Astronautika: istorija

Na 130 strana, A4 formata, sa preko 200 ilustracija o jednoj od najvećih i najznačajnijih planetarnih misija do sada. I pored velikog ove obima knjige, u kojoj je pokrivena čitava misija, autor kaže da je to tek delić od onog što o čuvenoj misiji ima da se kaže.


MisijaGGDDravovicInsert iz knjige: Misija 'Galileo'

Na svim listama najvećih dostignuća u kosmičkom istraživanju, na samom vrhu se nalazi 'Galileo'– Nasin međuplanetni robot lansiran u oktobru 1989. radi studiranja Jupitera i njenih satelita. Trebalo je da provede u orbiti dve godine, počev od decembra 1995. ali je aparat radio do 2003. Bila je to naša prva sonda koja je ušla u orbitu oko Jupitera, proučavala ga dugo vremena i još uspela da izbaci jednu sondu u atmosferu. Stanica je poslala preko 30 GB informacija, uključujući 14.000 fotografija planete i satelita, kao i informacije o Jupiterovoj atmosferi. Ime je dobila po slavnom naučniku koji je 1610. otkrio 4 Jupiterova meseca pomoću prvog teleskopa u istoriji.

Dužan sam da kažem da je ova knjiga namenjena onima koji sebe doživljavaju kao ljubitelje tehnike i nauke koja leži iza svake kosmičke misije. Podsećam da je knjiga obimna i da sadrži puno složenih i pokatkad teško razumljivih događaja i objašnjenja, ali to treba razumeti jer se radi o jednoj od najsloženijih i najodlaganijih misija koje je Amerika ikad pokrenula. Svako ko se umori od čitanja savetujem da se seti da je ovo što sam napisao samo kap u moru, i da je to puki opis misije koja do tada nije imala pandana u međuplanetnom istraživanju spoljnjih planeta Sunčevog sistema i koja je ukupno trajala preko 13 godina!

UMESTO UVODA

Čim su dva slavna 'Vojadžera'uspešno lansirana 1977. godine, odmah je započeta konstrukcija sledećeg robota koji će da prouči Jupiterovu atmosferu uz pomoć jedne manje sonde. Misija je dizajnirana tako da je akcenat bio bačen na proučavanje atmosfere planete, njenih satelita i njihove geologije, magnetosfere, slanje slika planetnog sistema, itd. Planirano je da 'Galileo'bude lansiran u Zemljinu orbitu pomoću spejs šatla a onda da ga dodatni stepen 'Kentaur-G'ubrza direktno ka Jupiteru. Međutim, nakon 'Čelendžerove' nesreće, projekat sa iznošenjem 'Kentaura'u orbitu uz pomoć šatla je napušten. Posle dugih proračuna i analiza, pronađena je trajektorija koja je značajno štedela gorivo i omogućavala misiju čak i bez upotrebe 'Kentaura'. Ta trajektorija, pod skraćenicom VEEGA(Venus-Earth-Earth Gravity Assist), trebalo je da koristi Veneru i Zemlju u svrhu gravitacionih asistencija[1], tj. ubrzavanja i usmeravanja letilice ka cilju.

Kao rezultat, aparat je prvo odleteo do Venere a onda je dvaput prošao pored Zemlje pre nego što je ušao na trajektoriju leta ka Jupiteru, i onda dugih 6 godina krstario do cilja. Međutim, to vreme nije potrošeno uludo; 'Galileo'je uspeo da usput istraži Veneru i dva asteroida. Kao rezultat promene prvobitno planirane trajektorije, aparatu je bila potrebna dodatna zaštita od Sunca i njegove toplote. Zato je u onom delu putanje, kada je bio u blizini Sunca, aparat okrenut tako da se nalazio u senci 'suncobrana', ali je zato korišćenje glavne antene bilo nemoguće. Stoga je odlučeno da se antena uopšte ne otvara sve dok se sonda ne udalji dovoljno od Sunsa, a da se za to vreme komunikacija obavlja preko rezervne i slabije neusmerene antene.

Planirano je da posle dolaska do planete, 'Galileo'u orbiti radi oko dve godine, prelazeći sa jedne orbitu na drugu u cilju proučavanja pojedinih satelita. Ukupno je u prvoj fazi misije ostvareno 11 takvih orbita, i o njima će biti reči u ovoj knjizi. Zapravo, 'Galileo'je za 8 godina, koliko je proveo u Jupiterovom sistemu, napravio ukupno 35 okreta oko Jupitera pre nego što je pao na planetu...

Do 'Galilea', pored Jupitera je prošlo 5 robotskih aparata: 'Pioniri 10 i 11','Vojadžeri 1 i 2''Julisis'. Evropski 'Julisis'je tokom misije istraživanja Sunca proleteo pored Jupitera 1991. i 2004. godine, ali nije nosio kamere. Posle 'Galilea', pored Jupitera je 2000. godine proleteo i slavni 'Cassini', koji je jesenas pao na planetu.

Težina 'Galilea'je bila 2223 kg, uključujući 118 kgnaučnih instrumenata i 925 kggoriva, a nosio je i atmosfersku sondu tešku 339 kg. Visina od vrha antene do dna aparata je iznosila 5,3 m, a dužina rešetkastog nosača sa magnetometrima – 11 metara. Kosmički aparat je bio podeljen na rotacioni i stabilizovani deo.

Na letilici su se nalazije 4 antene – jedna glavna, dve pomoćne i jedna prijemna za komunikaciju sa atmosferskom sondom. Nažalost, glavna antena se nije propisno otvorena, te je komunikacija sa Zemljom vođena preko pomoćnih antena (koje su se nalazile iznad glavne antene). Brzina komunikacije je iznosila 160 b/s umesto 134 Kb/s. Razvijena je metoda kompresovanja informacija (uključujući isecanje iz kadrova crnog kosmičkog bekgraunda) i redukovanja kvaliteta pojedinih slika. Opterećenost glavnog računara je dramatično skočila, pa je deo algoritama za kompresiju zauzimao računar zadužen za 'Galileov'sistem za orijentaciju. Digitalni magnetofon za čuvanje podataka je imao kapacitet od 900 megabita[2], ali je i on tokom misije imao probleme...

                      gg1

Međuplanetna stanica'Galileo'je bila najsloženija misija do tada za istraživanje Jupiterovog sistema. Težina orbitera je bila 2223 kga sonde 339 kg. Orbiter je nosio 118 kg instrumenata a sonda 30 kg. Tokom nepunih 14 godina trajanja misije, 'Galileo'je prevalio ukupno 4,6 milijardi km.

sl1   

Rad na letilici je započet u JPL-u 1977. godine, u vreme kada su 'Vojadžeri'još bili u pripremi za lansiranje. 'Galileo'je prvobitno trebalo da bude poslat u kosmos šatlom 'Kolumbija'u januaru 1982, ali je zbog kašnjenja šatla kasnilo i lansiranje... Na slici se vidi da je čitava letilica prekrivena crnim izolacionim pokrivačima, koji su u kasnijim prepravkama tokom 1987. godine zamenjeni sjajnim.

Električna energija za instrumente, brodske sisteme i grejače poticala je iz dva radioizotopska plutonijumska generatora GPHS-RTGukupne snage 570 vati(490 W nakon dolaska do Jupitera).

Propulzivni podsistem se sastojao od marševskog motora snage 400 njutna i 12 trastera za orijentaciju od po 10 njutna, montiranih na dvometarske nosače u dve grupe po šest. Motori su imali na raspolaganju 925 kgmonometil-hidrazinaazotnog tetroksidaa potisak goriva ka motorima je obezbeđivalo 7 kghelijuma pod pritiskom, koji se nalazio u 2 posebna tanka. Čitav podsistem je po specifikaciji JPL-a napravila zapadnonemačka kompanija 'Messerschmitt-Bölkow-Blohm'[3]. Kočenje pri ulasku u Jupiterovu orbitu izveo je marševski motor, a prelaske sa jedne na drugu orbitu omogućavali su po pravilu motori za orijentaciju, mada je u dva slučaja morao da potpomogne i glavni motor.

'Galileo'je nosio 11naučnih instrumenata, a još 7se nalazilo na atmosferskoj sondi.

Aparat je bio opremljen jednom crno-belom kamerom (SSISolid State Imager)koja je pravila slike veličine 800×800 piksela. Kamera je bila napravljena po principu Schmidt-Cassegrainovogteleskopa-reflektoraprečnika 176 mm, sa silicijumskim senzorima, i bila je opremljena različitim filterima za snimanje na određenoj udaljenosti. Spektralna rezolucija kamere je bila od 0,4 do 1,1 mikrometar (vidljivi dijapazon je 0,4-0,7 μm). Srce kamere je bilo zaštićeno od radijacije tantalovim štitom debljine 1 cm. Rezolucija kamere montirane na 'Galileu'je bila 20 puta bolja od kamera ISS na 'Vojadžerima', a na nekoliko snimaka – do 1000 puta!

sl2  

Levo je grana pogonskog sistema, sa trasterima (levo) i tankovima sa gorivom. Desno je kamera SSI; teška je 29,7 kg i trošila je prosečno oko 15 W struje.

Spektrometar za mapiranje u bliskom infracrvenom spektru (NIMSNear-Infrared Mapping Spectrometer) omogućavao je snimanje slika visoke rezolucije u infracrvenom dijapazonu. Uz njegovu pomoć je bilo moguće dobijati 'temperaturne karte', izvlačiti zaključke o hemijskom sastavu površine Jupiterovih satelita i određivati termičke i hemijske karakteristike atmosfere planete, uključujući i unutrašnje slojeve. Uređaj je bio osetljiv na talase dužine od 0,7 do 5,2 μm. Teleskop, koji je bio priključen instrumentu, nije imao sočiva (samo ogledala) i imao je otvor od 9 inča.

Fotopolarimetar(PPRPhotopolarimeter-Radiometer) je bio dizajniran za merenje intenziteta i polarizacije svetlosti odbijene od Jupitera i površine njegovih satelita. Uređaj je jednovremeno obavljao funkciju polarimetra, fotometra i radiometra. Uz pomoć fotopolarimetra, dolazio je do sastava i strukture atmosfere, ali i fluksa termalnog i reflektovanog zračenja. Polarimetar je snimao elektromagnetne talase do dužine od 110 mikrona.

sl3 

Levo je NIMS. Detektori spektrometra su bili od indijuma, antimonida i silicijuma. Težak je 18 kg a trošio je oko 12 W. Desno je PPR. Dizajn je bio identičan instrumetu koji je leteo na 'Pioneer Venusu'Uređaj je bio težak 5 kg a trošio je samo 5 W struje. Otvor njegovog teleskopa je bio 10 cm.

Ultraljubičasti spektrometar (UVS/EUVUltraviolet Spectrometer/Extreme Ultraviolet Spectrometer)je radio u talasnom dijapazonu od 54 do 128 nanometara, a dodatni spektrometar – od 113 do 438 nanometara. Uz pomoć tih instrumenata utvrđene su karakteristike atmosferskih gasova, polarne svetlosti, atmosferskih bljeskova i jonizovane plazme oko Jupitera i Ije. Uz to, ultraljubičasti spektrometri su trebali da omoguće da se odredi fizičko stanje supstanci na površini satelita: leda, inja, peskolikih materija i tome slično...

Nekoliko instrumenata (npr.detektor čestica visoke energije) korišćeno je za proučavanje plazme koja ulazi u Jupiterovu magnetosferu. Detektor čestica prašine (DDSDust Detector Subsystem)mogao je da registruje u kosmosu i Jupiterovoj orbiti čestice mase od 10-7do 10-16grama. Detektovana brzina čestica je mogla da bude od 1 do 70 km/s, a broj čestica je mogao da varira od jednog sudara u 115 dana (10 megasekundi) do 100 čestica u sekundi.

Takođe su sprovedeni i nebesko-mehanički i radio-eksperimenti (tokom prolaska radio-signala kroz jonosferu i atmosferu).

sl4 

Levo su prikazani spektrometri UVSEUV. UVS je bio montiran na pokretnu platformu a EUV na rotacionu sekciju. Zajedno, uređaji su bili teški 9,7 kg i trošili su 5,9 W. Desno je DDS, koji je merio masu, naelektrisanje i brzinu čestica. Bio je težak 4,2 kg.

Atmosferska sonda, teška 339 kg i prečnika oko jednog metra, imala je padobranski sistem, radio-predajnik za vezu sa 'Galilejem'i kompaktnu grupu instrumenata. Nije imala prijemnu antenu niti sopstvene motore. Korisni teret su činili:

- pribor za utvrđivanje strukture atmosfere (merenje temperature, pritiska i gustine tokom spuštanja);

- maseni spektrometar (određivanje hemijskog sastava atmosfere);

- nefelometar (proučavanje strukture oblaka i sastava njihovih čestica);

- uređaj za snimanje munja, merenje radio-zračenja i registrovanje naelektrisanih čestica;

- instrument za precizno merenje proporcije helijuma u atmosferi;

- instrument za merenje radijacije i energije u atmosferi;

- korišćenje radio-predajnika za merenje brzine vetra preko Doplerovog efekta.

Ukupno, od lansiranja 1989. do pada na Jupiter u septembru 2003, misija 'Galileo'je koštala ~$1,5 milijardi. Misija je ukupno trajala 13 godina, 11 meseci i 3 dana.

 

[1]Zakoni nebeske mehanike su neumoljivi. Naime, da bi slali jednu sondu direktno ka Jupiteru ona treba da dostigne brzinu od najmanje 14,4 km/s, od koje je 11,2 km/s potrebno za beg od Zemljine gravitacije. Dodatni stepen (IUS) je mogao da obezbedi sondi brzinu od svega 11,93 km/s, što je bio samo deo neophodne brzine za dolet do Venere (11,64 km/s). Onaj deo brzine koja je nedostajala prikupljena je gravitacionim asistencijama pored Venere i dvaput pored Zemlje.

[2]I pored svih napora i tehnologije, sonda je mogla da šalje 2-3 slike dnevno!

[3]Većinski vlasnici ove kompanije su bili (pre)bogati naslednici iz predratnih porodica čija se prezimena nalaze u nazivu firme. 22% kompanije je pripadalo Nemačkoj, 17% državi Bavarskoj, 7% 'Siemensu', 7% 'Boschu', 7% 'Kruppu'itd. 1981. su se spojili sa ješ jednom slavnom kompanijom iz II sv. rata koja je uništavala saveznike, 'Focke Wulfom', a 1998. su se spojili sa 'Daimler Benzom''Cryslerom', a onda i sa francuskom 'Matrom'CASAiz Španije, da bi 2000. formirali 'European Aeronautic Defence and Space Company' (EADS). Bivši 'DaimlerChrysler Aerospace'danas operiše kao 'EADS Germany'. Kakav put proverenih ratnih profitera!


Pročitajte ostale e-knjige Draška Dragovića

DDragovic
E-knjige Draška Dragovića


 

 

 

Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Dodaj komentar