Главная » 2023 » Сентябрь » 7 » Япония вновь летит на Луну и запускает телескоп, причём с помощью одной ракеты! Детальный обзор и видео запуска миссий XRISM и SLIM.
07.09.2023 21:22
Япония вновь летит на Луну и запускает телескоп, причём с помощью одной ракеты! Детальный обзор и видео запуска миссий XRISM и SLIM.
В Японии с помощью одной ракеты-носителя (РН) запустили рентгеновский комический телескоп XRISM и аппарат SLIM, предназначенный для совершения мягкой посадки на Луну. Что они из себя представляют и чем будут заниматься?
Кстати, если миссия SLIM пройдёт успешно, то Япония станет 5 страной после СССР, США, КНР и Индии, чей аппарат смог совершить мягкую посадку на Луну.
Созданием, запуском и обеспечением миссий занимается Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA).
Запуск РН H-IIA с XRISM и SLIM, отрывок с трансляции. Credit: JAXA/VideoFromSpace.
Запуск космических аппаратов был осуществлён 7 сентября 2023 года в 02:46 по московскому времени с помощью одноразовой двухступенчатой японской РН среднего класса H-IIA версии 202 со стартовой площадки LA-Y1 японского космодрома Танегасима. Для H-IIA это был уже 47 пуск.
РН H-IIA с XRISM и SLIM перед запуском. Credit: JAXA.
Телескоп XRISM успешно отделился от верхней ступени РН примерно через 14 минут после запуска, а SLIM — через 47 минут.
Обзор начнём с менее значимой для фундаментальной науки, но более интересной, волнительной и практически значимой миссии — SLIM.
SLIM
Smart Lander for Investigating Moon (SLIM, русс. «Умный посадочный модуль для исследования Луны») предназначен для совершения точечной мягкой посадки на Луну.
Цель миссии SLIM можно сформулировать так: демонстрация возможности очень точной (с отклонением не более 100 м) посадки на Луну с использованием лёгких, простых и относительно дешёвых систем.
SLIM на Луне, иллюстрация. Credit: JAXA.
Это далеко не первая попытка Японии прилуниться. 16 ноября 2022 года в рамках миссии «Артемида-1» (первая миссия новой лунной программы США с широким международным участием «Артемида») вместе с космическим кораблём «Орион» к Луне было запущено ещё 10 небольших спутников-кубсатов, среди которых был OMOTENASHI. Он имел массу 12,6 кг и размеры 10х20х30 см (6U-кубсат). Планировалось, что его портативный посадочный модуль совершит уникальную для такого типа аппаратов полужёсткую посадку на Луну, где он бы изучал радиационное излучение на её поверхности. Но из-за урагана запуск переносился, и часть кубсатов, которые находились в режиме ожидания, слишком сильно разрядились. У адаптера полезной нагрузки РН не было систем их подзарядки, так как предполагалось, что собранная ракета не будет ждать так долго из-за непогоды. Из-за этого аккумуляторы части кубсатов, среди которых был и OMOTENASHI, разрядились слишком сильно, и устройствам не хватило энергии на первых этапах автономного полёта.
Вторая попытка связана с частным посадочным модулем Hakuto-R, созданным японской космической компанией ispace Inc., с арабским луноходом «Рашид». Авария произошла во время прилунения в апреле этого года из-за ошибки в программном обеспечении.
При этом Япония успешно осуществила 2 орбитальные лунные миссии: Hiten и Kaguya.
SLIM будет двигаться по очень времязатратной траектории к Луне и выйдет на орбиту лишь в середине декабря текущего года, а прилунение должно состояться лишь в конце января 2024 года. Почему так долго? Для полёта по такой траектории требуется меньше топлива, также это необходимо из-за запуска вместе с XRISM.
Созданная энтузиастами анимация траектории полёта SLIM к Луне. Credit: HORIZONS System, Phoenix7777/JPL/NASA.
Созданная энтузиастами анимация нахождения SLIM на орбите Луне. Credit: HORIZONS System, Phoenix7777/JPL/NASA.
Прилунение планируется в районе Шиоли — небольшого молодого лунного ударного кратера с выраженной системой лучей, расположенного внутри гораздо большего кратера Кирилл на видимой стороне Луны.
Планируемое место прилунения SLIM. Credit: JAXA/NASA/ASU.
Место прилунения выбрано при анализе данных с упомянутого ранее орбитального зонда Kaguya и американского Lunar Reconnaissance Orbiter.
Прилунение будет происходить в полностью автоматическом режиме. SLIM, как китайские или индийские посадочные миссии, сможет автоматически находить безопасные участки для прилунения и проводить необходимые манёвры. Интересно отметить, что во время прилунения зонд изменит ориентацию в пространстве, направив опоры перпендикулярно к лунной поверхности. Также перед прилунением SLIM выпустит небольшие зонды Lunar Exploration Vehicle (LEV, русс. «Лунный исследовательский аппарат») и Transformable Lunar Robot (TLR или SORA-Q, русс. «Трансформируемый лунный робот»).
Профиль прилунения SLIM. Credit: JAXA.
Размеры SLIM — 2,4 м x 1,7 м x 2,7 м, стартовая масса — 730 кг, из которых 530 кг приходится на топливо. В аппарате используется единый топливный бак с камерами для самого топлива и окислителя, при этом бак является основой конструкции, что удешевляет и упрощает устройство. SLIM обладает 2 маршевыми двигателями и 12 маневровыми. Связь с аппаратом осуществляется в S-диапазоне частот (примерно 2 — 4 ГГц). Источник энергии — солнечные батареи, представленные лёгкими, тонкими и гибкими листами.
SLIM во время сборки. Credit: JAXA.
Полноразмерная модель SLIM, используемая специалистами для различных тестов. Credit: JAXA.
Внешне SLIM покрыт экранно-вакуумной теплоизоляцией (ЭВТИ), которой покрываются почти все современные космические аппараты и которая необходима для регуляции их температуры. Это многослойная оболочка из тонкой плёнки с металлическим напылением, которое в случае со SLIM золотое.
SLIM. Credit: JAXA.
Для успешного прилунения у SLIM есть 2 навигационные камеры и 2 радара поверхности, лазерный дальномер, а на посадочных опорах есть поглотители энергии — созданные с помощью 3D-печати алюминиевые полусферы особой конструкции.
Научная нагрузка SLIM простая:
Multi-Band Spectral Camera (MBC, русс. «Мультидиапазонная спектральная камера») — сможет исследовать спектр лунного реголита в месте прилунения.
Упомянутый ранее Lunar Exploration Vehicle (LEV) — небольшой аппарат, сбрасываемый перед касанием поверхности. Предполагается, что он сможет запечатлеть SLIM на Луне.
Также упомянутый Transformable Lunar Robot (TLR) — небольшой демонстратор технологий, который должен будет раскрыться и осуществить передвижение по лунной поверхности.
Уголковый отражать LRA, который создан для Японии в NASA и будет использоваться для лазерной локации Луны благодаря способности отражать лучи строго в обратном направлении.
Выброс и развёртывание LEV и TLR, иллюстрация. Credit: JAXA.
XRISM
Телескоп X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM, русс. «Миссия по рентгеновской визуализации и спектроскопии») будет исследовать Вселенную в рентгеновском диапазоне. Он построен на замену предыдущему японскому космическому рентгеновскому телескопу Hitomi, который вышел из строя через месяц после запуска из-за ошибки в программном обеспечении. В создании XRISM активно принимало участие NASA.
XRISM, иллюстрация. Credit: JAXA.
Длина XRISM — 8 метров, диаметр — 3 метра, ширина с развёрнутыми солнечными батареями — 9 метров, масса — 2300 кг.
XRISM будет работать на практически круговой орбите с высотой 550 км и наклонением 31 градус. Для обеспечения ориентации и точного наведения на участки неба будет использоваться система звёздных датчиков и гироскопов.
XRISM, как и SLIM, покрыт ЭВТИ.
Для обмена служебной информацией будет использоваться S-диапазон частот (примерно 2 — 4 ГГц), научной — X-диапазон (7 — 11 ГГц).
XRISM во время испытаний. Credit: JAXA.
Научные инструменты телескопа XRISM. Credit: JAXA/NASA.
Для фокусировки на детекторах используются специальные рентгеновские зеркала, собранные из множества конических оболочек. Последние имеют внутри золотое покрытие, сделанное с высокой точностью. Рентгеновское излучение, попадая в такую структуру, многократно переотражается от оболочек и направляется к детекторам.
Одно из рентгеновских зеркал XRISM и принцип его работы. Credit: JAXA.
Научные инструменты XRISM будут представлены двумя основными детекторами.
Первый из них — Xtend. По своему принципу действия он напоминает обычную цифровую камеру, только с ПЗС-матрицей, приспособленной к работе с рентгеновским излучением и охлаждённой до -110 °C с помощью одноступенчатого холодильника Стирлинга. Может не только фиксировать рентгеновское излучение, но и измерять его характеристики.
Xtend и его ПЗС-матрица (слева) во время сборки. На собранном космическом телескопе прибор покрыт ЭВТИ. Credit: JAXA.
Xtend во время установки на XRISM. Credit: JAXA.
Второй прибор сложнее по конструкции — Resolve. Он создан коллаборацией японских и американских учёных, охлаждается жидким гелием и позволяет с очень высокой точностью (с шагом 7 электронвольт) определять характеристики рентгеновского излучения. Его работа основана на том, что рентгеновское излучение взывает нагрев 36 детекторных пластин из теллурида ртути. Resolve обладает системой фильтров, а также источниками рентгеновского излучения для калибровки. Прибор умеет автоматически определять стороннее излучение и нивелировать его воздействие на результаты. Как и Xtend, Resolve тоже покрыт ЭВТИ.
Принцип работы Resolve, его матрица детекторов и бак с гелием. Credit: JAXA.
Resolve во время установки на XRISM. Credit: JAXA.
Как уже указывалось ранее, для охлаждения используется жидкий гелий, чьих запасов хватит на 3 года. Он охлаждается холодильником, работающим с использованием метода адиабатического размагничивания. Но даже после этого специалисты планируют попытаться охлаждать прибор до рабочих температур с помощью имеющихся холодильников. При рабочих температурах гелий обладает сверхтекучестью, поэтому для него разработали специальный бак с системой подавления негативных последствия этого явления.
Будем надеяться, что полёт и прилунение SLIM пройдут гладко, а XRISM проработает значительно дольше и продуктивнее своего предшественника!
0
