Акацуки: Мисията на Япония да изучава климата на Венера

Художник

Концепцията на художника за японския космически кораб Акацуки на Венера. (Изображение: JAXA / Akihiro Ikeshita)



Японският Акацуки е космически кораб, който обикаля около Венера, за да изучава климата и атмосферата на планетата. Космическият кораб на стойност 300 милиона долара започва своите научни наблюдения през 2016 г. и остава в експлоатация към края на 2017 г. По време на мисията си космическият кораб е направил някои неочаквани наблюдения.

Акацуки - името означава „зора“ на японски - имаше скално начало. Първият му опит да излезе на орбита около Венера през 2010 г. се провали. Вторият опит през 2015 г. обаче беше успешен и позволи на изследователите да направят част от науката, която първоначално бяха планирали за планетата. Две инфрачервени камери обаче бяха деактивирани през декември 2016 г. поради нестабилна консумация на енергия.

История на японските космически изследвания

Япония се радва на няколко успеха за три десетилетия на изследване на космоса, първо с Института по космически и астронавтични науки (ISAS), а по -късно с Японската агенция за космически изследвания (JAXA). ISAS преди това беше собствена агенция, но стана подразделение на JAXA през 2003 г.).



Под ISAS две сонди, Suisei и Sagigake, прелетяха от кометата на Халей през 1986 г. Двата космически кораба бяха насочени да летят и от други комети, но мисиите не приключиха поради липса на гориво (Suisei) или загубен контакт (Сакигаке). Под JAXA, мисията Хаябуса, от 2005 до 2010 г., върна проби от астероид, 25143 Итокава.

JAXA също летеше успешно на мисията за тестване на слънчеви платна Ikaros през 2010 г., както и на Kaguya, мисия до Луната, от 2007 до 2009 г. Hayabusa 2 стартира през 2014 г. Мисията й е да върне проби от друг астероид, 162173 Ryugu. Очаква се космическият кораб да пристигне през 2018 г.

Единствената друга японска планетна мисия, изпълнена досега, е Nozomi, която трябваше да излезе на орбита около Марс през 2004 г. Космическият кораб не успя да достигне орбита и вместо това направи прелитане. JAXA обаче е партньор с Европейската космическа агенция по мисията BepiColombo, която се очаква да стартира през 2018 г. за Меркурий. Приносът на JAXA за мисията е Меркурийният магнитосферен орбитален апарат, който ще изследва атмосферата, планетарното магнитно поле, слънчевия вятър и праха.



В космически полет с екипаж, Мамору Мохри е първият японски астронавт, летял през 1992 г., на борда на американската космическа совалка Endeavour за мисия STS-47. JAXA има действащ корпус от астронавти и е изпълнил около 20 мисии до момента. От 2011 г. приблизително веднъж годишно японските астронавти са изпълнявали дългосрочни мисии на борда на Международната космическа станция.

Стартиране на Акацуки, неуспешно прелитане и възстановяване

Akatsuki, известен също като Venus Climate Orbiter и Planet-C, стартира от японския космически център Tanegashima на 20 май 2010 г., няколко дни след планираното си излитане поради метеорологично забавяне. (Слънчевата ветроходна мисия Икарос се движеше заедно с една и съща ракета.) На 7 декември същата година основният двигател на Акатуски запали, за да започне вкарване в орбита около Венера. Основният двигател работи само за три минути, много по -малко от 12 -те минути, необходими за достигане на орбита. Длъжностните лица бяха загрижени, когато сравняваха Акацуки с провала на Нозоми, единствената им друга планетна мисия, само седем години преди това.

„Резултатът ни е нула победи, две загуби“, каза Такехико Сатох от Японската агенция за космически изследвания (JAXA) пред demokratija.eu на есенното заседание на Американския геофизичен съюз през 2010 г. 'Трябва да бъдем по -консервативни, за да планираме следващата си планетарна мисия, така че тя никога няма да се провали в нито един аспект.'



JAXA започна разследване и заключи, че двигателят вероятно ще се изключи поради натрупване на сол в възвратен клапан, което предотврати циркулацията на гориво в орбиталния маневриращ двигател. Горивната камера също беше повредена, защото отлаганията направиха горенето по-богато на окислители.

За да спести време и да спести енергия, JAXA постави космическия кораб в хибернация, докато измисля план за възстановяване. Мениджърите решиха да използват по -малки двигателни двигатели, за да опитат друго вмъкване в орбита около Венера, вместо да опитат друго използване на повредения основен двигател. Докато по -слабата мощност на тласкачите няма да постави Акацуки в планираната орбита, космическият кораб все още може да прави наука от своя модифицирана траектория .

Акацуки се носеше в орбита около Слънцето в продължение на пет години, докато не се приближи достатъчно близо до Венера през 2015 г., за да опита нова орбитална вмъкване на планетата. На 6 декември-случайно, пет години след деня след последния опит-Акацуки изстрелва своите двигатели за контрол на отношението за 20 минути и успява успешно в орбита .

Новият план вкара Акацуки в 13-дневна орбита с максимално разстояние (апоапсис) от 273 000 мили (440 000 километра) от повърхността на Венера. След някои изгаряния на двигателя очакваната научна орбита беше деветдневна орбита с апоапсис от 193 000 мили (310 000 километра). За сравнение, първоначалният план през 2010 г. беше да се постави Акацуки в 30-часова орбита с апоапсис почти четири пъти по-близо, или 50 000 мили (80 000 километра).

Япония

Японският космически кораб Акацуки засне този образ на Венера след изтласкването на тягата на двигателя за контрол на позицията на 7 декември 2015 г. на разстояние 72 000 км от Венера.(Изображение кредит: JAXA)

Наука и съвременни наблюдения

Основната цел на Акацуки е да разбере повече за климата на Венера. Венера често се описва като адска планета, защото повърхностните й температури са достатъчно горещи, за да се стопи олово, а малкото съветски космически кораби „Венера“, кацнали там през 70 -те и 80 -те години на миналия век, оцеляха само минути на повърхността поради екстремното налягане и топлина. Планетата е вулканично активна с гъста атмосфера от въглероден диоксид.

Докато много космически кораби са летели от Венера, той е бил посещаван само в дългосрочен план от няколко орбитални устройства, като например множество космически кораби Venera (Съветски съюз, 1970-те и 1980-те години), Pioneer Venus 1 на НАСА (1978-1992), Magellan на НАСА (1989-1994 ) и Venus Express на Европейската космическа агенция (2005-2015).

Очакваше се Акацуки да наблюдава Венера на дължини на вълните, вариращи от ултравиолетова до дълго вълнова инфрачервена, чрез шестте й инструмента. Те включват ултравиолетово изображение, 1-микрометрова камера, 2-микрометрова камера, инфрачервена камера с дълги вълни, камера за мълния и въздушно сияние и ултра стабилен осцилатор. (Последният инструмент се използва за разглеждане на радиовълни между Акацуки и Земята, докато те преминават през атмосферата на Венера, разкривайки информация за температурата и изпаренията на сярна киселина.) Въпреки това 1-µm камерата и 2-µm камерата бяха поставени офлайн в края 2016 г. поради нестабилна консумация на енергия.

„Акацуки се възползва от шестте инструмента за подробно наблюдение на метеорологичните явления на Венера“, се казва в изявление на ISAS. „Очаква се тези открития да доведат до по -добро разбиране на метеорологичните явления не само на Венера, но и на други планети и допълнително да обяснят защо атмосферата на Земята е такава, каквато е, както и как може да се промени в бъдеще.“

През май 2016 г. данните от Акацуки помогнаха за създаването на призрачен филм от нощната страна на Венера , както се вижда в инфрачервените дължини на вълните. JAXA забеляза, че само за четири часа супер въртящите се облаци, заснети от камерата, се движат с около 10 градуса. „Деформацията, появата и изчезването на облаци са очевидни в този филм“, каза JAXA.

През 2017 г. учените пуснаха озадачаващи данни, показващи голяма неподвижна вълна в горните слоеве на атмосферата на Венера, където облаците обикновено се движат със скорост 100 метра (328 фута) в секунда. Свързано проучване в Nature предполага, че вълната може да се дължи на атмосферния поток над планина, подобно на начина, по който се произвеждат „гравитационни вълни“ на Земята.

По -късно същата година учените от Акацуки разкриха данни, предполагащи променлива скорост на вятъра на екватора на височина между 45 и 60 километра (28 и 37 мили). Предишни проучвания показват, че скоростта на вятъра е еднаква на тази височина.

Цялата атмосфера на 'Венера' ​​се върти много по-бързо от повърхността отдолу на височината на облачния връх (70 & thinsp; km), уникална ситуация, наречена супер-въртене ', заяви тогава JAXA. 'Механизмът му все още е до голяма степен неясен.'

Допълнителни ресурси