Плани Dawn щодо Церери

Церера і "Dawn" (малюнок)
(с) NASA / JPL-Caltech

Станція "Світанок", "Dawn", перша із сучасних АМС, про яку я писав у цьому блозі, наближається до Церери -- найбільшого (і першого відкритого) астероїда із поясу астероїдів.

У цієї станціє є характерна особливість -- іонні двигуни. З їх допомогою вона може набути значно більшої зміни швидкості (delta v), ніж з використанням аналогічної маси палива хімічним двигуном, однак через малу силу, що розвивають згадані іонні двигуни, процес цей повільний. Тому, як і до Вести, наближення відбувається, за космічними масштабами, повільно (станом на минулий тиждень, яких 400 км/год), і Церера постає перед нашими очима поступово, ніби випливаючи із туману. 

Однак, вже зараз її видно краще, ніж її бачить "Хаббл". 

Користуючись нагодою, коротко розглянемо план польоту та дослідження. 

• Фаза наближення, "approach phase", січень 2015 року -- починаючи із віддалі 640 000 км до Церери. Завершення цієї фази очікується в квітні, коли станція вийде на орбіту висотою 13 500 км.
• На початку лютого 2015 розпочато (вже :-) фотографування Церери в навігаційних цілях -- дивлячись, де Цереру видно відносно зірок, можна значно точніше визначити координати станції, ніж це можливо дистанційно, з Землі. На жаль, Dawn втратив два із чотирьох гіроскопів, (reaction wheels),  тому керування ним різко ускладнилося і станція змушена робити навігаційні фото багато рідше, ніж під час наближення до Вести -- щоб зекономити паливо на поворотах. Зате, тепер вони публікуються значно швидше, ніж тоді.
• На віддалі порядку 290 000 км якість фотографій обігнала найкращі від "Хаббла". 
• В кінці лютого, на віддалі 100 000 км, станція цілу добу Церери (9 годин) фотографуватиме та вимірюватиме спектри, охопивши всю поверхню астероїда. Якість буде приблизно вдвічі кращою за результати Хаббла. Повторно буде виконано такі ж цілодобові фотографування 16 і 24 березня 2015, досягаючи 4-кратного і 7-кратного покращення над цим космічним телескопом. Паралельно відбуватиметься пошук невеликих супутників Церери.
• Тобто, десь в березні 2015 (6 березня, за планом) очікується вихід на гравітаційно зв'язану орбіту (завдяки іонним двигунам тут немає однієї миті жаху, як у інших місій, а час всіляких подій може, без шкоди для справи, гуляти туди-сюди).
• Орбіта буде полярною -- проходитиме над обома полюсами, даючи нагоду планетці самій підставляти різні боки приладам станції.
• Наступна фаза -- оглядова орбіта, "survey orbit". Сім обертів на висоті 4 400 км, період -- 3 доби і 3 години, з них 37+ годин на освітленій стороні. Якість зображень -- в 70 раз кращі, ніж "хабблівські". Крім камер і спектрометрів, тут працюватиме і gamma ray and neutron detector (GRaND), віддаль буде завеликою для фіксації нейронів від Церери, тому інструмент можна буде відкалібрувати згідно локальної радіаційної ситуації.
• Далі прийде черга HAMO --- “high altitude mapping orbit”, високої орбіти картографування. Після завершення попередньої фази, протягом сімох тижнів станція спуститься до 1 470 км. Період обертання складатиме 19 годин. Під час цієї фази буде здійснено фотографування поверхні під різними кутами, для побудови топографічної моделі. Тривалість -- 80 орбіт, або два місяці.
• Потім перейдуть на LAMO --- "low altitude mapping orbit". Висота всього 375 км, період 5.5 годин. Перехід на цю орбіту потребуватиме 160 обертів. Крім камери та спектрометрів, активно працюватиме GRaND, вивчаючи хімічний (елементний) склад поверхні  астероїда до глибини 1 м та радіо-експеримент, досліджуючи невеликі коливання швидкості станції, спричинені варіаціями гравітації Церери. Тривалість -- 400 орбіт, або три місяці. 
• Після завершення LAMO, якщо ще залишиться паливо, дослідження продовжать (на початку LAMO, для економії гідразину, ввімкнуть два ще працездатні гіроскопи -- скільки б там вони не протягнули, паливо зекономлять). Фотографій, спектрів, вимірів GRaND ніколи не буває досить. Однак, спускатися нижче не планують -- палива, в будь-якому випадку, буде мало, і хоча сам спуск можна здійснити іонними двигунами, чим нижча орбіта, тим активніше витрачається гідразин двигунів орієнтації. Ще одна причина -- екологічна. Поверхня цілком може містити органіку, а сама Церера -- мати підводний океан, тому падіння станції є небажаним. Орбіта LAMO достатньо стабільна, на ній станція, навіть пасивна, протягне мінімум 50 років, а ймовірно -- тисячоліття.

Цікавинка --- Церера та Веста складають разом 40% маси поясу астероїдів. 

Орбіта "Dawn", 2007-2015, Земля-Церера.
(c) NASA / JPL-Caltech

Посилання

The Planetary Society

• "Dawn Journal: Planning for the Ceres Approach Phase"
• "Dawn Journal: Onward to Ceres"
• "Dawn Journal: Survey Orbit at Ceres"
• "Dawn Journal: HAMO at Ceres", поміж планів HAMO описано процедуру, щоб зменшити кількість необхідних поворотів станції (через зламані гіроскопи, повертають її двигунами, витрачаючи цінне паливо).
• "Dawn Journal: From HAMO to LAMO and Beyond"
• "Dawn Journal: 7 Years of Interplanetary Travel"
• "Dawn Journal: Closing in on Ceres". Зокрема, там є табличка, скільки пікселів займатиме Церера в полі зору камери в різні місяці, аж до (запланованих) 455 на 15 квітня 2015 р. Також тут описано програму економії гідразину, палива двигунів системи орієнтації, необхідну через відмову гіроскопів.
•