Huygens (uzay aracı) - Huygens (spacecraft)

Huygens uzay sondası
Huygens sonda modeli.jpg
Sondanın tam boyutlu bir kopyası, 1,3 metre (4,3 fit) çapında
Görev türü arazi aracı
Şebeke ESA  / ASI  / NASA
COSPAR kimliği 1997-061C
İnternet sitesi Huygens ana sayfası
uzay aracı özellikleri
Üretici firma Hava alanı
BOL kütlesi 320 kg (710 lb)
Güç 1800 Wh toplam
Görevin başlangıcı
Lansman tarihi 08:42, 15 Ekim 1997 (UTC) ( 08:42, 15 Ekim 1997 (UTC) )
Roket Cassini yörünge aracı ile Titan IV(401)B bindirme
Dağıtım tarihi 25 Aralık 2004
Görevin sonu
Son kişi 13:37, 14 Ocak 2005 (UTC) ( 2005-01-14T13:37Z )
iniş tarihi 12:43, 14 Ocak 2005 (UTC)
titan iniş aracı
iniş tarihi 12:43, 14 Ocak 2005 ( SCET UTC)
İniş Yeri 10°34′23″G 192°20′06″G / 10.573°G 192.335°B / -10.573; -192.335 ( Huygens sondası )
Huygens görev amblemi
Huygens için ESA dörtlü görev nişanları
←  Küme
 

Huygens ( / h ɔɪ ɡ ən z / HOY -gənz ) bir olduğu atmosfer giriş robotik uzay aracı ile başarılı bir şekilde iniş Satürn uydusu Titan tarafından imal edilen ve işletilen 2005 yılında Avrupa Uzay Ajansı (ESA), bu bir parçası Cassini-Huygens misyonu ve Titan'a inen ilk uzay aracı ve Dünya'dan şimdiye kadar bir uzay aracının yaptığı en uzak iniş oldu. Sonda,1655'te Titan'ı keşfeden17. yüzyıl Hollandalı gökbilimci Christiaan Huygens'in adını aldı.

Birleşik Cassini-Huygens uzay aracı 15 Ekim 1997'de Dünya'dan fırlatıldı . Huygens 25 Aralık 2004'te Cassini yörüngesinden ayrıldı ve 14 Ocak 2005'te Adiri bölgesi yakınlarına Titan'a indi . Huygens'in inişi, şimdiye kadar dış Güneş Sistemi'nde gerçekleştirilen tek iniş ve aynı zamanda Dünya'dan başka bir aya yapılan ilk iniş oldu.

Huygens karaya indi, ancak tasarımında okyanusta inme olasılığı da dikkate alındı. Sonda, atmosferde birkaç saat ve muhtemelen yüzeyde kısa bir süre için veri toplamak üzere tasarlandı . İnişten sonra yaklaşık 90 dakika boyunca veri göndermeye devam etti.

genel bakış

Huygens , Titan'ın atmosferine girip fren yapmak ve tam donanımlı bir robot laboratuvarını yüzeye paraşütle atmak için tasarlandı. Görev planlanırken, iniş alanının bir dağ silsilesi mi, düz bir ova mı , bir okyanus mu yoksa başka bir şey mi olacağı henüz kesin değildi ve Cassini'den gelen verilerin analizinin bu soruları cevaplamaya yardımcı olacağı düşünülüyordu .

Titan'ın 1.200 km (750 mil) üzerinde Cassini tarafından çekilen fotoğraflara göre , iniş alanı bir kıyı şeridi gibi görünüyordu. İniş alanının sağlam olmadığı varsayıldığında, Huygens , bu koşullar altında çarpmadan kurtulmak, Titan'daki sıvı bir yüzeye sıçramak ve birkaç dakika boyunca verileri geri göndermek için tasarlandı. Eğer bu gerçekleşirse, insan yapımı bir sondanın dünya dışı bir okyanusa ilk kez inmesi bekleniyordu. Uzay aracının, çoğu iniş sırasında kullanılması planlanan üç saatten fazla pil ömrü yoktu. Mühendislerin yüzeyden en fazla 30 dakikalık veri alması bekleniyordu.

Huygens'in kesit görüntüsü

Huygens prob sistemi Titan soyundan 318 kg (701 Ib) kendisi, mil oluşur ve kalan prob donatım (PSE), yörüngedeki uzay aracı bağlanmış. Huygens'in ısı kalkanı 2,7 m (8,9 ft) çapındaydı. Kalkanı çıkardıktan sonra, prob 1,3 m (4,3 ft) çapındaydı. PSE, sondayı izlemek, inişi sırasında toplanan verileri kurtarmak ve verileri işleyip, iletildiği veya Dünya'ya "indirildiği" yörüngeye iletmek için gerekli elektronikleri içeriyordu.

Sonda, altı ayda bir yapılan sağlık kontrolleri dışında, 6.7 yıllık gezegenler arası yolculuk boyunca hareketsiz kaldı. Bu kontroller, önceden programlanmış iniş senaryosu dizilerini mümkün olduğunca yakından takip etti ve sonuçlar, sistem ve faydalı yük uzmanları tarafından incelenmek üzere Dünya'ya iletildi.

25 Aralık 2004'te sondanın yörüngeden ayrılmasından önce, son bir sağlık kontrolü yapıldı. "Kıyı" zamanlayıcı, sonda sistemlerini açmak için gereken kesin süre ile yüklendi (Titan'ın atmosferiyle karşılaşmasından 15 dakika önce), ardından sonda yörüngeden ayrıldı ve 22 gün içinde hiçbir sistem aktif olmadan boş uzayda Titan'a gitti. uyandırma zamanlayıcısı hariç.

Ana görev aşaması, Titan'ın atmosferinden bir paraşütle inişti. Piller ve diğer tüm kaynaklar , 153 dakikalık bir Huygens görev süresi için boyutlandırıldı; bu , maksimum 2.5 saatlik iniş süresine ve Titan'ın yüzeyinde en az 3 ek dakikaya (ve muhtemelen yarım saat veya daha fazla) karşılık gelir. Sondanın radyo bağlantısı iniş aşamasının başlarında etkinleştirildi ve yörünge aracı, iniş aşaması da dahil olmak üzere sonraki üç saat ve temastan sonraki ilk otuz dakika boyunca sondayı "dinledi". Bu üç saatlik iletişim penceresinin bitiminden kısa bir süre sonra, Cassini'nin yüksek kazançlı anteni (HGA) Titan'dan Dünya'ya çevrildi.

Dünya'daki çok büyük radyo teleskopları da çok uzun temel interferometri ve açıklık sentez modu tekniğini kullanarak Huygens'in 10 watt'lık iletimini dinliyordu . 14 Ocak'ta CET 11:25'te Batı Virginia'daki Robert C. Byrd Green Bank Teleskobu (GBT), Huygens'ten gelen taşıyıcı sinyali tespit etti . GBT, Cassini gelen veri akışını dinlemeyi bıraktıktan sonra da taşıyıcı sinyali algılamaya devam etti . GBT'ye ek olarak , Kuzey Amerika'daki kıta çapındaki VLBA'nın on teleskopundan sekizi , Pie Town ve Los Alamos, New Mexico'da ; Fort Davis, Teksas ; Kuzey Liberty, Iowa ; Kitt Zirvesi, Arizona ; Brewster, Washington ; Owens Vadisi, Kaliforniya ; ve Mauna Kea, Hawaii de Huygens sinyalini dinledi .

Dünya, alınan sinyal kuvveti Huygens gelen karşılaştırılabilir Galileo prob tarafından alınan (Jüpiter atmosferik iniş probu) VLA , çünkü (o) bilinmeyen sinyal modülasyon gerçek zamanlı olarak tespit etmek için bu nedenle çok zayıftı telemetri . Bunun yerine, üç saatlik iniş boyunca sonda sinyalinin geniş bant kayıtları yapıldı. Sonda telemetrisinin Cassini'den Dünya'ya iletilmesi tamamlandıktan sonra , artık bilinen veri modülasyonu kaydedilen sinyalden sıyrıldı ve sonda frekansını belirlemek için birkaç saniye boyunca entegre edilebilecek saf bir taşıyıcı bıraktı. Huygens'in sinyalinin Titan atmosferi boyunca alçalırken Doppler kaymasının analizi yoluyla, rüzgar hızı ve yönünün bir dereceye kadar doğrulukla belirlenebilmesi bekleniyordu. Huygens'in Titan'daki iniş sahasının konumu , Doppler verileri kullanılarak Dünya'dan yaklaşık 1,2 milyar kilometre uzaklıkta hassasiyetle bulundu (Titan'da bir km - bir km , ekvatorda 1.3 yay dakikası enlem ve boylam ölçer ). Sonda, ayın yüzeyine 10.573°G 192.335°W'de indi . Benzer bir teknik, yalnızca telemetrilerini dinleyerek Mars keşif gezicilerinin iniş alanını belirlemek için kullanıldı. 10°34′23″G 192°20′06″G /  / -10.573; -192.335 ( Huygens sondası )

bulgular

Huygens , 14 Ocak 2005'te UTC saatiyle 12:43 civarında, Dünya'ya yaklaşık 1 m (3 ft) yükseklikten bir top düşürmeye benzer bir çarpma hızıyla indi. Düz bir yüzeye sıçramadan ve yüzey boyunca 30 ila 40 cm (12 ila 16 inç) kaymadan önce 12 cm (4,7 inç) derinliğinde bir çukur oluşturdu. Yüzeyle sürtünme nedeniyle yavaşladı ve son dinlenme yerine geldiğinde beş kez ileri geri sallandı. Huygens'in ' Hareket touchdown sonra on saniye yaklaşık kayboluncaya dek sensörler, başka bir iki saniye boyunca küçük titreşimleri algılamak için devam etti. Sonda , çarpmanın etkisiyle atmosferde yaklaşık dört saniye asılı kalan bir toz bulutu (büyük olasılıkla atmosferden çiseleyen organik aerosoller) kaldırdı .

Olası bir kıyı şeridine akan drenaj kanalları olduğu tahmin edilenleri gösteren, 16 km (9.9 mil) yükseklikten alınan ilk görüntü. Daha koyu alanlar düz ovalardır, daha açık alanlar ise yüksek zemini temsil eder.

İniş alanında, çoğunluğu ince bir metan pusuyla kaplı turuncu bir yüzeye dağılmış su buzu çakıllarının belirtileri vardı . Titan'ın Huygens'ten erken havadan görüntülenmesi , yüzeyde büyük sıvı kütlelerinin varlığıyla tutarlıydı. Titan'ın karaya inmeden önceki ilk fotoğrafları, açık renkli anakaradan karanlık bir denize geçen büyük drenaj kanalları gibi görünen şeyleri gösterdi. Fotoğraflardan bazıları adaları ve sisle örtülü kıyı şeridini gösteriyordu. Sondanın yörüngesinin sonraki analizi, aslında Huygens'in fotoğraflardaki karanlık 'deniz' bölgesine indiğini gösterdi. Peyzaj benzeri kuru bir göl yatağının yüzeyinden alınan fotoğraflar, son zamanlarda yüzeyde sıvı etkisi olduğuna dair kanıtlar olsa da, Huygens iniş sahasında hidrokarbon gölleri ve/veya denizlerin şu anda mevcut olmayabileceğini gösteriyor . Den daha fazla veri Cassini Mission, ancak kesinlikle (bakınız Titan kutup bölgelerinde sürekli sıvı hidrokarbon göl varlığını doğruladı Titan Lakes ). Uzun süredir devam eden tropik hidrokarbon gölleri de 2012'de keşfedildi (Utah'ın Büyük Tuz Gölü'nün yaklaşık yarısı büyüklüğünde olan ve en az 1 m (3 ft) derinliğe sahip Shangri-La bölgesindeki Huygens iniş sahasından çok uzakta olmayan biri dahil) )). Kuru çöl alanlarındaki muhtemel tedarikçi muhtemelen yeraltı akiferleridir ; başka bir deyişle, Titan'ın kurak ekvator bölgeleri " vahalar " içerir.

Huygens'ten Titan yüzeyinin yerinde görüntüsü - Mars ve Venüs'ün ötesinde Dünya dışı bir gezegen yüzeyinden ilk görüntüler (sol ve sağ görüntüler farklı görüntü işlemeye sahiptir). 10-15 cm boyutundaki kürecikler (muhtemelen su buzundan yapılmıştır) değişken bir uzaysal dağılımda daha koyu, daha ince taneli alt tabakanın üzerinde bulunur. Birkaç kayanın sol üst tarafının parlaması, diğer veri kümelerinden elde edilen ön kanıtlarla uyumlu olan, güneyden bir görünümü ima ederek, bu yönden güneş ışığını akla getiriyor. Nispeten az sayıda kayaya sahip bir bölge, ön ve arka plandaki kaya kümeleri arasında yer alır ve 7 km (4,3 mil) rakımın altından alınan alçak irtifa görüntülerindeki kanal benzeri özelliklerin genel yönelimiyle eşleşir.

Yüzeyin başlangıçta kil benzeri bir "ince bir kabuğa ve ardından görece tekdüze bir tutarlılığa sahip bir bölgeye sahip olabilen bir malzeme" olduğu bildirildi . Bir ESA bilim adamı Titan'ın yüzeyinin dokusunu ve rengini bir crème brûlée (yani, yapışkan bir çamur benzeri yeraltını kaplayan sert bir yüzey) ile karşılaştırdı. Verilerin müteakip analizi, yüzey tutarlılık okumalarının büyük olasılıkla Huygens'in yere inerken büyük bir çakıl taşı itmesinden kaynaklandığını ve yüzeyin, buz tanelerinden veya üstünde donmuş kardan yapılmış bir "kum" olarak daha iyi tanımlandığını gösteriyor. . Sondanın inişinden sonra çekilen görüntülerde çakıllarla kaplı düz bir ova görülüyor. Hidrokarbon kaplı meyveli buzdan yapılabilen çakıl taşları, sıvıların üzerlerindeki etkisini gösterebilecek şekilde biraz yuvarlaktır. Kayalar, daha ince taneli malzemeden oluşan koyu bir göl yatağı içindeki bir dere yatağında yer alıyormuş gibi yuvarlak, boyut seçilmiş ve boyut katmanlı görünmektedir. 15 cm'den (5,9 inç) daha büyük çakıllar tespit edilmedi , Huygens iniş sahasında 5 cm'den (2,0 inç) daha küçük kayalar nadirdir . Bu, büyük çakılların göl yatağına taşınamayacağı, küçük kayaların ise yüzeyden hızla uzaklaştırıldığı anlamına gelir.

İniş alanındaki sıcaklık 93,8  K (−179,3 °C; −290.8 °F) ve 1,467.6 mbar (1.4484 atm) basınçtı, bu da yüzeye yakın metan bolluğunun %5 ± 1 ve metan bağıl nemin %50 olduğu anlamına geliyordu . Bu nedenle, iniş alanının yakınında metanın neden olduğu yer sisleri olası değildir. Termometreler, ısının Huygens'i o kadar hızlı terk ettiğini gösterdi ki , zemin nemli olmalı ve bir görüntü, kameranın görüş alanına düşerken bir çiy damlasının yansıttığı ışığı gösteriyor. Titan'da, zayıf güneş ışığı yılda sadece bir santimetre buharlaşmaya izin verir (Dünya'daki bir metre suya karşı), ancak atmosfer, yağmur oluşmadan önce yaklaşık 10 m (30 ft) sıvıyı tutabilir. Dünya üzerinde santimetre. Bu nedenle Titan'ın havasının, onlarca yıl veya yüzyıllarca süren kuraklığın serpiştirdiği ani sellere neden olan şiddetli sağanak yağışlara sahip olması bekleniyor.

Huygens , Titan yüzeyinin parlaklığının (iniş anında), Dünya'daki tam güneş aydınlatmasından yaklaşık bin kat daha sönük (veya dolunay ışığıyla aydınlatmadan 500 kat daha parlak) olduğunu buldu - yani, aydınlatma seviyesi yaklaşık on dakikadır. Dünya'da gün batımından sonra, yaklaşık olarak geç sivil alacakaranlık . Gökyüzünün rengi ve Titan'daki sahne, mavi ışığın Titan'ın bulanıklığı tarafından kırmızı ışığa göre çok daha fazla zayıflaması nedeniyle esas olarak turuncudur. Güneş ( Huygens indiğinde gökyüzünde nispeten yüksekti ) küçük, parlak bir nokta olarak görülebilir, Dünya'dan görülen güneş diskinin onda biri büyüklüğünde ve büyüklük ve parlaklık açısından yaklaşık 150'den görülen bir araba farıyla karşılaştırılabilir. m (500 ft). Keskin gölgeler oluşturur, ancak aydınlatmanın %90'ı gökyüzünden geldiğinden düşük kontrastlıdır.

Ayrıntılı Huygens etkinlik zaman çizelgesi

Animasyonu Huygens 'in 14 Ocak 2005 yörünge 25 Aralık 2004
   Huygens  ·   Titan  ·   Satürn
  • Huygens , Cassini yörüngesinden 25 Aralık 2004'te 02:00 UTC'de Spacecraft Event Time'da ayrıldı .
  • ESA'ya göre Huygens , Titan'ın atmosferine 14 Ocak 2005 tarihinde saat 10:13 UTC'de SCET'te girdi.
  • Sonda, SCET'te (atmosfere girişten 2 saat 30 dakika sonra) yaklaşık 10.6°G, 192.3°W'de 12:43 UTC civarında Titan'ın yüzeyine indi.(1.)

İnişten birkaç saat önce Satürn/Titan'dan görüldüğü gibi, Dünya ve Ay'ın Güneş üzerinden geçişi oldu. Huygens , Titan'ın atmosferinin üst katmanına, Dünya'nın geçişinin sona ermesinden 2,7 saat sonra veya Ay'ın geçişinin sona ermesinden yalnızca bir veya iki dakika sonra girdi. Ancak geçiş , iki nedenden dolayı Cassini yörünge aracına veya Huygens sondasına müdahale etmedi . Birincisi, Güneş'in önünde olduğu için Dünya'dan herhangi bir sinyal alamamalarına rağmen, Dünya yine de onları dinleyebilirdi. İkincisi, Huygens , doğrudan Dünya'ya okunabilir herhangi bir veri göndermedi. Bunun yerine, verileri daha sonra alınan verileri Dünya'ya ileten Cassini yörünge aracına iletti.

Enstrümantasyon

Huygens'in gemide, sonda Titan'ın atmosferinden aşağı inerken çok çeşitli bilimsel verileri alan altı alet vardı. Altı enstrüman şunlardır:

Huygens Atmosferik Yapı Aleti (HASI)

Bu cihaz, Titan atmosferinin fiziksel ve elektriksel özelliklerini ölçen bir dizi sensör içerir. İvmeölçerler , sonda atmosferden aşağı inerken her üç eksendeki kuvvetleri ölçtü. Sondanın aerodinamik özellikleri zaten biliniyordu, Titan'ın atmosferinin yoğunluğunu belirlemek ve rüzgar esintilerini tespit etmek mümkün oldu. Prob, sıvı bir yüzeye inmesi durumunda dalgalardan kaynaklanan hareketi de ölçülebilir olacak şekilde tasarlanmıştır. Sıcaklık ve basınç sensörleri, atmosferin termal özelliklerini ölçtü. Geçirgenlik ve Elektromanyetik Dalga Analizörü bileşeni , atmosferin elektron ve iyon (yani pozitif yüklü parçacık) iletkenliklerini ölçtü ve elektromanyetik dalga aktivitesini araştırdı. Titan, yüzeyinde elektrik iletkenliği ve dielektrik (yani oranı elektrik yer değiştirme alanı onun için elektrik alan ) yüzey malzemesinin ölçülmüştür. HASI alt sistemi ayrıca, sondanın alçalması ve inişi sırasında herhangi bir akustik olayı kaydetmek için kullanılan bir mikrofon içerir; bu, tarihte ilk kez başka bir gezegen gövdesinden duyulabilir seslerin kaydedildiğiydi.

Doppler Rüzgar Deneyi (DWE)

Bu deney , Cassini yörünge aracının Doppler Etkisi yoluyla Cassini'ye göre Huygens'in radyal hızını doğru bir şekilde belirlemesine izin veren kesin bir S-bandı taşıyıcı frekansı sağlayan ultra kararlı bir osilatör kullandı . Huygens'ten gelen rüzgar kaynaklı yatay hareket, bilinen tüm yörünge ve yayılma etkileri için düzeltilmiş, ölçülen Doppler kayması ölçümlerinden türetilebilirdi. Sondanın atmosferik özelliklerden dolayı paraşütünün altındaki sallanma hareketi de algılanmış olabilir. Cassini uydusunda yer kontrolörlerinin alıcıyı açmaması bu verilerin kaybolmasına neden oldu. Dünya tabanlı radyo teleskopları , bunun bir kısmını yeniden oluşturabildi. Ölçümler Titan'ın yüzeyinden 150 km (93 mil) yukarıda başladı, burada Huygens doğuya doğru 400 km/sa (250 mil/sa ) üzerinde üflendi ve son birkaç yılda 200 km (120 mil) yükseklikte rüzgarların daha önceki ölçümleriyle aynı fikirde oldu. teleskop kullanan yıllar . 60 ila 80 km (37 ve 50 mil) arasında, Huygens , dikey rüzgar kayması olduğu düşünülen hızla dalgalanan rüzgarlarla sarsıldı. Yer seviyesinde, Dünya tabanlı doppler kayması ve VLBI ölçümleri, kabaca beklentilerle uyumlu olarak, saniyede birkaç metrelik hafif rüzgarlar gösteriyor.

İniş Görüntüleyici/Spektral Radyometre (DISR)

Sırasında DISR veri görselleştirme Huygens ' iniş

Şöyle Huygens esas olarak atmosferik görev olarak, DISR alet Titan atmosferinde içindeki radyasyon dengesini incelemek için optimize edilmiştir. Görünür ve kızılötesi spektrometreleri ve mor fotometreleri , 145 km (90 mil) yükseklikten yüzeye doğru yukarı ve aşağı ışıma akışını ölçtü. Güneş aureole kameraları, aerosoller tarafından saçılmanın doğrudan Güneş etrafındaki yoğunluğu nasıl değiştirdiğini ölçtü . Aynı paylaşan üç görüntüleme cihazları, CCD , periyodik neredeyse arasında değişen geniş 30 civarında derecelik bir tarama alanı görüntüsü nadir sadece ufkun üzerinde hiç. Yavaşça dönen sondanın yardımıyla, iniş alanının tam bir mozaiğini oluşturacaklardı, bu da şaşırtıcı bir şekilde sadece 25 km (16 mil) rakımın altında açıkça görülebiliyordu. Tüm ölçümler, Güneş'in görüş alanından ne zaman geçtiğini DISR'ye bildiren bir gölge çubuğu yardımıyla zamanlandı. Ne yazık ki, bu şema, Huygens'in beklenenin tersi yönde dönmesi gerçeğiyle altüst oldu . İnişten hemen önce yüzeyi aydınlatmak için bir lamba açıldı, bu da atmosferik metan absorpsiyonu tarafından tamamen engellenen dalga boylarında yüzey yansımasının ölçülmesini sağladı .

DISR geliştirildi Ay ve Gezegen Laboratuarı de Arizona Üniversitesi donanım katkıda birçok Avrupa enstitüleri ile Martin Tomaško yönetiminde. "Deneyin bilimsel amaçları, (1) Titan'ın termal dengesi çalışmaları için güneş enerjisi profilinin ölçümü; (2) kompozisyon, topografya ve topografya çalışmaları için yüzeyin görüntüleme ve spektral yansıma ölçümleri dahil olmak üzere dört alana ayrılır. alçalma sırasında rüzgar profilinin doğrudan ölçümlerinin yanı sıra yüzeyi oluşturan fiziksel işlemler; (3) güneş aureolü dahil olmak üzere saçılan güneş ışığının parlaklık ve lineer polarizasyon derecesinin ölçümleri ile birlikte aerosollerin yok olma optik derinliğinin ölçümleri Titan atmosferindeki aerosollerin boyutunu, şeklini, dikey dağılımını, optik özelliklerini, kaynaklarını ve yutaklarını incelemek için dalga boyu ve yüksekliğin bir fonksiyonu olarak ve (4) özellikle atmosferin bileşimini incelemek için aşağı doğru güneş akısı spektrumunun ölçümleri. iniş boyunca metan karışım oranı profili."

Gaz Kromatograf Kütle Spektrometresi (GC/MS)

Yük Tehlikeli Servis Tesisinde (PHSF) bir işçi, Huygens için deney platformunun alt tarafının arkasında duruyor .

Bu cihaz, Titan atmosferindeki kimyasalları belirlemek ve ölçmek için tasarlanmış bir gaz kimyasal analizörüdür. Analiz için yüksek irtifada doldurulmuş örnekleyicilerle donatıldı. Kütle spektrometresi , yüksek voltaj dört kutuplu, her bir gazın moleküler ağırlıklı bir model ve ile gerçekleştirilmiştir moleküler ve izotopik türlerin daha güçlü bir ayırma oluşturmak için toplanan verileri gaz kromatografı . İniş sırasında, GC/MS ayrıca kendisine Aerosol Toplayıcı Pirolizörden geçirilen piroliz ürünlerini (yani, ısıtma ile değiştirilen numuneler) de analiz etti. Son olarak, GC/MS Titan'ın yüzeyinin bileşimini ölçtü. Bu araştırma, temas üzerine yüzey malzemesini buharlaştırmak için GC/MS cihazının çarpmadan hemen önce ısıtılmasıyla mümkün olmuştur. GC/MS, Goddard Uzay Uçuş Merkezi ve Michigan Üniversitesi'nin Uzay Fiziği Araştırma Laboratuvarı tarafından geliştirildi.

Aerosol Toplayıcı ve Pirolizör (ACP)

ACP deneyi, filtreler aracılığıyla atmosferden aerosol partiküllerini çekti , daha sonra uçucu maddeleri buharlaştırmak ve karmaşık organik malzemeleri ayrıştırmak için yakalanan numuneleri fırınlarda ( piroliz işlemini kullanarak) ısıttı . Ürünler, analiz için bir boru boyunca GC/MS cihazına akıtıldı . Farklı irtifalarda numune toplamak için iki filtre sağlandı. ACP, Laboratoire Inter-Universitaire des Systèmes Atmosphériques'de (LISA) bir (Fransız) ESA ekibi tarafından geliştirilmiştir .

Yüzey Bilimi Paketi (SSP)

SSP, yüzeyin katı mı yoksa sıvı mı olduğu, çarpma noktasında Titan yüzeyinin fiziksel özelliklerini belirlemek için tasarlanmış bir dizi sensör içeriyordu. İnişin son 100 m'sinde (300 ft) etkinleştirilen akustik bir siren , iniş hızını ve yüzey pürüzlülüğünü (örneğin dalgalar nedeniyle) ölçerek yüzeye olan mesafeyi sürekli olarak belirledi. Cihaz, yüzey sıvı olsaydı, siren "okyanus"taki sesin hızını ve muhtemelen ayrıca yeraltı yapısını (derinlik) ölçecek şekilde tasarlanmıştır. İniş sırasında , ses hızının ölçümleri , atmosferik bileşim ve sıcaklık hakkında bilgi verdi ve bir ivmeölçer, yüzeyin sertliğini ve yapısını gösteren, çarpma anında yavaşlama profilini kaydetti. Bir eğim sensörü , iniş sırasında sarkaç hareketini ölçtü ve ayrıca, inişten sonra sondanın tutumunu belirtmek ve dalgalardan kaynaklanan herhangi bir hareketi göstermek için tasarlandı. Yüzey sıvı olsaydı, diğer sensörler de yoğunluğunu , sıcaklığını, termal iletkenliğini , ısı kapasitesini, elektriksel özelliklerini ( geçirgenlik ve iletkenlik) ve kırılma indisini (kritik açı refraktometresi kullanarak) ölçebilirdi . Huygens yüzeye inerken bir penetrometre izi oluşturmak için Huygens iniş modülünün altından 55 mm (2,2 inç) çıkıntı yapan bir penetrometre aleti kullanıldı . Bu, gövde yüzeyinin kırılıp iniş tarafından gövdeye doğru itildiği sırada alete uyguladığı kuvvet ölçülerek yapıldı. İz, bu kuvveti yaklaşık 400 ms'lik bir süre boyunca zamanın bir fonksiyonu olarak gösterir. İzde, aletin DISR kamera tarafından fotoğraflanan yüzeydeki buzlu çakıllardan birine çarptığını gösteren bir ilk sivri uç var.

Huygens SSP Uzay Bilimleri Bölümü tarafından geliştirilen Kent Üniversitesi Profesörü yönetiminde ve Rutherford Appleton Laboratuvarı Uzay Bilimleri Bölümü John Zarnecki . John Zarnecki 2000 yılında transfer olduğunda SSP araştırma ve sorumluluğu Açık Üniversite'ye devredildi.

uzay aracı tasarımı

Uygulama çok katmanlı yalıtım son montajı esnasında, parlak ışık altında parıldıyor. MLI'nin altın rengi , kehribar renkli Kapton levhaların arkasındaki alüminyum kaplamadan yansıyan ışıktan kaynaklanmaktadır .

Huygens ana yükleniciliğinde inşa edildi Aérospatiale onun içinde Cannes Mandelieu Uzay Merkezi , Fransa, şimdi parçası Thales Alenia Space . Isı kalkanı sistemi, şu anda Airbus Defence and Space'in bir parçası olan Bordeaux yakınlarındaki Aérospatiale'nin sorumluluğunda inşa edildi .

Paraşüt

Martin-Baker Uzay Sistemleri, Huygens'in paraşüt sistemlerinden ve sondanın Titan'a inişini kontrol eden yapısal bileşenler, mekanizmalar ve pirotekniklerden sorumluydu . IRVIN-GQ , Huygens'in paraşütlerinin her birinin yapısının tanımlanmasından sorumluydu . Irvin, Martin-Baker Uzay Sistemleri ile sözleşmeli olarak sondanın iniş kontrol alt sistemi üzerinde çalıştı .

Kritik tasarım hatası kısmen çözüldü

Lansmandan uzun süre sonra, birkaç ısrarcı mühendis, Cassini'deki iletişim ekipmanının, Huygens tarafından iletilen tüm verilerin kaybına neden olabilecek, potansiyel olarak ölümcül bir tasarım hatası olduğunu keşfetti .

Yana Huygens Dünya doğrudan iletmek için çok küçük, bu şekilde tasarlanmıştır iletmek telemetri için Titan atmosferi boyunca inen elde edilen veriler Cassini tarafından radyo da geniş 4 m (13 ft) çap, ana anten kullanarak Dünya için iletmekteydi, . Bazı mühendisler, özellikle de ESA ESOC çalışanları Claudio Sollazzo ve Boris Smeds , bu özelliğin piyasaya sürülmeden önce yeterince gerçekçi koşullar altında test edilmemiş olmasından rahatsız oldular. Smeds, biraz zorlukla, üstlerini Cassini uçuştayken ek testler yapmaya ikna etmeyi başardı . 2000 yılının başlarında , Dünya'dan Cassini'ye değişen güç ve Doppler kayma seviyelerinde simüle edilmiş telemetri verileri gönderdi . Cassini'nin verileri doğru şekilde aktaramadığı ortaya çıktı .

Bunun nedeni, orijinal uçuş planına göre, Huygens Titan'a ineceği zaman , Cassini'ye göre hızlanarak , sinyalinin Doppler kaymasının değişmesine neden olmasıydı . Sonuç olarak, Cassini'nin alıcısının donanımı, bir dizi kaydırılmış frekansı alabilmek için tasarlandı. Bununla birlikte, üretici yazılımı , Doppler kaymasının yalnızca taşıyıcı frekansını değil, aynı zamanda saniyede 8192 bitte faz kaydırmalı anahtarlama ile kodlanan faydalı yük bitlerinin zamanlamasını da değiştireceğini hesaba katamadı .

Bellenimi yeniden programlamak imkansızdı ve bir çözüm olarak yörüngenin değiştirilmesi gerekiyordu. Huygens , başlangıçta planlanandan bir ay sonra ayrıldı (Kasım yerine Aralık 2004) ve Titan'a, iletimleri Cassini'ye göre hareket yönüne dik olacak şekilde yaklaştı ve Doppler kaymasını büyük ölçüde azalttı.

Yörünge değişikliği, tasarım kusurunun büyük ölçüde üstesinden geldi ve iki radyo kanalından birinden gelen bilgiler alakasız bir hata nedeniyle kaybedilmesine rağmen, veri iletimi başarılı oldu.

Kanal A verileri kayboldu

Huygens , Kanal A ve B veya Zincir A ve B olarak adlandırılan iki yedekli S-bant radyo sistemini kullanarak Dünya'ya geçiş için telemetri ve bilimsel verileri Cassini yörünge aracına iletmek üzere programlandı . Huygens'in hareketinin neden olduğu küçük frekans değişikliklerini inceleyerek rüzgar hızlarını ölçün . Tam fazlalıktan kasıtlı olarak ayrılan bir diğerinde, alçalan görüntüleyiciden gelen resimler, her kanal 350 resim taşıyacak şekilde bölündü.

Cassini , uzay aracına gönderilen komut dizisindeki bir hata nedeniyle A kanalını hiç dinlemedi. Avrupa Uzay Ajansı yetkililerine göre, yörüngedeki alıcıya asla açılması emredilmedi. ESA, hatanın kendileri tarafından bir hata olduğunu, eksik komutun ESA tarafından Huygens görevi için geliştirilen bir komut dizisinin parçası olduğunu ve Cassini tarafından teslim edildiği gibi yürütüldüğünü duyurdu .

Kanal A kullanılmadığı için planlanan 700 adet yerine sadece 350 adet fotoğraf alındı. Cassini ve Huygens arasındaki tüm Doppler radyo ölçümleri de kayboldu. Cassini'nin yaptığı kayıp ölçümler kadar doğru olmasa da, Huygens'in Dünya'dan Doppler radyo ölçümleri yapıldı. Üzerinde ivmeölçer sensörlerin kullanılması Huygens ve VLBI pozisyonunun izleme Huygens Dünya'dan sonda makul doğru rüzgar hızı ve yönü hesaplamalar yapılabilir izin verdi.

İniş Yeri

Sonda Titan'ın yüzeyine 10.573°G 192.335°W'de indi . 10°34′23″G 192°20′06″G /  / -10.573; -192.335

Kızıl haç, Huygens'in iniş alanını işaret ediyor . Sağdaki parlak bölge Xanadu Bölgesi'dir .

Ayrıca bakınız

Referanslar

alıntılar

bibliyografya

  • Nature 438 , Aralık 2005 - Dokuz makale, editöre mektuplar ve ilgili medyada analiz edilen sonuçlar çevrimiçi olarak ücretsiz erişime açıktır.

daha fazla okuma

  • Ralph Lorenz (2018). NASA/ESA/ASI Cassini-Huygens: 1997'den itibaren (Cassini yörünge aracı, Huygens sondası ve gelecekteki keşif konseptleri) (Sahiplerin Atölye El Kitabı) . Haynes Kılavuzları, İngiltere. ISBN'si 978-1785211119.

Dış bağlantılar