Серия празднования годовщины миссии Voyager: введение
По мере приближения космического корабля Voyager к 40-м годам в космосе, AllAboutCircuits будет отмечать достижения с еженедельной серией статей, которая напоминает читателей о достижениях в области электротехники прошлого поколения.
Для каждого из следующих девяти выходных дней авторы AAC будут сосредоточены на разных аспектах дизайна миссии Voyager. Мы надеемся, что наши читатели, участвовавшие в программе, воспользуются возможностью, чтобы представить из первых рук комментарий об их опыте на форумах или в дискуссионной области ниже.
Ознакомьтесь с остальной частью серии здесь:
- RTG (радиоизотопный термоэлектрический генератор)
- Связь на большие расстояния
- Компьютеры управления, данных и управления положением
- Камеры, поляриметры и магнитометры
- Инфракрасный интерферометр, спектрометр и радиоастрономия
История путешественника 1 и 2
Видео выше также можно увидеть на сайте Лаборатории реактивного движения НАСА
Гранд-тур
Два идентичных космических зонда Вояджера были запущены летом 1977 года на траектории, которая доставит космический корабль к внешним планетам и лунам солнечной системы. При каждой встрече космический корабль набирал скорость для конечной траектории, которая выводила бы их из Солнечной системы и в межзвездное пространство.
Графика показывает путь Voyager I и Voyager II за последние 40 лет. Voyager 1 движется над плоскостью эклиптики, а Voyager 2 движется ниже плоскости эклиптики. Кредит: Марк Хьюз (основанный на работе Томаса Франка)
Voyager 2 стартовал 20 августа 1977 года на медленном пути, который посетил планеты и луны Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Приведенный в действие тремя радиоизотопными термоэлектрическими генераторами (РТГ) и вооруженный множеством научных экспериментов, он воспользовался уникальным расположением солнечной системы, чтобы посетить самые отдаленные планеты в едином непрерывном путешествии.
Voyager 2 является более медленным из двух космических аппаратов и в настоящее время путешествует по гелиопаузе, когда он путешествует в межзвездное пространство. Это также единственный из двух космических кораблей, которые посещают все четыре внешние планеты (и их луны). В то время как в своем грандиозном туре он доставил ~ 18 000 фотографий возле Юпитера, ~ 16 000 фотографий возле Сатурна, ~ 8 000 фотографий возле Урана и ~ 10 000 фотографий возле Нептуна.
Временная шкала Voyager 2 показывает исторические и выбирает критические инженерные моменты, при этом доступная мощность снижается со временем
Voyager 1 запустил 16 дней после Voyager 2 5 сентября 1977 года на более быстрой траектории, которая позволила ему обогнать «Вояджер-2» 5 марта 1979 года. Его путешествие привело его к Юпитеру и Сатурну, где он сделал снимки, сопоставимые с теми, которые были сделаны Вояджер 2. Когда он покинул спутники Сатурна, он повернулся вверх, по пути из солнечной системы. Voyager 1, как полагают, вступил в межзвездное пространство 25 августа 2012 года.
Voyager 1 Timeline показывает исторические и выбирает критические инженерные моменты, при этом доступная мощность снижается со временем
Расположение планет вокруг Солнца позволило космическому кораблю путешествовать с планеты на планету с помощью гравитационной рогатки, чтобы увеличить скорость и изменить траекторию. Взаимодействие передает импульс от планеты к космическому аппарату.
$$ - \ triangle P_ { text {planet}} = + \ triangle P _ { text {Voyager}} $$
$$ - \ text {m} _ { text {planet}} cdot (- \ triangle \ text {v} _ { text {planet}}) = \ text {m} _ { text {Voyager}} cdot (+ \ triangle \ text {v} _ { text {Voyager}}) $$
Поскольку масса луны или планеты, используемой для гравитационного рогатки, значительно больше (20-25 порядков величины), изменение скорости луны или планеты, используемой для маневра, несущественно.
$$ \ text {m} _ { text {Planet}} cdot (- \ triangle \ text {v} _ { text {planet}}) = \ text {m} _ { text {Voyager}} cdot (+ \ triangle \ text {v} _ { text {Voyager}}) $$
$$ - \ triangle \ text {v} _ { text {Planet}} = \ frac { text {m} _ { text {Voyager}}} { text {m} _ { text {Planet}} } cdot \ triangle \ text {v} _ { text {Voyager}} = \ frac {10 ^ {3} text {kg}} {10 ^ {27} text {kg}} cdot \ triangle \ text {v} _ { text {Voyager}} approx 0 $$
Незначительный эффект для более крупного тела похож на то, что произойдет с теннисным мячом, который отскочил от передней части быстро движущегося поезда - теннисный мяч уйдет с новым направлением движения и новой скоростью, в то время как поезд будет замедляются только незаметно.
Космический корабль, который входит в область космоса около планеты или луны, будет испытывать силу в направлении центра масс планеты. При приближении к движущейся планете импульс (изменение импульса), который испытывает космический корабль, когда он движется к планете, отличается от импульса, который испытывает космический корабль, когда он уходит, а результатом является ускоренный космический корабль.
Когда космический корабль приближается к планете, он может летать в область пространства позади направления движения планеты, чтобы набирать скорость, или он может летать в область пространства перед путешествием планеты, чтобы уменьшить скорость
О космическом корабле
Космические корабли Voyager 1 и Voyager 2 имеют идентичный дизайн и инструменты
В этой серии статей, выпущенных в эти недели, предшествующие 40-летию запуска космического корабля «Вояджер», AAC рассмотрит и объяснит несколько аспектов этой миссии, в том числе:
- Мощность: три радиоизотопных термоэлектрических генератора с мощностью плутония-238 питают каждый космический аппарат.
- Коммуникации: очень большие расстояния между СВЧ-передачей передают данные управления на космический корабль и из экспериментов на Землю для анализа.
- Компьютеры и обработка данных: компьютеры Voyagers были сконструированы без микроконтроллеров, и данные были сохранены на магнитной ленте.
-
Научные инструменты
- Камеры: одна широкоформатная камера с фокусным расстоянием 200 мм и одна камера с фокусным расстоянием 1500 мм с узким полем и множество фильтров обеспечивают фотографии и средства анализа планет и лун
- Радиотехнические системы: анализ нарушения радиосигналов от системы связи для вывода массы, плотности и формы мешающего объекта
- Инфракрасный интерферометр, спектрометр и УФ-спектрометр: Широкоспектральный, с высоким разрешением и малошумящие приборы позволяют анализировать атмосферу планет и лун
- Трехосный магнитометр с магнитным полем: два низкопольных (от 2 пТ до 50 мкТ) и два магнитометра с высоким полем (12 нТл-2 мТ) позволяют проводить наблюдение за магнитными полями вблизи планет и лун, а также в межпланетном и межзвездном пространстве
- Плазменный спектрометр: два плазменных детектора Фарадея-чашки анализируют скорость, плотность и давление ионов плазмы на межзвездном и планетарном уровне
- Инструменты с низкой энергией заряженных частиц: несколько электронных детекторов (от 15 кэВ до 1 МэВ) и ионные детекторы (15 кэВ / нуклон до 160 МэВ / нуклон) (они используются для сбора информации о заряженных частицах (электронах, протонах, ионах) в межпланетных пространства и в магнитосфере планеты.)
- Детекторы космических лучей: детекторы нескольких частиц (0, 5-9 МэВ, 4-500 МэВ, 7-100 МэВ) определяют состав и измеряет энергетический спектр космических лучей
- Планетарная радиоастрономия: радиоприемник 20 кГц - 40, 5 МГц изучает радиоизлучение Юпитера, Сатурна и их спутников
- Фотополяриметр: поляризационные фильтры используются для исследования физических свойств атмосферы планеты
- Плазменная волновая система: измеряет плотность тепловой плазмы и компоненты электрического поля, в то время как космический аппарат находится в магнитосфере Юпитера или Сатурна
Вывод
Миссия Voyager - это кульминация невероятных достижений техники, в которых задействованы электрические системы или схемы. Новые статьи будут представлены еженедельно, и мы надеемся, что вы каждый вечер проверяете новые материалы и присоединяетесь к обсуждениям на форумах или в разделе комментариев ниже.