Атмосферный зонд Сатурна - Saturn Atmospheric Entry Probe

Для сравнения: изображение зонда Галилео, проникшего в атмосферу Юпитера в 90-х годах.

Сатурн Атмосферного Вступление Probe является концепцией исследования миссии роботизированного корабля , чтобы доставить один зонд в Сатурн , чтобы изучить ее атмосферу. Концептуальное исследование было проведено в поддержку декадного обзора NASA 2010 Planetary Science Decadal Survey.

Из-за орбиты и относительного положения Сатурна и Земли запуск был предложен на 30 августа 2027 года для прибытия 22 июня 2034 года. Эта миссия была изучена для декадного обзора NASA Planetary Science Decadal Survey как возможная миссия NASA класса New Frontiers .

Обзор

Составное изображение, примерно сравнивающее размеры Сатурна и Земли.

Чтобы раскрыть процессы формирования внешних планет и эволюции Солнечной системы , потребуются подробные исследования состава, структуры и динамики внутренних пространств и атмосфер планет-гигантов. Чтобы ограничить внутреннюю структуру газовых гигантов , сочетание обоих в месте будут необходимы миссии начального зонда и дистанционного зондирования исследований гигантских планет. Миссия Saturn Atmospheric Entry Probe будет состоять из космического корабля-ретранслятора и зонда. Космический корабль-носитель отправит зонд на Сатурн, газового гиганта, и обеспечит ретрансляцию данных с зонда на Землю. Зонд будет определять структуру атмосферы, а также содержание благородных газов и изотопные отношения водорода , углерода , азота и кислорода .

Цели

• определить содержание благородных газов и изотопные отношения водорода , углерода , азота , кислорода и аргона в атмосфере Сатурна.
• определить структуру атмосферы в точке спуска зонда.

Цели уровня 2 включают:

• определять вертикальный профиль зональных ветров как функцию глубины в месте входа зонда;
• определять расположение, плотность и состав облаков в зависимости от глубины в атмосфере;
• определять изменчивость структуры атмосферы и наличие облаков на местности;
• определить вертикальный профиль водности в точке спуска зонда;
• проводить точные изотопные измерения легких элементов (например, S, N, O) в компонентах атмосферы.

Научная полезная нагрузка

Для достижения своих целей зонд должен иметь как минимум два следующих инструмента:

• масс - спектрометр (MS); он определил бы содержание благородных газов и изотопные отношения H, C, N, O и Ar в атмосфере Сатурна.
• прибор структуры атмосферы (АСИ); основанный на конструкции зонда Galileo , он будет состоять из трех датчиков для измерения температуры, давления и плотности.

График

Запуск и траектория

Запуск намечен на 30 августа 2027 года. После запуска космический корабль выйдет на гелиоцентрическую орбиту и будет выведен на траекторию полета над Землей, что предполагается осуществить 16 июля 2030 года на расстоянии 300 км. После этого космический корабль проведет 4 года в пути к Сатурну.

Фаза подхода и нацеливания

Этот этап начнется за 8 месяцев до прибытия. Зонд отделится от космического корабля-ретранслятора и упадет в атмосферу Сатурна.

Фаза науки

За несколько часов до входа зонда начнется научная фаза. Таймер событий на зонде будет инициировать действия, в то время как космический корабль-ретранслятор включит свой радиоприемник и повернется, чтобы направить свою антенну зонда-ретранслятора на место входа. Зонд войдет в атмосферу Сатурна со скоростью примерно 27 км / с, что меньше скорости зонда Галилео, равной 47,4 км / с. После фазы нагрева и торможения на входе зонд развернет тормозной парашют, а затем основной парашют, когда он достигнет атмосферного давления 0,1 бар. При давлении 1 бар парашют будет выпущен, и спускаемый модуль продолжит свободное падение в атмосфере (возможно, со стабилизацией от другого тормозного парашюта) до номинального конца миссии, через 55 минут после входа и на глубину 250 км. Зонд должен выдерживать давление не менее 10 бар.

Нисходящий канал данных, пролёт Сатурна и конец миссии

Вскоре после завершения ретрансляции данных начнется передача данных по нисходящей линии связи. Набор данных, измеренный зондом, будет составлять около 2 Мбайт , поэтому для завершения передачи данных по нисходящей линии потребуется 20 минут. Космический корабль-ретранслятор пролетит мимо Сатурна на расстоянии примерно 100 мм и продолжит движение по траектории ухода от Солнца.

Предложение миссии

После изучения концепции сделано для поддержки NASA Decadal Survey, концепция зонд Сатурн Атмосферный запись получила дальнейшее развитие в концепции миссии, которая была предложена под названием SPRITE ( «Сатурн Probe Интерьер и АТМОСФЕРНЫЕ Explorer») в НАСА программы New Frontiers навязывания в 2016 году.

Рекомендации