Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




03.07.2022


02.07.2022


01.07.2022


30.06.2022


29.06.2022





Яндекс.Метрика





Автоматическая межпланетная станция

23.01.2021

Автоматическая межпланетная станция (АМС) — беспилотный космический аппарат, предназначенный для полёта в межпланетном космическом пространстве (не по геоцентрической орбите) с выполнением различных поставленных задач.

В то время как государств, имеющих околоземные спутники, много десятков, сложные технологии межпланетных станций освоили немногие: СССР (и его наследник Россия), США, члены ЕКА (22 страны Европы), Япония, Индия, Китай и ОАЭ (помимо этого, миссию к Луне отправлял Израиль, но она окончилась неудачей). Целями большинства миссий являются Луна, Марс, Венера и околоземные астероиды, а во внешнюю Солнечную систему (то есть за главный пояс астероидов) миссии отправляли только США, однажды в сотрудничестве с ЕКА. В настоящее время действуют более 20 миссий.

Задачи

АМС обычно предназначается для выполнения комплекса задач, начиная научно-исследовательскими проектами и заканчивая политическими демонстрациями. Типичными объектами для исследовательских задач являются другие планеты, их естественные спутники, кометы и другие объекты Солнечной системы. При этом обычно производится фотографирование, сканирование рельефа; измеряются текущие параметры магнитного поля, радиации, температуры; химический состав атмосферы другой планеты, грунта и космического пространства вблизи планеты; проверяются сейсмические характеристики планеты.

Связь

Накопленные измерения периодически передаются на Землю с помощью радиосвязи. Большинство АМС имеют двунаправленную радиосвязь с Землёй, что даёт возможность использовать их как дистанционно управляемые приборы. В данный момент в качестве канала для передачи данных используют частоты в радиодиапазоне. Исследуются перспективы применения лазеров для межпланетной связи. Большие расстояния создают существенные задержки при обмене данными, поэтому степень автоматизации АМС стремятся максимально увеличить. Новые АМС, такие как Кассини-Гюйгенс и Mars Exploration Rover обладают большой степенью автономности и используют бортовые компьютеры для автономной работы в течение продолжительных промежутков времени.

Конструкция

АМС могут обладать различной конструкцией, но обычно они имеют множество схожих особенностей.

Источниками электроэнергии на борту АМС обычно являются солнечные батареи или радиоизотопные термоэлектрические генераторы. Радиоизотопные генераторы используются в тех случаях, когда АМС должна действовать на значительном удалении от Солнца, где использование солнечных батарей неэффективно. Запас электроэнергии на случай возможных перебоев обеспечивает специальная аккумуляторная батарея. В приборном отсеке поддерживается температура, достаточная для нормального функционирования всех находящихся там устройств. Бортовая астроинерциальная навигационная система состоит из инерциальных датчиков, астрокорректора (устройства сбора и предварительной обработки астрономической информации); совместно с наземными службами она определяет угловую ориентацию в пространстве и координаты. Для управления ориентацией в пространстве АМС использует гиродины, корректирующие ракетные двигатели. Для ускорения или торможения во время крейсерского полёта используются ракетные двигатели, а в последнее время — электрические ракетные двигатели.

Для радиосвязи используются преимущественно параболические и фазированные антенны, работающие на гигагерцовых частотах. Крупные АМС зачастую имеют разделяющуюся конструкцию. Например, по прибытии к планете назначения от АМС может отделяться спускаемый аппарат, который обеспечивает мягкую посадку неподвижной планетарной станции или планетохода либо обеспечивает размещение в атмосфере аэростата с научной аппаратурой, а оставшаяся на орбите спутника планеты часть АМС (орбитальная станция) может выполнять функции радиоретранслятора.

История

Первой автоматической межпланетной станцией была «Луна-1», пролетевшая вблизи Луны. Наиболее успешными АМС являются аппараты серий «Вояджер», «Венера», «Луна», «Маринер», «Пионер», «Викинг», «Вега», «Чанъэ», а также аппараты «Галилео», «Кассини», «Новые горизонты».

Рекорд по длительности работы демонстрируют два аппарата «Вояджер», запущенные в 1977 году.

Новым этапом в развитии АМС является применение ионных и плазменных электроракетных двигателей. Пример тому — миссия Dawn, исследующая пояс астероидов.

  • Автоматические межпланетные станции
  • «Маринер-9»

  • «Вояджер-2» в космосе (рисунок)

  • «Кассини-Гюйгенс» выходит на орбиту Сатурна (рисунок)

  • «Дип Импакт» у кометы Темпеля (рисунок)

  • «Розетта» и «Филы» у кометы Чурюмова — Герасименко (рисунок)

  • «Новые горизонты» в системе Плутон—Харон (рисунок)

  • «Юнона» на орбите Юпитера (рисунок)

Траектории межпланетных перелётов

После того, как зонд покинул окрестности Земли, его траектория примет вид орбиты вокруг Солнца, близкой к орбите Земли. Добираться до другой планеты с энергетической точки зрения целесообразнее по эллиптической гомановской траектории, причём наибольшей экономии топлива позволяет достичь метод так называемой «гравитационной пращи» — дополнительного разгона КА в гравитационном поле промежуточных на маршруте планет. Это позволяет взять на борт меньше топлива, а значит, больше оборудования, однако такой манёвр доступен далеко не всегда.

Для высокоточных измерений с Земли траектории автоматической межпланетной станции используют несколько наземных станций и метод радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой. Кроме того, используется радиоизлучение близкого к направлению на АМС квазара, поскольку квазары, ввиду большой удалённости, в отличие от звёзд, выглядят практически неподвижными. Например, для определения параметров траектории АМС «Экзомарс-2016» использовалось радиоизлучение квазара P1514-24.