Найти в Дзене
Space girl

На Марс через Эрос (1966 г.)

Приветствую дорогие друзья!

Немецкий астроном Густав Витт открыл астероид (433) Эрос 13 августа 1898 года. Эрос был первым открытым астероидом, орбита которого находится за пределами Главного пояса астероидов, он является первым известным астероидом, пересекающим орбиту Марса. Эрос совершает полный оборот вокруг Солнца за 643 дня. Эрос и Земля сближаются ближе всего друг с другом подходя на расстояние около 22,5 миллионов км, каждый 81 год.

Изображение с зонда NEAR Shoemaker астероида Эрос, второго по величине околоземного астероида.
Изображение с зонда NEAR Shoemaker астероида Эрос, второго по величине околоземного астероида.

В марте 1966 года Юджин Смит, инженер из Northrop Space Laboratories в Хоторне, описал пилотируемую миссию Эрос. Он объяснил, что этот полет поможет НАСА подготовиться к пилотируемым полетам на Марс. Он писал, что- "Значение миссии Эрос для последующих пилотируемых полетов к планетам, имеющих более высокий уровень сложности, имеет немаловажное значение". Исследование Эроса также может помочь ученым изучить астероиды Главного пояса и небольшие спутники планет (например, марсианские спутники Фобос и Деймос). Смит отметил, что Эрос, пройдет в пределах 22,5 миллионов километров от Земли 23 января 1975 года, что является наиболее близкой датой сближения в 20-м веке.

В то время, когда Смит представил свою статью, НАСА и его подрядчики изучали возможность пилотируемых миссий с пролетом мимо Марса и Венеры на основе технологии «Аполлон». Ожидалось, что первый полет на Марс состоится в конце 1975 года. Среди ожидаемых преимуществ, пилотируемый пролет мимо Марса должен был дать опыт межпланетных полетов перед пилотируемыми посадками на Марс в 1980-х годах.

Инженер Northrop ожидал, что космический корабль для облета Марса, вероятно, будет настолько тяжелым, что для его запуска потребуется либо ракета «Сатурн-5» с ядерно-тепловым разгонным блоком, либо несколько полностью химических запусков «Сатурна-5» с последующей сборкой компонентов корабля на околоземной орбите. Вместо этого он продвигал идею по пилотируемому облету Эроса в 1975 году, который дал бы опыт, применимый при посадке на Марс, но при этом корабль мог быть запущен на одной модернизированной ракете «Сатурн-5».

527-дневная миссия Эрос должна была стартовать с мыса Канаверал 3 мая 1974 года, когда открылось бы 30-дневное стартовое окно. Модернизированная ракета Eros Saturn V и ее полезная нагрузка - корабль Eros Flyby Spacecraft Vehicle (EFSV), будет на 6 метров выше, чем ракета Apollo Saturn V, высотой 111 метров.

Сравнение конфигураций космических аппаратов «Аполлон» (слева) и «Эрос». За одним исключением (D — это модуль миссии «Эрос», а d — адаптер  в котором размещается лунный модуль «Аполлон»), Обозначения - a/A - система аварийного спасения; b/B - командный модуль; c/C - служебный модуль; e/E - приборный блок ракеты «Сатурн-5»; f/F - третья ступень; g/G - двигатель J-2. Конфигурация «Аполлон» будет иметь длину 143 фута; его аналог "Эрос"- 164 фута.
Сравнение конфигураций космических аппаратов «Аполлон» (слева) и «Эрос». За одним исключением (D — это модуль миссии «Эрос», а d — адаптер в котором размещается лунный модуль «Аполлон»), Обозначения - a/A - система аварийного спасения; b/B - командный модуль; c/C - служебный модуль; e/E - приборный блок ракеты «Сатурн-5»; f/F - третья ступень; g/G - двигатель J-2. Конфигурация «Аполлон» будет иметь длину 143 фута; его аналог "Эрос"- 164 фута.
Командно-служебный модуль "Эрос"
Командно-служебный модуль "Эрос"

Корабль EFSV Смита должен был состоять из конического командного модуля «Эрос» (Eros Command Module-ECM), внешне являющегося близнецом командного модуля «Аполлон», но имеющий экипаж из шести человек. А также служебного модуля «Эрос» (Eros Service Module-ESM), заменяющий служебный модуль «Аполлон» диаметром 3,9 м и длиной 7,8 м, и цилиндрический модуль (Eros Mission Module-EMM) диаметром 6,5 м и длиной 9 м. Ракета «Сатурн-5» — выведет корабль EFSV на околоземную орбиту высотой 185 км. Масса, выведенная на орбиту, включая 3 ступень ракеты и корабль, составит около 165 тонн.

Когда Смит представил свою статью, до первого полета «Аполлона-Сатурна-5» оставалось еще больше года. НАСА ожидало, что она сможет вывести около 130 тонн на околоземную орбиту высотой 185 км. Смит предложил, чтобы НАСА увеличило грузоподъемность «Сатурна-5» до 165 тонн за счет модернизации пяти двигателей J-2 на второй ступени. В качестве альтернативы, первая ступень ракеты могла быть оснащена двумя твердотопливными ускорителями, что увеличит ее грузоподъемность до колоссальных 215 тонн.

При старте третья ступень ракеты выполнит свое первое включение так же, как и в лунных миссиях «Аполлон», но его второе включение будет другим. По прибытии на опорную орбиту экипаж корабля должен был проверить системы EFSV. Если все было в порядке, в перигее включались двигатели третьей ступени чтобы поднять апогей (высшую точку орбиты) и набрать более 90% скорости, необходимой для того, чтобы покинуть околоземную орбиту и направиться к Эросу. При выгорании третьей ступени корабль по-прежнему будут вращаться вокруг Земли, но на эллиптической «промежуточной орбите вылета» с орбитальным периодом в два дня.

План полета корабля Эрос
План полета корабля Эрос

Затем астронавты отделяли командно-служебный модуль от модуля EMM, разворачивали его и стыковались, подобно тому, как это происходило в миссиях "Аполлон". После сброса отработанной третьей ступени, экипаж должен был переместиться в модуль EMM- свое основное жилое и рабочее пространство во время миссии "Эрос". Затем разворачивались восемь солнечных панелей модуля EMM, и антенна. Дискообразные солнечные панели во время вывода на орбиту находились в сложенном виде под модулем EMM. После объединения электрических и управляющих систем всех модулей, астронавты проверяли все системы корабля EFSV во второй раз. Служебный модуль будет включать в себя два маршевых двигателя RL-10A-3, которые будут использовать жидкий водород и жидкий кислород. Смит подсчитал, что служебному модулю потребуется только один двигатель для выполнения большинства маневров миссии Eros, но он включил в свою конструкцию двигатель для резервирования.

Если корабль EFSV не прошел вторую проверку, астронавты могли прервать свою миссию, отделившись от модуля EMM а затем запустить двигатели на торможение в перигее 5 мая 1974 года. Затем командный модуль отделялся от служебного и входил в атмосферу Земли. Однако, если системы корабля функционировали нормально, астронавты включили двигатели в перигее, чтобы добавить достаточную скорость, для вывода космического корабля на курс к Эросу.

Космический корабль Eros Flyby,. A = спаренные двигатели RL-10A-3; B - служебный модуль;         C - командный модуль; D - Модуль миссии EMM; E - антенна с высоким коэффициентом усиления; F = сенсорная платформа; G - четырехпанельная солнечная батарея.
Космический корабль Eros Flyby,. A = спаренные двигатели RL-10A-3; B - служебный модуль; C - командный модуль; D - Модуль миссии EMM; E - антенна с высоким коэффициентом усиления; F = сенсорная платформа; G - четырехпанельная солнечная батарея.

В центре модуля EMM должен был находиться сферический герметичный жилой модуль. В случае вспышки на солнце экипаж должен был укрыться в специальном укрытии с люками на обоих концах. Передний люк должен был вести в командный отсек, а задний - в жилой модуль. Центрифуга делила сферу на переднюю (каюты экипажа), и кормовую (зона выполнения миссии) половины. Смит надеялся, что маленькой центрифуги будет достаточно для поддержания здоровья экипажа во время 17,5-месячного путешествия корабля «Эрос», поскольку вращение всего корабля для создания гравитации, создаст инженерные проблемы — например, проектирование солнечных батарей, которые будут следить за Солнцем при вращении космического корабля. Люк в кормовой части обитаемой сферы буден вести к камере, которая, в свою очередь, оканчивается люком который открывался в космос.

Солнечные батареи и кормовая часть корабля будут направлены в сторону Солнца на протяжении большей части миссии. При этом командно-служебный модуль находился в тени, и это, наряду с изоляцией, предотвращало выкипание криогенного топлива во время длительного путешествия.

18 января 1975 года астронавты должны были начать отслеживание Эроса с помощью радара, телескопа-рефлектора с 30-дюймовым главным зеркалом и других инструментов, установленных на сенсорной платформе. 23 января 1975 года астронавты должны были скорректировать свой курс с помощью двигателей, чтобы обеспечить сближения с Эросом, и начать сбор научных данных об астероиде.

Примерно за восемь часов до максимального сближения астронавты запускали 90 килограммовый автоматический зонд, из люка в сторону астероида. Зонд должен был функционировать так же, как и лунные зонды аппарата Block III Ranger. Камера будет снимать Эрос до тех пор, пока зонд не врежется в его поверхность, передавая детальные изображения крупным планом. Параболическая антенна будет передавать на Землю данные от телевизионной камеры зонда и других приборов. Максимальное сближение с Эросом произойдет примерно в 22,5 миллионах км от Земли 28 января, всего через пять дней после сближения Земли с Эросом.

Пилотируемый космический аппарат «Эрос» проведет около 90 секунд в пределах 321 км от освещенной Солнцем стороны астероида и около 30 секунд в пределах 160 км. 30 января 1975 года экипаж должен был закончить слежение за «Эросом» и запустить двигатели, чтобы исправить отклонения курса, вызванные слабой гравитацией астероида. Астронавты должны были перенести в командный модуль научные данные, в основном пленку, и проверить его системы. 12 октября они должны были отстыковаться от модуля EMM и включить двигатели чтобы вывести корабль на курс для входа в атмосферу Земли. Затем отстыковывался служебный модуль, и капсула входила в атмосферу на скорости 12 км/с, и раскрыв парашюты приводнялась в океан.

Конгресс США отклонил планы НАСА по пилотируемым миссиям по облету Марса и Венеры в августе 1967 года, после пожара на корабле «Аполлон-1» в январе 1967 года. Предложение Смита о пилотируемой миссии «Эрос» привлекло мало внимания. Единственной пилотируемой миссией США в 1975 году был испытательный полет «Союз-Аполлон», в рамках которого была осуществлена последняя стыковка «Аполлона» с советским космическим кораблем «Союз-19» на низкой околоземной орбите.

Когда НАСА, наконец, решило исследовать околоземный астероид, был выбран Эрос. Роботизированная миссия «Встреча с околоземными астероидами» (Near-Earth Asteroid Rendezvous-NEAR) стоимостью 112 миллионов долларов — первая миссия в рамках недорогой программы НАСА «Дискавери» — стартовала с Земли 17 февраля 1996 года, через 22 года после запланированной даты запуска корабля Смита.

Орбита зонда NEAR
Орбита зонда NEAR

20 декабря 1998 года зонд NEAR не смог выйти на орбиту Эроса, потому что его компьютер прервал запуск двигателя. Три дня спустя, после перепрограммирования, NEAR пролетел мимо астероида Эрос длиной 35 км и шириной 20 км на расстоянии 3800 км. Он передал 222 изображения. Ученые выяснили, что Эрос имеет форму туфли или, как говорят некоторые-банана.

14 февраля 2000 года, после очередного оборота вокруг Солнца, NEAR наконец-то вышел на орбиту около своей цели. В марте 2000 года НАСА переименовало космический аппарат в NEAR Shoemaker в честь известного планетарного геолога и первооткрывателя астероидов и комет Юджина Шумейкера, который погиб в автокатастрофе в Западной Австралии в июле 1997 года, во время поисков кратеров от падения древних метеоритов. В течение следующего года космический аппарат передал на Землю более 160 000 изображений Эроса крупным планом. Несмотря на то, что NEAR Shoemaker был спроектирован как орбитальный аппарат, ему удалось совершить посадку на Эрос 12 февраля 2001 года. Он передавал данные гамма-спектрометра с поверхности астероида до 28 февраля 2001 года.
31 января 2012 года астероид Эрос пролетел мимо Земли на расстоянии 26,7 миллиона километров, что стало его самым близким сближением с 1975 года. 24 января 2056 года астероид пройдет немного ближе к Земле, чем в 1975 году.

Ну а на этом сегодня всё. Спасибо за внимание!

Наука
7 млн интересуются