Venus Express

Venus Express
Venus Express (kunstnerens indtryk)

Venus Express (kunstnerens indtryk)

Generel
Sondetype Orbiter
Start dato 9. november 2005 03:33:34 UTC
Venus ankomst 11. april 2006 08:07 UTC
Endelig bane nået 7. maj 2006 15:31 UTC
Startmasse 1270 kg
Brændstof masse 570 kg
Nyttelastmasse 93 kg
Størrelsen på sondebussen 1,4 m × 1,65 m × 1,7 m
Spændvidde for solcellerne 8 m
Størrelsen på solcellerne 5,7 m²
Fabrikant Hovedentreprenør EADS Astrium og 25 underleverandører fra 14 lande
model
Launcher /
flynummer 		Soyuz Fregat /
ST 14
levetid ca. 3150 dage i Venus-bane
Stabilisering 3-akse
meddelelse
Antenner 2 parabolantenner med 1,3 m og 0,3 m diameter plus 2 retningsbestemte antenner
Kanal 2 S-bånd
2 X-bånd
Power
-sender		 5 watt i S-båndet, 65 watt i X-båndet
Datahastighed sonde-jord 19-288 kbit / s
Datahastighed jord - sonde 2000 bit / s
Data opbevaring 1,5 GB RAM
Strømforsyning
Elektrisk strøm 800 W nær jorden og 1100 W ved Venus
Batterier 3 lithium-ion-batterier
Motorsystem
Hovedmotor S 400 med 400 N tryk
Styrepropeller 2 × 4 S 10 med 10 N tryk
brændstof MMH
Oxidator Kvælstoftetroxid
Baner
Første bane 400–350.000 km højde med 82 ° ækvatorial hældning, omløbstid 9 dage
Senere 165–66.000 km højde med 82 ° ækvatorial hældning, omløbstid 24 timer

Venus Express (forkortet VEX ) var et rumfartøj fra ESA, der den 9. november 2005 med en Soyuz-FG / Fregat- raket fra Kasakhstans Baikonur blev startet fra. Efter 153 dages rejsetid kom den ind i kredsløb omkring planeten Venus den 11. april 2006 og sendte data indtil afslutningen af ​​missionen i slutningen af ​​2014 og dens forventede udbrænding i den venusianske atmosfære. Romsonden var den første europæiske mission til Venus efter omkring 20 vellykkede sovjetiske og amerikanske missioner siden 1960'erne.

Mission mål

Venus Express opstod fra ESAs opfordring til at genbruge Mars Express ingeniørmodellen (2003). Ved at bruge eksisterende dele, herunder videnskabelige instrumenter (fra Mars Express- og Rosetta- sonderne ), er Venus Express en relativt billig rumsonde sammenlignet med tilsvarende komplekse missioner. Efter en konstruktionsperiode på kun tre år var EADS Astrium i stand til at fuldføre sonden. Den 1270 kg lange orbiter bærer 93 kg nyttelast og 570 kg brændstof. En synlig forskel for søstersonden er de meget mindre solpaneler. Da solstrålingen er højere ved Venus end på Mars, blev solcelleområdet reduceret, og små spejle blev indsat mellem solmodulerne, hvilket skulle forhindre panelerne i at blive overophedet. Missionen forventes at koste 220 millioner euro, inklusive 82,4 millioner euro for sondeorganet.

Det vigtigste mål med missionen er at udforske atmosfæren i Venus med dens cirka 20 km tykke og tætte skydække. Fra undersøgelserne håber forskerne at drage konklusioner og indsigt i den fremtidige udvikling af jordens klima . Spørgsmål om processerne i det komplekse skysystem i Venus, drivhuseffektens rolle i klimadannelse, årsagerne til den kemiske sammensætning af atmosfæren, tilstedeværelsen af ​​vand og formodet seismisk og vulkansk aktivitet er også i forgrunden . Den primære mission i Venus-kredsløb blev designet i 486 dage til nøjagtigt to rotationer af Venus i forhold til stjernerne, hvilket svarer til en god fire dage med Venus (i forhold til solen). Den primære missionen varighed blev efterfulgt af flere udvidelser af ESA: Fra februar 2007 til maj 2009, den 10. februar 2009 til 31. december 2009, den 2. oktober 2009 til 31. december 2012 og i juni 2013 til 2015. Venus Express kredsede om planeten i en elliptisk bane i en afstand på 250 til 66.000 km. I 2008 blev midtpunktets højde reduceret til 185 km. I juni / juli 2014 blev den midlertidigt yderligere reduceret til 130-135 km ved aerobraking og steg igen til 400 km den 26. juli for den resterende del af missionen ved at fyre motoren. Siden 28. november 2014 har kommunikationen med sonden kun været fragmentarisk.

teknologi

Venus Express bestod af en næsten kubisk (1,4 m × 1,65 m × 1,7 m) central krop. Ved missionen startede sonden i alt 570 kg brændstof i to 267-liters tanke. Tanktrykket opnås ved hjælp af en 35,5 kg tung heliumtryktank. Hovedmotoren har 400 N tryk. Yderligere otte mindre motorer med 10 N tryk i hvert hjørne er nødvendige for mindre kursuskorrektioner. Alle motorer brænder brændstofkombinationen nitrogentetroxid og MMH . Den rumlige orientering bestemmes af forskellige sensorer, gyroskoper og accelerometre og ændres med fire 12 Nms svinghjul.

Transmissionseffekten var 5 watt i S-båndet og 65 watt i X-båndet . Datahastigheden til jorden var mellem 19 og 228 kbit / s og fra jorden op til 2000 bit / s. Man forventede en minimal (i største afstand til jorden) 500 megabyte data i løbet af de daglige otte timers kontakt med jorden. Dette kan sammenlignes med den mængde data, Mars Express leverer. Så tæt som muligt skal det være 5  gigabyte om dagen. Et gennemsnit på 2 GB / dag blev beregnet. Et RAM på 12 gigabit (1,5 gigabyte) i størrelse fungerer som datalagring .

Det europæiske rumoperationscenter (ESOC) i ESA i Darmstadt ledede missionen.

Instrumenter

Venus Express bruger instrumenter udviklet til Mars Express og til Rosetta-kometmissionen. Dette gør det muligt at holde omkostningerne ved denne krævende mission nede. Instrumenternes samlede masse er 93 kg. Venus Express har ikke en landingskapsel. Instrumenteringen består af seks aktive og et passivt instrument. Instrumenterne kan justeres til et punkt på planetens overflade med en nøjagtighed på 0,04 grader.

ASPERA-4 (Sverige)
ASPERA (Analyzer of Space Plasmas and Energetic Atoms), oprindeligt udviklet til Mars Express og modificeret til Venus Express, vil blandt andet undersøge solvindens indflydelse på Venus-atmosfæren.
MAG (Østrig)
MAG, en videreudvikling af Rosetta magnetometer ROMAP, vil søge efter et svagt magnetfelt af Venus og undersøge indflydelsen fra Venus på det interplanetære magnetfelt.
PFS (Italien)
PFS ( planetarisk Fourier-spektrometer ), en videreudvikling af PFS, der allerede er brugt på Mars Express , vil undersøge sammensætningen, temperaturfordelingen og cirkulationen af ​​den venusiske atmosfære.
SPICAV (Frankrig)
SPICAV ( Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Venus ) er et billedspektrometer til det ultraviolette og infrarøde interval. Det fremgik af Mars Express- eksperimentet SPICAM, som var udstyret med en tredje IR-kanal leveret af Belgien til brug på Venus Express. SPICAVs job er at studere atmosfæren i Venus.
VeRa (Tyskland)
VeRa ( Venus Express Radio Science ) er et passivt eksperiment, der studerer Venus atmosfære og overflade ved at sende signaler til Jorden gennem Venus 'atmosfære. Konklusioner om atmosfæren kan drages af udsvingene i signalerne, der modtages på jorden.
VIRTIS (Frankrig / Italien / Tyskland)
VIRTIS ( Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer ), oprindeligt udviklet til Rosetta , kortlægger Venus i det infrarøde interval. Den har 120 spektralkanaler, hvoraf kun tre skal bruges. Mens den tætte atmosfære i Venus gør det umuligt at observere under 70 km i det synlige lysområde, kan man med IR, svarende til Saturn-månen Titan , se dybere ned i mindst et af de tre smalle bånd helt ned til jorden. VIRTIS formodes at udforske den lavere atmosfære og blandt andet. se også efter tegn på vulkanisme og seismiske bølger.
VMC (Tyskland)
VMC ( Venus Monitoring Camera ) er det eneste Venus Express-eksperiment, der er nyudviklet. Det formodes at skildre Venus i det ultraviolette , synlige og infrarøde område og blandt andet. undersøge skyens bevægelse. Billederne i fire spektrale områder opnås samtidigt, og hver bruger en del af chipområdet på CCD-sensoren . Synsfeltet er 17,5 grader og opløsningen 0,74 mrad (svarende til ≈ 405 pixels pr. Billede). Dette er 185 m fra en højde på 250 km. I den største afstand fra Venus falder opløsningen til 45 km. I apocentret passer hele Venus ind i synsfeltet. Kameraet tager et billede i apocentret hvert 30. minut; i alt 20 stk. I nærheden af ​​planeten øges frekvensen, og der tages et billede hvert minut, så der tages 80 billeder pr. Bane.

Forløbet for missionen

Lanceringen af ​​Venus Express var planlagt til 26. oktober 2005; lanceringsvinduet var åbent fra 26. oktober til 23. november. Starten måtte dog udsættes den 21. oktober til begyndelsen af ​​november, da der blev fundet urenheder inde i nyttelasten med det allerede monterede Fregat øverste trin og rumsonde. Årsagen viste sig at være et problem med den varmeisolering af Fregat øverste trin, hvoraf dele blev fundet på rumsonde. Romsonden kunne dog renses hurtigt og nemt, så starten den 31. oktober blev sat til 9. november 2005 kl. 03:33:34 UTC . Starten gik som planlagt, 96 minutter efter start, sonden adskilt fra Fregat øverste fase og begyndte sin vej til Venus. Efter to kredsløbskorrigeringer og testning af alle komponenter blev den første missionsfase (kendt som LEOP ) afsluttet med succes i midten af ​​november 2005.

Ankomst til Venus

Den 11. april 2006 gik sonden ind i kredsløb omkring Venus. Til dette formål blev hovedmotoren antændt klokken 07:17 UTC, der brændte indtil kl.08.07 og bremsede sonden, der fløj gennem rummet ved 29.000 km / t, til 4716 km / t. Så det blev fanget af tyngdekraften fra Venus og ført ind i en elliptisk bane med en kredsløbsperiode på ni dage.

Den 7. maj 2006, efter flere flere motortændinger, nåede sonden 24-timers målkredsen kl. 15:31 CEST (i apoapsis ). Dette har en højde mellem 250 og 66.000 km over planetens overflade og 82 ° ækvatorial hældning, med det laveste punkt over den nordlige halvkugle og den højeste over den sydlige halvkugle. Flere grunde spillede en rolle i valg af målbane:

  • Den næsten polære bane muliggør global udforskning af Venus.
  • Den elliptiske bane muliggør optagelser med forskellige opløsninger, fra små sektioner med høj opløsning til næsten globale udsigter samt undersøgelse af alle lag i atmosfæren.
  • Banen har cirka 24 timers kredsløbstid, hvilket gør det muligt for sonden at kommunikere med den samme jordstation på samme tid hver dag.
  • Toget kan nås med lidt brændstof. For at kunne bremse i kredsløb med en rimelig mængde brændstof skal bremsemanøvren finde sted tæt på planeten; den resulterende bane er meget elliptisk. Med flere flere korte bremser på det laveste punkt sænkes det højeste punkt derefter til den ønskede højde, mens det laveste punkt kun falder relativt lidt.

I midten af ​​maj startede alle instrumenter med undtagelse af PFS med succes, og rutinemæssig drift startede den 4. juni som planlagt.

Den 12. juni skiftede sonden kort til fejlsikker tilstand på grund af et problem med jordstationen; rutinemæssige undersøgelser blev fortsat fra 16. juni.

Fra 16. oktober blev sonden forberedt til den øvre forbindelse af Venus (Venus - sol - jord i en linje), datahastigheden blev indstillet til 298 bit / s for transmission og 250 bit / s for modtagelse. I en vinkelafstand på 1,3 ° til solen blev der udført 1600 ping for at teste transmissionen, signalerne tog 813 sekunder for afstanden på 244 millioner km.

Datahastigheden blev øget igen den 8. november, og rutinemæssige undersøgelser blev udført igen fra den 11. november.

14. november: Mindre problemer med Cebreros radiostation i Spanien.

13. januar 2007: De videnskabelige undersøgelser blev ikke påvirket af fornyede problemer med jordstationen.

Den 13. juli 2008 begyndte flere manøvrer at øge kredsløbets excentricitet. Den periapsis (laveste punkt på stien) blev sænket, og apoapsis (højeste punkt på stien) blev hævet. Med en konstant omløbstid sikrer dette, at sonden flyver tættere på Venus, og at de atmosfæriske processer kan undersøges nærmere.

Første resultater

I midten af ​​april 2006 blev ultraviolette og infrarøde billeder af den sydlige polare region på Venus nattside optaget fra 206.452 km, da de aldrig var mulige før og blev sendt til Jorden. De viser klare spiralformede hvirvelstrukturer omkring 55 km over Sydpolen, som ellers er dækket af uigennemtrængelige skyer som hele planeten. Den 27. juni 2006 meddelte ESA, at fotos af Venus 'første bane viste en dobbelt hvirvel over Venus sydpol for første gang.

I oktober 2011 afslørede analysen af ​​måleresultater fra SPICAV-spektrometeret med hensyn til absorption af ultraviolet stråling i Venus-atmosfæren et tyndt ozonlag . Det er placeret i en højde på omkring 90 til 120 km og har en koncentration af ozonmolekyler , der er omkring hundrede til tusind gange lavere end jordens ozonlag .

Mission slutning

Den 16. maj 2014 erklærede ESA, at de planlagte observationer var afsluttet, og annoncerede en aerobraking- manøvre til sonden i slutningen af ​​missionen. Med det blev dybere atmosfæriske lag samt procedurer til fremtidige aerobraking manøvrer undersøgt. Den 11. juli 2014 var Venus Express mindst 130 km fra overfladen. Sonden overlevede tilgangen og leverede værdifulde data om atmosfæren samt opvarmning af sonden samt accelerationsværdier, der muliggør en mere nøjagtig kortlægning af Venus. Som svar meddelte ESA, at det ville hæve kredsløbet tilbage til 450 km, hvor udforskningen af ​​Venus vil fortsætte.

Højden på pericenteret falder konstant på grund af kræfterne i det tredje legeme. Hvert halve år Venus hæves midtpunktets højde igen, så højden på 190 km ikke falder under de næste seks måneder. Dette fortsætter, indtil brændstoffet løber tør. Den 28. november 2014 mistede ESOC kontakten med sonden; siden da har det kun været i stand til at modtage data sporadisk. Den mest sandsynlige konklusion er, at sonden ikke længere har noget brændstof til at regulere sin position og til at justere sine antenner på en stabil måde til jorden, så hverken kredsløbskorrigeringer eller permanent kontakt mellem sonde og jord er mulig.

Se også

Weblinks

Individuelle beviser

  1. ↑ ESA: Venus Orbit Insertion
  2. ↑ ESA: Planeteventyret fortsætter - Mars Express- og Venus Express-operationer forlænget 27. februar 2007 (engelsk)
  3. ↑ ESA: ESA udvider missioner, der studerer Mars, Venus og Jordens magnetosfære , 10. februar 2009 (engelsk)
  4. ↑ ESA: Mission-udvidelser godkendt til videnskabsmissioner , 2. oktober 2009 (engelsk)
  5. ↑ ESA: udvidelse til adskillige missioner , 5. juli 2013 (tysk)
  6. ↑ ESA: Venus Express når den laveste midtpunkthøjde , 14. oktober 2008 (engelsk)
  7. ↑ ESA: Venus Express når laveste pericenterhøjde , 16. december 2014 (engelsk)
  8. ↑ a b DLR: Vulkaner under Venus-tåge , 10. april 2006
  9. ↑ ESA: Statusrapport nr. 3 - Afslutning af LEOP-aktiviteter , 15. november 2005
  10. ↑ DLR: Venus Express svinger med succes i kredsløb , 11. april 2006
  11. ↑ ESA: Venus Express har nået den sidste bane 9. maj 2006
  12. ↑ sci.esa.int
  13. ↑ sci.esa.int
  14. ↑ sci.esa.int
  15. ↑ sci.esa.int
  16. ↑ sci.esa.int
  17. ↑ ESA: Venus Express - Orbit Maneuver- artikel på raumfahrer.net
  18. ↑ ESA: Uventet detaljer i den første Venus-sydpolsbilleder nogensinde , 13. april 2006
  19. ↑ ESA: Dobbelt vortex ved Venus Sydpol afsløret! 27. juni 2006
  20. ↑ Tyndt ozonlag opdaget i Venus 'atmosfære. Hentet 16. oktober 2011 .
  21. ↑ ESA: Venus Express gør sig klar til at tage springet den 16. maj 2014
  22. ↑ Stefan Deiters: Farvel med den europæiske Venus-sonde. VENUS EXPRESS. astronews.com, 17. december 2014, adgang til 18. december 2014 .