Vega (nave espacial)

"Vega" (el nombre proviene de las palabras "Venus" y "Halley"): estaciones interplanetarias automáticas soviéticas diseñadas para estudiar Venus y el cometa Halley . Se fabricaron dos dispositivos idénticos ("Vega-1" y "Vega-2"), que en 1984-1986 completaron con éxito sus programas de vuelo, en particular, por primera vez realizaron un estudio de la atmósfera de Venus utilizando globos : este fue el primera experiencia de aeronáutica a través de atmósfera extraterrestre en la historia.

El académico R. Z. Sagdeev fue el director científico del proyecto . Científicos de nueve países participaron en el diseño de instrumentos y sistemas científicos que les sirvan: la URSS, Austria, Bulgaria, Hungría, Alemania Oriental, Polonia, Francia, Alemania y Checoslovaquia [1] . La Agencia Espacial Europea , Japón, EE. UU. Participaron en el proyecto . En la URSS, varias instituciones científicas y científicos participaron en la creación del complejo científico del proyecto Vega, 12 personas recibieron el Premio Estatal de la URSS (en 1986).

Los desarrolladores, especialistas de la NPO que lleva el nombre de S. A. Lavochkin, creen que las estaciones automáticas Vega han escrito una página brillante en la historia de la exploración espacial [2] .

En honor a AMS "Vega-1" y AMS "Vega-2" , se nombró la tierra de Vega ( lat.  Vega Terra ) en Plutón (el nombre fue aprobado por la IAU el 30 de mayo de 2019) [3] .

Características de los dispositivos

La masa total de la estación en estado completamente equipado fue de 4920 kg . Las estaciones de la serie Vega constaban de dos partes: un vehículo de sobrevuelo que pesaba 3170 kg y un vehículo de descenso que pesaba 1750 kg . La carga útil del vehículo de descenso era un vehículo de aterrizaje con un peso de 680 kg y un globo sonda atmosférica, cuya masa, junto con los paracaídas y un sistema de llenado de helio, no superaba los 120 kg .

Los datos de los módulos de aterrizaje se transmitieron a la Tierra a través de vehículos voladores y de sondas de globos, directamente a antenas de 60-70 metros ubicadas en el territorio de varios estados, incluidos la URSS y los EE . UU .

Las estaciones automáticas "Vega" son los últimos dispositivos creados sobre la base de las estaciones "Mars-71".

Aterrizaje

El módulo de aterrizaje estaba equipado con los siguientes instrumentos científicos:

• sensores para medir la temperatura y la presión de la atmósfera (URSS);
• espectrofotómetro para estudiar la atmósfera de Venus (URSS, Francia);
• cromatógrafo de gases para estudiar la composición química de la atmósfera y la capa de nubes de Venus (URSS);
• instrumento para estudiar la composición elemental del aerosol de nubes (URSS);
• espectrómetro para obtener datos sobre la capa de aerosol de las nubes de Venus (URSS);
• espectrómetro de masas para el estudio de las nubes (URSS, Francia);
• medidor de humedad para determinar el contenido de vapor de agua en la atmósfera (URSS);
• un espectrómetro con un dispositivo de muestreo del suelo para el análisis de fluorescencia de rayos X de la composición de las rocas del suelo de Venus (URSS);
• espectrómetro gamma para determinar el contenido de elementos radiactivos naturales en las rocas de Venus: uranio, torio, potasio (URSS);
• dispositivo para determinar las propiedades físicas y mecánicas de la capa superficial del suelo (URSS).

Para estudiar la composición del suelo, el módulo de aterrizaje tenía una pequeña plataforma de perforación.

Sonda de globo

La sonda del globo constaba de una cubierta de globo de fluoroplástico con un diámetro de 3,4 metros , llena de helio, y una góndola que pesaba 6,9 kg suspendida de una driza de nailon de 13 metros de largo . La estructura de soporte de la góndola está equipada con equipos para medir parámetros meteorológicos (sensores de temperatura, presión, velocidad vertical del viento, coeficiente de retrodispersión atmosférica, destellos de luz, iluminación), un sistema de radio y una fuente de alimentación. El uso de un vehículo de descenso estándar con un diámetro de 2,4 metros , que también albergaba el módulo de aterrizaje, no permitió colocar una sonda de globo grande en él. Como resultado, se desarrolló y fabricó un globo compacto con un sistema de llenado de helio en la NPO que lleva el nombre de S.A. Lavochkin. El contenedor del globo, situado en el vehículo de descenso alrededor de la antena, tenía forma toroidal. La masa del globo, junto con paracaídas piloto, lastre, globo de helio y sistemas pirotécnicos de eyección, era de 120 kg. El globo en sí tenía una masa de 21,5 kg : un caparazón hecho de una malla de fluoroplástico cubierta con una película de fluoroplástico y una driza de nylon - 12,5 kg ; helio en la cáscara - 2,1 kg ; góndola - 6,9 kg . La envoltura del globo en condiciones de funcionamiento se llenó de helio a una sobrepresión de 30  mbar . La fuga de helio de la coraza durante el tiempo estimado de funcionamiento de la batería de la sonda (2 días) no superó el 5%, lo que corresponde a una pérdida de altura de unos 0,5 km . El caparazón era transparente a las ondas de radio [4] [5] .

La góndola de la sonda del globo tenía 1,2 metros de altura y constaba de tres partes conectadas por líneas flexibles. La parte superior era una antena transmisora ​​direccional cónica (altura 37 cm , diámetro de la base 14 cm , ángulo de apertura media 15°); se ató una driza a la parte superior del cono, conectando la góndola con la cubierta del globo. La sección central de la góndola, unida a la parte superior con dos eslingas flexibles, era un contenedor rectangular con dimensiones de 40,8 × 14,5 × 13,0 cm . En la parte superior de la sección estaban el transmisor de radio, el modulador, el sistema de procesamiento de datos y la electrónica para el procesamiento de señales y el control de potencia. En la parte inferior de la sección central había sensores de presión y luz, así como un soporte plegable en el que se instalaron sensores de temperatura y un anemómetro vertical . La sección inferior de la góndola (un contenedor rectangular con dimensiones de 9,0 × 14,5 × 15,0 cm ) también se unió a la sección central con dos eslingas flexibles. Contenía un nefelómetro y pilas. Las baterías de litio con un peso total de 1 kg y una capacidad de 250  Wh proporcionaron a la sonda una duración prevista de batería de 46 a 52 horas . La góndola se cubrió con una pintura protectora blanca para protegerla contra la corrosión causada por el ácido sulfúrico y aumentar el albedo superficial [4] [5] .

La electrónica de la sonda proporcionó comunicación unidireccional con la Tierra, sin recibir comandos. El transmisor de radio (frecuencia portadora 1,6679 GHz , potencia de salida 4,5 W ) podría funcionar en dos modos. En el modo de telemetría, una transmisión de portadora clara de 30 segundos para mediciones Doppler VLBI de la velocidad de la sonda fue seguida por un período de transmisión de 270 segundos de la palabra de sincronización de 48 bits y 852 bits de datos recopilados durante los 30 minutos anteriores (un total de 900 bits por ráfaga, a una velocidad de 4 bps) s para los primeros 840 bits y 1 bps para los últimos 60), seguido de otra transmisión de portadora de 30 segundos. En el modo de emisión de coordenadas, utilizado para el seguimiento de antena VLBI de la posición y velocidad de la sonda, se transmitieron dos tonos en las bandas laterales durante 330 s a una frecuencia de ± 3,25 MHz y una supresión de portadora de 20 dB . En la Tierra, se utilizaron 20 antenas para el seguimiento VLBI: 6 en el territorio de la URSS, coordinadas por el Instituto de Investigación Espacial de la Academia de Ciencias de la URSS , y 14 en todo el mundo (incluidos 11 radiotelescopios astronómicos y 3 antenas de la NASA Deep Red de Comunicaciones Espaciales), coordinado por el Centro Nacional de Investigaciones Espaciales de Francia, de hecho, todos los radiotelescopios más grandes del mundo que existían en ese momento. Durante las primeras 10 horas de vuelo autónomo de cada globo sonda, así como de la hora 22 a la 34, se realizaron sesiones de comunicación cada 30 minutos, y tres sesiones de telemetría seguidas de una sesión de coordenadas. Durante el período de la hora 10 a la 22 y desde la hora 34 hasta el final de la misión, se realizaron sesiones de comunicación cada 60 minutos, alternativamente 1 telemetría y 1 transmisión de coordenadas, con el fin de ahorrar batería [6] [4 ] [5 ] .

Módulo de sobrevuelo

Los siguientes instrumentos científicos fueron instalados en el vehículo volador:

• sistema de televisión (URSS, Hungría, Francia);
• espectrómetro infrarrojo (Francia);
• espectrómetro de tres canales 0,3-1,7 µm (Bulgaria, URSS, Francia).
• espectrómetro de masas de impacto de polvo para estudiar la composición química de las partículas de polvo (URSS, Alemania, Francia);
• tres contadores de partículas de polvo (URSS, Hungría);
• magnetómetro (Austria, URSS);
• espectrómetro de plasma cometario (Hungría, URSS, Alemania);
• espectrómetro de partículas energéticas (Hungría, URSS, Alemania);
• contador de gas neutro (Alemania, Hungría, URSS);
• analizador de ondas de plasma de alta frecuencia (URSS, Francia);
• analizador de ondas de plasma de baja frecuencia (Polonia, URSS, Checoslovaquia).

G. A. Avanesov fue responsable de la parte técnica del sistema de televisión. Los sistemas de televisión de ambos módulos voladores ("Vega-1" y "Vega-2") eran del mismo tipo. Consistían en dos cámaras de televisión: una de foco largo, que daba una resolución de 100 ma una distancia de 10.000 km , y otra de foco corto con una resolución de 800 m , pero con un campo de visión mayor. La imagen de cada cámara fue tomada en una matriz de fotocélulas de silicio de 512 × 512 , en el rango de 400-1000 nm  . Al fotografiar al cometa, Vega ocupaba una posición fija en un sistema de coordenadas de tres ejes gracias a los giroscopios que controlaban los motores a reacción. El sistema de televisión estaba ubicado en una plataforma giratoria que, girando según las órdenes dadas por el sistema de televisión, se dirigía hacia el cometa [7] .

Vuelo

Explorando Venus

Vega-1 y Vega-2 se lanzaron el 15 y 21 de diciembre de 1984 utilizando un cohete Proton .

Después de 6 meses de vuelo, los vehículos recorrieron 45 millones de kilómetros y se acercaron a Venus . El 9 y 13 de junio de 1985, los vehículos de descenso se separaron de Vega-1 y Vega-2, que entregaron módulos de aterrizaje y sondas de globo a Venus el 11 y 15 de junio.

Operación de módulos de aterrizaje

Durante el descenso de los módulos de aterrizaje, se midieron las características de la capa de nubes y la composición química de la atmósfera. Se midió la concentración de aerosol de ácido sulfúrico en las nubes (promedio de 1 mg / m 3 a altitudes de 61,5-48 km por encima del lugar de aterrizaje de Vega-1 y 0,6 mg/m 3 por encima del lugar de aterrizaje de Vega-2) [8] , y también se constató la presencia de azufre, cloro y, probablemente, fósforo. La densidad de las nubes resultó ser baja (para los estándares terrestres), la concentración fue máxima en dos capas con un ancho de 3 a 5 km y ubicadas a altitudes de 50 y 58 km .

Los módulos aterrizaron suavemente en el lado nocturno de Venus en la región de Mermaid Plain, en los puntos con las coordenadas 8°06′ N. sh. 175°51′ E  / 8.10  / 8.10; 175.85° N sh. 175.85° E (Vega-1) y 7°08′  / -7.14; 117.67 S. sh. 117°40′ E  / 7.14 ° S sh. 117.67° E D. ("Vega-2"). Durante el descenso en la atmósfera, el equipo del primer módulo de aterrizaje, destinado a la investigación en la superficie, se encendió de manera anormal (antes de tiempo), por lo que esta parte del experimento no se realizó. El segundo módulo de aterrizaje completó con éxito el programa de investigación en la superficie, la transmisión de la señal duró 56 minutos .

El módulo de aterrizaje Vega-2 aterrizó por primera vez en un área de alta montaña, por lo que el análisis del suelo en este lugar fue de particular interés. Después de la siembra, se realizó un muestreo del suelo y se midieron los espectros de fluorescencia de rayos X de la roca venusina, que resultó ser cercana a la gabro-norita de olivino.

Los espectrómetros de rayos gamma de ambos AMS, diseñados para medir el contenido de uranio, torio y potasio en las rocas de Venus, comenzaron a funcionar durante el descenso de los módulos de aterrizaje a una altitud de 25 km y funcionaron hasta el final de su trabajo. En ambos puntos donde aterrizaron los módulos de aterrizaje, se encontraron rocas con contenidos relativamente bajos de elementos radiactivos naturales.

Operación de sondas de globo

Las sondas de globo se sacaron de sus compartimentos en los módulos de aterrizaje a una altitud de unos 60 km utilizando paracaídas auxiliares. A una altura de unos 55 km, 200 segundos después de entrar en la atmósfera, con la ayuda de un segundo paracaídas, se desplegaron globos hechos de película fluoroplástica con un diámetro de 3,4 metros, que se llenaron de helio durante unos 100 segundos, después de lo cual el Paracaídas y el sistema de presurización fueron disparados a una altura de unos 54 km. Después de descender a una altitud de unos 50 km, se soltó el lastre y las sondas comenzaron a elevarse. Después de 15-25 minutos, alcanzaron una altitud estable y comenzaron a flotar en la atmósfera del planeta a una altitud de 53-55 km , tomando medidas de parámetros meteorológicos. La altura de la deriva correspondía a la capa media más activa del sistema de tres capas de nubes venusianas. La presión a esta altura era de 0,54 atm y la temperatura de 27 a 43 °C.

Esta capa de nubes es la más densa de la atmósfera de Venus y, como era de esperar, la superrotación de la atmósfera de Venus debería manifestarse más claramente en ella: la rotación global de la atmósfera de este a oeste. Cada sonda funcionó durante aproximadamente 46 horas ("Vega-1": desde las 02:08 UT del 11 de junio hasta las 00:38 UT del 13 de junio; "Vega-2": desde las 02:07 UT del 15 de junio hasta las 00:38 UT del 17 de junio; tiempo especificado de recepción de señales en la Tierra). Durante este tiempo, la primera sonda voló bajo la influencia del viento unos 11 600 km , la segunda unos 11 100 km a una velocidad media de 250 km/h . Las sondas midieron la temperatura, la presión, las ráfagas verticales de viento, el rango de visibilidad en las nubes, la iluminación promedio a lo largo de la ruta de vuelo y monitorearon la presencia de destellos de luz de los rayos. La primera sonda se desplazó a lo largo del ecuador en el hemisferio norte, la segunda en el sur. Se desconoce la duración del vuelo de las sondas tras la última sesión de comunicación.

Los datos de la sonda mostraron la presencia de procesos muy activos en la capa de nubes de Venus, caracterizados por poderosas corrientes ascendentes y descendentes. Cuando la sonda de globo Vega-2 voló sobre un pico de 5 km de altura , que se encuentra en la región de Afrodita , cayó en una bolsa de aire y cayó bruscamente 1,5 km . Ambas sondas detectaron variaciones de iluminación y destellos de luz en el lado nocturno, es decir, descargas de rayos. El experimento del globo permitió obtener información nueva y única sobre la atmósfera del planeta [4] [5] [9] [10] [11] .

Estudio del Cometa Halley

"Vegas" y el cometa Halley se movieron en un curso de colisión, y la velocidad de aproximación superó los 70 km / s . Si los dispositivos se retrasaran incluso una hora, la desviación durante la aproximación sería de unos 100 mil km . La dificultad también residía en el hecho de que era imposible calcular de antemano la trayectoria del cometa con la precisión requerida. Para el soporte astrométrico terrestre en la URSS, se desarrolló e implementó el programa SoProG , en el que participaron 22 instituciones astronómicas. El refinamiento de la órbita del cometa continuó hasta el paso de Veg más allá de su núcleo. Gracias a la información recibida de Veg, fue posible llevar con mayor precisión el dispositivo europeo Giotto al cometa (a una distancia de 596 km ).

Las órbitas de "Veg", en contraste con la órbita del cometa Halley, yacen prácticamente en el plano de la eclíptica . Por lo tanto, para su acercamiento ilimitado al cometa, se debían cumplir dos condiciones: en el espacio, el aparato debe estar cerca de uno de los puntos de intersección de la trayectoria del cometa con el plano de la eclíptica: el nodo descendente o ascendente de su órbita, y el tiempo de acercamiento del aparato al nodo debe ser cercano al tiempo de paso por él de los cometas. Se eligió el nodo descendente, por el que pasó el cometa tras el paso del perihelio, el 10 de marzo, alrededor de esta fecha, y se produjo el acercamiento de "Ver" con el cometa [12] . El 6 y 9 de marzo de 1986, Vega pasó a una distancia de 8890 y 8030 km del núcleo del cometa .

La transferencia de imágenes comenzó el 4 de marzo. "Vegas" transmitió alrededor de 1500 imágenes del interior del cometa Halley, incluidas alrededor de 70 imágenes de su núcleo, información sobre el ambiente de polvo dentro del cometa, características del plasma, midió la tasa de evaporación del hielo ( 40 toneladas por segundo en el momento de la Sobrevuelo "vegetariano") y otros datos. Se obtuvieron imágenes del núcleo del cometa por primera vez en la historia. El tamaño del núcleo ( 8 × 8 × 16 km ), el período de rotación ( 53 horas ) y la orientación aproximada del eje de rotación, el hecho de que gira en la misma dirección que el cometa en su revolución alrededor del Sol. , la reflectividad de la superficie (4%), características de las emisiones de polvo, se estableció la presencia de cráteres anulares [13] . Además, AMS detectó la presencia de moléculas orgánicas complejas.

La última sesión de comunicación con la estación Vega-1 se realizó el 30 de enero de 1987. Registraba el consumo completo de nitrógeno en cilindros de gas. La última sesión con la estación Vega-2, en la que se embarcaron equipos, se celebró el 24 de marzo de 1987.

Las Vegas están actualmente inactivas en una órbita heliocéntrica .

Notas

1. ↑ Avanesov, Moroz, 1988 , pág. 218.
2. ↑ Encuentro con un cometa (enlace inaccesible) . NPO ellos. S. A. Lavochkina . Consultado el 9 de octubre de 2014. Archivado desde el original el 29 de junio de 2013. (indefinido) 
3. ↑ #15841  (inglés) . Diccionario geográfico de nomenclatura planetaria . Grupo de trabajo de la IAU para la nomenclatura del sistema planetario.
4. ↑ 1 2 3 4 Centro Nacional de Datos de Ciencias Espaciales. Globo Vega 1 Archivado el 3 de marzo de 2016 en Wayback Machine .
5. ↑ 1 2 3 4 Centro Nacional de Datos de Ciencias Espaciales. Globo Vega 2 Archivado el 14 de agosto de 2016 en Wayback Machine .
6. ↑ Kremnev RS et al. Instrumentación y sistema de globos VEGA  (inglés)  // Ciencia. - 1986. - 21 de marzo ( vol. 231 , núm. 4744 ). - P. 1408-1411 . -doi : 10.1126 / ciencia.231.4744.1408 .
7. ↑ Avanesov, Moroz, 1988 , pág. 219.
8. ↑ Porshnev N. V., Mukhin L. M., Gelman B. E. et al. Análisis cromatográfico de gases de los productos de reacciones térmicas del aerosol de la capa de nubes de Venus en el AMC "Vega-1" y "Vega-2" // Space Research. - 1987. - T. 25 . - S. 715-720 . — .
9. ↑ Preston R., Severny A. B., Sagdeev R. Z., Blamont J. et al. Experimento con globos del proyecto Vega: una red global de radiotelescopios y primeros resultados // Cartas a Astron. revista - 1986. - T. 12, N° 1. - S. 25-29.
10. ↑ Kerzhanovich V. V. et al. Experimento con globos del proyecto VEGA. Turbulencia a pequeña escala en la capa media de nubes de Venus // Cartas a Astron. revista - 1986. - T. 12. Nº 1. - S. 46-51.
11. ↑ Blamon J., Sagdeev R. Z., Linkin V. M. et al. Experimento con globos del proyecto Vega. Análisis preliminar de los resultados de las mediciones en la aplicación a la dinámica de la atmósfera de Venus // Cartas a Astron. revista - 1986. - T. 12. N° 1. - S. 52-58.
12. ↑ Avanesov, Moroz, 1988 , pág. 217.
13. ↑ Avanesov, Moroz, 1988 , pág. 223-225.

Literatura

• Avanesov G.A., Moroz VI Halley's Comet Nucleus // Science and Humanity , 1988. - M .: Knowledge , 1988. - P. 214-231 .

Enlaces

• Una página dedicada a AMS "Vega" en el sitio web de NPO ellos. Lavochkin

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