СПРАЙТ (космический корабль) - SPRITE (spacecraft)

Для сравнения: изображение зонда Галилео, проникшего в атмосферу Юпитера в 1990-х годах.

SPRITE ( Saturn PRobe Interior and aTmospheric Explorer ) был предложенной НАСА концепцией миссии космического зонда Сатурна . SPRITE - это конструкция зонда входа в атмосферу, который будет путешествовать к Сатурну с Земли на собственном этапе полета, затем войдет в атмосферу Сатурна и спустится, производя измерения на месте .

Обзор

Многие фундаментальные вопросы о Сатурне не были полностью исследованы в конце миссии Кассини в сентябре 2017 года из-за ограничений в его реализации и научных инструментах. Прямые измерения структуры атмосферы и содержания благородных газов и элементов Сатурна необходимы, чтобы различать конкурирующие модели формирования Солнечной системы , а также для обеспечения улучшенного контекста для систем экзопланет . Зонд SPRITE произведет революцию в нашем понимании структуры и состава атмосферы Сатурна и позволит лучше понять внесолнечные планеты-гиганты .

SPRITE была предложена Калифорнийского технологического института в Лаборатории реактивного движения с таким главным исследователем Эми Саймон в НАСА «s Goddard Space Flight Center .

Предложение New Frontiers

Концепция миссии SPRITE была предложена в 2016 году как миссия, которая будет финансироваться как миссия 4 программы NASA New Frontiers , но не была выбрана для разработки. Последним выбором была миссия Dragonfly на Титан , с миссией по возврату образцов кометы CAESAR, выбранной для изучения, но не выбранной в качестве окончательного выбора.

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 зонда New Horizons к Плутону и за его пределами с миссией, превышающей 1 миллиард долларов США.

Цели

Десятилетний обзор планетарной науки 2013–2022 годов определил миссию зонда Сатурна как высокоприоритетную цель для программы НАСА New Frontiers из-за необходимости проведения измерений на месте на глубине 10 бар и более. Команда SPRITE объясняет , что «развивать более глубокое понимание формирования, эволюции и структура Солнечной системы , очень важно , что роль , которую играют гигантские планеты должны хорошо понимать, и это не может быть достигнуто без в точке измерений состав, структура, динамика и процессы в атмосфере Сатурна ». Для этого ученые миссии поставили перед собой две основные цели:

• Соберите и проанализируйте свидетельства образования и ранней эволюции Сатурна .
  • Получите химический инвентарь тропосферы Сатурна, чтобы различать конкурирующие модели формирования планет и степень миграции в ранней Солнечной системе.
  • Ограничить Сатурн «s гелий Истощение примирить наблюдаемые температуры с термальными моделями эволюции
• Раскройте правду под облаками Сатурна .
  • Измерение химического состава атмосферы Сатурна in situ для проверки моделей конденсации и интерпретации состава, наблюдаемого дистанционно.
  • Провести на месте описание структуры тропосферных облаков Сатурна, чтобы обеспечить достоверную основу для моделей поиска облаков.
  • Определение трехмерной динамики атмосферы Сатурна in situ в одном месте для привязки глобальной циркуляции и аналитических моделей движений верхней части облаков, изменяющихся во времени.

Космический корабль

Сатурн в естественном цвете, сфотографирован Кассини в июле 2008 года.

Концепция миссии SPRITE состоит из космического корабля-ретранслятора (CRSC) и входного зонда, который опускается как минимум на десять бар . Стратегия спуска требует использования теплового экрана, а затем парашюта, который позволит зонду собрать данные в течение двух часов. Зонд будет обеспечивать прямые измерения состава и структуры атмосферы (включая динамику) вдоль траектории спуска зонда, обеспечивая науку, недоступную для измерений дистанционного зондирования.

Питание солнечной CRSC будет нести тепловизор многоканального для предварительного ввода изображения местоположения, а также для обеспечения глобального контекста визуализации для зондовых измерений. Модуль CSRC не будет вращаться вокруг Сатурна, но один раз пролетит мимо Сатурна, чтобы многократно ретранслировать научные данные зонда обратно на Землю через сеть дальнего космоса .

Полезная нагрузка

Предлагаемый зонд входа в атмосферу SPRITE будет нести полезную нагрузку научного инструмента для измерения структуры атмосферы Сатурна, динамики, состава, химического состава и облачности с точностью до 10 бар .

Концептуальная полезная нагрузка состоит из двух спектрометров: квадрупольный масс-спектрометр будет измерять благородные газы и изотопы благородных газов с чрезвычайной чувствительностью. Особое значение имеют измерения гелия ( He ), ключ к пониманию тепловой эволюции Сатурна; и настраиваемый лазерный спектрометр, который будет измерять молекулярное содержание и соотношение изотопов для определения химической структуры атмосферы Сатурна и неравновесных частиц, таких как монооксид углерода ( CO ), фосфин ( PH
₃ ) и этан ( C
₂ ЧАС
₆ ), по которому можно сделать вывод о глубоководности Сатурна.

Инструмент структуры атмосферы (ASI) предоставит профиль давления и температуры атмосферы Сатурна для определения профиля статической стабильности по высоте, а в сочетании с измерениями облачности нефелометром он сможет прояснить процессы, которые определяют местоположение и структуру множественного облака Сатурна. слои. ASI также включает в себя акселерометры для измерения входных ускорений, по которым можно восстановить траекторию входа и спуска зонда и охарактеризовать тепловую структуру верхних слоев атмосферы.

Доплеровский Эксперимент Ветра бы обеспечить меру 3-мерной динамики атмосферы Сатурна с использованием ультрастабильного генератора, в том числе профиля местных ветров с глубиной и вертикальными движениями от атмосферных волн.

Запуск и траектория

Было предложено запустить SPRITE 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 двигаться по траектории ухода от Солнца.

Объекты, которые посетит SPIRITE

• 

  Венера (облет)

• 

  Земля (3 х облета)

• 

  Сатурн (пролет + атмосферный зонд)

Смотрите также

• Зонд Галилео (Атмосферный зонд для Юпитера, введен в 1995 г.)
• Pioneer Venus Multiprobe (зонды входа в атмосферу Венеры, поступили в 1978 г.)
• Космический корабль Гюйгенс (доставлен орбитальным аппаратом Кассини на спутник Сатурна Титан)
• Зонд входа в атмосферу Сатурна (концепция аналогичного зонда входа в космический корабль для Сатурна)
• Список космических аппаратов с питанием от неперезаряжаемых батарей

использованная литература