LCROSS - LCROSS

LCROSS
LCROSS Centaur 1.jpg
Statek kosmiczny LCROSS, rendering artystyczny
Typ misji Impaktor księżycowy
Operator NASA  / ARC
ID COSPAR 2009-031B
SATCAT nr. 35316
Strona internetowa NASA - LCROSS
Czas trwania misji Start do ostatniego uderzenia: 3 mies., 20 dni, 14 godz., 5 min.
Właściwości statku kosmicznego
Autobus Orzeł-0
Producent Northrop Grumman
Rozpocznij masę Statek pasterski: 621 kg (1369 funtów)
Centaur: 2249 kg (4958 funtów)
Początek misji
Data uruchomienia 18 czerwca 2009, 21:32:00  UTC ( 2009-06-18UTC21:32Z )
Rakieta Atlas V 401
Uruchom witrynę Przylądek Canaveral SLC-41
Kontrahent United Launch Alliance
Parametry orbitalne
System odniesienia Geocentryczny
Reżim Wysoka Ziemia
Okres 37 dni
Impaktor księżycowy
Data wpływu 9 października 2009, 11:37  UTC ( 2009-10-09UTC11:38Z )
 

Lunar Crater Observation i Sensing Satellite ( LCROSS ) był robot kosmiczny prowadzony przez NASA . Misja została pomyślana jako tani sposób na określenie natury wodoru wykrytego w obszarach polarnych Księżyca . Wystrzelony natychmiast po odkryciu księżycowej wody przez Chandrayaan-1 , głównym celem misji LCROSS było dalsze zbadanie obecności wody w postaci lodu w stale zacienionym kraterze w pobliżu księżycowego regionu polarnego. Udało mu się potwierdzić obecność wody w południowym kraterze księżycowym Cabeus .

Został wystrzelony wraz z Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) 18 czerwca 2009 roku w ramach wspólnego programu Lunar Precursor Robotic Program , pierwszej amerykańskiej misji na Księżyc od ponad dziesięciu lat. Razem LCROSS i LRO tworzą awangardę powrotu NASA na Księżyc i oczekuje się, że wpłyną na decyzje rządu Stanów Zjednoczonych dotyczące skolonizowania Księżyca .

LCROSS został zaprojektowany do zbierania i przekazywania danych z uderzeń i pióropuszu szczątków pochodzących z wypalonego górnego stopnia rakiety Centaur (i zbierającej dane statku kosmicznego Shepherding) uderzającego w krater Cabeus w pobliżu południowego bieguna Księżyca.

Centaur miał nominalną masę uderzenia 2305 kg (5081 funtów) i prędkość uderzenia około 9000 km/h (5600 mph), uwalniając ekwiwalent energii kinetycznej detonacji około 2 ton TNT (7,2 GJ ).

LCROSS doznał awarii 22 sierpnia, zużywając połowę paliwa i pozostawiając bardzo mały zapas paliwa w statku kosmicznym.

Centaur pomyślnie zaatakował 9 października 2009 r. o 11:31 UTC . Statek kosmiczny Shepherding zszedł przez pióropusz wyrzutu Centaura, zebrał i przekazał dane, uderzając sześć minut później o 11:37 UTC.

Wbrew doniesieniom mediów z tamtych czasów, ani uderzenia, ani chmury pyłu nie można było zobaczyć z Ziemi gołym okiem lub teleskopami.

Misja

Błysk z uderzenia LCROSS Centaur.

LCROSS była szybką, tanią misją towarzyszącą LRO. Ładunek LCROSS został dodany po tym, jak NASA przeniosła LRO z Delta II do większego pojazdu nośnego. Został wybrany spośród 19 innych propozycji. Misja LCROSS była dedykowana zmarłemu amerykańskiemu nadawcy Walterowi Cronkite .

LCROSS wystartował z LRO na pokładzie rakiety Atlas V z Cape Canaveral na Florydzie , 18 czerwca 2009 r. o 21:32 UTC (17:32 EDT ). 23 czerwca, cztery i pół dnia po wystrzeleniu, LCROSS i dołączona do niego rakieta startowa Centaur z powodzeniem wykonały okrążenie Księżyca i weszły na polarną orbitę okołoziemską w okresie 37 dni, ustawiając LCROSS w celu uderzenia w biegun księżycowy.

Wczesnym rankiem 22 sierpnia 2009 r. kontrolerzy naziemni LCROSS odkryli anomalię spowodowaną problemem z czujnikiem, który spowodował, że statek kosmiczny zużył 140 kilogramów (309 funtów) paliwa, czyli ponad połowę pozostałego w tym czasie paliwa. Według Dana Andrewsa, kierownika projektu LCROSS: „Nasze szacunki są teraz takie, że jeśli w zasadzie wyjdziemy przed misją, co oznacza, że ​​po prostu wykonamy rzeczy, które musimy zrobić, aby wykonać zadanie z pełnym sukcesem, nadal jesteśmy w czarny na paliwie, ale nie za dużo.

Trajektoria LCROSS
Animacja LCROSS „s trajektorii od 18 czerwca 2009 do 9 października 2009
  LOKALIZACJA  ·   Księżyc  ·   Ziemia
Ilustracja przedstawiająca etap rakiety LCROSS Centaur i statek kosmiczny Shepherding, gdy zbliżają się do zderzenia z południowym biegunem Księżyca 9 października 2009 r.

Uderzenia Księżyca, po około trzech orbitach, miały miejsce 9 października 2009 r., kiedy Centaur zderzył się z Księżycem o 11:31 UTC, a kilka minut później statek kosmiczny Shepherding. Zespół misji początkowo ogłosił, że Cabeus A będzie docelowym kraterem dla podwójnych uderzeń LCROSS, ale później dopracował cel, aby był większym, głównym kraterem Cabeus.

Podczas ostatniego podejścia do Księżyca statek kosmiczny Shepherding i Centaur rozdzieliły się 9 października 2009 r. o 01:50 UTC. Górny stopień Centaura działał jak ciężki impaktor, tworząc pióropusz gruzu, który unosił się nad powierzchnią Księżyca. Po czterech minutach od uderzenia górnego stopnia Centaura, statek kosmiczny Shepherding przeleciał przez ten pióropusz szczątków, zbierając i przesyłając dane z powrotem na Ziemię, zanim uderzył w powierzchnię Księżyca, aby wytworzyć drugi pióropusz szczątków. Przewidywana prędkość uderzenia wynosiła 9000 km/h (5600 mph) lub 2,5 km/s.

Oczekiwano, że uderzenie Centaura wykopie ponad 350 ton metrycznych (390 ton amerykańskich ) materiału księżycowego i stworzy krater o średnicy około 27 m (90 stóp) na głębokość około 5 m (16 stóp). Przewiduje się, że uderzenie statku kosmicznego Shepherding wykopie około 150 ton metrycznych (170 ton amerykańskich) i utworzy krater o średnicy około 18 m (60 stóp) na głębokość około 3 m (10 stóp). Oczekiwano, że większość materiału w pióropuszu szczątków Centaur pozostanie na wysokościach (księżycowych) poniżej 10 km (6 mil).

Miano nadzieję, że analiza spektralna powstałego pióropusza uderzeniowego pomoże potwierdzić wstępne ustalenia misji Clementine i Lunar Prospector , które sugerowały, że w stale zacienionych obszarach może występować lód wodny . Naukowcy z misji spodziewali się, że smuga uderzeniowa Centaura będzie widoczna przez teleskopy klasy amatorskiej o aperturze tak małej jak 25 do 30 cm (10 do 12 cali). Ale takie amatorskie teleskopy nie zaobserwowały pióropusza. Nawet światowej klasy teleskopy, takie jak teleskop Hale , wyposażone w optykę adaptacyjną, nie wykryły pióropusza. Pióropusz mógł nadal występować, ale na małą skalę niewykrywalną z Ziemi. Oba zderzenia były również monitorowane przez obserwatoria na Ziemi oraz przez urządzenia orbitalne, takie jak Kosmiczny Teleskop Hubble'a .

Stwierdzono, że LCROSS uzna, że ​​woda ma wpływ na to, czy rząd Stanów Zjednoczonych dąży do stworzenia bazy księżycowej . 13 listopada 2009 r. NASA potwierdziła, że ​​woda została wykryta po uderzeniu Centaura w krater.

Statek kosmiczny

Statek kosmiczny LCROSS ( widok rozłożony )

Misja LCROSS skorzystał z możliwości konstrukcyjnych Evolved Expendable rakiety (EELV) Secondary Ładowność Adapter (ESPA) pierścienia używanych do mocowania LRO do Centaur górnego stopnia rakiety, tworząc sondę pasterstwo. Na zewnątrz ESPA zamontowano sześć paneli, które zawierają ładunek naukowy statku kosmicznego, systemy dowodzenia i kontroli, sprzęt komunikacyjny, baterie i panele słoneczne. Wewnątrz pierścienia zamontowano mały napęd z jednym napędem . Dołączono również dwie anteny dookólne na pasmo S oraz dwie anteny o średnim zysku. Ścisły harmonogram, masa i ograniczenia budżetowe misji stawiały trudne wyzwania przed zespołami inżynierskimi z NASA Ames Research Center (ARC) i Northrop Grumman . Ich kreatywne myślenie doprowadziło do unikalnego wykorzystania pierścienia ESPA i innowacyjnego pozyskiwania innych komponentów statku kosmicznego. Zazwyczaj pierścień ESPA jest używany jako platforma do przechowywania sześciu małych satelitów do rozmieszczania; dla LCROSS stał się kręgosłupem satelity, po raz pierwszy na ringu. LCROSS wykorzystał również dostępne na rynku przyrządy i wykorzystał wiele komponentów, które zostały już zweryfikowane w locie, stosowanych w LRO .

LRO (góra, srebro) i LCROSS (dół, złoto) przygotowane do owiewki

LCROSS jest zarządzany przez ARC NASA i został zbudowany przez Northrop Grumman . Wstępny przegląd projektu LCROSS zakończono 8 września 2006 r. Misja LCROSS przeszła przegląd potwierdzający misję w dniu 2 lutego 2007 r., a krytyczny przegląd projektu 22 lutego 2007 r. Po montażu i testach w Ames dostarczono ładunek urządzenia przez Ecliptic Enterprises Corporation, został wysłany do Northrop Grumman 14 stycznia 2008 roku w celu integracji ze statkiem kosmicznym. LCROSS przeszedł przegląd w dniu 12 lutego 2009 r.

Instrumenty

Ładunek instrumentu naukowego LCROSS Shepherding Spacecraft, dostarczony przez ARC NASA, składał się w sumie z dziewięciu instrumentów: jednego widzialnego, dwóch w bliskiej podczerwieni i dwóch w średniej podczerwieni; jeden spektrometr widzialny i dwa bliskie podczerwieni; i fotometr. Jednostka przetwarzania danych (DHU) zbierała informacje z każdego przyrządu w celu przesłania ich z powrotem do kontroli misji LCROSS. Ze względu na ograniczenia czasowe i budżetowe LCROSS wykorzystał wytrzymałe, dostępne na rynku komponenty. Poszczególne przyrządy przeszły rygorystyczny cykl testów symulujących warunki startu i lotu, identyfikując słabości konstrukcyjne i niezbędne modyfikacje do zastosowania w kosmosie, po czym producenci mogli modyfikować swoje projekty.

Wyniki

Wpływ nie był tak widoczny wizualnie, jak oczekiwano. Kierownik projektu Dan Andrews uważał, że było to spowodowane symulacjami przed zderzeniem, które wyolbrzymiały wyeksponowanie pióropusza. Ze względu na problemy z przepustowością danych, ekspozycje były krótkie, co utrudniało dostrzeżenie pióropusza na obrazach w widzialnym widmie. Spowodowało to potrzebę przetwarzania obrazu w celu zwiększenia przejrzystości. Kamera na podczerwień uchwyciła również termiczną sygnaturę uderzenia dopalacza.

Obecność wody

13 listopada 2009 r. NASA poinformowała, że ​​wiele linii dowodów wskazuje, że woda była obecna zarówno w oparach pod dużym kątem, jak i w kurtynie wyrzutu utworzonej przez uderzenie LCROSS Centaur. Od listopada 2009 r. koncentracja i dystrybucja wody i innych substancji wymagały dalszych analiz. Dodatkowe potwierdzenie pochodziło z emisji w widmie ultrafioletowym, które przypisano fragmentom hydroksylowym , produktowi rozpadu wody przez światło słoneczne. Analiza widm wskazuje, że rozsądne oszacowanie stężenia wody w zamarzniętym regolicie jest rzędu jednego procenta. Dowody z innych misji sugerują, że mogło to być stosunkowo suche miejsce, ponieważ grube pokłady stosunkowo czystego lodu wydają się pojawiać w innych kraterach. Późniejsza, bardziej definitywna analiza wykazała, że ​​stężenie wody wynosi „5,6 ± 2,9% masy”. 20 sierpnia 2018 r. NASA potwierdziła lód na powierzchni biegunów Księżyca.

Obrazowość

Nagrody

LCROSS otrzymał liczne nagrody za osiągnięcia techniczne, menedżerskie i naukowe.

  • 2010: Northrop Grumman Northrop Grumman Corporate 2010 Award for Excellence (zespół Northrop Grumman)
  • 2010: Przełomowa nagroda magazynu Popular Mechanics 2010 za innowacje w nauce i technologii.
  • 2010: Nagroda Honorowa NASA – Osiągnięcia Grupowe (zespół naukowy LCROSS)
  • 2010: Nagroda Honorowa NASA – Osiągnięcia Grupowe (Zespół Operacyjny Misji LCROSS)
  • 2010: NASA Honor Award – Group Achievement, za „wyjątkowy profesjonalizm, innowacyjność w zakresie pomocy i edukacji oraz za zintegrowanie zasięgu dwóch misji w jedną premierę”. (zespoły LRO/LCROSS/LPRP EPO)
  • 2010: Nagroda Honorowa NASA - Medal za Wyjątkowe Osiągnięcia (Rusty Hunt)
  • 2010: Nagroda Honorowa NASA - Medal za wybitne przywództwo (Dan Andrews i Tony Colaprete)
  • 2010: Nagroda Honorowa NASA – za osiągnięcia grupowe, zespół naukowy i użytkowy LCROSS
  • 2010: Nagroda NASA Ames Honor w kategorii „Wyjątkowe Osiągnięcie” (Ken Galal)
  • 2010: Nagroda Prezesa Sektora Northrop Grumman AS w kategorii „Doskonałość operacyjna” (zespół Northrop Grumman)
  • 2010: Nominacja do nagrody Aviation Week Laureate w kategorii „Kosmos”
  • 2010: Fundacja Kosmiczna "John L. 'Jack' Swigert Jr., nagroda za eksplorację kosmosu"
  • 2010: National Space Society „Space Pioneer Award” 2009, kategoria „Nauka i inżynieria”
  • 2010: Northrop Grumman „Distinguished Engineering Project Achievement Award”, 55. Doroczna Rada Inżynierska
  • 2010: Nagroda NASA OCE Systems Engineering Award, Biuro Głównego Inżyniera NASA
  • 2010: Nagroda za doskonałość programu Aviation Week 2009 w kategorii „Produkcja i utrzymanie systemu na poziomie systemu”
  • 2009: „Nagroda za doskonałość” Northrop Grumman Technical Services: 2009, (zespół LCROSS)
  • 2009: NASA Ames Honor Award, kategoria „zespół” (zespół LCROSS)
  • 2009: NASA Ames Honor Award, kategoria „Inżynieria” (Tom Luzod)
  • 2009: Nagroda Honorowa NASA - Medal za Wyjątkowe Osiągnięcia, (Dan Andrews)
  • 2009: Nagroda Honorowa NASA - Osiągnięcia Grupy, Zespół Projektowy LCROSS
  • 2009: Nagroda NASA Systems Engineering Excellence Award (Darin Foreman, Bob Barber)
  • 2008: ILEWG International Lunar Exploration "Nagroda Technologiczna" za rozwój zaawansowanych technologii w trudnych warunkach krótkiego czasu i kosztów
  • 2008: Nagroda NASA Ames Honor w kategorii „Inżynieria” (Bob Barber)
  • 2008: Nagroda Northrop Grumman „Mission Excellence”, zespół statków kosmicznych LCROSS
  • 2007: NASA Ames Honor Award - Osiągnięcie Grupy, Pomyślne zakończenie CDR
  • 2006: Nagroda NASA Ames Honor w kategorii „Zarządzanie projektami” (Dan Andrews)

Zobacz też

Bibliografia

Zasoby zewnętrzne