На прошлой неделе космический аппарат ЕКА "Венера-Экспресс" завершил этап ввода в эксплуатацию на орбите, и агентство объявило, что оно готово вступить в оперативную фазу своей научной миссии. Зеркало, используемое для нацеливания на инструмент, заблокировано в положении «закрыто», что не позволяет инструменту собирать данные.
20 апреля 2006 года, после своей первой 9-дневной удлиненной орбиты вокруг Венеры, Венера-Экспресс ЕКА начала приближаться к планете, пока 7 мая не достигла своей последней 24-часовой орбиты. В течение этого времени, и до сегодняшнего дня, космический корабль работал беспрерывно: поступающие новые данные уже дают первые проблески планетарных характеристик, которые раньше никогда не видели.
Если бы первые в истории четкие изображения вихря с двумя глазами на южном полюсе Венеры, снятые Венерным Экспрессом на самой первой его орбите, уже были первым в истории исследования планет и очень приятным сюрпризом для ученых, никто не мог Ожидайте, что вихрь имел структуру даже более сложную, чем можно было предвидеть.
Инфракрасные изображения, полученные с помощью ультрафиолетового / видимого / ближнего инфракрасного спектрометра (VIRTIS) на борту космического корабля, не только дали первое четкое представление о вихре, но и дали гораздо более точное представление о нем, когда Венера-Экспресс пролетел над южным полюсом на конец мая этого года.
VIRTIS - это инструмент, который может работать на разных длинах волн. Каждая инфракрасная длина волны обеспечивает вид атмосферы Венеры на разной высоте, например в «поперечном сечении». «Когда мы смотрели на этот гигантский вихрь на разных глубинах, мы поняли, насколько сильно его форма меняется на высоте», - сказал Пьер Дроссар, один из главных исследователей VIRTIS, из Обсерватории Парижа, Франция. «Это как если бы мы смотрели на разные структуры, а не на одну. А новые данные, которые мы только начали собирать и анализировать, показывают еще более сильные различия ».
Причина, по которой морфология вихря так сильно меняется вдоль «вертикальной» линии, до сих пор не объяснена. «Именно поэтому мы организуем кампанию по наблюдению за южно-полярным вихрем, полностью посвященную решению этой неожиданной головоломки», - сказал Джузеппе Пиччони, один из главных исследователей VIRTIS. «Сначала мы хотим понять, как организована структура - фактически, с помощью VIRTIS мы создаем настоящий трехмерный вид вихря. Тогда мы надеемся, что сможем лучше понять, какие движущие силы формируют его ».
Отслеживание облаков и ветров
В то время как Венера-Экспресс летел над планетой, также начали появляться и другие детали из густой атмосферы. Как камера наблюдения Венеры (VMC), так и приборы VIRTIS начали осуществлять мониторинг облачной системы и отслеживать ее сложную динамику, в то время как спектрометры SpicaV / SOIR начали получать информацию о химическом составе атмосферы и температуре.
Ультрафиолетовые изображения с камеры VMC показывают сложную морфологию облачной деки, характеризующуюся очень тонкими, неконтрастными полосатыми элементами, возможно, из-за присутствия сильных ветров, которые создают удлиненные структуры. Также можно наблюдать набор периодических «волновых» паттернов в облаках, возможно, из-за локального изменения температуры и давления или из-за приливных сил, действующих на Венере.
Одним из наиболее важных подтверждений из первого набора данных, анализируемых учеными, является обнаружение так называемых «поглотителей ультрафиолетового излучения» - ультрафиолетовых отметок на вершине облака, также видимых как более темные элементы в мозаичном изображении VMC. Они так называются, потому что они поглощают почти половину солнечной энергии, получаемой планетой. Таинственное вещество, которое вызывает это поглощение, все еще представляет собой настоящую загадку для ученых.
«Понимание происхождения этих ультрафиолетовых меток и их высокой поглощающей способности является одной из основных целей Venus Express», - сказал Войцех Дж. Маркевич, главный исследователь VMC из Института исследований солнечной системы имени Макса Планка в Линдау. Германия «Теперь у нас есть подтверждение, что мы действительно можем их видеть, поэтому мы можем начать работать, чтобы понять, каков их источник. Из-за их удивительной поглощающей способности, они очень важны для понимания общего радиационного и теплового баланса планеты, а также динамики атмосферы ».
Отслеживание движения облаков и начало характеризации скорости ветра - это упражнение, которое ученые Venus Express уже начали. Захватывающий ночной вид средних и низких слоев атмосферы над низкими широтами (между 20º и 90º юга) от VIRTIS показывает облака, которые явно толкаются ветрами.
«Теперь мы можем провести первую качественную оценку полей ветра и циркуляции, которая удобно согласуется с предыдущими измерениями миссии Галилео над северным полюсом», - продолжил Джузеппе Пиччони. «Сейчас мы собираем больше данных с разных глубин атмосферы, чтобы иметь возможность предоставить первые точные цифры, возможно, в ближайшем будущем».
«Мы также собираем первую информацию о второстепенных химических компонентах атмосферы, таких как окись углерода», - добавил Пьер Дроссар. «С VIRTIS мы можем видеть в атмосфере южного полушария глубже, чем любая другая предыдущая миссия, и мы начали собирать данные о еще неизвестной химии нижних слоев атмосферы, чтобы построить общую картину. Изучение изменения малых химических соединений на разных широтах и глубинах также является очень полезным индикатором глобального атмосферного движения ».
Сюрприз на атмосферной «вершине»
Глядя на более высокие слои атмосферы с помощью Venus Express, ученые были застигнуты врасплох. На самом деле известно, что облачная палуба Венеры имеет толщину около 20 километров и простирается на высоту около 65 километров над планетой. Первые измерения «звездного затмения», когда-либо проведенные на Венере благодаря спектрометру SpicaV, показали, что на ночной стороне облачная палуба фактически простирается до высоты 90 километров в виде полностью непрозрачной дымки, а затем продолжается как более прозрачная дымка до 105 километров.
Звездное затенение - это метод, позволяющий определить состав атмосферы планеты, глядя на «закат» остроконечной звезды через саму атмосферу. «На Земле атмосфера становится совершенно ясной уже на высоте более 20 километров», - сказал Жан-Лу Берто, главный исследователь SpicaV / SOIR, Служба безопасности CNRS, Франция.
«Мы были действительно поражены, увидев, как неожиданно выше может дойти туман на Венере. На самом деле, как на Земле, так и на Венере, на расстоянии около 20 километров иногда можно увидеть капли серной кислоты. На Земле они происходят от извержений вулканов. Это заставляет задуматься, а на Венере, где в отличие от Земли капли образуют очень густые облака, их происхождение также вулканическое ».
Явление помутнения может быть связано с конденсацией воды в ледяных кристаллах на ночной стороне, но пока рано исключать другие объяснения. «Теперь нам нужно собрать и изучить больше данных, чтобы понять это явление в условиях высокой атмосферы - область, которая до SpicaV еще практически не исследовалась», - заключил он.
Берто также выразил удовлетворение по поводу обнаружения в атмосфере «тяжелой воды» - молекулы, похожей на воду, но с большей массой - благодаря спектрометру SOIR. «Обнаружение тяжелой воды в атмосфере планеты и ее процентное содержание по отношению к обычной воде очень важно для понимания того, сколько воды присутствовало на планете в прошлом и сколько ее сбежало», - добавил Берто.
«Количество водяного пара, присутствующего сегодня в атмосфере Венеры, было бы достаточно, чтобы покрыть планету слоем жидкости глубиной 3 сантиметра. Если мы обнаружим, что тяжелая вода - след исходной воды - в большом количестве присутствует в верхних слоях атмосферы, куда она может легче уйти, чем количество воды в прошлом, вполне могло соответствовать слою до нескольких сотен метров, - заключил Берто.
Изучение процесса выброса в атмосферу на Венере является одной из основных задач другого прибора Venus Express - ASPERA (анализатор космической плазмы и энергетических атомов). Прибор уже обнаружил массовый выброс кислорода и отслеживал траектории других планетных ионов, таких как однократно заряженный гелий.
«Это раннее обнаружение подтверждает тесное взаимодействие между солнечной средой и атмосферой Венеры - планеты без планетарного магнитного поля, чтобы защитить ее от падающего солнечного ветра», - сказал Станислав Барабаш, главный исследователь ASPERA, из Шведского института космической физики. в Кируне, Швеция. «Изучение этого взаимодействия даст важную информацию о сложном наборе механизмов, с помощью которых атмосферные газы теряются в космосе, и о влиянии, которое это может оказать на климат Венеры в геологических масштабах времени», - заключил он.
Статус космического корабля
4 июля 2006 года Венера Экспресс сдал важный экзамен. Совет ЕКА объявил о завершении этапа ввода в эксплуатацию космического корабля и заявил, что космический аппарат выполнил требования, необходимые для официального вступления в фазу его научной миссии.
Этап ввода в эксплуатацию Венеры, начавшийся 7 мая, когда Venus Express достиг своей последней 24-часовой орбиты вокруг планеты, и завершившийся 4 июня этого года, представляет собой серию операций, направленных на проверку работоспособности космического корабля и его систем на Венере. окружающей среды, научных приборов и всех наземных систем и операций.
Космический аппарат и приборы показывают в целом хорошие характеристики. Тем не менее, один из приборов на борту - Планетарный Фурье-спектрометр (PFS) - показал неисправность, которая еще не может быть исправлена в серии попыток, выполненных до сих пор в космосе. Сканер PFS - зеркало, необходимое инструменту для наведения - в настоящее время заблокирован в закрытом положении, не позволяя спектрометру прибора «видеть» свои цели.
Комиссия по обзору ввода в эксплуатацию одобрила серию мероприятий и дальнейших испытаний на орбите, которые должны быть проведены в ближайшие месяцы, а также серию независимых расследований для выяснения происхождения проблемы. В то же время другие инструменты будут охватывать некоторые из целей ГЧП.
PFS предназначена для измерения химического состава и температуры атмосферы Венеры. Он также способен измерять температуру поверхности и, таким образом, искать признаки вулканической активности.
Источник: ESA News Release
