Akatsuki (uzay aracı) - Akatsuki (spacecraft)

Akatsuki
Akatsuki-1.jpg
Akatsuki uzay aracının bir modeli
Görev türü Venüs yörünge aracı
Şebeke JAXA
COSPAR kimliği 2010-020D
SATCAT numarası 36576
İnternet sitesi JAXA
JAXA Özel Sitesi
Görev süresi ~2 yıl (bilim aşaması)
geçen: 11 yıl, 2 ay ve 2 gün
uzay aracı özellikleri
Üretici firma NEC Uzay Teknolojileri
kitle başlatmak 517,6 kg (1,141 lb)
Kuru kütle 320 kg (710 lb)
Boyutlar 1,04 m × 1,45 m × 1,44 m (3,4 ft × 4,8 ft × 4,7 ft)
Güç >0,7 AU'da 700 watt
Görevin başlangıcı
Lansman tarihi 20 Mayıs 2010, 21:58:22  UTC ( 2010-05-20UTC21:58:22Z )
Roket H-IIA 202
Siteyi başlat Tanegashima YLP-1
yörünge parametreleri
Referans sistemi kiterosentrik
eksantriklik 0.971
Pericytherion yüksekliği 1.000 kilometre (620 mil)
apocytherion yüksekliği 330.000 kilometre (210.000 mil)
Eğim 3.0°
Dönem 10.8 gün
Venüs'ün Flyby (başarısız ekleme)
En yakın yaklaşım 6 Aralık 2010, 23:49:00 UTC
Mesafe 550 kilometre (340 mil)
Venüs yörünge aracı
yörünge yerleştirme 7 Aralık 2015
 
21 Mayıs 2010'dan 31 Aralık 2016'ya kadar Akatsuki yörüngesinin animasyonu.
Akatsuki ; Venüs ; Dünya ; Güneş ;

Akatsuki (あかつき, 暁, "Dawn") , aynı zamanda Venus Climate Orbiter ( VCO ) ve Planet-C olarak da bilinir, Venüs'ün atmosferini incelemekle görevlendirilmişbir Japon ( JAXA ) uzay sondasıdır . 20 Mayıs 2010'dabir H-IIA 202 roketiyle fırlatıldı ve 6 Aralık 2010'da Venüs'ün etrafındaki yörüngeye giremedi. Araç , Güneş'in yörüngesinde beş yılkaldıktan sonra , mühendisler onu7 Aralık'tabaşarılı bir şekilde alternatif bir Venüs eliptik yörüngesine yerleştirdi. 2015 yılında tutum kontrol iticilerini 20 dakikaateşleyerekVenüs yörüngesindeki ilk Asya uydusu yaptı.

Akatsuki , çeşitli dalga boylarında çalışan beş farklı kamera kullanarak atmosferin katmanlaşmasını, atmosferik dinamikleri ve bulut fiziğini inceliyor. Görevde çalışan gökbilimciler , Aralık 2015'te Venüs'ün atmosferinde olası bir yerçekimi dalgası ( yerçekimi dalgalarıyla karıştırılmamalıdır ) tespit ettiklerini bildirdiler .

Misyon

Akatsuki , şu anda Venüs gezegenini inceleyen bir Japon yörünge görevidir . Gözlemler, karmaşık Venüs meteorolojisini araştırmak ve gizemli atmosferik süper dönüşün arkasındaki süreçleri aydınlatmak için kızılötesi, görünür ve UV dalga boylarında çalışan kameralarla gezegenin etrafındaki bir yörüngeden bulut ve yüzey görüntülemeyi içerir . Venüs'te gezegen ekvatorda 6 km/s hızla dönerken, atmosfer gezegenin etrafında 300 km/s hızla döner. Diğer deneyler, yıldırımın varlığını doğrulamak ve şu anda Venüs'te volkanizma olup olmadığını belirlemek için tasarlanmıştır .

Akatsuki , 1998'de fırlatılan başarısız Mars orbiter Nozomi sondasından bu yana Japonya'nın ilk gezegen keşif görevidir . Akatsuki , başlangıçta 300 ila 80.000 km (190 ila 49.710 mi) arasında değişen Venüs çevresindeki eliptik bir yörüngeden iki veya daha fazla yıl boyunca bilimsel araştırmalar yürütmeyi amaçlıyordu. ) yükseklikteydi, ancak alternatif yörüngesinin en yakın noktasında 1.000 km ile 10.000 km arasında ve en uzak noktasında yaklaşık 360.000 km arasında değişen oldukça eliptik olması gerekiyordu. Bu daha büyük yörüngenin tamamlanması, başlangıçta planlanan 30 saat yerine 10 gün sürer. Bu görev için bütçe ¥ 14600000000 ( US $ 174 milyon başlatmak için uydunun) ve ¥ 9800000000 (ABD $ 116 milyon).

uzay aracı tasarımı

Ana veri yolu , iki ile 1.45 x 1.04 x 1.44 m (4.8 x 3.4 x 4.7 ft) kutu güneş panelleri m, yaklaşık 1.4 arasında bir alana sahip, her biri 2 (15 sq ft). Güneş dizileri, Venüs yörüngesindeyken 700 W'ın üzerinde güç sağlar. Fırlatma sırasında uzay aracının toplam kütlesi 517,6 kg (1,141 lb) idi. Bilim yükünün kütlesi 34 kg'dır (75 lb).

Tahrik, 500 newton (110  lb f ) çift yakıtlı, hidrazin - dinitrojen tetroksit yörünge manevra motoru ve sekizi 23 N (5.2 lb f ) itme gücü ve dördü 3 N itme gücüne sahip on iki mono-yakıtlı hidrazin reaksiyon kontrol iticisi tarafından sağlanır. (0.67 lb f ). Seramik ( silikon nitrür ) retrofire itici kullanan ilk uzay aracıdır . Fırlatma sırasında toplam itici kütle 196.3 kg (433 lb) idi.

İletişim, 1,6 m (5 ft 3 inç) yüksek kazançlı anten kullanan 8 GHz, 20 watt'lık bir X-bant aktarıcı aracılığıyla gerçekleştirilir . Yüksek kazançlı anten, içinde ısı oluşmasını önlemek için düzdür. Akatsuki'de ayrıca döner tablalara monte edilmiş bir çift orta kazançlı horn anten ve komuta yukarı bağlantı için iki düşük kazançlı anten bulunur. Orta kazançlı horn antenler, yüksek kazançlı anten Dünya'ya bakmadığında veri indirme bağlantısı için kullanılır.

Enstrümanlar

Bilimsel yük altı araçtan oluşur. Beş görüntüleme kamerası, Venüs'ü ultraviyoleden orta kızılötesine kadar dalga boylarında keşfediyor:

  1. Lightning and Airglow Camera ( LAC ) görünür spektrumda (552-777 nm) yıldırım arıyor
  2. ultraviyole görüntüleyici ( UVI ) ultraviyole dalga boylarında (283-365 nm) kükürt dioksit ve ünlü bilinmeyen emici gibi belirli atmosferik gazların dağılımını inceliyor
  3. uzun dalga kızılötesi kamera ( LIR ), ısı yaydıkları (10 μm) bir dalga boyunda yüksek irtifa bulutlarının yapısını inceliyor.
  4. kızılötesi 1  μm kamera ( IR1 ) Venüs'ün yüzeyinden yayılan gece tarafı ısı radyasyonunu (0.90–1.01 μm) görüntülüyor ve araştırmacıların varsa aktif volkanları tespit etmelerine yardımcı oluyor . Gündüz tarafındayken, orta bulutlardan yansıyan güneşe yakın kızıl ötesi radyasyonu (0.90 μm) algıladı. Elektronik arıza nedeniyle Aralık 2016'dan sonra gözlem için kullanılamaz.
  5. kızılötesi 2 μm kamera ( IR2 ) gece tarafı alt bulutlarının yüzeyden ve daha derin atmosferden (1.74–2.32 μm) termal emisyona karşı opaklığını inceledi. Ayrıca gündüz tarafında, bulutların tepesinin yüksekliğini çıkarmak için kullanılabilen 2.02 μm'de CO2 bandını algıladı. Son olarak, zodyak ışığını incelemek için seyir aşamasında 1.65 μm filtre kullanıldı. Elektronik arıza nedeniyle Aralık 2016'dan sonra gözlem için kullanılamaz.
  6. radyo okültasyon deneylerini gerçekleştirmek için Ultra Kararlı Osilatör ( USO ) .

Halkla ilişkiler

Ekim 2009 ile Ocak 2010 arasında Planetary Society ve JAXA tarafından bireylerin Akatsuki'ye isimlerini ve mesajlarını göndermelerine izin vermek için bir halkla ilişkiler kampanyası düzenlendi . İsimler ve mesajlar alüminyum bir levha üzerine ince harflerle basıldı ve Akatsuki'ye yerleştirildi . 260.214 kişi görev için isim ve mesaj gönderdi. Vocaloid Hatsune Miku ve onun süper deforme figürü Hachune Miku'nun görüntülerinin basıldığı üç alüminyum plaka da dahil olmak üzere uzay aracı için yaklaşık 90 alüminyum plaka oluşturuldu .

Operasyonlar

Başlatmak

Akatsuki'nin lansmanı

Akatsuki , 17 Mart 2010'da Sagamihara Kampüsünden ayrıldı ve 19 Mart'ta Tanegashima Uzay Merkezi'nin Uzay Aracı Test ve Montaj Binası 2'ye geldi. 4 Mayıs günü, Akatsuki'nin büyük iç kapsüllü edildi kaporta yük ait H-IIA ile birlikte uzay aracı başlattı roket IKAROS güneş yelken Venüs'e 6 aylık yolculuğa. 9 Mayıs'ta, faydalı yük kaplaması Tanegashima Uzay Merkezi'nin Araç Montaj Binasına taşındı ve burada kaplama, H-IIA fırlatma aracının kendisiyle eşleştirildi.

Uzay aracı, 20 Mayıs 2010'da 21:58:22'de ( UTC ) Tanegashima Uzay Merkezi'nden, ilk 18 Mayıs planlanan hedefinden hava nedeniyle ertelendikten sonra fırlatıldı.

yörünge yerleştirme hatası

Akatsuki'nin yörüngesel manevra motorunu 6 Aralık 2010 UTC'de 23:49:00'da ateşleyerek yörüngeye yerleştirme operasyonlarını başlatması planlandı . Yanmanın on iki dakika devam etmesi, 180.000 ila 200.000 km (110.000 ila 120.000 mi) apoapsis, 550 km (340 mi) periapsis ve dört günlük bir yörünge periyodu ile ilk Venüs yörüngesine devam etmesi gerekiyordu .

Yörünge yerleştirme manevrasının zamanında başladığı doğrulandı, ancak Venüs'ün tıkanması nedeniyle beklenen elektrik kesintisinden sonra , sonda ile iletişim planlandığı gibi düzelmedi. Probun güvenli tutma modunda olduğu, dönüş başına on dakika ile dönüş stabilize durumda olduğu bulundu. Düşük kazançlı anten aracılığıyla düşük iletişim hızı nedeniyle, sondanın durumunu belirlemek biraz zaman aldı. JAXA, 8 Aralık'ta sondanın yörüngeye sokma manevrasının başarısız olduğunu belirtti. 10 Aralık günü bir basın toplantısında, yetkililer bildirdi Akatsuki ' ın motorları çok daha az Venüs yörüngesine girmek için gerekli olandan daha az üç dakika geçti. Daha fazla araştırma, motor arızasının olası nedeninin, helyum basınçlandırma tankı ile yakıt deposu arasındaki valfi sıkıştıran tuz birikintileri olduğunu buldu. Sonuç olarak, motor yanması oksitleyici açısından zengin hale geldi ve bunun sonucunda yüksek yanma sıcaklıkları yanma odası boğazına ve memesine zarar verdi. Benzer bir buhar sızıntısı sorunu , 1993'te NASA Mars Observer sondasını yok etti .

Sonuç olarak, sonda Venüs yörüngesinden ziyade güneş merkezli bir yörüngedeydi. Ortaya çıkan yörünge, Venüs'ün 225 günlük yörünge süresinden daha kısa olan 203 günlük bir yörünge periyoduna sahip olduğundan, sonda Venüs'e kıyasla Güneş'in etrafında sürüklendi.

Kurtarma çabaları

JAXA, sonda Aralık 2015'te Venüs'e döndüğünde başka bir yörünge sokma yanığı girişiminde bulunmak için planlar geliştirdi. Bu, sondanın orijinal 4,5 yıllık tasarımın ötesinde ömrünü uzatmak için "hazırda bekletme" veya güvenli moda yerleştirilmesini gerektirdi . JAXA, sondayı çalışır durumda tutma konusunda biraz güven duyduğunu ifade ederek, daha az pil aşınmasına işaret etti, çünkü sonda amaçlanan Venüs yörüngesi yerine Güneş'in etrafında dönüyordu.

İlk arızadan elde edilen telemetri verileri, ana motorunun, yörünge manevra motorunun (OME) boğazının hala büyük ölçüde sağlam olduğunu ve sondanın yerleşik OME'sinin deneme jet itişlerinin 7 ve 14 Eylül 2011'de iki kez gerçekleştirildiğini gösterdi. itme sadece yaklaşık 40 Newton (9,0 lb f ) idi, bu da beklentilerin %10'uydu. Bu testlerin ardından , OME tarafından yörünge manevrası için yetersiz spesifik dürtünün mevcut olacağı belirlendi . Kalan yanma odası boğazının motorun geçici olarak ateşlenmesiyle tamamen tahrip olduğu sonucuna varılmıştır. Sonuç olarak, seçilen strateji, sondayı Venüs etrafındaki yörüngeye sürmek için reaksiyon kontrol sistemi (RCS) olarak da adlandırılan dört hidrazin tutum kontrol iticisini kullanmaktı . RCS iticileri oksitleyiciye ihtiyaç duymadığından , uzay aracının kütlesini azaltmak için kalan 65 kg oksitleyici ( MON ) Ekim 2011'de denize açıldı.

RCS iticileri kullanılarak 1 Kasım, 10 ve 21 Kasım 2011'de üç Venüs yörünge manevrası gerçekleştirildi. Toplam delta v 243.8 m / s arasında uzay aracı kazandırılan edildi. RCS iticilerinin özgül dürtüsü, OME'nin özgül dürtüsüne kıyasla düşük olduğundan, daha önce planlanmış olan düşük Venüs yörüngesine yerleştirme imkansız hale geldi. Bunun yerine, yeni plan, sondayı yüz bin kilometrelik bir apoapsis ve Venüs'ten birkaç bin kilometrelik bir periapsis ile oldukça eliptik bir yörüngeye yerleştirmekti. Mühendisler, alternatif yörüngenin ilerlemesini (atmosferik süper dönüş yönünde) ve Venüs'ün yörünge düzleminde uzanmasını planladılar. Yöntem ve yörünge, JAXA tarafından Şubat 2015'te, yörünge yerleştirme tarihi 7 Aralık 2015 olarak açıklandı. Sonda, 3 Ekim 2013'te Venüs'ten en uzak noktasına ulaştı ve o zamandan beri gezegene yaklaşıyordu.

yörünge yerleştirme

Animasyon Akatsuki bireyin etrafında yörünge Venüs 2015 1 Aralık
   Akatsuki  ·   Venüs

17 Temmuz ve 11 Eylül 2015 tarihleri ​​arasında bir dizi dört yörünge düzeltme manevrasının sonunu gerçekleştirdikten sonra, sonda, Akatsuki'nin 20- bu kadar ağır bir itici manevra için derecelendirilmemiş dört itici ile dakika yanığı. Başlangıçta planlandığı gibi, Venüs çevresindeki bir yörüngeyi tamamlamak için yaklaşık 30 saat almak yerine, hedeflenen yeni yörünge , Mart 2016'daki bir ayarlamadan sonra Akatsuki'yi dokuz günlük bir yörüngeye yerleştirecek.

JAXA mühendisleri 7 Aralık'taki yörünge yerleştirmesinin ardından yörüngesini ölçüp hesapladıktan sonra, JAXA 9 Aralık'ta Akatsuki'nin amaçlanan eliptik yörüngeye, Venüs'ten 440.000 km (270.000 mi) ve 400 km'ye (250 km) kadar başarıyla girdiğini duyurdu. mi) Venüs'ün yüzeyinden 13 gün ve 14 saatlik bir yörünge periyodu ile.

26 Mart 2016'da takip eden bir itici yanığı, Akatsuki'nin kıyametini yaklaşık 330.000 km'ye (210.000 mi) düşürdü ve yörünge süresini 13 günden 9 güne kısalttı.

Durum

Orbiter, iki yıllık "düzenli" bilim operasyonlarına Mayıs 2016'nın ortalarında başladı. 9 Aralık 2016'dan bu yana, yakın kızılötesi 1 μm ve 2 μm kameralar, elektronik bir arıza nedeniyle gözlemler için kullanılamıyor. Uzun dalga kızılötesi kamerası, ultraviyole görüntüleyicisi ve yıldırım ve hava ışıması kamerası normal çalışmasına devam eder.

Nisan 2018'e kadar Akatsuki , düzenli gözlem aşamasını tamamladı ve genişletilmiş bir operasyon aşamasına girdi. Uzatılmış operasyonlar 2020'nin sonuna kadar onaylandı ve uzay aracının o zamanki durumuna göre daha fazla görev uzatması düşünülecek. Akatsuki , Kasım 2019 itibariyle en az 2 yıl daha çalışmaya devam edecek kadar yakıta sahiptir.

Bilim

Aralık 2015'te ve "Nisan ve Mayıs'ta birkaç parıltı" 2016'da yerleştirmeden üç saat sonra, zanaatın aletleri "atmosferde neredeyse kutuptan direğe, neredeyse kutuptan direğe uzanan yay şeklinde bir özellik - yandan bir gülümseme" kaydetti. Projedeki bilim adamları , gezegenin Afrodit Terra'nın üzerindeki rüzgarlarında bir " yerçekimi dalgası " , "yüzeyden üç mil kadar yükselen Afrika büyüklüğünde bir yayla bölgesi" olarak adlandırdı. Görev, ultraviyole (280 nm) ile orta kızılötesi dalga boylarına (10 μm) kadar ilgili tüm spektral bantlarda veri toplamaktır.

Akatsuki yörünge aracından alınan görüntüler, düşük ve orta bulut bölgesinde, yüksekliği 45 ila 60 kilometre arasında değişen jet akımı rüzgarlarına benzer bir şey ortaya çıkardı . Ekvator yakınlarında maksimum rüzgar hızı. Eylül 2017'de JAXA bilim adamları bu fenomeni 'Venüs ekvator jeti' olarak adlandırdı. Ayrıca UV spektrumunda bulutları izleyerek ekvator rüzgarları hakkında bulut üstü düzeyde sonuçlar yayınladılar. 2018'deki önemli bir sonuç, "karmaşık bulut örtüsünün yeni ve şaşırtıcı bir morfolojisi" olarak tanımlanan, üst ve orta bulutlar arasındaki geçişin yakınında küçük parçacıklardan oluşan kalın bulutların ortaya çıkmasıdır. 2017 yılına kadar, bilim ekibi Venüs atmosfer yapısı üzerinde 3D haritalar yayınladı. Alınan fiziksel miktarlar arasında basınç, sıcaklık, H
2
BÖYLE
4
buhar yoğunluğu ve iyonosferik elektron yoğunluğu ve varyasyonları. 2019 yılına gelindiğinde, Venüs'ün orta bulutlarındaki morfoloji, zamansal değişiklikler ve rüzgarlarla ilgili ilk sonuçlar yayınlandı ve su gibi emicilerin varlığını gösterebilecek beklenmedik derecede yüksek kontrastları bildiren Jeofizik Araştırma Mektupları'nda kapak olmayı hak etti.

Yıldırımı görüntüleyebilmek için, yörünge aracı her 10 günde bir yaklaşık 30 dakika boyunca Venüs'ün karanlık tarafını görür. Temmuz 2019 itibariyle gece tarafında 16.8 saat gözlem toplamış ve herhangi bir yıldırım tespit edilmemiştir.

Galeri: Akatsuki'den Venüs'ün Fotoğrafları

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar