ГРАЙЛЬ - GRAIL

Лаборатория гравитационного восстановления и интерьера
GRAIL.jpg
Художественная интерпретация космического корабля-тандема GRAIL над поверхностью Луны.
Оператор НАСА  / Лаборатория реактивного движения
COSPAR ID 2011-046 (A, B)
SATCAT нет. 37801, 37802
Веб-сайт луна .mit .edu
Продолжительность миссии 1 год, 3 месяца, 7 дней, 9 часов
Свойства космического корабля
Производитель Массачусетский технологический институт , LMSS
Стартовая масса 307 кг (677 фунтов)
Сухая масса 132,6 кг (292 фунта)
Мощность ( Солнечная батарея / литий-ионный аккумулятор )
Начало миссии
Дата запуска 10 сентября 2011 г., 13: 08: 52.775  UTC ( 2011-09-10UTC13: 08: 52Z )
Ракета Дельта II 7920Н-10 Д-356
Запустить сайт Мыс Канаверал SLC-17B
Поступил в сервис 31 декабря 2011 г. (Ebb)
1 января 2012 г. (Flow)
Параметры орбиты
Справочная система Селеноцентрический
Режим Полярная орбита
Большая полуось 1788,0 км (1111,0 миль)
Высота периселена 25 километров (16 миль)
Высота апоселена 86 километров (53 миль)
Период 113 минут
Лунный ударник
Дата воздействия GRAIL A: 17 декабря 2012 г., 22:28:51 UTC
Место воздействия 75 ° 36′30 ″ с.ш. 33 ° 24′15 ″ в.д. / 75,6083 ° с. Ш. 33,4043 ° в. / 75.6083; 33,4043
Лунный ударник
Дата воздействия GRAIL B: 17 декабря 2012 г., 22:29:21 UTC
Место воздействия 75 ° 39′01 ″ с.ш. 33 ° 09′51 ″ в.д. / 75,6504 ° с. Ш. 33,1643 ° в. / 75,6504; 33,1643
GRAIL - GRAIL-logo-sm.png
InSight  →
 
MoonKAM выстрел

Гравитация восстановления и интерьер Laboratory ( GRAIL ) была американская лунная наука миссия в НАСА программе Discovery , которая используется высококачественное гравитационное поле отображение Луны , чтобы определить его внутреннюю структуру. Два небольших космических корабля GRAIL A ( Ebb ) и GRAIL B ( Flow ) были запущены 10 сентября 2011 года на борту одной ракеты-носителя: самая мощная конфигурация Delta II , 7920H-10. GRAIL A отделился от ракеты примерно через девять минут после запуска, GRAIL B последовал за ним примерно через восемь минут. Они прибыли на свои орбиты вокруг Луны с разницей в 25 часов. Первый зонд вышел на орбиту 31 декабря 2011 года, а второй - 1 января 2012 года. Два космических корабля столкнулись с поверхностью Луны 17 декабря 2012 года.

Обзор

Учащиеся четвертого класса начальной школы Эмили Дикинсон в Бозмане, штат Монтана , предложили имена Ebb и Flow .

Мария Зубер из Массачусетского технологического института была главным исследователем GRAIL. НАСА «s Jet Propulsion Laboratory управление проектом. По состоянию на 5 августа 2011 года стоимость программы составила 496 миллионов долларов США. После запуска космический корабль получил названия GRAIL A и GRAIL B, и среди школьников был открыт конкурс для выбора имен. В конкурсе приняли участие около 900 классных комнат из 45 штатов, Пуэрто-Рико и округа Колумбия. Имена победителей, «Отливы и потоки», были предложены учениками 4-го класса начальной школы Эмили Дикинсон в Бозмане, штат Монтана .

Каждый космический корабль передавал и принимал телеметрию от других космических кораблей и наземных объектов. Путем измерения изменения расстояния между двумя космическими кораблями было получено гравитационное поле и геологическая структура Луны. Два космических корабля смогли обнаружить очень небольшие изменения расстояния друг от друга. Изменения расстояния до одного микрометра можно было обнаружить и измерить. Гравитационное поле Луны отображались в беспрецедентных деталях.

Цели

Этап сбора данных продолжался с 7 марта 2012 г. по 29 мая 2012 г., в общей сложности 88 дней. Второй этап, на более низкой высоте, сбора данных начался 31 августа 2012 г., после чего последовал 12-месячный анализ данных. 5 декабря 2012 года НАСА опубликовало гравитационную карту Луны, созданную на основе данных GRAIL. Полученные знания помогут понять эволюционную историю планет земной группы и вычисления лунных орбит.

Космический корабль

Инструменты

Гравитационная карта Луны от GRAIL
  • K - полоса Lunar Gravity Ranging System (LGRS), полученная с помощью прибора Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE). 90% программного обеспечения GRACE было повторно использовано для GRAIL.
  • Научный радиомаяк (РСБ)
  • Знания о Луне, полученные учениками средней школы (MoonKAM). Каждая система MoonKAM (по одной на космический корабль) состоит из цифрового видеоконтроллера и четырех головок камеры. Щелкните здесь [1], чтобы увидеть фотографию MoonKAM с лунной орбиты.

Движение

Движители на борту каждого космического аппарата были способны производить 22 ньютонов (4,9 фунта F ). Каждый космический корабль был заправлен 103,5 кг (228 фунтов) гидразина, который использовался двигателями и главным двигателем, чтобы позволить космическому кораблю выйти на лунную орбиту и перейти к научной фазе своей миссии. Подсистема силовой установки состояла из основного топливного бака и системы восстановления давления, которые были активированы вскоре после выхода на лунную орбиту.

Профиль миссии

Попытки запуска

Время указано в EDT ( UTC -4).

Пытаться Планируется Результат Повернись Причина Точка принятия решения Погода идет (%) Заметки
1 Сен 8 2011, 8:37:06 вычищенный - сильные ветры 8 сен 2011, 8:30 40% Метеорологический зонд был выпущен за несколько минут до точки принятия решения о снятии последних показаний ветра на высотах, и разведывательные самолеты ВВС поднялись в воздух с 7 утра.
2 Сен 8 2011, 9:16:12 вычищенный 0 дней, 0 часов, 39 минут сильные ветры Сен 8 2011, 9:07 40% Дальность была перенастроена для всенаправленных антенн вместо отслеживаемых для поддержки азимута 99 градусов.
3 9 сен 2011, 8:33:25 заброшенный 0 дней, 23 часа, 17 минут ракетный двигатель 40% Проблема с двигательной установкой ракеты была обнаружена во время слива топлива из ракеты Дельта 2.
4 10 сен 2011, 8:29:45 вычищенный 0 дней, 23 часа, 56 минут сильные ветры Сен 10 2011, 8:21 60%
5 Сен 10 2011, 9:08:52 Успех 0 дней, 0 часов, 39 минут

Фаза перехода

Анимация траектории GRAIL-A с 10 сентября 2011 г. по 17 декабря 2012 г.
   ГРЕЙЛЬ-А  ·   Луна  ·   земля
ГРЕЙЛЬ-транзит-Земля-Луна
Анимация ГРААЛЬ-A «сек траектории вокруг Луны с 31 декабря 2011 по 30 апреля 2012
   ГРЕЙЛЬ-А  ·   Луна

В отличие от миссий программы Apollo , которые занимали три дня, чтобы достичь Луны, GRAIL использовал трех-четырехмесячный транслунный круиз с низким энергопотреблением далеко за пределами орбиты Луны и проходил вблизи точки Лагранжа L1 Солнце-Земля перед тем, как сделать петлю. обратно на рандеву с Луной. Эта расширенная и окольная траектория позволила миссии снизить потребности в топливе, защитить инструменты и снизить скорость двух космических кораблей при прибытии на Луну, чтобы помочь достичь чрезвычайно низких 50-километровых (31 миль) орбит с разделением между космическими кораблями (прибывающие с интервалом в 25 часов). от 175 до 225 км (от 109 до 140 миль). Очень жесткие допуски в плане полета оставляли мало места для исправления ошибок, в результате чего окно запуска длилось одну секунду и предоставляло только две возможности запуска в день.

Фаза науки

Первичная научная фаза GRAIL длилась 88 дней, с 7 марта 2012 года по 29 мая 2012 года. За ней последовала вторая научная фаза, начавшаяся 8 августа.

Техника гравитационного картирования была аналогична той, что использовалась в Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), а конструкция космического корабля была основана на XSS-11 .

Даты выхода на орбиту: 31 декабря 2011 г. (для GRAIL-A) и 1 января 2012 г. (для GRAIL-B).  ( 2011-12-31 ) ( 2012-01-01 )

Космический аппарат работал в течение 88-дневной фазы сбора данных, разделенной на три цикла по 27,3 дня для картирования точек надира . Дважды в день для передачи научных данных и данных "E / PO MoonKam" проводился 8-часовой пропуск в сеть Deep Space Network .

Конечная фаза

Последние моменты отливов и отливов.
Последнее место отдыха ГРЕЙЛА.
На этой анимации показаны последние три орбиты космического корабля с видом на место падения. Удар происходит на ночной стороне растущего полумесяца, поэтому вид меняется с Луны естественного цвета на карту высот в искусственных цветах.
LRO пролетает над северным полюсом Луны, откуда ему очень хорошо видно столкновение с GRAIL. Вторая часть этого видео - это вид из LRO через щель LAMP, показывающий удар и образовавшийся шлейф.

Финальный эксперимент и конец миссии

По окончании научной фазы и продления миссии космический корабль был отключен и выведен из эксплуатации в течение пяти дней. Космический аппарат воздействия на поверхности Луны 17 декабря, 2012. Оба космических аппаратов повлияли на неназванную лунную гору между Филолый и Mouchez при 75,62 ° N 26.63 ° W . Отлив, головной космический корабль в строю, столкнулся первым. Мгновением позже повлиял поток. Каждый космический корабль летел со скоростью 3760 миль в час (1,68 км / с). Заключительный эксперимент был проведен в последние дни миссии. На борту корабля были запущены главные двигатели, израсходовав оставшееся топливо. Данные, полученные в результате этой работы, будут использоваться разработчиками миссий для проверки компьютерных моделей расхода топлива с целью улучшения прогнозов потребностей в топливе для будущих миссий. НАСА объявило, что место крушения будет названо в честь сотрудницы GRAIL и первой американки, побывавшей в космосе, Салли Райд . 75 ° 37'N 26 ° 38'W /  / 75,62; -26,63

Луна - Oceanus Procellarum («Океан бурь»)
Древние рифтовые долины - прямоугольная структура (видна - топография - градиенты силы тяжести GRAIL) (1 октября 2014 г.).
Древние рифтовые долины - контекст.
Древние рифтовые долины - крупный план (концепция художника).

Полученные результаты

Гравитация проходит сквозь материю. В дополнение к поверхностной массе, гравитационное поле с высоким разрешением дает размытый, но полезный вид под поверхностью. Анализ данных GRAIL дал ряд научных результатов для Луны.

  • Разрешение гравитационного поля значительно улучшилось по сравнению с результатами, полученными до GRAIL. Ранний анализ дал гравитацию Луны с полями степени и порядка 420 и 660. Последующий анализ привел к полям более высокого порядка и порядка. Составлены карты гравитационного поля.
  • Определены плотность коры и пористость. Кора была раздроблена большими древними ударами.
  • Были обнаружены длинные узкие линейные элементы, которые интерпретируются как древние пластинчатые интрузии или дайки, образованные магмой.
  • Объединение данных гравитации и лунного лазерного дальномера дает 3 основных момента инерции. Моменты указывают на то, что плотное ядро ​​мало.
  • Сочетая гравитацию и лунную топографию , было идентифицировано 74 круглых ударных бассейна. Сильное увеличение силы тяжести, связанное с круговыми ударными бассейнами, - это масконы, обнаруженные Мюллером и Шегреном. Самые сильные гравитационные аномалии происходят из бассейнов, заполненных плотным материалом кобылы, но сильная гравитация также требует, чтобы граница между корой и более плотной мантией была изогнута вверх. Там, где кора более толстая, может не быть кобыльего заполнения, но граница кора-мантия все еще изогнута вверх.
  • Делается вывод о радиусе, плотности и жесткости внутренних слоев.
  • Восточный бассейн - самый молодой и хорошо сохранившийся ударный бассейн на Луне. Гравитационное поле этого трехкольцевого бассейна было нанесено на карту с высоким разрешением.

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки