СПРАЙТ (космический корабль) - SPRITE (spacecraft)

СПРАЙТ
Тип миссииАтмосферный зонд
ОператорНАСА
Продолжительность миссииКруиз: 10 лет
Свойства космического корабля
Тип космического корабляАтмосферный зонд
АвтобусCRSC
РазмерыАтмосферный зонд: 86,7 x 53,6 см
Начало миссии
Дата запускаНоябрь 2024 г. (предлагается)
РакетаАтлас В 401 (предлагается)
Сатурн атмосферный зонд
Компонент космического корабляАтмосферный зонд
Вход в атмосферуНоябрь 2034 г. (предлагается)
Пролетая Сатурн
Компонент космического корабляCRSC
Ближайший подходНоябрь 2034 г. (предлагается)
Расстояние≈100 000 км
 
Для сравнения: изображение зонда Галилео, проникшего в атмосферу Юпитера в 90-х годах.

СПРАЙТ (Saturn PRobe Интерьер и исследователь атмосферы) был предложен Сатурн концепция миссии атмосферного зонда. SPRITE - это конструкция зонда входа в атмосферу, который будет путешествовать к Сатурну с Земли на собственном круизном этапе, затем войдет в атмосферу Сатурна и спустится, производя измерения. на месте.

Обзор

Многие фундаментальные вопросы о Сатурн не были полностью исследованы в конце Кассини миссия в сентябре 2017 г. из-за ограничений в его реализации и научном оснащении. Прямые измерения структуры атмосферы и благородный газ и изобилие элементов Сатурна необходимы, чтобы различать конкурирующие модели Формирование Солнечной системы, а также предоставить улучшенный контекст для экзопланета системы.[1] Зонд SPRITE коренным образом изменит наше понимание структуры и состава атмосферы Сатурна и позволит лучше понять внесолнечную планеты-гиганты.[2]

СПРАЙТ был предложен Калтех Лаборатория реактивного движения с главным исследователем Эми Саймон в НАСА с Центр космических полетов Годдарда.

Предложение New Frontiers

Концепция миссии SPRITE была предложена в 2016 году как миссия, финансируемая НАСА. Программа New Frontiers миссия 4, но она не была выбрана для разработки. Окончательный выбор миссии был Стрекоза миссия на Титан[3] с ЦЕЗАРЬ Миссия по возвращению образца кометы выбрана для изучения, но не выбрана в качестве окончательного варианта.[4]

Как работает эта программа, она может быть повторно представлена ​​в другом процессе отбора. New Frontiers - это миссия большего размера с меньшими возможностями, которая началась с Новые горизонты зонд к Плутону и за его пределами с миссией, превышающей 1 миллиард долларов США.

Цели

2013-2022 гг. Десятилетний обзор планетарной науки определила миссию зонда Сатурна как высокоприоритетную цель миссии НАСА Программа New Frontiers из-за необходимости на месте измерения на глубину 10 бар и более.[5] Команда SPRITE объясняет, что «для развития более глубокого понимания формирования, эволюции и структуры Солнечной системы важно, чтобы роль, которую играет планеты-гиганты быть хорошо понятым, и этого нельзя добиться без на месте измерения состава, структуры, динамики и процессов в атмосфере Сатурна ». Для этого ученые миссии поставили перед собой две основные цели:

  1. Собирать и анализировать свидетельства Сатурн Становление и ранняя эволюция.[6][7]
    1. Получите химический перечень тропосферы Сатурна, чтобы различать конкурирующие модели формирования планет и степень миграции в ранней Солнечной системе.
    2. Сдерживать Сатурн С гелий истощение, чтобы согласовать наблюдаемые температуры с моделями термической эволюции
  2. Раскройте правду внизу Сатурн Облака.[6][7]
    1. Измерение химического состава атмосферы Сатурна in situ для проверки моделей конденсации и интерпретации состава, наблюдаемого дистанционно
    2. Провести на месте описание структуры тропосферных облаков Сатурна, чтобы обеспечить достоверную основу для моделей поиска облаков.
    3. Определение трехмерной динамики атмосферы Сатурна in situ в одном месте, чтобы связать глобальную циркуляцию и аналитические модели движений верхней части облаков, изменяющихся во времени

Космический корабль

Сатурн в естественном цвете, сфотографировано Кассини в июле 2008 г.

Концепция миссии SPRITE состоит из космического корабля-ретранслятора (CRSC) и входного зонда, который опускается как минимум на десять бары.[8] Стратегия спуска предусматривает использование теплозащитного экрана, за которым следует парашют, который позволит зонду собрать данные в течение двух часов.[8] Зонд будет обеспечивать прямые измерения состава и структуры атмосферы (включая динамику) на траектории спуска зонда, обеспечивая науку, недоступную для измерений с помощью дистанционного зондирования.[9]

В питаемый солнечной энергией CRSC будет нести многоканальный формирователь изображений для визуализации местоположения перед входом и обеспечения визуализации глобального контекста для измерений зонда.[8] Модуль CSRC не будет вращаться вокруг Сатурна, но один раз пролетит мимо Сатурна, чтобы передать научные данные зонда на Землю несколько раз через Сеть Deep Space.[8]

Полезная нагрузка

Предлагаемый зонд входа в атмосферу SPRITE будет нести полезную нагрузку научного инструмента для измерения структуры, динамики, состава, химического состава атмосферы Сатурна и облаков как минимум до 10 бары.[7]

Концептуальная полезная нагрузка состоит из двух спектрометров:[8] а квадрупольный масс-спектрометр измерил бы благородные газы и изотопы благородных газов с чрезвычайной чувствительностью. Особое значение имеют измерения гелия (Он ), ключ к пониманию тепловой эволюции Сатурна;[7] и настраиваемый лазерный спектрометр который будет измерять молекулярные содержания и отношения изотопов, чтобы определить химическую структуру атмосферы Сатурна, и неравновесные частицы, такие как окись углерода (CO ), фосфин (PH
3 ) и этан (C
2ЧАС
6 ), по которому можно сделать вывод о глубоководности Сатурна.[7]

Инструмент структуры атмосферы (ASI) обеспечит профиль давления и температуры атмосферы Сатурна для определения профиля статической стабильности по высоте, а в сочетании с измерениями облаков с помощью нефелометр, он бы пролил свет на процессы, которые определяют расположение и структуру множества облачных слоев Сатурна. ASI также включает акселерометры для измерения входных ускорений, по которым можно восстановить траекторию входа и спуска зонда и охарактеризовать тепловую структуру верхних слоев атмосферы.[8]

В Допплер Эксперимент с ветром обеспечит измерение трехмерной динамики атмосферы Сатурна с использованием сверхстабильного осциллятора, включая профиль местных ветров с глубиной и вертикальными движениями атмосферных волн.[7]

Запуск и траектория

Было предложено запустить SPIRITE в конце ноября 2024 года. Зонд будет следовать за гравитационными силами Земля-Венера-Земля-Земля и достигнет Сатурна в ноябре 2034 года. Атмосферный зонд отделится от CRSC за 30 дней до входа. Снимки и наблюдения будут длиться 6 дней до входа. CRSC пролетит мимо Сатурна на расстояние примерно 100 000 км, продолжая следовать траектории ухода от Солнца.

Объекты, которые посетит СПИРИТ

  • Венера-настоящий цвет

    Венера (облет)

  • Земля Западное полушарие

    Земля (3 раза)

  • Сатурн с орбитального аппарата Кассини (2004-10-06)

    Сатурн (пролет + атмосферный зонд)

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Саймон, Эми; Банфилд, Д. (11 июня 2016 г.). "Saturn PRobe Интерьер и исследователь атмосферы (SPRITE)". Технические отчеты НАСА. Получено 2017-09-17.
  2. ^ Чанг, Кеннет (15 сентября 2017 г.). «Обратно к Сатурну? Предлагается пять миссий вслед за Кассини». Нью-Йорк Таймс. Получено 2017-09-18.
  3. ^ Джефф Фуст, НАСА выбрало дрон Titan для следующей миссии New Frontiers, Космические новости, 27 июня 2019 г. Проверено 15 июля 2019 г.
  4. ^ Новая пограничная миссия НАСА будет искать инопланетную жизнь или раскрывать историю Солнечной системы. Элана Гловац, IB Times. 20 декабря 2017.
  5. ^ Перспективы и путешествия планетарной науки на десятилетие 2013-2022 гг. (PDF). Издательство национальных академий. 2011. С. 15–16. ISBN  978-0-309-22464-2.
  6. ^ а б Саймон, Эми (11 июня 2016 г.). "СПРАЙТ - Сатурн PRobe Интерьер и исследователь атмосферы" (PDF). НАСА. Получено 2017-09-17.
  7. ^ а б c d е ж Аткинсон, Дэвид Х .; Саймон, Эми; Банфилд, Дон (2017). "Миссия Saturn PRobe Interior and aTmosphere Explorer (SPRITE)" (PDF). Рефераты по геофизическим исследованиям. 19. Получено 2017-09-17.
  8. ^ а б c d е ж Д. Аткинсон, А. А. Саймон, Д. Бэнфилд, С. Атрейя, Дж. Блэксберг, В. Бринкерхоф, А. Колапрет, А. Кустенис, Л. Флетчер, Т. Гийо, М. Хофштадтер, Дж. Лунин, П. Махаффи , М. Марли, О. Мусис, Т. Спилкер, М. Трейнер, К. Вебстер. (2017). "Новые рубежи Сатурн PRobe Интерьер и атмосфера" (PDF). Тезисы EPSC. 11. Получено 2017-09-18.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  9. ^ Изучение Сатурна - миссия Saturn PRobe Interior and aTmosphere Explorer (SPRITE). Аткинсон, Дэвид Х .; Саймон, Эми А .; Банфилд, Дон; Атрея, Сушил К .; Блэксберг, Джордана; Бринкерхоф, Уильям; Колапрет, Энтони; Кустенис, Афина; Флетчер, Ли; Гийо, Тристан; Хофштадтер, Марк; Лунин, Джонатан I .; Махаффи, Пол; Марли, Марк С .; Мусис, Оливье; Spilker, Thomas R .; Тренер Мелисса Дж .; Вебстер, Крис. Американское астрономическое обществоЗаседание ДПС №48, id.123.29. 16–21 октября 2016 г.