Через четыре месяца после старта GRAIL добрался до Луны

Через четыре месяца после старта GRAIL добрался до Луны

Рано утром 2 января 2011 года пара космических аппаратов NASA GRAIL-A и GRAIL-B вышла на орбиту Луны. Их цель - составить самую подробную на сегодняшний день карту гравитационного поля земного спутника. В марте 2012 года начнется 90-дневная научная миссия, после которой аппараты сведут с их орбит и они упадут на лунную поверхность.

Том и Джерри из GRACE

В марте 2002 года в космос была запущена миссия GRACE, которая является прародителем GRAIL. Она состоит (зонды исправно функционируют и сейчас) из пары космических аппаратов, которые движутся друг за другом по общей круговой полярной орбите - то есть орбите с наклонением 90 градусов. Такие орбиты удобны для сбора данных о Земле, поскольку при подходящем периоде вращения аппарат с каждым витком проходит над новым участком земной поверхности. Как это выглядит, можно посмотреть здесь.

Аппараты движутся на фиксированном расстоянии друг от друга - 220 километров. Высота орбиты при этом составляет 500 километров. При помощи микроволнового лазерного луча аппараты измеряют расстояние друг между другом с удивительной точностью (система способна регистрировать изменение расстояния порядка 10 микрометров - это десятая часть толщины человеческого волоса).

Когда аппараты проходят некоторую гравитационную неоднородность (например, регион, где поле очень сильное), это приводит к изменению характера их движения - например, сначала первый попавший в аномалию аппарат "тянет" чуть сильнее и расстояние между спутниками увеличивается. Когда же аномалию проходит второй аппарат, то ускоряется уже он и расстояние между аппаратами (прозванными создателями Томом и Джерри) уменьшается.

Для определения подобных колебаний и нужна сверхвысокая точность измерения расстояний вкупе с точным позиционированием самих аппаратов. За день спутники облетают Землю 15 раз. Благодаря этому они способны регистрировать вариации в гравитационном поле Земли.

Миссия GRAIL

Миссия GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory - Восстановление гравитации и внутренняя лаборатория) устроена аналогично - два спутника движутся друг за другом по полярной орбите на расстоянии 200 километров. На первый взгляд кажется, что ситуация с Луной проще - здесь нет океанов и ледников, поэтому динамически гравитационное поле если и меняется, то только из-за метеоритных осадков. В частности, например, именно поэтому планируется, что аппараты будут работать всего три месяца, а не годы.

Это, однако, ошибочное впечатление - разница между миссиями колоссальная. Луна много меньше Земли, поэтому для получения достойного разрешения аппараты должны двигаться по орбите на высоте всего 50 километров. Кроме этого сама орбита должна быть очень точно рассчитана. Из-за необходимости точно разместить зонды, их пришлось отправить к земному спутнику по довольно сложной траектории вокруг первой лагранжевой точки системы Земля-Солнца.

Еще одной серьезной технической задачей, которую удалось решить конструкторам, стала система сверхточного измерения местоположения аппаратов. Надо понимать, что, в отличие от парочки GRACE, которая располагалась на расстоянии "всего" 500 километров над Землей, GRAIL будет вращаться вокруг Луны, которая удалена от нас на 384 тысячи километров.

Хитрая траектория позволила аппаратам заметно сэкономить топливо, однако сам полет к Луне занял четыре месяца, а не несколько дней, как в случае с "Аполлонами". Стартовое окно - промежуток времени, когда у аппаратов есть возможность выйти на расчетную орбиту - составляло всего одну секунду. Старт несколько раз откладывался, но в конце концов "Дельта II" с парой аппаратов на борту смогла отправиться в космос 9 сентября 2011 года.

На орбиту Луны спутники прибыли с разницей в 24 часа 1 и 2 января 2012 года. До марта аппараты будут калибровать орбиты, приближая их к круговой. Официально научная часть миссии продлится 90 дней, за которые зонды соберут максимально подробную информацию о гравитационном поле земного спутника. После этого аппараты сведут с орбиты, и через несколько дней они упадут на земной спутник.

Зачем это надо?

На основании данных, собранных GRACE, ученые восстанавливают изменение распределения массы Земли в зависимости от различных процессов, включая, например, глобальное потепление. Какие цели стоят перед новой миссией?

GRAIL запущен в рамках целой серии миссий по изучению земного спутника. Например, ученые используют данные аппарата вместе с собранными Lunar Reconnaissance Orbiter. Изучив массив информации, собранный обоими аппаратами, ученые надеются, среди прочего, получить информацию о геологии верхних слоев Луны. В частности, спектральный анализ вместе с данными гравитационных наблюдений поможет, в теории, обнаружить залежи полезных ископаемых (если таковые вообще имеются). Эти данные могут сыграть ключевую роль в решении вопроса о создании перманентной базы на земном спутнике.

Также новые данные помогут ответить на фундаментальные вопросы, касающиеся формирования тел Солнечной системы. Новая информация поможет пролить свет на то, как Луна развивалась и эволюционировала. В частности, данные помогут получить некоторые ограничения на строение лунного ядра - вопрос, которые не дает покоя многим ученым.

Кроме этого, известно, например, что две стороны Луны устроены совершенно по-разному. С той стороны, которая обращена к Земле, тон рельефу (помимо, разумеется, кратеров) задают лавовые равнины. В свою очередь, обратная сторона земного спутника покрыта горами и долинами. Удовлетворительного объяснения столь яркому различию рельефов у ученых пока нет, хотя на этот счет и существуют несколько гипотез.

Согласно одной из них, после столкновения Земли с Тейей (считается, что земной спутник образовался в результате столкновения нашей планеты с небесным телом размером с Марс, которое оказалось на одной с нашей Землей орбите вокруг Солнца) образовались две луны, которые потом "слиплись". Если все было именно так, то плотности разных половинок Луны должны заметно отличаться - это явственно проявится на данных GRAIL.

Источник: lenta.ru

Похожие новости:
Американские зонды GRAIL-A и GRAIL-B отправились к луне
10 сентября, в 17:08 по московскому времени связка из двух однотипных зондов GRAIL стартовала с космодрома на мысе Канаверал.   В космическое пространство небольшие аппараты, суммарная масса которых составляет всего около 730 кг, вывела ракета-носитель «Дельта-2». Пуск, изначально намеченный на 8 сентября, ..
2011-09-12 2219 1 Космос
0
Зонды-близнецы измерили толщину лунной коры
Астрономы обнаружили, что толщина лунной коры была заметно переоценена. Новые результаты, полученные парой аппаратов GRAIL, говорят, что ее толщина составляет "всего" около 30 километров. Об этом сообщает Nature News со ссылкой на доклад ученых в Гарвард-Смитсоновском астрофизическом центре ..
2012-09-17 1351 0 Космос
0
NASA вывело на целевую орбиту лунный зонд Зонд GRAIL-A
Американское аэрокосмическое агентство NASA вывело на целевую орбиту лунный зонд Зонд GRAIL-A - первый из пары зондов, которые должны составить точнейшие карты Луны. GRAIL-B в настоящее время приближается к спутнику Земли и начнет маневрирование в 17:05 по времени ..
2012-01-1 1720 0 Космос
0
GRAIL получила первое видео обратной стороны Луны
Камера MoonKAM, установленная на одном из американских лунных спутников GRAIL, прислала свой первый видеоотчёт об обратной стороне Луны. Миссия GRAIL состоит из двух идентичных космических аппаратов, недавно названных Ebb и Flow («Прилив» и «Отлив»), каждый из которых оснащен MoonKAM. ..
2012-02-2 1661 0 Космос
0
Спутники-близнецы показали темную сторону Луны
Cпутники-близнецы НАСА прислали видео с темной стороны Луны. Оно хорошего качества: на нем прекрасно видно то, что невооруженным взглядом с Земли не увидишь - от Северного до Южного полюсов. Это первая съемка спутников - пока что они только испытывают свою аппаратуру. Проект GRAIL состоит из двух ..
2012-02-2 1666 0 Космос
0
Исследователи наблюдали приливы на Луне
Ученые из США исследовали изменения формы Луны, происходящие под влиянием гравитационного поля Земли. Свою работу авторы опубликовали в журнале Geophysical Research Letters, кратко с ней можно ознакомиться на сайте НАСА. Исследователи установили, что величина лунного прилива, обусловленная земным притяжением, ..
2014-06-02 1520 0 Космос
0
США приступили к поиску на Луне редкоземельных металлов
Отправленные к Луне американские космические зонды GRAIL будут искать на спутнике Земли месторождения редкоземельных металлов. По мнению ученых, лунные породы способны содержать многочисленные, и в том числе, редкие минералы, в которых заинтересована современная промышленность. В первую очередь зонды попытаются установить ..
2012-01-2 1927 0 Космос
0
Британия отправит туристов на Луну в капсулах СССР
Космическая компания Excalibur Almaz предлагает частным лицам полеты в космос за $100 миллионов. Представители космической фирмы раскрыли подробности путешествия на Луну, с идеей которого они выступили в 1972 году. Для экспедиций, которые можно будет проводить не раньше, чем через четыре ..
2012-06-20 1373 0 Космос
0
Американские зонды вышли на орбиту Луны
Космические зонды НАСА вышли на лунную орбиту. Два аппарата миссии GRAIL летели к спутнику Земли более трех месяцев, и к февралю этого года они еще приблизятся к Луне и будут вращаться вокруг нее на высоте 55 километров. Зонды работают в паре, двигаясь друг за другом ..
2012-01-2 1551 0 Космос
0
Вычислена масса крупнейшего в истории наблюдений лунного метеорита
Астрономы из Университета Севильи проанализировали падение метеорита на поверхность Луны, которое произошло 11 сентября 2013 года. Согласно ученым, чья работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, его масса составила не менее 400 килограмм. Кратко выводы исследователей ..
2014-02-25 1153 0 Космос
0
Планетологи выяснили причины рождения «человека на Луне»
Американские ученые изучили структуру Океана Бурь на спутнике Земли. Это море иногда называют «человеком на Луне», так как именно здесь 20 июля американские астронавты высадились на поверхность спутника. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature, а кратко с ними ..
2014-10-02 1220 0 Космос
0
Поповкин: у РФ осталось 3-4 года на реформу космической отрасли
Глава Роскосмоса Владимир Поповкин считает, что без глубоких реформ в российской космической отрасли она через три-четыре года станет неконкурентоспособной. "Мы станем в ближайшие три-четыре года, если не принять экстренных мер, неконкурентоспособными", - сказал он, выступая с лекцией перед студентами технических ..
2012-09-29 1339 0 Космос
0
Ракета-носитель Союз стартовала с Байконура
Она вывела на баллистическую траекторию полёта разгонный блок «Фрегат» и шесть космических аппаратов системы мобильной телекоммуникационной связи компании Globalstar Inc. Всё идет по плану, заявили в Роскосмосе. Ракета-носитель «Союз-2.1а» стартовала с Байконура 20:04 Москвы. Отделение первой ступени ..
2013-02-7 2080 0 Космос
0
NASA создаст миссию по захвату астероида
Совсем недавно стало известно о новом амбициозном проекте NASA. Согласно данным, предоставленным пресс-центром американского аэрокосмического агентства, проект обойдётся казне США в два с половиной миллиарда долларов. Будет создан беспилотный космический корабль, главной задачей которого станет ..
2013-04-3 1617 0 Космос
0
Космический грузовик Dragon успешно пристыковался к МКС
Специалисты Канадского космического агентства успешно пристыковали к Международной космической станции (МКС) частный космический грузовой корабль Dragon с помощью автоматического манипулятора станции, которым они управляли с Земли. Корабль был пристыкован к американскому модулю Harmony примерно на час раньше, чем планировалось, в 17:56 ..
2013-03-3 1940 0 Космос
0