Elvétette a Vénuszt az Akatsuki
2010.12.10. 20:21
Nem sikerült Vénusz körüli pályára állnia a japán Akatsuki űrszondának, ami a tervek szerint a bolygó légkörét tanulmányozta volna. A szerkezettel semmi probléma nem volt a legkritikusabb manőverig, a pálya Nap körüliről bolygókörülire módosításáig. A manőverre a Földről nézve a Vénusz mögött került sor: az űrszonda jelezte, hogy a hajtóműve beindult, majd eltűnt a Vénusz horizontján. Azonban amikor kibukkant, nem jelentkezett: végül némi noszogatásra a nagyteljesítményű antenna helyett a kisteljesítményűn keresztül sikerült felvenni vele a kapcsolatot.
Ezt követően az aktuális pálya meghatározása és a probléma felderítése következett. Az Akatsuki hajtóműve 9 perc 20 másodperces üzemmel érte volna el a kívánt pályamódosítást: ehelyett a két és fél perccel a begyújtás után az űrszonda pörögni kezdett a hajtóműre merőlegesen, aminek egyenes következménye volt a biztonsági üzemmódba váltás és a manőver megszakítása. Így a Vénusz elúszott, az Akatsuki enyhén módosult Nap körüli pályán haladt tovább.
A Vénusz két nappal később, UV közeli és távoli infravörös hullámhosszakon. Az utóbbi már nem a visszavert napfényt, hanem a légkör hősugárzását mutatja. Az első két kép utólag lett színezve. Hasonló képeket a Földről is készített anno.
Jelenleg a hiba okát a hajtómű-fúvóka táján sejtik: ez egy kísérleti, kerámiából készült darab, amit leteszteltek ugyan előtte, de nem kellő alapossággal. Ha pedig az ment tönkre, akkor nincs esély arra, hogy nagyobb manővereket tegyenek vele. Az Akatsuki ugyanis jelenleg a Vénusz "előtt" jár, hasonló, de valamivel rövidebb periódusú pályán: hét év alatt ismét beéri a bolygót, 3,7 millió km-re megközelítve azt. Tehát egy-két stratégiai ponton megejtett pályakorrekcióval vissza lehetne cserkészni az űrszondát a Vénuszhoz - feltéve, hogy működni fog a hajtómű és/vagy az űrszonda annyi idő múlva. Az üzemanyag 80%-a ugyanis még rendelkezésre áll.
A gyanúsított.
Ezzel az Akatsuki továbbvitte azt a nem kívánt japán hagyományt, ami szerint interplanetáris missziókkal valami váratlan mindig történik. A Nozomi Mars-szonda egy hibás manőver során elvesztette hajtóanyaga nagy részét, és a 10 hónapos utat ötévesre kellett cserélni, hogy eljusson a vörös bolygóhoz. Csakhogy az öt év alatt annyira leromlott az űrszonda állapota, hála pár ütős napflernek, hogy mire a Marshoz ért, már irányíthatatlan volt. A Hayabusa szintén majdnem odaveszett az Itokawa kisbolygónál, és hajszálon, illetve a japán mérnökök emberfeletti erőfeszítésein múlt, hogy visszatért a Földre. Meglátjuk, az Akatsuki melyik elődje sorsára jut. A Vénuszt pedig szép csendben tovább vizsgálja az európai Venus Express, mely küldetését ismét meghosszabbították, 2014-ig.
Update: az újabb vizsgálatok az üzemanyag-rendszer hibájára mutatnak: az érzékelők a nyomás és ennek megfelelően a hajtóerő csökkenését majd hirtelen esését mutatják. A rendszer a megfelelő nyomást úgy tartja fenn, hogy héliumot pumpál az üzemanyag helyére a tartályba, a nyomásesés arra utalhat, hogy a hélium nem jutott el a kívánt helyére valamilyen oknál (meghibásodott szelep, eldugult csövek, stb) fogva. A hajtóerő ingadozása majd leesése okozhatta az űrszonda stabilitásvesztését, az pedig a biztonsági módba váltást, és jó eséllyel a hajtómű-fúvókának is árthatott. Mindezek fényében eléggé lecsökken a valószínűsége, hogy egyáltalán van-e esélye a Vénuszhoz újra eljutni.
Ajánlott bejegyzések:
A bejegyzés trackback címe:
Kommentek:
A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.
KGyST · http://repules.tumblr.com 2010.12.11. 23:15:37
molnibalage · https://militavia.blog.hu/ 2010.12.12. 19:53:30
Az viszont számora megdöbbentő, hogy milyen pályamódosítási lehetőségek vannak még így. Számomra felfoghatatlan az a fajta mechanika amivel játszadoznak ehhez. Respect.
lacalaca · http://cydonia.blog.hu 2010.12.12. 20:52:53
@molnibalage: Na igen, más meg azt kérdezte tőlem, miért nem küldik akkor a Merkúrhoz. :D Az égi mechanika nagyon érdekes dolog.
molnibalage · https://militavia.blog.hu/ 2010.12.13. 18:08:20
lacalaca · http://cydonia.blog.hu 2010.12.13. 20:01:21
De a Merkúrhoz elérni sem apróság, energetikilag sem, nem csoda hogy a MESSENGER lesz az első, ami pályára áll majd körülötte, és ahhoz is hány hintamanőver kellett.
molnibalage · https://militavia.blog.hu/ 2010.12.14. 10:25:36
lacalaca · http://cydonia.blog.hu 2010.12.14. 13:45:40
Na de itt jön a még nehezebb feladat. A Naphoz viszonyított keringési sebességek ilyen közel a Naphoz már igen nagyok, a Merkúr mint bolygó viszont igen kicsi. Mivel a gravitációja emiatt gyenge és légköre sincs aerobrakinghez, csak igen sok üzemanyag árán lehetne lelassítani egy űrszondát annyira, hogy Merkúr körüli pályára álljon, mert nagyon nagy a delta-v a Nap vs Merkúr orbitális sebességek között. A MESSENGER-t emiatt kell két Vénusz+három Merkúr melletti hintamanőverrel "bejátszani" oda. Az Akatsukit talán-talán el lehetne irányítani a Merkúr felé egy elrepülésre, de mivel nem erre tervezték, nem hiszem, hogy ez komolyabban felmerülne.
molnibalage · https://militavia.blog.hu/ 2010.12.14. 14:49:30
lacalaca · http://cydonia.blog.hu 2010.12.14. 16:16:02
Két dolgot tehetünk:
- "egyenesen" (Nap körüli pályán, ami a Föld és Merkúr Naptávolságai közti ellipszis) elrepülünk a Földről a Merkúrhoz. Ez önmagában is sok energiát igényel, mivel a Föld 30 km/s-el kering a Nap körül, a Merkúr pedig 48 km/s-el. Ezt be kell gyűjteni, hogy egyáltalán odajussunk.
Amikor meg ott vagyunk, nagyon le kell lelassítani az űrszondát, hogy lecsökkenjen a sebessége a Merkúr szökési sebessége alá, és pályára állhasson körülötte. Ez igen nagy különbség: a Merkúr távolságában a Nap körüli keringési sebességünk lehet 40-50 km/s, ezt kell átváltani olyan 3-4 km/s alatti sebességre a Merkúr körül. (Ennél komplikáltabb, de ilyesmi.) Vagyis a gyorsvonatis sebességgel a Merkúr mellett elhúzó, Nap körül keringését folytatni kívánó űrszondát kell lelassítani. Ez több üzemanyagot igényelne, mint ami a Naprendszer szökési sebességének eléréséhez kell!
A másik mód, amit a MESSENGER is alkalmaz, hogy a hintamanőverekkel, a bolygók gravitációját kihasználva igazítja a sebességét/pályáját, hogy végül egyrészt elérje, másrészt úgy érje be a Merkúrt, hogy már relatíve kis sebességváltoztatás kelljen ahhoz, hogy a Nap helyett a bolygó körül keringjen tovább. Egy másik trükk, hogy erősen elnyúlt pályára áll a bolygó körül, ehhez is kevesebb üzemanyag kell.
(A hintamanőver egyébként azon alapszik, hogy a bolygó-űrszonda páros egymás gravitációs erején át képes lendületet/perdületet átadni egymásnak, vagyis az űrszonda képes sebességet nyerni/veszíteni üzemanyag felhasználása nélkül.)
lacalaca · http://cydonia.blog.hu 2010.12.14. 16:18:19
Már úgy értem, hogy egy direkt út a Földről a Merkúr körüli pályáig.
Itt van egyébként a MESSENGER útvonala:
en.wikipedia.org/wiki/File:MESSENGER_trajectory.svg
KGyST · http://repules.tumblr.com 2010.12.14. 19:27:38
molnibalage · https://militavia.blog.hu/ 2010.12.14. 21:29:13
molnibalage · https://militavia.blog.hu/ 2010.12.15. 10:57:37
lacalaca · http://cydonia.blog.hu 2010.12.15. 11:44:31
space.umd.edu/umd_sensors/uls_swics.html
Hasonlóan járt egyébként a Voyager-1, aminek gyakorlatilag feláldozták a Szaturnusznál azzal, hogy a Titán közelébe irányították, és a hold "kidobta" az ekliptika síkjából. Lehetett volna úgy is elnavigálni a Szaturnusz mellett, hogy az a Plútóhoz dobja tovább, de azt kockázatosabbnak ítélték...
Szóval attól függ, merről közelítesz a bolygóhoz, elölről, hátulról, felülről, alulról, mind-mind másképp módosítja a sebességvektort.
molnibalage · https://militavia.blog.hu/ 2010.12.17. 09:51:15
A plótos kockázat alatt azt értik, hogy nagyobb lett volna az érkezési bizonytalanság a Szaturnuszhoz? Adott esetben túl messze repült volna el szonda vagy bele is repülhetett volna bolygóba vagy egy holdjába?
Milyen számítógéppek és hogyan végezték el ezeket a számításokat 30-40 éve? A n+1 test problémáját és irtózatosan bonyás diffegyeneleteket hogyan oldátták meg? Mert nem egy eset megoldása volt a feladat, hanem a visszafele gondolkozás. Megtalálni azt az esetet, hogy több bolygó érintése is összejöjjön.
Számomra, ,még mérnöki szemmel nézve is felfoghatatlanul bonyolult dolgokról van szó.
lacalaca · http://cydonia.blog.hu 2010.12.17. 12:54:44
"Tehát nem az egyenlítő síkjában kell megközelteni a bolygót, és akkor "ferdén" dobja ki?"
Tulajdonképpen igen, ugye a pálya - ezen esetben, a bolygó közelében egy hiperbola az érdekes szakasz - síkjában benne van a vonzó égitest tömegközépontja is. Tehát ha felüről jövök, lefelé görbül, balról jövök a bolygó felé, akkor jobbra, etc. Hogy közben mekkora íve van, mennyire nyitott ez a hiperbola-szakasz az függ megint a sebességtől és a gravitációs erőtől (bolygó tömege ill. távolsága). Vagyis kicsit vagy nagyot térül el a megközelítés előtti pályaívtől a megközelítés utáni.
"A plótos kockázat alatt azt értik, hogy nagyobb lett volna az érkezési bizonytalanság a Szaturnuszhoz?"
A Plútó nem volt benne az eredeti programban, de a Voyager-1 elvben a Szaturnusztól továbbmehetett volna arra. Egyrészt a Titán a vastag légkör miatt izgalmasabbnak és könnyebben elérhetőnek bizonyult. Másrészt a Plútó nagyon messze van a Szaturnusztól, nem tudom mennyire voltak pontosak a térbeli pozícióadatai a bolygónak a hetvenes években, de valszeg úgy vélték, hogy túl bizonytalan, hogy mennyire találják el az irányát és mennyi hajtóanyag árán tudnák korrigálni az esetleges tévedést, a kamerával azért tudják monitorozni, hogy merre is mennek a célponthoz képest. (Azóta persze lett nekünk Hubble meg adaptív optika és pontosabban ismerjük a Plútót, ami kell is a New Horizonsnak.)
"Milyen számítógéppek és hogyan végezték el ezeket a számításokat 30-40 éve? A n+1 test problémáját és irtózatosan bonyás diffegyeneleteket hogyan oldátták meg? Mert nem egy eset megoldása volt a feladat, hanem a visszafele gondolkozás. Megtalálni azt az esetet, hogy több bolygó érintése is összejöjjön."
Az első számításokat még messze nem számítógépekkel csinálták a XVII-XIX. században, Laplace, Lagrange és a többi matematikai óriás, akik először megalkották a Naprendszer illetve a bolygómozgások pontos számításait (vagy Hill és Brown a Hold mozgását a XX. sz elején) még kézzel, legfeljebb táblázatok és kalkulátorok, vagyis számoló-asszisztensek segítségével csinálták, gyakran több tucat tagos sorfejtések tucatjain átrágva magukat. Ez az egyik kulcsszó egyébként, a sorfejtés, ugyanis itt általában perturbáció-számítás történik, vagyis feltesszük, hogy a domináns, integrálható rész (pl a szimpla Kepler-mozgás a Nap körül) mellett az eltérések, a többi bolygó zavaró hatása nagyságrendekkel kisebb. Ilyen esetben pedig diffegyenletekról át lehet térni sorfejtésekre is, amiből aztán megfelelő számú tagot felhasználva kapunk egy jó közelítést, ami már könnyebben végigszámolható (hmm, kezdem felejteni a hat félév égi mechanikát...). Ezek alapján aztán lehetett pontos almanachokat gyártani a bolygók jövőbeni helyzetére pár évtizedre-évszázadra előre (és hátra).
A nagybolygók kedvező elhelyezkedését egy ilyen túrához a hatvanas években vették észre, vagyis komolyabb számítógépek még akkor sem voltak, de mondjuk az unalmas matekozást már ki lehetett váltani velük...
KGyST · http://repules.tumblr.com 2010.12.23. 23:47:35
A másik gravitációs anomália meg ugye, a hintamanővereknél tapasztalt. Úgyhogy vannak még kalandok :)
lacalaca · http://cydonia.blog.hu 2010.12.24. 15:19:34
www.planetary.org/blog/article/00001983/
KGyST · http://repules.tumblr.com 2010.12.24. 17:24:00
Én úgy emlékszem, ez inkább a hosszú adatsorok miatt van, de akkor rosszul. Egyébként grat az új layouthoz, jó lett.