Автоматическая межпланетная станция ( АМС ) — беспилотный космический аппарат , предназначенный для полёта в межпланетном космическом пространстве (не по геоцентрической орбите ) с выполнением задач по исследованию объектов Солнечной системы и космического пространства. Космические обсерватории (телескопы), выведенные за пределы геоцентрической орбиты, но предназначенные главным образом для исследований за пределами Солнечной системы, к АМС не относятся .

В то время как государств, имеющих околоземные спутники , много десятков, сложные технологии межпланетных станций освоили немногие: СССР (и его наследник Россия ), США , члены ЕКА (22 страны Европы ), Япония , Индия , Китай и ОАЭ (помимо этого, миссию к Луне отправлял Израиль , но она окончилась неудачей). Целями большинства миссий являются Луна , Марс , Венера и околоземные астероиды , а во внешнюю Солнечную систему (то есть за главный пояс астероидов) миссии отправляли только США и ЕКА . В настоящее время действуют более 20 миссий.

Задачи

АМС обычно предназначается для выполнения комплекса задач, начиная научно-исследовательскими проектами и заканчивая политическими демонстрациями. Типичными объектами для исследовательских задач являются другие планеты , карликовые планеты , их естественные спутники , кометы , астероиды , а также Солнце и космическое пространство. При этом обычно производится фотографирование, сканирование рельефа; измеряются текущие параметры магнитного поля , радиации , температуры ; химический состав атмосферы другой планеты, грунта и космического пространства вблизи планеты; проверяются сейсмические характеристики планеты.

Связь

Накопленные измерения периодически передаются на Землю с помощью радиосвязи. Большинство АМС имеют двунаправленную радиосвязь с Землёй, что даёт возможность использовать их как дистанционно управляемые приборы. В данный момент в качестве канала для передачи данных используют частоты в радиодиапазоне. Исследуются перспективы применения лазеров для межпланетной связи. Большие расстояния создают существенные задержки при обмене данными, поэтому АМС стремятся максимально увеличить. Современные АМС обладают большой степенью автономности и используют бортовые компьютеры для самостоятельной работы в течение продолжительных промежутков времени .

Конструкция

АМС могут обладать различной конструкцией, но обычно они имеют множество схожих особенностей.

Источниками электроэнергии на борту АМС в настоящее время являются солнечные батареи (в большинстве случаев) или радиоизотопные термоэлектрические генераторы . Радиоизотопные генераторы используются в тех случаях, когда АМС должна действовать на значительном удалении от Солнца, где использование солнечных батарей неэффективно . Запас электроэнергии на случай возможных перебоев обеспечивает специальная аккумуляторная батарея. В приборном отсеке поддерживается температура, достаточная для нормального функционирования всех находящихся там устройств. Бортовая астроинерциальная навигационная система состоит из инерциальных датчиков, астрокорректора (устройства сбора и предварительной обработки астрономической информации); совместно с наземными службами она определяет угловую ориентацию в пространстве и координаты. Для управления ориентацией в пространстве АМС использует гиродины , корректирующие ракетные двигатели. Для ускорения или торможения во время полёта, а также для коррекций траектории используются ракетные двигатели, а в последнее время — электрические ракетные двигатели .

Для радиосвязи используются преимущественно параболические и фазированные антенны, работающие на гигагерцовых частотах. Крупные АМС зачастую имеют разделяющуюся конструкцию. Например, по прибытии к планете назначения от АМС может отделяться спускаемый аппарат, который обеспечивает мягкую посадку неподвижной планетарной станции или планетохода либо обеспечивает размещение в атмосфере аэростата с научной аппаратурой , а оставшаяся на орбите спутника планеты часть АМС (орбитальная станция) может выполнять функции радиоретранслятора.

История

Первой автоматической межпланетной станцией была « Луна-1 », пролетевшая вблизи Луны (январь 1959). Наиболее успешными АМС являются аппараты серий « Вояджер », « Венера », « Луна », « Маринер », « Пионер », « Викинг », « Вега », « Чанъэ », а также аппараты « Галилео », « Кассини », « Новые горизонты ».

Рекорд по длительности работы демонстрируют два аппарата « Вояджер », запущенные в 1977 году.

Новым этапом в развитии АМС является применение ионных и плазменных электроракетных двигателей. Пример тому — миссия Dawn , исследующая пояс астероидов.

• Автоматические межпланетные станции
• 
  « Маринер-9 »
• 
  « Вояджер-2 » в космосе (рисунок)
• 
  « Кассини-Гюйгенс » выходит на орбиту Сатурна (рисунок)
• 
  « Дип Импакт » у кометы Темпеля (рисунок)
• 
  « Розетта » и « Филы » у кометы Чурюмова — Герасименко (рисунок)
• 
  « Новые горизонты » в системе Плутон — Харон (рисунок)
• 
  «Юнона» на орбите Юпитера (рисунок)

Траектории межпланетных перелётов

После того, как зонд покинул окрестности Земли, его траектория примет вид орбиты вокруг Солнца, близкой к орбите Земли. Добираться до другой планеты с энергетической точки зрения целесообразнее по эллиптической гомановской траектории , причём наибольшей экономии топлива позволяет достичь метод так называемой « гравитационной пращи » — дополнительного разгона КА в гравитационном поле промежуточных на маршруте планет . Это позволяет взять на борт меньше топлива, а значит, больше оборудования, однако такой манёвр доступен далеко не всегда.

Для высокоточных измерений с Земли траектории автоматической межпланетной станции используют несколько наземных станций и метод радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой . Кроме того, используется радиоизлучение близкого к направлению на АМС квазара , поскольку квазары, ввиду большой удалённости, в отличие от звёзд, выглядят практически неподвижными. Например, для определения параметров траектории АМС « Экзомарс-2016 » использовалось радиоизлучение квазара .

См. также

• Список межпланетных космических аппаратов
• Список космических аппаратов, исследовавших карликовые планеты и астероиды

Примечания

Ссылки

• на сайте NASA (англ.)
• (англ.)
• (англ.)
• (англ.)
• (недоступная ссылка) (англ.)