0,0
рейтинг
6 сентября 2013 в 16:00

LADEE — на охоту за лунными тайнами

В среде уфологов, из тех, кто верит в американскую высадку на Луне, до сих пор ходят легенды о стеклянных башнях и замках, которые увидели там астронавты. Несмотря на то, что нынешние знания о Луне отрицают возможность присутствия сказочных строений на нашем естественном спутнике, вопрос о том, что наблюдали астронавты оставался открытым. Для его решения завтра утром к Луне стартует новая миссия NASA: LADEE Lunar Atmosphere Dust Environment Explorer.



Само название аппарата способно вызвать эмоцию «Wat?». Да, американцы летят изучать лунную атмосферу. После школьных истин об отсутствии там атмосферы, цель миссии выглядит как минимум странно. Но она не менее странна как и наблюдаемые с ее поверхности «стеклянные замки».

Untitled-3.jpg

Как выяснилось, Луна довольно массивное тело, поэтому ее гравитация способна поддерживать некое подобие атмосферы. Более правильное ее название — экзосфера.

Untitled-1.jpg

Если плотность атмосферы Марса составляет примерно 1% от земной атмосферы, то Луны — примерно 0,001%. На Земле в одном кубическом сантиметре содержится примерно 100 млрд. молекул воздуха, на Луне — от 100 тыс. до 10 млн. молекул газов. Таким образом плотность атмосферы у поверхности Луны составляет примерную плотность земной атмосферы на высоте Международной космической станции. И хотя, формально, тамошние условия можно назвать вакуумом, по факту станцию приходится регулярно поднимать, т.к. она тормозит об атмосферу и постепенно снижается.

Кроме того, существенный вклад в состав лунной экзосферы вносит пыль. Несмотря на отсутствие видимых метеорологических явлений на Луне концентрация пыли над поверхностью может меняться. Т.е. фактически можно говорить о пылевых бурях на Луне. Конечно, они не идут ни в какое сравнение с марсианскими или земными, но именно пыль, вместе с экзосферными газами, отвечает за эффект наблюдаемого свечения над поверхностью Луны в предрассветное время.

Untitled-2.jpg

Причины, которые поднимают пыль на Луне еще предстоит изучить, пока рабочих гипотез две: метеоритные воздействия и электризация пыли под действием солнечного излучения.

Данные предположения LADEE должен проверить в ходе своей 100-дневной миссии.
Решение о проведении таких исследований приняли еще в 2007 году. Главными ее принципами была дешевизна: использование только тех приборов, которые не надо разрабатывать с нуля, и можно взять готовые чертежи. Бюджет миссии был намечен совсем уж скромный по насовским меркам — 80 млн. долларов (по факту получилось в два раза больше).

Активная фаза строительства началась в 2012 году. Таким образом, NASA построило межпланетный аппарат меньше чем за два года.

image

Космический корабль разработан в NASA Ames Research Center построен по модульной схеме, которая позволяет собирать аппараты различного назначения подобно бусам.

427587main_0a-001-ladee-topasm_020210_4b_full.jpg

LADEE не предназначен для посадки, но разрабатываемая модульная схема предполагает возможность создания и посадочных аппаратов. Такие исследовательские станции могут отправляться на Луну, Меркурий или близлежащие астероиды.

acd08-0259-001.jpg

LADEE станет первым экспериментальным модульным аппаратом, который сможет проверить эффективность такой конструкции.

Внутри корпуса располагается ракетный двигатель, баки с топливом, и бортовые служебные системы: управления, ориентации, энергоснабжения, терморегуляции и т.п.

Untitled-5.jpg

Научные и экспериментальные приборы расположены на внешней стороне корпуса. Три из них позволят исследовать атмосферу и пыль Луны, а четвертое устройство — LLCD (Lunar Laser Communication Demonstration) — позволит приблизить мечту о широкополосной связи в Солнечной системе и HD видео с Марса, Юпитера или Сатурна.

ladee-instrument-locations.jpg

Прибор UVS — Ultraviolet-Visible Spectrometer — это небольшой телескоп, который будет наблюдать свечение атмосферного лимба во время пересечения спутником терминатора (границы освещенной Солнцем и теневой стороны поверхности). Ультафиолетовый спектрометр оценит спектры свечения и определит какие вещества присутствуют в атмосфере.

acd13-0051-008-uvs.jpg

Untitled-11.jpg

Состав лунной атмосферы будет изучать NMS — Neutral Mass Spectrometer. Это квадрупольный масс-спектрометр, который сможет подробно изучить состав и массу молекул и атомов газов, находящихся в атмосфере нашего спутника. NMS позаимствован у станции Cassini, которая давно и успешно изучает Сатурн, Титан и другие спутники в системе окольцованного гиганта.

ladee-nms.jpg

Пыль будет изучаться тоже по массе частиц, но прибором другой конструкции. Прибор LDEX (Lunar Dust Experiment) — это времяпролетный масс-анализатор, и внешне он напоминает автомобильную фару наоборот.

Untitled-4.jpg

Он закрывается крышкой и имеет параболичекую ловушку, которая будет повернута вперед по ходу полета аппарата. Когда пылинка попадает в ловушку, то за счет скорости полета LADEE в результате столкновения происходит микровзрыв. Ионизированные частицы, которые в нем возникают, попадают на высокочувствительную микроканальную пластину. Детектор регистрирует скорость ионов, и по ней высчитывает их массу. Подробнее об устройстве.

Эксперимент LLSD (Lunar Laser Communication Demonstration) должен продемонстрировать возможности передачи информации в космосе по лазерному лучу. К примеру скорость передачи информации с Марса, по радиоканалу, с самого современного и мощного спутника, который там есть — MRO — достигает скорости 2 Мбит/с. Устройство лазерной связи размещенное на LADEE должно обеспечить скорость до 622 Мбит/с.

OpticalModule.jpg

Связь будет поддерживаться с тремя приемными станциями на Земле:

LLGTmaprs2_wc.jpg

Станцию на Тенерифе в Испании предоставляет Европейское космическое агентство по программе сотрудничества с NASA.

Кроме звездных датчиков, на LADEE нет камер, которые могли бы производить съемку поверхности Луны, т.е. фактически аппарат не сможет создать столько информации, чтобы проверить эффективность лазерной передачи. Поэтому, скорее всего, данные будут передаваться сначала с Земли на спутник, а потом обратно. Для передачи научных данных в традиционном режиме, LADEE оборудован радиопередатчиком и антенной S-диапазона.

Научная программа LADEE предполагает работу на разных высотах: 250 км и 50 км.

Untitled-1111.jpg

После того как основные научные эксперименты будут завершены, аппарат начнет постепенное снижение, которое завершится падением. Столкновение с поверхностью будет зафиксировано камерой высокого разрешения Lunar Reconnaissance Orbiter, подобно тому как было проделано с аппаратами GRAIL.

Ученые NASA надеются, что в ходе 100-дневной научной программы, им удастся наблюдать лунную экзосферу не только в статичном состоянии. Главная научная работа будет направлена на определение зависимости состояния «погоды» от влияния Солнца, поэтому основные наблюдения будут производиться на лунном терминаторе.

Кроме того, ученые надеются, что им удастся зафиксировать падение метеорита, и пролететь над этим участком до того как пыль от удара осядет. Когда предполагалось, что космический телескоп Herschel, после отработки своей научной программы, будет обрушен на Луну, LADEE был готов провести исследования над местом его удара. Однако телескоп отправили на гелиоцентрическую орбиту, и остается надеяться на удачу.

Поэтому NASA просит помощи астрономов любителей и студентов со всего мира, которые помогут заметить метеоритное столкновение. Такие столкновения наблюдают довольно часто, и совпадение подходящей орбиты LADEE и метеоритного удара — лишь вопрос времени и везения.



Задачи, которые возлагаются на LADEE имеют вполне конкретное практическое применение. В ходе пилотируемых полетов NASA, которые длились считанные дни, лунная пыль создавала весьма существенные проблемы для астронавтов.

image

Существуют опасения, что частицы пыли, имеющие нанометровые размеры, способны представлять канцерогенную опасность для людей. Очевидно негативное воздействие пыли на устройства и механизмы. Поэтому человечество должно гораздо лучше изучить эту проблему, чтобы быть готовым ко всем трудностям, которые может поставить будущее возвращение на Луну и ее возможная колонизация.

Старт ракеты Minotaur V с космодрома Wallops состоится утром в субботу. Будет транслироваться на Ustream. Еще у LADEE есть свой твиттер: NASALADEE

LADEE_gantry_rollback_4Sep2013_NASAEdge_alt.jpg
Виталий Егоров @Zelenyikot
карма
1335,2
рейтинг 0,0
Zelenyikot
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (50)

  • +4
    Когда читал, думал встретить такую фразу:
    Главными её ( космической миссии ) принципами была дешевизна: использование только тех приборов, которые можно заказать на e-bay.

    Два раза перечитал, но так и не встретил. А жаль.
    • +5
      Со временем доберемся и до нее. Я еще не оставил идеи собственной АМС :)
    • 0
      Нужно подождать, пока в продаже появятся детали б/у кораблей Space-X.
  • +24
    Вот и стартует очередная доставка груза для тайной советско-американской базы построенной в 60-х годах.
    • +1
      Среди прочего им привезут новую «фару наоборот» для светомаскировки. А про сбор пыли — это все отговорки.
    • +1
      На МКС только «Прогрессов» по 4-5 в год отправляют и доставляют они под 2 тонны. LADEE весит 383 кг. Предыдущий запуск на Луну производили два года назад: два аппарата по 200 кг.
      • 0
        Так автономная система же! Опередили свое время! :-)
      • 0
        Так ведь, чтобы до Луны долететь, нужна вторая космическая, а это топливо.
    • +9
      Они еще заберут по дороге нигерийского космонавта, майора ВВС Нигерии Абака Тунде.
      • 0
        Правда? Он наконец сможет выплатить мою долю от его зряплаты! Ура!
    • +2
      Надо же им рассказать, что Советского Союза больше нет. Сколько можно уже.
  • 0
    Красивое и доступное объяснение плотности атмосферы Луны в сравнении с земной на высоте МКС!

    Существуют ли в природе устройства, которые могут собирать молекулы воздуха для увеличения концентрации?
    • +8
      Существуют :)

      image

      Вы хотите собирать воздух на околоземной орбите или на Луне?
    • 0
      Генераторы магнитного поля. Но, как видите, они не только воздух, но и пыль концентрируют.
  • –6
    У чувака за компом на правом мониторе поиск рутрекера открыт
    • +3
      Ищет, что бы скачать для испытания лазерного канала связи.
  • +1
    А ещё это первый запуск Minotaur V.
  • +2
    Космический корабль разработан в NASA Ames Research Center построен по модульной схеме, которая позволяет собирать аппараты различного назначения подобно бусам.
    Похоже, кто-то поиграл в Kerbal Space Program
    • +1
      Я каждый раз, когда вижу рендер, похожий на первую картинку в посте, на пару секунд задумываюсь на тему «о, что за аддон новый» :)
      • +1
        А я постоянно мысленно ругаюсь на конструктора — ну кто так солнечные батареи ставит? Во первых зачем так много? Во вторых почему он ставит эти тяжелые и неэффективные батареи? Они же еще и полезное место на корпусе занимают!
  • –3
    не взлетит :)
  • +1
    обратный отсчёт до запуска здесь
  • 0
    Судя по пятой картинке у сотрудников НАСА на рабочих станциях стоит Гном 2))))
  • +2
    Для полноты картины я бы добавил, что в качестве приемников излучения для LLSD на Земле будут использоваться матрицы фотоприемников пофотонного счета на основе сверхпроводящих нанопроводников из нитрида ниобия.
    • 0
      а рабочая длина волны излучения где-то около 1550нм.
    • 0
      А когда эксперимент запланирован, не в курсе?
  • 0
    На каких частотах будет вещать аппарат?
    • +1
      Для передачи научных данных в традиционном режиме, LADEE оборудован радиопередатчиком и антенной S-диапазона.

      от 2 до 4ГГц

      LLSD около 1550нм (С-диапазон), т.е. где-то 193ТГц.
  • 0
    Жалко что камер нет и по лазерному лучу не сбросят полнометражного FullHD фильма «Как я летал на Луну» :)
    • 0
      Скорее всего, дальше PRBS патернов дело не дойдет.
  • –1
    Само название аппарата способно вызвать эмоцию «Wat?».

    Может быть, «What»?
    • +1
      Чё?
      image
    • 0
      Несколько более related к хабру, ем картинка выше: WAT
  • –3
    «Кроме звездных датчиков, на LADEE нет камер, которые могли бы производить съемку поверхности Луны, т.е. фактически аппарат не сможет создать столько информации, чтобы проверить эффективность лазерной передачи»

    Поставить обычную камеру на исследовательский модуль — $100, поддерживать слухи о наличии на обратной стороне Луны техногенных объектов, не опровергая и не подтверждая их — бесценно.
    • +2
      Откуда вы только такие беретесь?
      Самая дешевая камера, на самый дешевый CubeSat стоит 11,5 тыс. Евро: gomspace.com/index.php?p=products-c1u

      На орбите Луны сейчас работает спутник LRO который провел почти полное картографирование поверхности с детализацией 50 см на пиксель и некоторые участки с детализацией 20 см на пиксель. Такие слухи распускают только те, кто совершенно не интересуется исследованиями Луны.
      • 0
        Я может быть не в курсе, что составляет стоимость подобного рода устройств, но обычная двухслойка с двумя разъемами за 1000 евро это уже слишком.
        • 0
          Вот тут хорошо и много написано про то, почему электроника в космосе дорогая:
          habrahabr.ru/post/156049/
          habrahabr.ru/post/189066/
          • 0
            Читал я эти статьи, а разъемы почему такие дорогие?
            • +1
              Потому, что космос, мелкосерийное производство. Летали бы пачками каждый день тогда бы и цены были на порядок ниже.
              • +1
                На плате установлены:
                1. PLD-14, который стоит меньше 1$ в розницу.
                2. USB mini на корпус стоимостью менее 10$ за одну штуку.
                3. PLLD-1.27-6, тоже меньше 1$ за одну штуку.
                4. На другой стороне платы стоит 12-пиновый PicoBlade поверхностного монтажа, по цене 2.16$ за одну штуку.

                Небольшая двухслойная плата без шелкографии и маски, покрытая иммерсионным золотом, даже с подготовкой к производсву стоит меньше 50$.

                В сумме получается меньше 64$. За что там остальные деньги?
                • 0
                  Говорю же — за космос. Если считаете, что можно значительно сэкономить — составьте конкуренцию GomSpace.
      • 0
        На небезызвестном ArduSat, который уже в космосе, стоит модуль C439 (UART интерфейс, 1.3Мп CMOS-матрица OV9655) от Sicube Photonics. Стоимость OV9655 меньше чем 4$. C439 стоит не больше 50$.
        • 0
          Вот и посмотрим сколько они пролетают. NASA запускали PhoneSat на Андроиде, они две недели проработали.
          • 0
            А есть какой-нибудь пруф, что они всего 2 недели проработали? Я так понял, что все три аппарата пробыли в космосе неделю, а потом как и ожидалось вошли в атмосферу Земли.
            • 0
              Ну, неделю-две, не суть. Для космического аппарата это не срок.
      • 0
        Т.е. обыватель уже может посмотреть на глобус Луны? На сайте проекта он, по-видимому, спрятан довольно удачно.
        В любом случае, говоря о передаче на скоростях STM-1 разумнее говорить о видеопотоке, а не о статичных фотографиях.

        З.Ы. за карму не переживаю, но на всякий случай исправлюсь и вставлю хотя бы во второй коммент табличку «Sarcasm»:
        • +2
          Для «обывателя» и на Гугле глобуса Луны достаточно: www.google.com/moon/
          Что до глобуса LRO, то да, искать нужно уметь.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.