном нагревается до фантастической температуры - 15500°С. В процессе торможения лобовой экран подвергается тепловому потоку в 42 кВт/см2 и теряет две трети массы абляционного покрытия - 87 из 152 кг - за счет испарения и механической эрозии. Максимальное ускорение составляет 230g (а по некоторым данным - 345 или даже 400 g). Аэродинамические силы, действующие на зонд, выше, чем для любого другого посадочного аппарата, когда-либо входившего в атмосферу другой планеты.
Начиная с момента Е датчики эксперимента ASI на зонде постоянно фиксируют ускорения, а их показания запоминаются. По ним будет воссоздан ход плотности, атмосферного давления и температуры.
Вытяжной парашют выбрасывается пирозарядом и стабилизирует аппарат при скорости, близкой к скорости звука. Затем подрываются пироболты хвостового обтекателя, и вслед за уходом крышки выводится основной парашют AЗ диаметром 2.5 м из дакрона и кевлара. Сбрасывается то, что осталось от лобового экрана. Выдвигается "рука" с нефелометром.
Передача на ОА начинается через 135 сек после входа. Компьютер AЗ принимает информацию от приборов, обрабатывает ее и передает. Вместе с вновь поступающими передаются и данные, записанные до ввода парашюта. Передача идет двумя почти идентичными потоками на скорости 128 бит/с через два комплекта передатчиков диапазона L (1387.0 и 1387.1 МГц) и электронных схем для резервирования. Один канал содержит ультрастабильный осциллятор, и изменения его частоты будут служить исходными данными для эксперимента по определению скорости ветра по допплеровскому сдвигу DWE. Два цифровых приемника ОА, который проходит на высоте около 214000 км над точкой входа зонда, должны принять сигнал AЗ не позже чем через 50 секунд после его начала. Запись сигнала будет вестись одновременно в память компьютера ОА (около 70 минут) и на ленточное ЗУ (75 минут). В течение этого времени запланированы четыре перенастройки положения антенны RRA, принимающей сигнал зонда - в моменты Е+32 мин, Е+42 мин, Е+52 мин и Е+62 мин. По истечении 78 минут от точки входа зонда антенна RRA должна быть сложена: начинается подготовка к переходу ОА на орбиту.
Спускаясь в атмосфере Юпитера, зонд должен пройти первый видимый слой белых перистых облаков из аммиачного льда, второй облачный слой (его существование не подтверждено и природа неясна, но ожидается, что это будут красновато-бурые облака гидросульфидов аммония) и, наконец, тяжелый слой водяных облаков. Последний, как считается, работает "буфером" между внутренней областью равномерного перемешивания атмосферы и верхними турбулентными слоями. Моменты достижения облачных слоев, как и все, что существенно ниже нулевого уровня, могут значительно отличаться от расчетных. Здесь зонд может встретить молнии, водяной дождь и ураганный ветер - до 90 м/с.
В течение 60 минут от момента входа зонд должен спуститься до глубины 135 км от нулевого уровня. Ожидается, что ниже этого уровня воздействие температуры и давления на системы зонда в сочетании с падением заряда батареи, трудностью прохождения сигнала через плотные слои и помехами за счет ветра и турбулентности атмосферы повлекут ухудшение работы зонда и качества передаваемого сигнала. В самом худшем случае потеря сигнала может произойти на Е+42 мин, но орбитальный аппарат будет вести прием в течение 15 минут сверх штатной длительности работы AЗ на тот случай, если зонд проживет дольше расчетного срока. Длительность этого дополнительного периода обусловлена подготовкой ОА к торможению. По окончании 75 минут приема сигнала приемник RRH будет отключен.
Что ждет атмосферный зонд после прекращения передачи? Как пишут в номере "The Planetary Report" за ноябрь-декабрь 1995 Джонатан Лунин (Jonathan Lunine) и Рик Янг, зонд наверняка не ударится о твердую поверхность Юпитера - если она и есть, то очень глубоко. Постепенно опускаясь, зонд достигнет сначала уровня, где расплавится дакроновый парашют (Е+105 мин), затем алюминиевые части (Е+145 мин, 660°С, 280 атм), и наконец титановый корпус (Е+9 час, 1680°С, 2000 атм). Капли расплавов будут опускаться все ниже и, достигнув соответствующих уровней, испарятся, обогатив атмосферу Юпитера.
"Жилин повернулся к Юрковскому. - Владимир Сергеевич, меня послал капитан. Через 40 минут мы пройдем через перииовий, почти в экзосфере." А.Стругацкий, Б.Стругацкий. "Путь на Амальтею" |
7 декабря, четверг. 18:10 PST (02:10 GMT). Группа управления "Галилео" подтвердила включение двигателя S400, которое произошло в заданный момент, в 17:20 PST (01:20 GMT) сигнального времени. Двигатель выключился в 18:08 PST (02:08 GMT), также в заданное время, проработав около 49 минут. Орбитальный аппарат станции "Галилео" впервые в истории вышел на орбиту спутника Юпитера.
Согласно штатной циклограмме, примерно через 24 мин после окончания приема, в 16:38:30 PST (00:38:30 GMT) сигнального времени, началась раскрутка ОА до 10.5 об/мнн, которая заняла 27 мин. В 17:19:25 PST (01:19:25 GМТ) сигнального времени прошла команда 7BIGZ на включение двигателя S400, который должен был выдать тормозной импульс с приращением скорости 644.4 м/с. Номинальное время окончания работы двигателя по сигнальному времени - 18:08:04 PST (02:08:04 GMT), но фактически двигатель должен отключиться, когда акселерометры насчитают заданное приращение. И вновь аплодисменты вспыхивают в Пасадене - в минуту, когда точно по графику начинает работать двигатель, и в минуту, когда объявляют: "Есть отсечка двигателя" ("We got engine cutoff").
Как установила навигационная группа, двигатель S400 отработал маневр с невероятной точностью - 0.1%. "Мы не просто на орбите, мы на очень хорошей орбите, - сообщил Уилльям О'Нил. - Наши три задачи на день выполнены."
"Галилео" работал во время пролета у Юпитера на редкость безошибочно. Только один раз за время прохождения радиационных поясов звездный датчик потерял Канопус. Однако ориентация по звездам была восстановлена всего за 30 минут.
"Это был великолепный день, но один из тех, которые зарабатываются очень тяжело," - сказал О'Нил во время триумфальной пресс-конференции в 18:45 PST. Он подвел итоги дня и представил журналистам инженеров и управленцев, которые не один раз вытаскивали станцию из катастрофических положений.
"Я хотел бы лично пожать руку каждому, кто работал в этом великолепном проекте, - сказал Д.Голдин собравшимся в аудитории Т. фон Кармана. - Поздравляю всех, и спасибо за то, что вы разделили эту работу с нами."
Пресс-конференция продолжалась час: участники заявили, что им надо продолжать работу.
Сначала предполагалось уменьшить скорость вращения орбитального аппарата до 3 об/мин автоматически, сразу после маневра JOI. Но затем группа управления сочла, что это может быть небезопасно для станции при некоторых возможных отказах. Лишь около 21:30 PST было дано "добро" на снижение скорости вращения.
8 декабря, пятница. Первая оценка точности достигнутой орбиты была возможна по измерению допплеровского смещения частоты сигнала и - соответственно - скорости станции. Где-то около полуночи по времени Пасадены было выяснено, что орбита чуть ниже планировавшейся, и ее период меньше расчетного на 7 суток. Как это не покажется странным, это отклонение от прежних планов в действительности было очень желательным и удачным.
Судя по заметкам Луиса Д'Амарио в "Online from Jupiter", намерение сдвинуть расчетную дату первого пролета Ганимеда - события, именуемого среди специалистов просто G1, - было центральным при принятии навигационных решений в конце ноября-начале декабря. 1 декабря была принята к реализации стратегия, предусматривавшая перенос G1 с 4 июля на 27 июня. Благодаря этому решению можно было значительно уменьшить величину импульса ОТМ-1. Ради этого был отменен маневр ТСМ-28А, планировавшийся на 2 декабря. Если бы он был выполнен, высота пролета над Ио приблизилась бы к расчетной, но потребовался бы больший импульс ОТМ-1. Двигатель "Галилео" отработал настолько точно, что орбита станции выводила ее к Ганимеду как раз на семь суток раньше. Маневр ОТМ-1 удалось вообще отменить. Ожидается, что ОТМ-2 также будет отменен.
Независимая проверка траектории была сделана по соответствию расчетным моментов исчезновения сигнала при заходе станции за Юпитер утром 8 декабря. В этот период работала уже мадридская станция. Радиозатмение прошло точно по графику, сигнал исчез вовремя и вовремя появился вновь. Это означало, что орбита очень близка к расчетной. А научная группа радиоэксперимента первой получила возможность проанализировать прохождение сигнала в атмосфере Юпитера.
8 декабря, пятница. Начальная орбита "Галилео" соответствует расчетной, и запланированный на завтра корректирующий маневр ОТМ-1 отменен.
Более близкий, чем планировалось, пролет Ио позволил сохранить больший запас топлива для этапа орбитального полета. Кроме того, изменилась дата первого пролета Ганимеда. Вместо 4 июля 1996 г. "Галилео" пролетит мимо этого спутника на неделю раньше, 27 июня.
Прием записанных в памяти бортового компьютера "Галилео" данных с атмосферного зонда начнется 10 декабря в 04:17 PST (12:17 GMT) и продолжится до 13 декабря. За эти 4 дня планируется считать первые 43 минуты данных. В связи с приближающимся соединением с Солнцем (19 декабря) условия для приема информации не будут благоприятны, однако попытка будет сделана. Результаты первоначального анализа данных атмосферного зонда будут доложены на пресс-конференции в Исследовательском центре имени Эймса НАСА 19 декабря 1995 г.
В течение января 1996 г. будет проведено полное считывание данных с зонда из памяти компьютера, а в начале февраля - второй копии данных, записанных на пленке бортового магнитофона. "Магнитофонная" версия данных может быть более полна, так как туда планировалось записать до 75 минут данных с атмосферного зонда.
Считывание данных из памяти нужно выполнить как можно скорее, так как на их место нужно будет записать новые программы. Но чтобы убедиться, что все считано верно, эта операция будет выполнена трижды - в декабре и дважды в январе. Это позволит судить о достоверности каждого бита данных путем голосования по схеме "два из трех".
10 декабря, воскресенье. 04:20 PST (12:20 GMT). Сегодня в 04:15 PST (12:15 GMT) начат прием на станции Сети дальней связи НАСА первой посылки данных атмосферного зонда проекта "Галилео". Прием будет продолжаться в течение всего дня.
Во второй половине дня специалисты в Лаборатории реактивного движения в Пасадене оценят качество полученных данных.
10 декабря, воскресенье. 17:00 PST (01:00 GMT). По предварительным данным, атмосферный зонд передавал в течение 57 минут данные на орбитальный аппарат "Галилео" во время спуска в атмосфере Юпитера 7 декабря 1995 г.
"Все мы в совершенном экстазе от того, что наше в высшей степени грандиозное первое проникновение в атмосферу внешней планеты было таким удивительным успехом, - заявил менеджер проекта "Галилео" Билл О'Нил. - Мы получили особенное удовольствие, потому что столь многие из нас напряженно работали в течение почти двух десятилетий, чтобы впервые почувствовать "вкус" атмосферы Юпитера."
Анализ данных атмосферного зонда будет проводить группа из примерно 50 исследователей, возглавляемая д-ром Риком Янгом.
У.О'Нил сообщил, что орбитальный аппарат "Галилео" продолжает отлично работать на орбите спутника Юпитера. Он считает, что благодаря точному выходу на орбиту не потребуется коррекций до маневра подъема перицентра.
Маневр ОТМ-1 планировался на 9 декабря, но был отменен. Маневр ОТМ-2 планировался на 2 января. Следующим будет уже маневр подъема перицентра ОТМ-3, который пока планируется на 18 марта.
15 декабря, пятница. В среду закончен первый прием данных атмосферного зонда, записанных на борту "Галилео". Научные руководители проекта д-р Торренс Джонсон и зонда д-р Рик Янг подтвердили, что, по-видимому, все научные приборы зонда работали штатно во время 57-минутного спуска в атмосфере.
В настоящее время "Галилео" находится на орбите спутника Юпитера более чем в 940 млн км от Земли.
Расчетная высота апоцентра 1-го витка - около 20 млн км. Поэтому первый виток "Галилео" должен занять почти 7 месяцев. В середине марта, в апоцентре первого витка, станция должна выполнить третий и последний большой маневр с помощью двигателя S400 - подъем перицентра (перииовия) примерно до 10 радиусов Юпитера. Благодаря этому маневру "Галилео" не будет более входить в наиболее тяжелую часть радиационных поясов. После этого в баках RPM останется около 135 кг горючего. Этого должно хватить на два года активной работы и, по оценке, сделанной летом 1995 г., примерно 20 кг может остаться на дополнительный этап.
На март запланирована еще одна попытка раскрыть антенну HGA. Надежда, хотя и крайне слабая, связана с тем, что ускорение от включений двигателей S400 в июле и декабре 1995 г. и в марте 1996 г., с каждым разом все более значительное, может растрясти застрявшие детали механизма и позволит антенне раскрыться. Если это все же случится, потребуется провести испытания HGA и ввести результаты в используемые на Земле программы, и уточнить уже разработанные последовательности работ на орбитальном этапе. Если, что наиболее вероятно, эта попытка не удастся, на станцию будут сразу переданы новые программы обработки и хранения информации, которые подготовят ее к работе через антенну LGA - работе настолько эффективной, насколько это возможно.
Эти программы, известные под общим наименованием "Phase 2", основаны на исследовании возможности выполнения научной программы без антенны HGA, которое выполнили в течение лета и осени 1991 г. Лес Дёйтч (Les Deutsch) из отдела техники слежения и приема данных JPL, Джим Марр (Jin Магг) и еще 45 участников специальной группы. Исследование показало возможность передать в несколько раз больше информации с помощью кодирования и сжатия данных на борту станции. Программы "Phase 2" в сочетании с усовершенствованием приемной аппаратуры и программ позволят передавать данные с максимальной скоростью 160 бит/с и средней - от 50 до 80. Все же это в несколько раз быстрее, чем до этих изменений.
 Рис.3. Эволюция орбиты "Галилео" в 1995-1997 гг. Рисунок НАСА. Цифрами I, II, III и IV обозначены орбиты Каллисто, Ганимеда, Европы и Ио. Арабские цифры - номера витков. |
Примененные методы сжатия нацелены на передачу только наиболее интересной и пенной информации при отказе от передачи менее интересных данных, таких как черный фон космоса. "Галилео" будет использовать как сжатие без потерь, при котором на Земле из "сжатого" сигнала удастся восстановить весь объем исходной информации, так и сжатие с потерей информации. Так, для снимков SSI (800x800 пикселов, 256 градаций яркости) будет применяться аппроксимация по ячейкам 2x2 или более крупным. Сжатие с потерей информации будет применено к изображениям и плазменно-волновым данным и позволит уменьшить их объем в соотношении от 1:3 до 1:80, оставляя возможность восстановления яркости каждого пиксела с точностью до 1%.
Итак, в мае 1996 г. "Галилео" должен начать регулярные исследования в системе Юпитера. Насколько серьезна будет потеря научной информации при работе "Галилео" через LGA? 100% информации с атмосферного зонда будет принято. Данные о магнитных полях и радиационных поясах Юпитера будут также получены почти полностью. Вместо 50000 снимков высокого разрешения, которые предполагалось получить, будет сделано примерно 1500. Самый большой ущерб отсутствие HGA нанесло планам съемки "мультфильмов" глобальной динамики атмосферы Юпитера - штормов, облаков, широтных полос. Именно для этот были нужны десятки тысяч снимков. Отменяется также цветная глобальная съемка Юпитера на каждом витке. Тем не менее с использованием сотен снимков удастся провести углубленные исследования нескольких индивидуальных деталей в облаках Юпитера, в том числе Большого красного пятна. Будут проведены кооперативные атмосферные наблюдения с участием Телескопа Хаббла и наземных обсерваторий. Будут проведены интенсивные спектральные исследования планеты и спутников в ИК-, видимом и УФ-диапазонах. Среднее спектральное и пространственное разрешение при съемках спутников будет хуже запланированного, но будет проведено изучение особо интересных объектов с высоким разрешением. Так называемая микрофизика полей и частиц будет исследоваться в более или менее полном объеме только во время встреч со спутниками, а на "пустых" участках витков эти измерения будут значительно сокращены. В сумме, по оценке НАСА, будет выполнено примерно 70% первоначальной научной программы.
| Табл.3. План работы ОА "Галилео" на орбите спутника Юпитера
|
План орбитальной фазы полета "Галилео" будет, по-видимому, скорректирован в результате изменения даты первой встречи с Ганимедом. Мы решили тем не менее привести этот план в том виде, в каком он был опубликован в ноябре 1995 г., так как общая структура орбитальной части программы "Галилео" не должна измениться.
Первая встреча с Ганимедом (событие G1) должна состояться в конце 1-го витка, 4 июля 1996 г., в День Независимости США. Этот пролет вновь существенно изменит орбиту станции, снизит высоту апоцентра примерно до 5 млн км и резко уменьшит период (до примерно 2 месяцев). Каждый новый пролет спутника определяет форму последующей траектории. Поэтому условия каждой встречи должны быть выдержаны очень точно - иначе траектория "развяжется". "Галилео" будет сближаться с некоторыми из спутников до расстояния порядка 200 км. Цели этих встреч - определить химический состав поверхности, зафиксировать геологические структуры и планетофизическую историю. С июля 1996, со встречи с Ганимедом, начнется передача изображений. Каждый пролет спутника будет означать примерно неделю наблюдений, после чего будет вестись мучительно медленная передача данных, записанных на бортовой магнитофон, - по 2-3 изображения в сутки. Данные по магнитосфере и пылевой обстановке будут собираться постоянно.
Встреча со спутником происходит вблизи перицентра каждого витка, за исключением витка №5 - в это время произойдет соединение Юпитера с Солнцем, и прием данных будет невозможен. Кроме основной цели, на многих витках запланированы еще пять наблюдений этих же спутников с относительно больших расстояний - до 80000 км. На каждом витке будет вестись наблюдение Ио со "среднего" расстояния. Возможно, заключительная часть программы будет изменена с тем расчетом, чтобы выполнить еще один близкий пролет Ио и скомпенсировать отказ от съемки при первой встрече. Помимо галилеевых спутников, планируется и съемка четырех малых внутренних лун и колец.
Исследуя тот или иной класс явлений, "Галилео" сможет наблюдать меньше его представителей, часто с худшим спектральным или временным разрешением. Тем не менее получаемая информация будет уникальной.
Конец работы с "Галилео" намечен пока на 7 декабря 1997 г. Через некоторое время после этого станция сойдет с орбиты из-за возмущений от Солнца и сгорит в атмосфере Юпитера.
Новости космонавтики 1995 №26:
От редакции. В "НК" №25, 1995, мы рассказали о прибытии АМС "Галилео" в систему Юпитера. К сожалению, запланированная в НАСА на 19 декабря пресс-конференция по первым итогам не состоялась из-за продолжающегося бюджетного кризиса в США. А пока мы решили рассказать об истории разработки станции "Галилео".
Разработка проекта
1. Если бы в 1977 году сотрудникам Лаборатории реактивного движения, Исследовательского центра имени Эймса, компании "Hughes Aircraft Company", начавшим интенсивную разработку новой юпитерианской станции, кто-нибудь сказал, что они будут ждать сообщений своего детища от цели в декабре 1995 г., они бы ни за что не поверили такой клевете. Да нет же! Станция должна стартовать в декабре 1981 г., ну пусть в январе 1982-го. Перелет займет два года. Какой 95-й год, о чем Вы говорите?
Да, реализация проекта "Галилео" началась в том самом 1977 г., когда в долгое странствие по маршруту "Юпитер-Сатурн-далее везде" отправились аппараты "Вояджер-2" и "Вояджер- 1". К этому моменту разведку Юпитера с пролетной трассы уже выполнили "Пионер-10" в декабре 1973 и "Пионер-11" в декабре 1974 г. "Вояджер-1" и "Вояджер-2" должны были провести более детальные исследования в марте и июле 1979 г.
К сожалению, ни один из этих аппаратов не удалось оснастить атмосферным зондом - по сути спускаемым аппаратом, предназначенным для изучения условий в верхних слоях безумно глубокой атмосферы Юпитера. А эта идея прорабатывалась на фирме "Martin Marietta Corp." еще с конца 1960-х годов, и в 1977 г. уже готовился к запуску большой атмосферный зонд для Венеры такого же назначения, который успешно выполнил свое задание 9 декабря 1978 г. Очень интересной и тоже пока нереализованной была идея длительного детального исследования системы Юпитера с орбиты его спутника, выдвинутая в период после отмены проекта "Большой Тур". Тогда спутник Юпитера предполагалось создать на основе КА "Маринер". А пролеты "Пионеров" у Юпитера указали на третью важнейшую задачу - исследование магнитосферы и радиационных поясов планеты.
Примерно в 1974 г. началось планирование следующей юпитерианской миссии после "Вояджеров". В 1977 г., получив финансирование от Конгресса, НАСА приступило к разработке станции, предназначенной для решения трех названных задач и носившей тогда проектное обозначение Jupiter Orbiter/Probe - спутник и зонд Юпитера. 14 апреля 1977 г. НАСА выдало два контракта на проработку проекта фирмам "McDonnell Douglas Corp." и "Hughes". В этом же году был утвержден перечень экспериментов на обеих частях станции.
Предполагалось, что после двухлетнего перелета орбитальный аппарат (ОА) выходит на орбиту спутника Юпитера. За 100 суток до прилета он сбрасывает атмосферный зонд (AЗ), который проникает достаточно глубоко в атмосферу Юпитера, и ретранслирует информацию с зонда. Орбитальный аппарат работает как минимум 20 месяцев и выполняет 11 витков вокруг Юпитера, исследуя планету, ее магнитосферу и наиболее крупные спутники - Ганимед и Каллисто (Ио и Европа не казались столь интересными в 1977 г., как сейчас, а кольца не были известны до 1979 г.)
От своих предшественников "Галилео" отличался тем, что был задуман как первая станция, выводимая с борта шаттла. Как известно, политика США в отношении средств выведения в конце 1970-начале 1980-х годов предусматривала полный переход к многоразовой транспортной системе. Использование шаттла с расчетной грузоподъемностью 29.5 тонн позволяло значительно увеличить массу аппарата: в 10 раз по сравнению с "Пионерами", запущенными РН "Атлас-Центавр" с дополнительным разгонным блоком ТЕ-М-364-4, и втрое по сравнению с "Вояджерами", для запуска которых использовался самый мощный одноразовый носитель США того времени - "Титан-3Е", включавший в себя ступень "Центавр".
Объявленный срок запуска "Галилео" был достаточно реальным и отражал сложившуюся практику и темпы разработки АМС в США. Так, станции "Пионер-10" и "Пионер-11" были приняты к разработке в феврале 1969 г. и запущены в 1972 и 1973 г. Проект "Вояджер" был объявлен 24 февраля 1972 г., а запуски состоялись в августе и сентябре 1977 г.
НАСА возложило руководство проектом орбитального аппарата и всей миссией на Лабораторию реактивного движения (JPL). Менеджером программы был тогда Джон Казани (John Casani). Орбитальный аппарат был разработан, изготовлен и испытан в JPL. За проект атмосферного зонда отвечал Исследовательский центр имени Эймса, который выдал контракт на изготовление зонда компании "Hughes Aircraft Co.".
Стоимость проекта была вначале оценена в 275-295 млн $. К его реализации в конце 1977 г. была привлечена Западная Германия, на которую возложили изготовление корректирующе-тормозной установки RPM (Retropropulsive Module) для коррекций орбиты и перевода орбитального аппарата на орбиту спутника Юпитера. Двигательная установка станции была создана компанией "Messerschmitt-Boelkow-Blohm" (MBB, ныне DASA). Немецким исследователям была также поручена разработка двух приборов - пылевого детектора DDS на орбитальном аппарате и детектора количества гелия HAD на атмосферном зонде.
Но сам шаттл мог выйти лишь на низкую околоземную орбиту, а для перевода "Галилео" на трассу полета к Юпитеру был нужен дополнительный разгонный блок. Первоначально было решено, что для запуска "Галилео" будет использован один из вариантов твердотопливного разгонного блока IUS. Кстати, это сокращение расшифровывалось тогда как Interim Upper Stage - промежуточная верхняя ступень (до ввода в строй многоразового межорбитального буксира), но потом было принято более нейтральное наименование Inertial Upper Stage - инерциальная верхняя ступень. Высокая скорость отлета "Галилео" обуславливала использование самого тяжелого, трехступенчатого варианта IUS общей длиной 8.4 м. По проекту, его две первые ступени имели внешний диаметр 2.3 м и массу 10260 кг каждая, третья - меньший диаметр (1.6 м) и массу (2917 кг).
По состоянию на октябрь 1978 г., когда первый полет шаттла еще планировался на 28 сентября 1979 г., запуск "Галилео" был намечен на 6 января 1982 г. на орбитальной ступени OV-099 (с 25 января 1979 г. - "Челленджер") во время 9-го эксплуатационного и 15-го по общему счету полета шаттла. Масса полезной нагрузки ("Галилео" плюс IUS плюс средства фиксации в грузовое огсеке) находилась уже на грани допустимой (28100 кг), и чтобы вывести на опорную орбиту "Галилео" и разгонный блок, требовалось использовать главные двигатели орбитальной ступени на уровне тяги 109%.
2. Уже в 1978 г. стало ясно, что "Галилео" и IUS не проходят по массе. Сначала были приняты "частные" меры. Было предложено использовать на 3-й ступени IUS складывающийся сопловой насадок - это давало выигрыш в массе АМС примерно в 70 кг. Кроме того, изменили баллистическую схему полета, введя пертурбационный маневр у Марса. Чтобы получить достаточное приращение скорости, станция должна была пройти всего в 275 км от поверхности этой планеты. Это решение удлинило перелет до 3,5 лет, и при старте в январе 1982 г. прилет к Юпитеру откладывался до июля 1985 г. Стоимость управления полетом возрастала со 110-120 до 150-170 млн $. Зато появлялась возможность провести попутные исследования Марса с новым комплексом аппаратуры.
3. Но уже во второй половине 1979 г. проект "Галилео" пришлось пересмотреть кардинально. К этому моменту выяснилось, что, во-первых, превышение массы станции и РБ IUS достигает уже несколько сот килограммов, и во-вторых, постоянные переносы срока первого старта шаттла (а уже была названа дата 30 июня 1980) ставят под угрозу запуск "Галилео" в январе 1982 г. Хуже тот, при отсрочке запуска на 1983 г. Марс на трассе отсутствовал, а в 1984 г. пролет Марса бил возможен, но худшие баллистические условия ограничивали массу станции еще жестче, чем в 1982 г. Такое взаимное положение Земли, Марса и Юпитера, при котором был возможен потяжелевшего "Галилео", должно было наступить лишь после 1990 г.! Под давлением этих обстоятельств "Галилео" был разделен на два аппарата - орбитальный и атмосферный, запускаемых по отдельности. Каждый из них можно было вывести шаттлом с 2-ступенчатым РБ IUS1. Правда, атмосферный зонд не был задуман как самостоятельный аппарат, и его пришлось "посадить на лошадь": в ноябре 1980 г. "Hughes Aircraft" получил контракт на 40 млн $ на разработку "носителя зонда" (Probe Carrier), который должен был осуществить доставку атмосферного зонда и ретрансляцию данных на этапе спуска.
1 По некоторым данным, и здесь планировалось использовать трехступенчатый разгонный блок. Но зачем тогда потребовалось ставить на место атмосферного зонда на орбитальном аппарате дополнительную двигательную установку?
С пересмотром проекта пуски орбитального и десантного аппаратов проекта "Галилео" были перенесены на 20 февраля и 20 марта 1984 г. соответственно. Осенью 1979 г. эти даты соответствовали полетам шаттла STS-32 и STS-34. Прибытие станций к Юпитеру сдвинулось на июль 1987 г. К июню 1980 г., после очередного переноса срока первого старта "Колумбии" (на март 1981 г.), пуски по программе "Галилео" перешли на полеты STS-18 и STS-19.
4. В двухпусковом варианте "Галилео" просуществовал до января 1981 г., когда на проект было израсходовано уже 230 млн $ из отведенных на него с учетом пересмотренного проекта 540 млн $. В это время НАСА было поставлено в известность о твердом намерении новой Администрации Роналда Рейгана резко сократить госрасходы на 1982 ф.г. Для НАСА это означало уменьшение предложенной Картером суммы 6.722 млрд $ до 6.235 млрд $ или даже ниже с перспективой урезания исследовательских космических программ. Тратить два пуска на программу "Галилео" стало слишком большой роскошью.
16 января 1981 г. НАСА объявило об объединении орбитального и десантного аппаратов "Галилео" в одном пуске с использованием мощного кислородно-водородного РБ "Центавр". Атмосферный (десантный) аппарат вернулся на "старую" лошадь и вновь стал непривередливым пассажиром на орбитальном аппарате. В результате объединения запуск сдвинулся с 1984 на 1985 год, но схема перелета вновь стала прямой и двухлетней, и прилет планировался на август 1987 года.
В графике пусков, объявленном НАСА в июне 1981 г., "Галилео" был полезной нагрузкой STS-26, 11-го полета "Челленджера", который предполагалось начать 13 апреля 1985 г. Предусматривалось выведение шаттла на очень низкую орбиту высотой всего 185 км. Экипаж должен был состоять всего из двух человек, а расчетная продолжительность полета была только двое суток.
5. Но уже в августе 1981 г. в "Aviation Week, & Space Technology" сообщалось, что в бюджете 1983 ф.г. недостает 0.5 млрд $, количество полетов шаттлов в ближайшие годы будет вновь сокращено, и запуск "Галилео" может "уползти" из-за этого уже на 1986 г. Затем, в конце 1981 г., Бюджетное управление Администрации отказалось "пропустить" в бюджет 1983 ф.г. деньги на РБ "Центавр", настаивая на отказе от приспособления для шаттла этого дорогостоящего, морально устаревшего и потенциально опасного разгонного блока. Проект "Галилео" оказался в очень тяжелой ситуации. Лишившись "Центавра", НАСА не имело уже и трехступенчатого lUS'a, работа над которым была прекращена в январе 1981 г. из-за перерасхода средств.
26 февраля 1982 г. НАСА сообщило, что работа над "Галилео" продолжается, запуск остается назначенным на 1985 г., но из-за замены разгонного блока "Центавр" на 2-ступенчатый IUS длительность полета увеличивается на 30 месяцев (!), и прибытие станции к Юпитеру откладывается до 1989 г. Чтобы достичь цели, была принята на вооружение баллистическая схема полета с возвращением к Земле через два года после запуска и пертурбационным маневром у нее в ходе пролета на высоте всего 200 км. (Исследователи начали разработку программы исследования Земли с пролетной траектории - неожиданная, но интересная возможность.) "Атлантис" с экипажем из двух человек должен был вывести станцию с блоком IUS на орбиту с наклонением 28.5° и высотой 185x410 км. В состав АМС была введена дополнительная ступень SIM (Spacecraft Injection Module) с твердотопливным двигателем Star 48 и системой ориентации на гидразине, на которую была возложена закрутка станции после отделения от lUS'a и большая промежуточная коррекция.
В апрельском графике пусков шаттлов (1982) "Галилео" с РБ IUS стоял на 3-м полете "Атлантиса" (STS-32). Запуск планировался на 15 августа 1985 г. Год спустя, 30 июля 1986 г., аппарат должен был провести значительный маневр с изменением скорости на 562 м/с, который позволял ему вновь встретиться с Землей 25 июня 1987 г. После пролета на минимально возможной высоте над Землей (200 км) станция должна была уйти к Юпитеру и достичь его 8 января 1990 г. К этому времени распорядок дня прилета уже "устоялся" и почти не отличался от современного: пролет Ио на расстоянии 500 км, прием данных с зонда, торможение. Но вместо встреч со спутниками на каждом из 11 рабочих витков с "Центавром" можно было рассчитывать теперь только на 6 встреч.
6. Этот "запасной" вариант просуществовал всего полгода. Сначала Конгресс в пику Белому дому запретил финансирование РБ IUS для "Галилео", а Сенат в полном составе проголосовал за разработку РБ "Центавр". В сентябре 1982 г. НАСА и ВВС США договорились о совместном финансировании двух вариантов кислородно-водородного разгонного блока "Центавр": Centaur G и Centaur С' (Табл.1). Благодаря поддержке Минобороны этот проект был наконец утвержден.
По сравнению с базовым вариантом Centaur D, диаметр ступени был увеличен с 10 до 14 футов, т.е. по сути до диаметра грузового отсека шаттла. НАСА в первую очередь был нужен более длинный вариант ступени Centaur G' - для запуска аппаратов "Галилео" и ISPM (International Solar Polar Mission, с 31 июля 1984 г. - "Улисс"), а ВВС - более короткий вариант Centaur G.
Табл 1. Варианты РБ "Центавр"
| |||||||||||||||||||||||||
С возвратом к РБ класса "Центавр" НАСА было вынуждено еще раз изменить срок запуска "Галилео". Теперь он должен был стартовать 21 мая 1986 г. (в некоторых графиках указывались даты 20 или 22 мая) на борту "Атлантиса". Зато длительность перелета сократилась до 27 месяцев, и прибытие к Юпитеру теперь планировалось 25-29 августа 1988г. В новом варианте удавалось увеличить топливную заправку орбитального аппарата и восстановить возможности маневрирования на орбите спутника Юпитера и план с 11 близкими пролетами спутников и с возможностью проведения дополнительной программы.
Очередной сдвиг запуска на год увеличил на 50 млн $ расходы по разработке станции, но сокращение времени перелета позволило уменьшить на 100 млн $ потребные расходы на управление. К 1983 г. общая стоимость проекта достигла уже 630 млн $. Самое удивительное, что работа над "Галилео" шла, несмотря на "вечный бой" за сроки и условия запуска. Так, 25 июля 1983 г. был проведен сброс атмосферного зонда с аэростата с высоты 30 км. Испытание прошло успешно. 9 февраля 1984 г. он проходил уже последние проверки у изготовителя перед доставкой в Лабораторию реактивного движения.
"Атлантис" должен был стать вторым шаттлом, использующим РБ "Центавр" - шестью днями раньше, 15 мая, планировалось отправить в полет "Челленджер" с аппаратом ISPM. Обе орбитальные ступени требовалось специально дооборудовать для совместимости с большим кислородно-водородным блоком. Один из двух полетов по необходимости должен был начаться со второго стартового комплекса шаттлов LC-39B Космического центра имени Кеннеди, и летом 1983 г. фирме "Boeing Services International" был выдан контракт на дооборудование LC-39B и стартовой платформы MLP-3. Оба полета должны были продолжаться всего по двое суток. Полет с РБ "Центавр" считались в НАСА значительно более опасными, чем с другими верхними ступенями. Поэтому в обоих случаях в экипаж назначили только по 4 астронавта. В экипаж "Атлантиса" (STS-61G), объявленный в мае 1985 г., вошли командир Дэвид Уолкер, пилот Роналд Грейби, специалисты полета Джон Фабиан (в декабре 1985 г. его заменил Норман Тагард) и Джеймс Ван Хофтен.
К началу 1980-х годов специалисты по планетологии и эволюции Солнечной системы пришли к выводу о том, что центр тяжести исследовании необходимо перенести с планет на малые тела - спутники, кометы, астероиды, - где лучше, чем на планетах, сохранились свидетельства ее рождения и эволюции. Откликаясь на эту потребность, руководство проекта "Галилео" рассмотрело возможности встречи станции с малыми телами. В начале 1984 г. сообщалось о возможности пролета "Галилео" у астероидов (1219) Бритта или (1972) И Цзинь, в зависимости от даты старта. А 27 декабря 1984 г. директор НАСА Джеймс Беггс (James M. Beggs) утвердил пролет 6 декабря 1986 г. на расстоянии 10-20 тыс км у довольно крупного астероида (29) Амфитрита диаметром 200 км с целью фотографирования и определения состава его пород. Это решение, подлежавшее утверждению после запуска, влекло отсрочку прибытия к Юпитеру до 10 декабря 1988 г. и сокращение количества рабочих витков вокруг Юпитера с 11 до 10 с одновременным увеличением их длительности с 20 до 22 месяцев.
13 августа 1985 г. "Центавр" для "Галилео" был выпущен заводом "General Dynamics/Convair" в Сан-Диего (в передаче участвовали замдиректора НАСА по пилотируемым полетам Джесс Мур и командир STS-61G Дэвид Уолкер). Примерно через месяц он был доставлен в Центр Кеннеди. Сама станция также была доставлена на специальном автомобиле для окончательной подготовки на космодром в декабре 1985 г. В корпусе вертикальной подготовки ПН VPF станция была состыкована со "своим" "Центавром". Чтобы обеспечить встречу с Амфитритой, было нужно провести первый маневр через 10 суток после старта, и к нему уже готовились баллистики и управленцы.
Подготовка двух последовательных запусков АМС с "Центаврами" должна была быть напряженной и могла осложниться разными сюрпризами. Кроме того, в НАСА были возобновлены исследования вопросов безопасности использования "Центавра" на шаттле (впервые выполненные еще в 1972 г.). И все-таки была большая вероятность того, что запуск "Галилео" в мае 1986 г. будет выполнен. Если бы не катастрофа "Челленджера" 28 января 1986 г.
7. Катастрофа нанесла проекту "Галилео" больший ущерб, чем даже разделение на два аппарата в 1979 г. и административная неразбериха 1981-1982 гг. 10 февраля НАСА объявило формально об отсрочке майского запуска. Если сразу после 28 января еще рассматривались варианты запуска в следующее астрономическое окно, в июне 1987 г., то уже через 3-4 месяца стало ясно, что шаттл сможет запустить "Галилео" в лучшем случае в 1989, а то и в 1990 г. Но это была не главная беда. 19 июня 1986 г. возвращенный на пост директора НАСА д-р Джеймс Флетчер (James С. Fletcher) запретил использование разгонного блока "Центавр" на шаттлах. Было определено, что даже при внесении определенных изменений система "Шаттл/Центавр" не отвечает критериям безопасности, принятым для других грузов и верхних ступеней шаттла. Чем же запускать уже готовую, собранную и испытанную станцию?
Выбор был невелик. Можно было остаться с тем же РБ Centaur G', перенеся его на одноразовый носитель ВВС Titan 34D7. Но первый старт этого "Титана" планировался лишь на февраль 1990 г., а запуск на нем станции НАСА был маловероятен до 1991 г. Этот вариант означал отказ от траектории прямого перелета: через два года после запуска станция должна была вернуться к Земле и пройти через пертурбационный маневр. Прибытие к Юпитеру в этом варианте откладывалось на семь лет - до ноября 1995 г.! Можно было пускать станцию с шаттла с менее мощным разгонным блоком (IUS, или TOS, быть может, с дополнительными твердотопливными двигателями) . Однако в этом варианте тоже был необходим пертурбационный маневр, да еще требовалось увеличение объема топливных баков станции для выполнения довольно значительной коррекции на трассе полета. Наконец, рассматривалась возможность вновь разделить станцию на два аппарата. Орбитальный аппарат можно было запустить с шаттла в конце 1989 г., а более легкий атмосферный зонд - на "Титане" в 1991 г., в обоих случаях - с твердотопливными верхними ступенями. Но опять-таки для доставки атмосферного зонда к Юпитеру был нужен еще один "обеспечивающий" модуль! Да и стоимость двух пусков была, очевидно, выше, чем одного.
Рассматривался также вариант отказа от запуска "Галилео", сторонники которого указывали на то, что дополнительные расходы на проект очень велики, а к моменту прилета к Юпитеру станция будет использовать технические решения 20-летней давности.
Дело закончилось бы, наверное, выбором "Титана", если бы д-р Роджер Дил (Roger Diehl) из секции разработки заданий Лаборатории реактивного движения не нашел "многоходовую" баллистическую схему без пролета Марса, но с тремя пертурбационными маневрами у Венеры и Земли, которая все-таки позволяла уложиться в один пуск с шаттла с IUS'ом без большой переделки станции и обеспечивала при запуске в ноябре 1989 г. прибытие "Галилео" к Юпитеру в том же ноябре 1995 г. (траектория VEEGA - Venus/Earth/Earth Gravity Assist). Эта схема позволила также запланировать две встречи с астероидами класса S - относительно небольшой (951) Гаспрой и более крупной (243) Идой. Руководствуясь, видимо, принципом "лучше синица в руках, чем журавль в небе", НАСА приняло ее к реализации.
К концу 1987 г. стоимость проекта от начала до запуска оценивалась уже в 892 млн $. Сейчас, в декабре 1995 г., к этой сумме добавились еще 462 млн $ - стоимость управления станцией в течение 1989-1997 гг. И это без стоимости запуска и использования сети DSN! Следует также отметить стоимость международного участия - около 110 млн $. Кроме ФРГ, в проекте участвуют ученые и инженеры из Австралии, Британии, Испании, Канады, Франции и Швеции.
21 февраля 1987 г. "Галилео" был возвращен в Лабораторию реактивного движения и разобран для внесения модификаций, связанных с новой схемой полета. Большая часть приборов была возвращена постановщикам. Основные изменения были связаны с необходимостью полета к Венере и увеличением теплового потока в два раза по сравнению с взятым в расчет ранее. Так, на станции появился теплозащитный экран снизу от антенны высокого коэффициента усиления HGA, была введена дополнительная антенна низкого коэффициента усиления LGA для связи в пределах земной орбиты. Покрытие аппарата вместо черного сделали блестящим, некоторые участки корпуса, штанг и приборов закрыли экранами из золотой фольги. На атмосферном зонде были заменены или переделаны парашют и пиросистема его выведения, литиево-диоксид-серная батарея. С целью улучшения характеристик был переработан радиометр NFR.
Новая сборка станции началась в декабре 1987 г., в середине 1988 г. были проведены термовакуумные и электрические испытания. Последнее препятствие было преодолено весной 1989 г., когда потребовался повторный допуск к полету 12 двигателей ориентации фирмы МВБ.
В графике запусков шаттлов, опубликованном в октябре 1986 г., для пусков "Галилео" и "Улисса" были в предварительном порядке отведены "окна" в ноябре 1989 и октябре 1990 г. В апреле 1987 г. было достигнуто соглашение между ЕКА и НАСА о порядке запуска станций "Галилео" и "Улисс", и в октябре 1987 г. запуск "Галилео" был назначен на 8-9 октября 1989 г. (STS-34). Эта программа рассматривалась как приоритетная: порядок других полетов изменялся для того, чтобы обеспечить запуск в заданный срок. 30 ноября 1988 г. был объявлен экипаж STS-34: командир Доналд Уилльямс, пилот Майкл Мак-Калли, специалисты Шеннон Люсид, Франклин Чанг-Диас и Эллен Бейкер.
16 мая 1989 г., после 4.5 суток автомобильной транспортировки, орбитальный аппарат станции "Галилео" прибыл в Космический центр имени Дж.Ф.Кеннеди. Атмосферный зонд был доставлен месяцем раньше - 17 апреля 1989 г. Станция была проверена и состыкована с атмосферным зондом в корпусе SAEF-2. Интересно, что за два месяца до запуска во время испытаний аппаратуры "Галилео" с использованием камеры SSI был сделан и первый снимок Юпитера. Полосы в атмосфере и спутники были видны даже за 800 млн км!
3 августа в здании VPF "Галилео" был состыкован с РБ IUS №19. 9-10 августа прошли контрольные интерфейсные испытании. 25 августа станция была доставлена на стартовый комплекс LC-39B, куда 29 августа была вывезена космическая транспортная система STS-34 с кораблем "Атлантис". На следующий день связка IUS/"Галилео" была установлена в грузовой отсек. В начале сентября был проведен контрольный сеанс связи и управления станцией из JPL. Уже в начале октября пришлось заменить один из двух компьютеров РБ IUS, так как их данные не соответствовали друг другу. Установка на "Галилео" радиоизотопных плутониевых генераторов состоялась 3 октября - всего за 9 суток до намеченного старта.
Радиоизотопные генераторы стали причиной последнего неожиданного препятствия перед запуском "Галилео". Группы защитников окружающей среды потребовали от НАСА отказа от запуска под тем предлогом, что 22 кг диоксида плутония представляют смертельную угрозу для жителей Флориды в случае распыления их в атмосфере при аварийном запуске. Тот факт, что плутоний заключен в специальную защиту, способную выдержать экстремальные условия аварийного возвращения, их не убеждал. Более того, перед каждым из двух пролетов Земли подавался иск с целью запретить его в судебном порядке. Суд оба раза признал пролет Земли возможным.
Запуск "Атлантиса" с "Галилео" был назначен на 12 октября 1989 г. Однако в ночь на 11 октября предстартовый отсчет был остановлен на отметке Т-19 час, поскольку в одном из основных двигателей оказалось неисправным главное программно-временное устройство МЕС. Его замена на стартовом комплексе повлекла задержку старта до 17 октября. Хотя эта дата и находилась в пределах астрономического окна, перенос поставил под угрозу пролет астероида (243) Ида. Дело в том, что отсрочка могла потребовать большего расхода топлива бортовых двигателей "Галилео" на коррекции с сокращением орбитальной части программы, а отказ от пролета Иды сулил экономию в 40 кг.
17 октября на отметке Т-5 мин запуска "Атлантиса" с "Галилео" был отложен на 24 часа из-за грозы в районе стартового комплекса и плохой погоды на точках аварийной посадки. На следующий день было еще облачно, но все же погода улучшилась, и в 16:53:40 GMT "Атлантис" ушел со старта. От начала работ до запуска АМС "Галилео" прошло 12 лет.
Новости космонавтики 1996 №1:
И.Лисов по сообщениям JPL, НАСА, Рейтер и компьютерного журнала "Online from Jupiter".
После восстановления нормальной связи с "Галилео" по окончании периода нахождения за Солнцем 29 декабря, 3 января была начата повторная передача на Землю из памяти бортовых компьютеров данных атмосферного зонда, записанных во время его спуска в атмосфере Юпитера 7 декабря 1995 г.
Днем 5 января, в момент, когда аппарат готовился изменить ориентацию и тем самым обеспечить направление антенны низкого усиления на Землю, компьютер перевел его в защитный режим. Причиной такого решения был обнаруженный компьютером конфликт с сохранившимся в памяти остатком специальной программы обработки отказов, загруженной на станцию до ее прибытия к Юпитеру. Инженеры Лаборатории реактивного движения направили на станцию команды на возобновление запланированных операций, выполнение запланированного разворота и продолжение передачи научных данных. Аппарат нормально воспринял эти команды и утром 9 января его нормальная работа возобновилась.
Работающие с "Галилео" специалисты описали происшествие как незначительное. Оно не повлияет ни на способность станции передать данные атмосферного зонда, ни на дальнейшую работу, В течение 6 лет полета "Галилео" более 10 раз переходил в защитный режим по разным причинам. (Тем не менее происшествие является свидетельством ошибки, допущенной при изменениях программного обеспечения бортовых компьютеров - И.Л.)
По состоянию на 9 января орбитальный аппарат "Галилео" находится на вытянутой орбите в точке, отстоящей на 13 млн км от Юпитера, и в 937 млн км от Земли. Телеметрия показывает, что станция находится в отличном состоянии. Качество двухсторонней связи - по-прежнему отличное.
Высота перицентра существующей орбиты над облаками Юпитера составляет 215000 км. Однако вдали от планеты "Галилео" испытает сильное возмущение от Солнца, и если ничего не предпринять, второе прохождение перииовия произойдет на высоте всего 35000 км, а третье закончится падением на планету. Кроме того, второе погружение в радиационные пояса и в тор Ио может быть губительным для станции. В результате маневра ОТМ-3 18 марта 1996 г. высота перицентра должна быть увеличена до 715000 км.
Как сообщило 11 января агентство Рейтер, данные атмосферного зонда, переданные орбитальным аппаратом "Галилео" 10-13 декабря 1995 г., оказались зашумленными, а для нескольких интервалов времени отсутствуют. Поскольку передача велась при неблагоприятном значении угла КА-Земля Солнце, этот результат ожидался. В принципе уже декабрьская копия данных атмосферного зонда дает достаточное количество информации, чтобы сделать заключение об атмосфере Юпитера.
Только после того, как будет достигнуто надежное считывание данных, записанных в памяти, придет очередь более полного комплекта данных атмосферного зонда с бортового ленточного ЗУ. Дело в том, что для передачи данных с магнитофона их надо предварительно считать в память, где они затрут предшествовавшую информацию. До использования магнитофона необходимо дополнить бортовую программу условиями, позволяющими безопасную обратную перемотку пленки. В итоге прием информации, записанной на пленке, начнется лишь около 29 января и займет примерно месяц.
Как заявила сегодня в интервью "Рейтер" менеджер программы атмосферного зонда Марсия Смит (Marcie Smith) из Исследовательского центра Эймса НАСА, новый цикл передачи должен закончиться 15 января. Ожидается, что принятая в этот период информация позволит восполнить пробелы первой передачи.
Результаты работы атмосферного зонда планируется доложить на пресс-конференции в Центре Эймса 22 января 1996 г. Как известно, это событие было первоначально назначено на 21 декабря, но не состоялось из-за затронувшего НАСА бюджетного кризиса. Если позволит время, на этой пресс-конференции будут представлены данные, уточненные по результатам второго считывания.
Новости космонавтики 1996 №2:
"Планета Шелезяка. Полезных ископаемых нет. Воды нет. Растительности нет. Населена роботами." "Тайна третьей планеты". Мультфильм. |
22 января. И.Лисов по сообщениям НАСА, Центра Эймса, АП, Рейтер и "Los Angeles Times". Данные атмосферного зонда станции "Галилео", выполнившего спуск в атмосферу Юпитера 7 декабря 1995 г., заставляют ученых пересмотреть принятые теории формирования Юпитера и природы процесса эволюции планет вообще.
Научный руководитель проекта Торренс Джонсон весьма удачно сравнил полученные "Галилео" результаты и их отношение к теории с известным эпизодом примерки хрустальной туфельки сестрами Золушки: пятка не лезет, туфелька жмет!
Атмосферный зонд "Галилео", выполнив самый тяжелый вход в планетную атмосферу в истории космонавтики, спустился после раскрытия парашюта на 156 км и в течение 57 минут транслировал научные данные на проходивший над ним орбитальный аппарат. Начало научных измерений после входа началось, по неизвестным пока причинам, с опозданием на 53 сек. Поэтому первые измерения соответствуют не расчетному уровню давления 0.1 атм, а 0.35 атм. Как и следовало ожидать, зонд не встретил каких-либо твердых объектов во время спуска. Экстремальные значения температуры и давления привели к прекращению работы подсистемы связи и передачи данных при атмосферном давлении 23 атм и температуре +152°С (расчетные значения - 20 атм и +120°С).
Все приборы "Галилео" работали во время подлета, входа в атмосферу и спуска по штатной программе - "замечательно хорошо", как сказал менеджер проекта Уилльям О'Нил (William O'Neill), - и передали интереснейшую информацию. Однако точка входа зонда в атмосферу может оказаться весьма специфической, с параметрами, отличными от средних параметров атмосферы планеты.
Согласно отчету научного руководителя проекта атмосферного зонда д-ра Рика Янга (Rich Young). на этапе подлета детектор энергичных частиц EPI обнаружил новый интенсивный радиационный пояс на высоте примерно в 50000 км над поверхностью облаков. Уровень радиации в нем был приблизительно в 10 раз выше, чем в околоземных радиационных поясах. В поясе были обнаружены ионы гелия неизвестного происхождения с высокими анергиями.
Как показали измерения ускорений прибором ASI во время входа в атмосферу, плотность ее верхних слоев оказалась намного выше ожидаемой. Температуры, соответственно, также были существенно выше предсказанных. Это свидетельствует о существовании непонятного пока механизма нагрева верхней атмосферы, помимо солнечного излучения. На этапе парашютирования температура и давление измерялись непосредственно. В глубине атмосферы температуры были ближе к ожидавшимся.
В атмосфере зонд встретился со значительно более сильными ветрами, чем предполагалось, с периодами сильного холода и тепла и с очень интенсивной турбулентностью. Скорость ветра вместо предсказанных 350 км/ч достигала 540 км/ч (150 м/с) и была приблизительно постоянна по мере спуска, вместо того чтобы уменьшиться под облаками. Вертикальные потоки, направленные как вверх, так и вниз и проявляющиеся в допплеровском смещении частоты передатчика (эксперимент DWE), также оказались значительно сильнее ожидавшихся. Исследователи считают теперь, что ветры Юпитера вызываются не разницей в солнечном освещении на экваторе и полюсах и не теплом, выделяемым при конденсации воды, как это происходит на Земле. Как полагает Р.Янг, источником энергии, стоящим за наблюдаемыми явлениями атмосферной циркуляции, является, вероятно, внутреннее тепло, излучаемое в атмосферу из глубин планеты. Именно поэтому такие типы циркуляции, как ураганы и торнадо, не характерны для Юпитера.
Как показывают наземные телескопические измерения, точка входа атмосферного зонда могла быть одним из наименее облачных районов Юпитера. Установлено, что зонд вошел в атмосферу около края одной из "горячих точек", наблюдаемых в ИК-диапазоне и составляющих только 1% поверхности. Считается, что горячие точки являются районами с малой облачностью. Является ли это удивительное "попадание" удачей? Хотя получены очень интересные результаты, неясно, отражают ли условия в месте входа фундаментальные свойства планеты или чисто местные особенности. Для первого раза лучше было бы попасть в самый обычный район...
Нефелометр зонда NEP не зафиксировал трех толстых слоев облачности, предсказанных моделями планеты ("НК" №25, 1995), а лишь легкий туман и много клочковатого материала внизу. Нефелометр освещал лазерным лучом маленькое зеркало, отнесенное от аппарата на штанге; состав частиц облачности определялся по характеристикам излученного и отраженного луча. Прибор зафиксировал только одну заметную облачную структуру, по-видимому - предсказанный тонкий слой гидросульфида аммония. Наблюдавшаяся структура облачности сильно отличается от предсказанной. Видимость в атмосфере в точке входа оказалась намного лучше ожидавшейся, освещение - более темным, а горячо обсуждавшийся вопрос о веществах, определяющих розовые и желтые цвета атмосферы Юпитера, по имеющимся данным решения не получил.
Радиометр суммарного потока NFR, измерявший яркость неба в различных направлениях по мере вращения зонда, показывал значительные вариации в яркости неба до уровня давления 0.6 атм. Ниже вариации яркости резко уменьшились. Этот результат интерпретирован как указание на существование верхнего слоя облачности из аммиачных льдинок. Однако радиометр NFR не зафиксировал слой гидросульфида аммония; и наоборот, нефелометр NEP не "увидел" аммиачного слоя. Следует, правда, отметить, что нефелометр исследует частицы в месте нахождения зонда, а радиометр - облачность вдали от него. Поэтому, если слои облачности имеют разрывы, они фиксируются по-разному. Никакие данные не указывают на наличие сколько-нибудь значительных водяных облаков - еще один поразительный результат зонда. Вертикальный градиент температуры, построенный по данным инструмента ASI в диапазоне давлений 6-15 бар (примерно соответствует глубине 90-140 км), характеризует атмосферу как сухую и лишенную конденсации.
Последние анализы данных "Вояджеров", пролетевших у Юпитера в 1979 г., приводили к выводу о том, что количество воды в атмосфере Юпитера будет вдвое выше, чем в солнечной (оценка делалась по количеству "солнечного" кислорода). Наблюдение прохождения атмосферных волн от ударов фрагментов кометы Шумейкеров-Леви 9 (SL9) через вершины облаков Юпитера заставило предположить, что количество воды в 5-10 раз выше солнечного. Фактические измерения (еще подлежащие обсуждению) показали уровень, близкий к солнечному. Ученым остается удивленно вопрошать - "где кислород?", "где вода?" - и искать согласие с данными "Вояджеров" и SL9.
Как установлено по данным нейтрального масс-спектрометра NMS, состав атмосферы Юпитера значительно отличается от теоретического. Концентрации инертных газов отличаются от прогноза, в особенности заметно малое количество неона. Ниже предсказанных уровни ряда относительно тяжелых элементов - азота (в составе аммиака), углерода (метана), кислорода (и воды), серы (сероводорода). Наибольший интерес вызывают результаты детектора количества гелия HAD, согласно которым доля гелия в атмосфере Юпитера значительно ниже, чем на Солнце, и примерно вдвое меньше ожидавшейся.
Это открытие имеет самые важные последствия. Ученые предполагали, что общий состав Юпитера близок к тому, которое имело газо-пылевое облако протосолнечной туманности, из которого сформировались Солнце и планеты, с добавлением тяжелых элементов, занесенных кометами и метеоритами. Но "добавленных" тяжелых элементов не видно, а более низкий процент гелия и неона по сравнению с наблюдаемым на Солнце говорит о том, что во время планетной эволюции происходит процесс их "фракционирования" в атмосфере - оседания в сторону ядра.
Вопреки ожиданиям, детектор LRD не зафиксировал расчетного количества молний в атмосфере Юпитера - они отмечаются в 3-10 раз реже, чем за такое же время на Земле. Оптическая часть детектора не отметила вспышек вблизи от зонда, но на радиочастотах были "услышаны" примерно 50000 разрядов. Судя по особенностям радиосигналов, разряды происходили очень далеко (примерно в 10000 км от зонда) и из различных источников, но были намного мощнее земных. Форма сигналов оказалась весьма необычной. Малое количество молний хорошо "стыкуется" с отсутствием воды и означает, вместе с преобладанием водорода, меньшую вероятность обнаружения в атмосфере сложных органических молекул. Словом, "воды нет, растительности нет..." (смотри цитату выше).
Первые результаты обработки данных атмосферного зонда были обнародованы 22 января на пресс-конференции в Исследовательском центре имени Эймса, возглавлявшем работы по созданию этого аппарата. Ученые подчеркивают, что объявленные драматические результаты являются предварительными и подлежат дальнейшему анализу и уточнению.
Необходимость осторожного подхода к первоначальным выводам диктуется проблемами передачи данных из-за неблагоприятной баллистической обстановки, необходимостью уточнить траектории зонда и орбитального аппарата, значительно более высокими температурами и необходимостью улучшенной калибровки приборов, говорится в сообщении НАСА. Задним числом можно предположить, что именно резкое отличие полученных данных от прогнозов, а не фокусы с финансированием НАСА, были основной причиной отсрочки их официального объявления на месяц.
Дополнительная информация будет поступать в течение нескольких следующих месяцев и лет, в течение которых исследователи оценят надежность полученной информации и выполнят перекрестное сравнение данных разных приборов.
Как заявил заместитель директора НАСА по Управлению наук о космосе д-р Весли Хантресс, "качество данных зонда "Галилео" превосходит наши самые оптимистические предсказания". Результаты прямого исследования атмосферы Юпитера будут способствовать пониманию образования и эволюции Солнечной системы и происхождения жизни в ней."
И еще одно уточнение: атмосферный зонд был спроектирован и изготовлен фирмой "Hughes Aircraft Co.", но теплозащиту зонда изготовила фирма "General Electric", сообщило НАСА.
"Галилео" продолжает передачу данных
26 января. Сообщение JPL. Орбитальный аппарат "Галилео" начал передачу данных атмосферного зонда, записанных бортовым магнитофоном во время его спуска в атмосферу Юпитера 7 декабря 1995 г.
Почти все данные зонда были считаны из памяти компьютеров "Галилео" в декабре и январе. Передача данных с магнитофона, которые должны дополнить уже принятую и изучаемую информацию, была начата 25 января в 01:00 PST (09:00 GMT) и должна продлиться до 5 февраля. Сейчас передаются примерно 6 минут данных атмосферного зонда.
Успешному началу воспроизведения данных предшествовал второй случай застревания пленки в записывающем устройстве. После первого - в октябре 1995 г. - записывающее устройство использовалось на низкой скорости для регистрации данных зонда и других научных инструментов. Второй отказ произошел 18 января, во время подготовки устройства к воспроизведению. Пленку удалось освободить, когда инженеры выдали команду продвинуть ее.
Менеджер проекта Уилльям О'Нил считает, что поведение бортового магнитофона соответствует теоретической модели, в которой пленка прилипает к направляющей головке. "Правда, мы были очень удивлены тем, что пленка залипла после остановки всего на несколько секунд."
Специалисты продолжают оценивать значение и последствия второго отказа, используя для этого лабораторную модель магнитофона.
Тем временем ученые приступили к заключительному этапу детального планирования орбитальной части полета "Галилео" в течение 11 витков. Уже 27 июня станция выполнит близкий пролет Ганимеда. Результаты съемки во время пролета должны быть записаны на бортовой магнитофон, обработаны и сжаты компьютерами станции и переданы на Землю.
И.Лисов по сообщениям Рона Баалке и журнала "Universe". 7 декабря "Галилео" прошел на 45 км ближе к Ио, чем планировалось, и на 5 секунд раньше расчетного срока. Изменение условий пролета позволило сэкономить 90 кг топлива.
Частичная передача данных с бортового магнитофона должна пройти с 25 января по 12 марта. Затем будет сделан перерыв на маневр подъема перииовия (14 марта, включение двигателя в 19:15 GMT реального времени). 25 марта считывание данных с магнитофона возобновится и продолжится в апреле. Программное обеспечение для этапа орбитальных исследований планируется передать на станцию в период с 6 мая по 22 июня.
Первая встреча с Ганимедом, включающая также некоторые наблюдения Ио, начнется 22 июня и продлится примерно неделю. 1-8 сентября состоится второй пролет Ганимеда, за которым последуют первые сближения с Каллисто (2-11 ноября) и Европой (15-22 декабря). При каждом сближении со спутником на пленку бортового магнитофона должны быть записаны данные, эквивалентные более 100 изображениям. В течение недели пролета будет также вестись наблюдение атмосферы и магнитосферы Юпитера.
27 января. Сообщение Рона Баалке. Установлены фактические времена критических событий и другие параметры, характеризующие работу орбитального аппарата и атмосферного зонда "Галилео" 7 декабря 1995 г. Вот эти данные (SCET - реальное время события, ERT - момент прихода сигнала на Землю):
Момент минимального расстояния от Ио
| 17:45:58 GMT SCET 892 км 21:53:44 GMT SCET 214569 км 49 мин 00.4 сек 48 мин 39 сек) - 0.1% 23:04 GMT ERT 23:10 GMT ERT 57.6 мин 46 мин - 160 км от вершин облаков |
Новости космонавтики 1996 №5:
"Галилео" продолжает передачу данных с атмосферного зонда, записанных 7 декабря 1995 г. на бортовом пленочном ЗУ станции. Записанная информация подтверждает и расширяет информацию зонда, считанную из памяти бортовых компьютеров. Технические данные, считываемые с магнитофона, также помогут ученым проанализировать полученную научную информацию.
В первую неделю марта передача данных была прервана для проверки различных стратегий использования бортового магнитофона во время пролета Ганимеда и последующих двухлетних исследований. По результатам испытаний эти стратегии могут быть изменены.
Передача данных за 7 декабря будет прервана еще раз для проведения маневра подъема перииовия, запланированного на 14 марта. Во время этой операции орбитальная скорость аппарата будет увеличена почти вдвое, а высота в перицентре возрастет со 185000 до 670000 км. Передачу данных атмосферного зонда планируется закончить 15 апреля.
Одновременно научные группы инструментов орбитального аппарата изучают данные об "окружающей среде" Юпитера, переданные на Землю в реальном времени во время первого сближения с планетой.
Уточненную информацию по атмосфере Юпитера по данным атмосферного зонда ученые планируют доложить 18-22 марта 1996 г. на 27-й Лунно-планетной конференции в Хьюстоне и готовят их к журнальной публикации.
Группа управления "Галилео" заканчивает разработку и испытания нового программного обеспечения для работы со станцией на этапе исследований системы Юпитера, которое заменит установленное на станции в январе 1995 г. Существенные элементы нового ПО, коды которого втрое длиннее используемых сейчас, с января испытываются по 24-часовому графику на имитаторе станции в JPL. В мае, после завершения второго цикла испытаний, новое ПО планируется установить на двух основных компьютерах и на процессорах девяти научных приборов станции.
По состоянию на 8 марта 1996 г. ОА "Галилео" находится в 19.3 млн км от Юпитера и 18.5 млн км от Ганимеда и имеет орбитальную скорость около 450 м/с.
Новости космонавтики 1996 №6:
США. "Галилео" поднимает перииовий
14 марта. И.Лисов по сообщениям НАСА, JPL, Рона Баалке. Орбитальный аппарат станции "Галилео" выполнил сегодня свой последний большой маневр - подъем перицентра орбиты, и готов к дальнейшему исследованию системы Юпитера.
Как известно, 7 декабря 1995 г. станция вышла на высокоэллиптическую орбиту спутника Юпитера. Однако эта орбита заходила глубоко в радиационные пояса планеты, где могла серьезно пострадать электроника станции. Для выполнения рассчитанной на 11 витков программы исследования системы Юпитера высоту перицентра орбиты было нужно поднять.
Расчетная величина импульса при маневре подъема перииовия PJR составляла 377.9 м/с (с учетом несбалансированных разворотов перед и после маневра). Основной двигатель станции с тягой 400 Н должен был проработать от 22 мин 47 сек до 24 мин 07 сек (номинальная длительность работы - 23 мин 41 сек).
Малые маневры коррекции орбиты ОТМ-1 и ОТМ-2 оказались излишними и были отменены. Работая в соответствии с принятой 7 марта программой, утром 13 марта аппарат развернулся в правильное положение для маневра (на 46.6° от направления на Землю), а во второй половине дня увеличил скорость вращения до 10.5 об/мин.
Маневр PJR выполнялся вблизи апоцентра, на расстоянии около 19.3 млн км от планеты. Двигатель был выполнен в 12:01 PST (20:01 GMT) и проработал 24 минуты. Скорость станции возросла на 377 м/с. или почти вдвое. Запас топлива в баках "Галилео" уменьшился с 31 до 11%.
15 марта станция вновь замедлила скорость вращения до 3 об/мин и вернулась в штатную ориентацию с антенной, направленной на Землю.
16 марта "Галилео" начнет сближение с Юпитером. Следующее важное событие произойдет 27 июня, когда орбитальный аппарат впервые пройдет на расстоянии 844 км от поверхности Ганимеда.
18 марта. И.Лисов по сообщениям НАСА и Рейтер. Сегодня на 27-й Лунно-планетной конференции в Хьюстоне ученые, обрабатывающие данные атмосферного зонда и орбитального аппарата "Галилео", сообщили о новых результатах обработки данных атмосферного зонда. Зонд вошел в атмосферу Юпитера 7 декабря 1995 г., испытал при торможении перегрузки в 221 единиц и передавал данные на орбитальный аппарат в течение 57 минут.
Наиболее важным является сообщение о том, что соотношение гелия и водорода, составляющих вместе 99% атмосферы Юпитера, в действительности близко к наблюдаемому на Солнце. В первых сообщениях утверждалось, что отношение гелия к водороду (по массе) в атмосфере Юпитера равно 0.14. Однако более исчерпывающий анализ данных с гелиевого детектора HAD на атмосферном зонде, подтвержденных измерениями масс-спектрометра, привел к увеличению этого соотношения до 0.24. Соответствующее соотношение для Солнца равно 0.25.
Установленная близость отношений Не/Н означает, что химический состав Юпитера остался примерно таким же, каким был несколько миллиардов лет назад состав протопланетного облака. Новая оценка показывает также, что гравитационное осаждение гелия в глубинные слои Юпитера не происходило с такой скоростью, как на Сатурне, где оценка отношения Не/Н составляет всего 0.06%. Как сказал научный руководитель проекта "Галилео" д-р Ричард Янг (Richard Young), полученные данные означают, что внутренние области Юпитера намного горячее, чем у Сатурна. Ученым также может потребоваться пересмотреть размер каменного ядра, которое, возможно, находится глубоко в центре планеты.
Новые оценки по гелию "потянули за собой" изменение данных и по другим ключевым компонентам, например, по метану. Несколько тяжелых элементов, в том числе углерод, азот и сера, присутствуют на Юпитере в существенно больших количествах, чем на Солнце. Это означает, что серьезную роль в эволюции Юпитера сыграли выпадавшие на него метеориты и другие малые тела. Уровень воды в атмосфере Юпитера ниже солнечного.
Как уже сообщалось, атмосферный зонд, по-видимому, вошел вблизи южного края так называемого "горячего пятна", наблюдаемого в ИК-диапазоне. "Горячее пятно" считается областью малой облачности. Единственный слой, обнаруженный нефелометром, тонок даже по земным меркам, и состоит, по-видимому, из гидросульфида аммония.
Молнии в расчете на единицу поверхности происходят в 10 раз реже, чем на Земле, но каждый разряд примерно а 10 раз мощнее земного.
Количество обнаруженных органических соединений минимально. Сложные углеводороды на Юпитере редки, и поэтому шансы обнаружить на этой планете биологическую активность, сходную с земной, очень малы.
Увеличилась оценка скорости ветра в атмосфере Юпитера. Если в январе ученые говорили о скоростях до 150 м/с, то сейчас называется величина 180 м/с. Ветры присутствуют значительно ниже единственного обнаруженного облачного слои. Это позволяет заключить, что источником энергии ветров является не солнечное тепло, но поток тепла из глубин планеты. Сильные ветры характерны и для других планет-гигантов.
Полный детальный отчет по результатам атмосферного зонда "Галилео" будет опубликован в журнале "Science" за 10 мая.
Новости космонавтики 1996 №7:
После успешно проведенного 14 марта маневра подъема перицентра PJR "Галилео" возобновил передачу данных атмосферного зонда. Эта работа должна закончиться 15 апреля.
Маневр PJR прошел не без волнений. На 35 минут задержалось возобновление связи со станцией после маневра. Анализ телеметрии показал затем нештатную ситуацию с давлением в баке двигательной установки станции. Возможно, имеет место внутренняя утечка, причина которой кроется в гелиевой системе наддува, в чем-то сходная с отмеченной в июле 1995 г. после маневра отклонения орбитального аппарата ODM.
Давление в баках может контролироваться путем поддержания надлежащей температуры с помощью нагревателей в двигательной установке (этот метод применяется начиная с июля 1995 г.), однако при этом требуется тщательное управление всеми электрическими нагрузками на станции. Судя по данным телеметрии, по крайней мере один обратный клапан в настоящее время закрыт, и давление во всех баках находится в приемлемых пределах.
(В июле 1995 г. считалось, что после маневра ODM не закрылся полностью клапан у бака окислителя. На этот раз, похоже, открытым остался клапан у бака горючего. Тем не менее постоянство давлений в баках говорит о том, что как минимум один из этих клапанов закрыт, сообщила газета "Space News" со ссылкой на менеджера проекта Уилльяма О'Нила - И.Л.)
Между 1 и 8 апреля инженеры проекта "Галилео" приняли решение увеличить предел потребляемой мощности КА (проблема состояла в том, что тепло, выделяемое при работе систем и научной аппаратуры, греет и компоненты топлива). Решено, что увеличение температуры и давления компонентов вследствие этого будет безопасным Принятое решение обеспечивает гибкость в проведении научной программы, начиная с наблюдений Ганимеда, Ио и Большого красного пятна в июне 1996 г.
После маневра PJR проводились технические испытания систем станции. Была проведена проверка камеры и сканирующей платформы - они работают нормально.
Была также сделана последняя запланированная попытка раскрыть основную антенну HGA станции. Значительные "встряски" аппарата во время маневров с использованием основной двигательной установки давали некоторый, очень незначительный, шанс на выход антенны из застревания. Новая попытка многократного ударного воздействия двигателями привода на механизм раскрытия антенны, как и предыдущие, оказалась безрезультатной. 26 марта была возобновлена передача данных по пылевой обстановке и магнитным полям. Эти данные направляются на Землю вместе с технической телеметрией и записанной на пленку бортового ЗУ информацией с атмосферного зонда со скоростью 16 бит/с. Всего на борту находятся под питанием 8 приборов, все они исправны, но шесть из них пока не используются. Продолжается отработка и проверка новой оперативной системы для "Галилео", включающей новые программы для многих научных приборов и компьютеров систем AACS и CDS. Новое программное обеспечение будет загружено на станцию в мае и июне 1996 г.
Закончена разработка регламента использования пленочного ЗУ во время встреч со спутниками Юпитера для хранения изображений и других научных данных. Разработчики верят, что работа станции обеспечивается при всех сценариях отказов.
По состоянию на 3 апреля 1996 г. ОА "Галилео" находился в 18.7 млн км от Юпитера и 19.7 млн км от Ганимеда. Орбитальная скорость станции 1 апреля составляла 892 м/с. От Земли ее отделяет 775 млн км.
Новости космонавтики 1996 №8:
22 апреля. По сообщениям JPL. Утром 15 апреля было наконец завершено третье и последнее считывание с бортового ленточного запоминающего устройства "Галилео" данных, переданных с атмосферного зонда 7 декабря 1995 г. Память компьютеров станции, через которую велось считывание, теперь может использоваться для записи новых программ. Предварительные результаты атмосферного зонда были представлены на конференции в Хьюстоне и будут опубликованы в виде серии статей в журнале "Science" в мае.
Измерения, относящиеся к плазменному тору Ио, сделанные за несколько часов до сближения орбитального аппарата "Галилео" с Юпитером, будут переданы на Землю в июне уже с использованием нового программного обеспечения компьютеров станции. Его разработка и тестирование идут достаточно хорошо. Несколько усовершенствований в программы, внесенные в последнее время, задерживают начало загрузки ПО на станцию, но, как полагают работающие над ним инженеры, сам процесс начнется в мае и займет меньше времени, чем предполагалось.
Новая последовательность испытаний ленточного ЗУ (магнитофона) для приведения пленки в должное состояние и дальнейшего исследования пределов ее безопасного применения, запланированная на неделю 15-21 апреля, отложена на следующую неделю. Благодаря этому будут внесены изменения в программы, ответственные за защиту от отказов, и станет возможным получить в результате тестирования больше данных. Проведена проверка состояния памяти компьютеров, неисправностей не выявлено.
Во время сближения с Ганимедом 27 июня будет применен достаточно консервативный подход к использованию магнитофона. Чем лучше инженеры поймут поведение и залипание пленки, тем лучше они смогут использовать ее в последующих пролетах спутников.
"Галилео" продолжает работать нормально, передавая научные и технические данные на станции Сети дальней связи НАСА со скоростью 16 бит/с. Все приборы находятся в хорошем состоянии, и с магнитометра и пылевого детектора три раза в неделю снимаются научные данные.
Пока не проведен полный анализ данных магнитометра и пылевого детектора, полученных после конца марта. По первоначальным данным, найдено очень немного пылевых частиц. Такой результат ожидался, т.к. на этом участке орбиты пылевой детектор направлен в сторону от планеты.
По состоянию на 22 апреля "Галилео" находится в 17 млн км и 65 сутках полета от Ганимеда, и в 17.7 млн км от Юпитера. Планетоцентрическая скорость станции превышает 1200 м/с. Расстояние до Земли - 741 млн км - сигналы "Галилео" преодолевают за 41 мин 40 сек.
Новости космонавтики 1996 №9:
Орбитальный аппарат АМС "Галилео" продолжает работать на орбите спутника Юпитера, собирая информацию по магнитным полям и пылевой обстановке.
В последних числах апреля группа управления станцией "экспериментировала" с бортовым магнитофоном. Лента несколько раз приводилась в состояние залипания, после чего успешно выводилась из него, при различных условиях. Инженеры приобретают все больше уверенности в том, что введенная стратегия борьбы с проблемой залипания верна, и работа бортового ЗУ во время встречи с Ганимедом и последующих исследований будет обеспечена.
3 мая был проведена коррекция орбиты с помощью двигателей малой тяги (10 Н). Величина приращения скорости составила около 1.3 м/с, а расчетное время пролета Ганимеда отодвинулось на 35 минут. 27 июня "Галилео" пройдет над этим спутником на высоте 844 км. При необходимости в июне может быть проведен еще один маневр.
В течение двух первых недель мая на станцию планируется передать новое бортовое программное обеспечение, испытания которого заканчиваются на имитаторе JPL.
По состоянию на 1 мая 1996 г. ОА "Галилео" находится в 16.9 млн км от Юпитера и в 719 млн км от Земли. Орбитальная скорость станции составляет около 1600 м/с.
3 мая. Сообщение НАСА. В результате пролета "Галилео" мимо спутника Юпитера Ио 7 декабря 1995 г. обнаружено железное ядро и, возможно, магнитное поле Ио.
Подробное сообщение о результатах исследования Ио опубликовано в сегодняшнем номере журнала "Science" группой исследователей во главе с д-ром Джоном Андерсоном (John Anderson). В результате анализа данных об ускорении станции во время пролета Ио установлено, что этот спутник имеет "двухслойную" структуру. В центре Ио находится ядро диаметром 900 км (половина диаметра спутника), вероятно - из железа или сульфида железа, перекрытое мантией из частично расплавленных скальных пород и корой.
Формирование железного ядра связано, по-видимому, с интенсивным нагревом спутника. Обращаясь на близком расстоянии от Юпитера, Ио испытывает сильные приливы в своем теле. Свой вклад вносят и так называемые "вихри", вызываемые возмущениями орбиты Ио со стороны Европы и Ганимеда. Эти мощные воздействия, преобразуясь во внутреннее трение, разогревают и плавят скальные породы и приводят "в действие" вулканизм, лавовые потоки и сернистые гейзеры Ио. Будучи в три раза меньше Земли по диаметру, Ио выделяет вдвое больше тепла. Железное ядро Ио могло сформироваться первоначально или выделиться в более позднее время под действием приливного разогрева.
Во время пролета на минимальном расстоянии от Ио приборы "Галилео" зафиксировали большой "провал" в магнитном поле Юпитера. "Вместо непрерывного увеличения по мере приближения к Юпитеру, напряженность магнитного поля внезапно упала на 30%." - говорит научный руководитель "Галилео" д-р Торренс Джонсон (Torrence Johnson). Это может означать, что Ио обладает собственным магнитным полем. Если предположение подтвердится, это будет первый спутник в Солнечной системы с собственным магнитным полем.
Предварительные результаты анализа магнитных данных готовятся сейчас к публикации. Руководитель магнитного эксперимента отмечает д-р Маргарет Кивелсон (Margaret Kivelson) отметила полную неожиданность результата. Наблюдаемая картина "пузыря" в магнитном поле Юпитера вызвана "чем-то вокруг Ио, возможно, ее собственным магнитным полем". Но - непонятно, как Ио может "вырыть" такую глубокую и широкую дыру.
Возможные объяснения могут быть получены после обработки данных других физических измерений. Однако часть из них будет передана на Землю только в июне или июле.
Еще один результат декабрьского пролета состоит в том, что Ио каким-то пока неясным способом является источником исходящих от Юпитера пылевых потоков. Так предварительно интерпретирует данные пылевого детектора "Галилео" постановщик эксперимента д-ра Эберхард Грюн (Eberhard Grun). Пылевые потоки были обнаружены впервые станцией "Улисс". Прибор "Галилео" регистрировал более сильные, чем "Улисс", пылевые потоки начиная с июля 1994 г. и вплоть до встречи с Ио.
Согласно первому варианту теории, разработанной после пролетов "Вояджеров" у Юпитера, извергаемые вулканами Ио частицы пыли электризуются и ускоряются вращающимся магнитным полем планеты. Современный вариант предполагает дальнейшее ускорение частиц в магнитосфере. В результате частицы набирают скорость от 50 до 100 км/с, достаточную для покидания Солнечной системы.
Новости космонавтики 1996 №11:
13 мая началась установка на компьютерах "Галилео" новой версии программного обеспечения, позволяющей значительно повысить количество возвращаемой информации за счет предварительной обработки и сжатия данных.
Необходимость разработки таких программ была вызвана тем, что основную антенну высокого усиления (HGA) станции так и не удалось раскрыть. Как только в 1991 г. стало ясно, что неисправность системы развертывания, возможно, не удастся устранить, в Лаборатории реактивного движения была начата проработка методов передачи огромного объема научной информации через вспомогательную антенну низкого усиления LGA. Тогда же эта задача была разделена на две - передачу данных с атмосферного зонда и при первом пролете Юпитера и передачу информации во время двухлетнего орбитального периода миссии.
Первую задачу нужно было решить раньше, и уже в феврале 1995 г компьютеры станции перепрограммировали в первый раз. Вторая была сложнее и потребовала больше времени. Подготовка требований к ПО, его написания и отработки заняла три года, и в работе участвовало более 100 человек. И вот наконец было проведено второе перепрограммирование станции.
Программный код для подсистемы ориентации и исполнительных органов AACS и подсистемы команд и данных CDS передавался на станцию поблочно в течение двух недель. Одновременно шло перепрограммирование процессоров большей части научных приборов. Уже 23 мая станция начала работать на новом ПО, что позволило немедленно начать передачу данных в новом формате со скоростью 32 бит/с.
По состоянию на 23 мая "Галилео" находился в 13.3 млн км от Юпитера и двигался со скоростью 2.5 км/с, и в 668 млн км от Земли.
21 мая. Сообщение НАСА. 61 минута данных научных измерений, выполненных во время спуска атмосферного зонда АМС "Галилео" в атмосфере Юпитера 7 декабря 1995 г., содержит поразительную информацию о процессах циркуляции в атмосфере планеты и заставляет ученых предлагать радикальные новые теории о первоначальном этапе образования Юпитера. Несколько членов научной группы зонда доложили о новых промежуточных результатах на сегодняшней конференции Американского геофизического союза в Балтиморе.
До "Галилео" наиболее признанной была теория юпитерианской "погоды", в которой предполагалось, что, как и на Земле, наибольшая активность происходит в верхнем тонком, облачном и прогретом Солнцем слое, в так называемой "кожуре яблока". В земной атмосфере ветры являются в первую очередь результатом дифференциального освещения экваториальных и полярных районов, а тепло выделяется при конденсации воды.
Зонд провел первые количественные измерения атмосферы Юпитера под верхним слоем облаков, опустившись примерно на 640 км и достигнув уровня давления 20 атм. На этой глубине, куда уже не проникает тепло от Солнца, находится верхняя часть того, что считается хорошо перемешанной и сравнительно однородной внутренней атмосферой планеты.
Теперь ученые имеют сильные основания считать, что картина атмосферной циркуляции у верхушек облаков Юпитера и во внутренней части атмосферы (а ее глубина достигает 16000 км, в 100 раз больше, чем у Земли) являются частью единого непрерывного процесса. Д-р Дэвид Аткинсон (David Atkinson) из Университета Айдахо подтверждает, что скорость непрерывно дующих ветров в атмосфере превышает 180 м/с, причем по мере погружения - вплоть до достигнутой зондом глубины около 160 км - скорость не уменьшается.
Ученые считают неожиданный результат подтверждением того, что основной движущей силой ветров является поток излучения внутреннего тепла, идущий из глубин планеты наружу. Д-р Эндрю Ингерсолл (Andrew Ingersoll) из Калифорнийского технологического института полагает, что картина высокоскоростных потоков существует на глубинах в тысячи километров, и что эти внутренние потоки проявляются в характерной "полосатости" верхней атмосферы планеты.
Наибольшую трудность для ученых представляет непротиворечивое объяснение очень низкого содержания воды в атмосфере Юпитера. По данным "Вояджеров" и измерениям, выполненным во время падения кометы SL9 на Юпитер, считалось, что количество "юпитерианской" воды равно или даже больше, чем количество "солнечной". Однако измеренные концентрации кислорода показывают, что соответствующие уровни воды находятся в пределах 0.1-0.2 от солнечного. Эти данные считаются надежно установленными, так как подтверждаются данными пяти приборов зонда. Так, почти полное отсутствие облаков и низкая относительная частота молний хорошо стыкуется с сухой атмосферой.
Где же в таком случае вода, которая должна была остаться со времен формирования Юпитера? Как-никак, и эта планета, и остальные, и Солнце образовались из одного и того же первичного газо-пылевого облака. Предложено несколько объяснений.
Согласно одной теории, истинное количество воды в Юпитере соответствует солнечному, но большая часть воды сосредоточена в глубинах планеты. Юпитер, считают авторы теории, формировался изначально как твердое каменно-ледяное тело, которое набрало массу в 8-10 земных за счет частиц льда и пыли из первичного облака. Таким образом, водяной лед концентрируется в ядре планеты, высушивая окрестности. По мере роста прото-Юпитера к нему притягивались уже высушенные легкие газы, из которых образовалась современная атмосфера. Когда ядро нагрелось, в атмосферу перешли углекислота, метан, аммиак, сероводород и другие летучие вещества. Результатом этого процесса должна быть атмосфера, похожая на обнаруженную зондом, с увеличенными относительно солнечных концентрациями углерода, серы и азота. Теория объясняет многие данные зонда, но есть у нее крупный недостаток: неясно, почему вода остается внутри, а углеродосодержащие газы уходят.
Альтернативное объяснение состоит в том, что зонд произвел спуск в области, сравнимой с земными пустынями. Наблюдения земных телескопов и других КА показали исключительную сухость в точке входа зонда, к северу от экватора. Правильно, говорят сторонники этой теории, как и на Земле, на Юпитере атмосфера нагревается Солнцем на экваторе, "воздух" поднимается до того уровня, где образуются облака и теряется вода. Отсюда теплый "воздух" распространяется к северу и к югу, опускаясь в "пустынных" районах. Если точка, где спустился зонд, находится в зоне мощных нисходящих потоков, этого может быть достаточно для объяснения сухости атмосферы. Часть специалистов, однако, сомневается в том, что такая сухость может продолжаться вплоть до уровня давления в 20 атм. "Это объяснение встречает особенные трудности в связи с тем, что Юпитер выделяет больше тепла изнутри, чем получает от Солнца, - говорит Э. Ингерсолл. - Этот восходящий поток тепла должен заблокировать... нисходящий поток сухого воздуха." В результате на этой глубине должен находиться слой, где водяной пар распределен равномерно и где уже нет чрезвычайной сухости.
Д-р Тобиас Оуэн (Tobias Owen) из Университета Гавайев считает, что "быть может, внутреннее тепло Юпитера выходит наверх только в определенных районах" с восходящими потоками, аналогично тому как на Земле внутреннее тепло выходит через вулканы и зоны спрединга срединно-океанических хребтов.
Еще один вариант теории "сухой области" был выдвинут д-ром Ричардом Янгом (Richard Young) из Исследовательского центра имени Эймса НАСА. Руководитель научной программы зонда считает, что распределение воды на Юпитере может сильно изменяться в зависимости от широты - большая часть воды концентрируется на высоких широтах, где отмечена и максимальная грозовая активность. Там же выделяется и большая часть внутреннего тепла. К сожалению, предложить механизм такого перераспределения юпитерианской воды пока не удается.
Новости космонавтики 1996 №12-13:
И.Лисов по сообщениям JPL. 3 июня 1996 г станция "Галилео" передала на землю первый навигационный снимок Ганимеда - спутника Юпитера, мимо которого аппарат пролетит 27 июня - на фоне опорных звезд. Снимок сделан с расстояния 9.8 млн км исключительно для уточнения траектории "Галилео". Он был передан с использованием нового программного обеспечения, которое позволяет выделить на борту и передать на Землю только ту информацию, которая позволяет убедиться: аппарат находится на расчетной траектории, а снимки Юпитера находятся там, где должны. Из более 5 млн бит, образовывавших оригинальный снимок, было оставлено только 24000, содержащих существенную информацию - изображения звезд и переход от света к тени на серпе Ганимеда.
3 июня началась передача научных данных, записанных на борту во время близкого пролета спутника Ио 7 декабря 1996 г. Среди них - долгожданные результаты измерений тора Ио, невидимого кольца, частично "населенного" ионами кислорода и серы, выбрасываемыми вулканами спутника. Измерения "Галилео" представляют большой интерес для ученых, изучающих сложное взаимодействие магнитных сил и материи в магнитосфере Юпитера. Информация будет передаваться со скоростью от 20 до 80 бит/с в течение 2-2.5 недель.
4 июня станция находилась в 10.8 млн км от Юпитера и в 653 млн км от Земли. Планетоцентрическая скорость "Галилео" достигла 3.2 км/с.
12 июня была успешно выполнена вторая из трех намеченных коррекций орбиты ОТМ. До 13 июня были получены дополнительные навигационные снимки Ганимеда. Несмотря на значительное упрощение в ходе бортовой обработки, эти снимки имеют лучшее разрешение, чем полученные с околоземной орбиты Космическим телескопом имени Хаббла.
В течение трех недель работы новых программ бортовых компьютеров замечаний не было. Станция работает нормально и находится в режиме "двойного" вращения.
13 июня "Галилео" находился в 8.5 млн км от Ганимеда и в 639 млн км от Земли. Скорость орбитального движения возросла до 4.4 км/с.
Новости космонавтики 1996 №14-15:
И.Лисов по сообщениям НАСА, JPL, Рейтер, Франс Пресс, Рона Баалке и Грега ЛаБорда.
27 июня 1996 г. американская АМС "Галилео", находящаяся на орбите искусственного спутника Юпитера, выполнила первый пролет Ганимеда, крупнейшего спутника самой большой планеты Солнечной системы.
3 июня с "Галилео" был принят навигационный снимок, подтвердивший, что станция идет к событию G1 - встрече с Ганимедом - по заданной траектории. Снимок был сделан с расстояния 9.8 млн км от спутника. Перед передачей на Землю снимок был обработан с целью уменьшить его объем, оставить только необходимую информацию Вместо 5 млн бит, составлявший снятый кадр, на передачу пошло всего 24 тысячи. Были сохранены только переходы свет/тень на серпе Ганимеда и положения опорных звезд.
9 июня был сделан еще один навигационный снимок с расстояния 9.5 млн км. В будущем такие обработанные на борту навигационные изображения послужат для точного направления станции для встреч с тремя спутниками Юпитера - Европой, Ганимедом и Каллисто.
19 июня закончилась передача на Землю данных об исследовании тора Ио во время первого сближения с этим спутником 7 декабря 1995 г. На ленте осталось примерно 10% данных, которые будут считаны позже. На борт были загружены команды, по которым утром 21 июня (в 04:40 PDT) бортовое ленточное ЗУ прошло своеобразную профилактику" перед "боевым применением" и оказалось в рабочем состоянии. Профилактика заключалась в сматывании ленты с катушки на катушку, чтобы лучше легла и чтобы все загрязнения равномерно распределились по пленке. Затем лента была установлена в рабочее положение для начала записи. Все прошло без замечаний.
21 июня "Галилео" находился в 5.4 млн км от Ганимеда и в 630 млн км от Земли. Орбитальная скорость станции достигла 6.6 км/с
К этому дню "Галилео" шел в режиме двойного вращения, готовый к пролету над Ганимедом. По расчетам баллистиков, аппарат должен был пройти в 844 км над поверхностью спутника 26 июня в 23:29 PDT (27 июня в 06:29 GMT). На Землю информация, подтверждающая это событие, должна была поступить через 35 минут.
20 июня на станцию загрузили первую часть командной последовательности G1A, которая начала работать 21 июня, выполнит свою первую команду 23 июня, а последнюю - за 46 мин до наибольшего сближения. После этого в работу вступает вторая часть G1A.
Встреча с Ганимедом началась 23 июня в 09:35 PDT с началом систематических измерений магнитных полей и частиц, связанных с Ганимедом и Юпитером, на расстоянии порядка 3 млн км от последнего под управлением программы G1A. Такие измерения запланированы во время сближений с Юпитером и его спутниками и из специально выбранных точек околоюпитерианского пространства.
Однако уже 24 июня станция автоматически отключила детектор энергичных частиц EPD и перевела прибор в "защищенное" состояние. Такая защита предусмотрена в программе управления детектором в случае, если его процессор обнаруживает хотя бы одно измерение выше или ниже заранее определенных пределов.
После отключения инженеры-разработчики и операторы EPD должны были определить причину и установить безопасно ли вновь включить детектор. Чтобы не нарушать автономную работу станции при встрече с Ганимедом, инженеры "Галилео" решили отложить включение EPD и выполнить его через 1-2 суток после пролета. По технической информации, полученной со станции, причина, по-видимому, определена. Остальные приборы не затронуты отказом EPD.
24 июня в середине дня Галилео" провел заключительный маневр, уточнивший условия пролета мимо Ганимеда. От этих условий очень сильно зависела последующая траектория "Галилео" и встречи со следующими спутниками. Пожалеешь сейчас - будешь дорого платить потом.
К 25 июня были закончены первые наблюдения тора Ио с помощью УФ-прибора на "Галилео". 25 июня были проведены первые съемки Ио с использованием камеры.
25 июня расстояние до Ганимеда сократилось до 1.3 млн км, а орбитальная скорость возросла до 16 км/с.
26 июня были проведены наблюдения Ганимеда и Большого красного пятна на самом Юпитере. К этому дню был также сделан первый глобальный снимок Каллисто. Помимо остальных трех галилеевых спутников, целями "Галилео" в дни перед Ганимедом были поиск полярных сияний на ночной стороне Юпитера и исследование тора Ио.
К последней задаче с 19 июня был привлечен целый ряд космических и наземных телескопов - Космический телескоп имени Хаббла, обсерватория EUVE телескопы Маунт-Вилсоновской и Ликской обсерваторий. Исследователей интересует, откуда берется энергия частиц тора (если генератором является Юпитер, то каков в деталях механизм?) и сами частицы (выбрасываются вулканами? медленно разбрызгиваются с поверхности?). Первые измерения были проведены еще в октябре 1995 г. и показали что тор нагревается.
Что же касается полярных сияний, то с Земли невозможно проследить разницу между дневными и ночными сияниями, но которые "Галилео" может наблюдать со стороны с помощью своих УФ-спектрометров. Кроме этого, спектрометры способны обнаружить в атмосфере Юпитера сложные углеводороды типа ацетилена. Вот только считывание данных состоится примерно через 1.5 месяца после измерений.
26 июня в 23:39:06.7 PDT (27 июня в 06 29:06.7 GMT) "Галилео" прошел на минимальной высоте в 835.0 км над поверхностью Ганимеда, или в 3469.0 км от его центра, при относительной скорости 7.800 км/с. Скорость подхода, определяемая только тяготением Юпитера, составляла 7.426 км/с и увеличилась на 0,374 км/с из-за тяготения Ганимеда. Станция прошла на широте 30.62° относительно среднего экватора Юпитера на эту дату.
Отклонение от расчетных параметров встречи с Ганимедом составило: по времени + 2.7 сек, по высоте - 8.8 км, по широте +0.24°
Ход изменения частоты принимаемого сигнала станции вследствие эффекта Допплера показал, что все прошло нормально. На Земле метка наибольшего сближения прошла в 00:03:57 PDT, через 24 мин 50 сек после реального события.
В результате пролета получено суммарное приращение скорости 728.1 м/с. Орбитальный аппарат замедлился (в движении относительно Юпитера) на 433 м/с, или с 14.944 до 14.511 км/с. Эта величина составила 47% общего запаса скорости в момент запуска. Для выполнения такой коррекции бортовой ДУ потребовалось бы 113% от количества топлива израсходованного при выходе на орбиту спутника Юпитера. Наконец, все остальные пролеты спутников дадут в 3.7 раз меньшее приращение скорости.
Период орбитального движения "Галилео" уменьшился с 209.9 до 72.1 суток, а наклонение орбиты - относительно среднего экватора Юпитера - с 5.81 до 4.42°.
Около 250 ученых из группы "Галилео", их родственников и друзей встретили информацию о пролете Ганимеда на праздничном вечере в JPL.
Вскоре после пролета "Галилео" в соответствии с заложенной командной последовательностью выполнил определенные изменения конфигурации. Тем самым было подтверждено что станция "не выпала в осадок", а продолжает выполнять программу.
27 июня в Пасадене принимали небольшое количество научных данных в реальном масштабе времени и детальную телеметрию по работе различных систем станции Первые снимки и другая информация ожидалась через несколько дней. Было заранее решено, что изображения двух частей поверхности - рытвин Урук и крупнейшей на Ганимеде области Галилео на 20°с ш и 130°з.д - будет передано на Землю в первую очередь. Проект "Галилео" даже объявил конкурс, участники которого, основываясь на имеющейся информации, должны были прислать снимки районов Земли, которые должны быть похожи на две области Ганимеда. Опубликование же настоящих снимков было намечено на 10 июля.
На станцию загрузили командную последовательность G1B, отвечающую за начало передачи данных. В ночь на 28 июня были отправлены команды уточнить состояние ленточного ЗУ, чтобы запись данных не повредила маркеров, отмечающих границу пригодной области на пленке. Утром 29 июня передавались поправки к "менеджеру воспроизведения" на станции, связанные с выявленными на наземном аналоге замечаниями. Тем временем камера SSI снимала вулканические факелы, а затем, вместе с ИК-спектрометром NIMS и фотополяриметром РРМ. затмение Ио. 29 июня около 19:30 PDT приборы для исследования плазмы и частиц работали в плазменном слое - и встреча на этом завершилась.
Вечером 29 июня на станцию загрузили командную последовательность для выполнения коррекции ОТМ-7. В результате маневра ОТМ-7, выполненного в ночь на 30 июня, скорость "Галилео" была изменена на 0.6 м/с, что позволило сэкономить для последующей работы 8 кг топлива
Вечером 30 июня началась передача записанной информации.
Ганимед имеет диаметр 5262 км. Это крупнейший спутник в Солнечной системе который больше планет Плутон и Меркурий и по диаметру достигает 3/4 Марса. По массе он составляет 2.47% от Земли (Луна - 1.23%). Ганимед имеет плотность 1.92 г/см3, т.е примерно наполовину состоит из скальных пород, а наполовину - изо льда. На нем имеются геологические образования, сходные с земными - кратеры, бассейны, желоба и горы. 60% его поверхности покрыты относительно ярким, "чистым" льдом, а остальные 40% - более темным и "грязным". Темные области сильно кратерированы и считаются старше. В светлых же наблюдаются признаки тектонической активности, которая могла выражаться в разломах ледяной коры. Наземными наблюдениями на поверхности Ганимеда выявлен тонкий слой озона.
До сих пор аппаратом, сблизившимся с Ганимедом до минимального расстояния, был "Вояджер-2". Но "Галилео" прошел в 133 раза ближе "Вояджера-1", в 70 раз ближе "Вояджера-2" и должен был снять детали поверхности с разрешением 10 метров.
Итак, 10 июля в 14:00 PDT в аудитории фон Кармана Лаборатории реактивного движения были представлены первые снимки "Галилео".
Фотографии двух районов, выбранных для тщательного изучения при первом пролете Ганимеда, пролили свет на его геологическое прошлое. Поверхность спутника интенсивно "побита" кометами и астероидами, сморщена и разорвана теми же силами, которые образуют горы и континенты на Земле На снимках обеих областей видны древние кратерированные ледяные поля, расположенные рядом или перекрытые молодыми равнинами вулканического льда, хребтами ледяных гор. глубокими бороздами и гладкими широкими бассейнами - продуктами тектонических сил. Примерно половина древней поверхности, по-видимому, перекрыта молодой вулканической и тектонической деятельностью
По свидетельству члена группы изображений "Галилео" д-ра Джеймса Хеда (James Head) эти изображения показывают фундаментальные детали того, как формировались черты, увиденные Вояджером", и показывают нам соотношение возрастов и последовательности, которые переворачивают наше предыдущее мнение с ног на голову". Главная сенсация - это то. что сквозь новые детали проглядывает старая, избитая и изрытая поверхность, переворачивая привычные представления о геологической истории Ганимеда.
"Снимки абсолютно невероятные, в 20 раз лучше, чем те, что мы получили с "Вояджера". Мы просто ошеломлены разрешением снимков. Приходить в лабораторию и видеть новые снимки - это как Рождество каждый день. В последние 10 дней никто не спал."
Роберт Паппалардо (Robert Pappalardo) отметил, что снимки "Вояджеров" дали общую перспективу", а новые снимки позволяют вглядеться в детали Так, на одном снимке видно 30-40 хребтов, в то время как на снимке "Вояджера" было видно всего пять На другом старом снимке видно нечто, напоминающее "глазированный пончик". Теперь стало видно, что это, вероятно, вулканический кратер, окруженный темной материей вулканического или эрозионного происхождения
Хед отметил на снимке "Галилео" разлом, чем-то напоминающий дамоклов меч Калифорнии, разлом Сан-Андреас. Отвечая на вопрос о сейсмической активности на Ганимеде он сказал, что магнитуду льдотрясений измерить сложно, но по размерам горные цепи на Ганимеде похожи на сформированные землетрясениями в Южной Калифорнии.
 Рис. 1. Борозды Урук на Ганимеде. Фото |
 Рис.2. Область Галилео но Ганимеде. Фото НАСА |
По мнению Хеда, под поверхностью Ганимеда находится жидкая вода. Во время разрушения коры она выплескивается в холодную атмосферу и быстро превращается в крепкий лед.
"Эти снимки превзошли наши самые смелые ожидания," - подытожил руководитель группы изображений Галилео д-р Майкл Белтон (Michael J.S. Belton).
Тем временем, изучение данных по магнитным полям со спектрометра плазменных волн PWS и магнитометра MAG привело к еще одному важному открытию - выяснилось, что Ганимед имеет собственную магнитосферу. Ранее не было известно ни одной магнитосферы у спутника планеты. По мере приближения к Ганимеду, рассказывала постановщик эксперимента с магнитометром д-р Маргарет Кивелсон (Margaret Kivelson), измерялось характерное поле Юпитера - мощное, равномерное и направленное к югу. Но, когда аппарат вошел в зону, где PWS почувствовал признаки магнитосферы, поле усилилось почти в пять раз и внезапно изменило направление. Теперь оно было направлено на Ганимед.
"Мы обнаружили магнитосферу в магнитосфере, - говорит научный руководитель проекта "Галилео" д-р Торренс Джонсон (Тоrrence V. Johnson) - Хотя мы ожидали некоторой степени взаимодействия между Ганимедом и магнитной средой Юпитера, [его] величина и эффект на Ганимеде были совершенно неожиданными."
На основании согласующихся данных PWS и MAG наиболее вероятным представляется предположение, что Ганимед, который мог быть вполне приличной планетой, имеет собственное магнитное поле. Источником этого поля может быть как расплавленное железное ядро, так и тонкий слой токопроводящей соленой воды под ледяной корой спутника.
Спектрометр PWS показал также, что плотность заряженных частиц вокруг Ганимеда увеличилась более чем в 100 раз вблизи минимальной высоты. "Это означает, что Ганимед окружен тонкой ионосферой - говорит постановщик эксперимента PWS д-р Доналд Гёрнетт (Donald A. Gurnett). - Существование ионосферы также предполагает, что Ганимед, вероятно, имеет незначительную атмосферу."
Эти открытия сделаны на основе неполного набора данных. Более детальную информацию с PWS и MAG планируется принять в течение июля.
Вообще, 10 июля была обнародована лишь небольшая часть данных, полученных и переданных на Землю во время события G1 (к этому дню было принято всего 10%). Другие данные будут переданы в течение лета. С этого дня и в течение следующих 18 месяцев поток информации от Галилео" не должен прерываться ни на один день.
"Галилео" должен встретиться с Ганимедом еще трижды до конца 1997 г., изучая магнитосферу и разные районы поверхности. Во второй раз станция пройдет мимо Ганимеда 6 сентября 1996 г. Это событие называется в кругах "Галилео" G2.
17 июля был опубликован первый цветной снимок Ио, сделанный 25 июня 1996 г с расстояния 2.24 млн км. Снимок свидетельствует о драматических изменениях, случившихся за 17 лет после визита "Вояджеров". Самые мелкие детали, которые видны на снимке, имеют размер около 23 км Таким образом, по разрешению этот снимок с "Галилео" сравним с лучшими снимками этой стороны Ио, сделанными "Вояджерами".
Поверхность Ио покрыта вулканическими отложениями, которые, как считается, состоят из обычных силикатных пород, а также из различных соединений серы, которая придает Ио ее характерный цвет. Более яркие области покрыты инеем из двуокиси серы. Темные области - районы современной или прошлой вулканической активности.
Планетологи утверждают, что за 17 лет поверхность претерпела заметные изменения благодаря многочисленным серным вулканам. Изменился цвет отдельных областей и их распределение. Яркие области у восточного края значительно заметнее, чем были видны тогда. В окрестности вулкана Масуби (вниз от центра снимка), который действовал в 1979 г., поверхность изменилась очень сильно. Появились новые отложения серы и двуокиси серы.
 Рис.3 Первый снимок Ио с "Галилео". В центре снимка находится область Медиа, север сверху. Фото НАСА. |
В будущем "Галилео" должен сделать снимки Ио с лучшим разрешением, чем первый.
18 июля был опубликован первый снимок Большого красного пятна, сделанный 26 июня в 04:20:09 UTC как часть мозаики из шести снимков. Снимок был сделан через фильтр на 756 нм. Размер каждого пиксела изображения - 35.7 км. Впоследствии была опубликована вся мозаика.
Как сообщила 19 июля Лаборатория реактивного движения, всего к полудню 18 июля с "Галилео" было принято 92 изображения, относящихся к сближению с Ганимедом. Степень их сжатия на борту составила от 1.5:1 для снимков Ганимеда с высоким разрешением до 20:1 для некоторых снимков атмосферы Юпитера. Передано около 40% записанной научной информации.
17 июля было загружено вновь программное обеспечение, а 18 июля перезапущен процессор спектрометра NIMS, нештатная работа которого помешала передать записанные во время пролета Ганимеда данные этого прибора. Научная группа NIMS надеется начать передачу его данных около 1 августа, после того как закончится передача информации с остальных приборов.
Разрабатываются изменения в программе управления детектором энергичных частиц EPD. Ошибка в программе влияла на контроль высоковольтного состояния EPD и привела к остановке прибора 24 июня. 17 июля был вновь включен основной источник питания EPD, загружена и проверена память его процессора. Теперь детектор находится в безопасном рабочем состоянии. Высокое напряжение пока не подано. Это будет сделано после загрузки исправлений в ПО.
По состоянию на 19 июля, "Галилео" находился в 635.8 млн км от Земли и в 8 млн км от Юпитера. Скорость станции относительно планеты уменьшилась до 2.47 км/с.
Новости космонавтики 1996 №16:
1 августа. Сообщение JPL. Станция "Галилео" продолжает передавать изображения и другие научные данные, полученные во время пролета Ганимеда, а также результаты наблюдений Юпитера, Ио и Европы.
В прошедшие выходные (27-28 июля - И.Л ) на станцию был передан исправленный кусочек программы инструмента NIMS, и сегодня с использованием исправленной программы начнется передача данных NIMS, полученных у Ганимеда.
Продолжается исследование "аномалии" в работе NIMS, случившейся через день после сближения с Ганимедом и сделавшей невозможной съемку этим прибором в конце пролета. Пока нет никаких намеков на то, что произошло. NIMS работает нормально после перезагрузки программного обеспечения. Рассматривается вариант запрограммированной перезагрузки в ключевые моменты при пролете G2 (второй пролет Ганимеда 6 сентября 1996 г.), чтобы обеспечить плановое автономное восстановление NIMS и избежать последствий повторения "аномалии". 25 июля аппарат выполнил штатно профилактику записывающего устройства. Теперь эта процедура стандартизирована и выполняется не реже одного раза в 30 суток. Кроме того, на 1-ю дорожку был записан новый маркер начала дорожки. Он стал последним записанным в рамках стратегии оптимизации и сохранения работоспособности сбойного механизма.
Идет разработка процедур управления, которые позволят обойти программную ошибку, вызывающую аварийный сигнал по высокому напряжению на детекторе энергичных частиц EPD. Эти команды будут переданы в режиме реального времени перед G2 и войдут в состав командной последовательности EPD до тех пор, пока будет проведено исправление программного обеспечения.
По состоянию на 1 августа "Галилео" находится в 645.9 млн км от Земли и в 9.1 млн км от Юпитера. Станция движется со скоростью около 1.5 км/с относительно планеты. Аппарат находится в режиме двойного вращения.