Венера-экспресс был первым космическим аппаратом ЕКА, совершившим полет к нашей ближайшей планете. Он был построен по проекту Mars Express, что сделало его более быстрым и дешевым в разработке. Аппарат изучал сложную динамику и химию планеты, а также взаимодействие между атмосферой и поверхностью, что давало ключ к разгадке характеристик поверхности.
Он также изучал взаимодействие между атмосферой и межпланетной средой (солнечный ветер), чтобы лучше понять эволюцию планеты. Венера-экспресс также наблюдал венерианскую атмосферу и облака с беспрецедентной детализацией и точностью.
Миссия Венеры-экспресс
Оперативный центр миссии “Венера-экспресс” (MOC) располагался в ESOC, Дармштадт, Германия.
| РОЛЬ | Изучение атмосферы и облаков Венеры |
| ДАТА ЗАПУСКА | 9 ноября 2005 года |
| ПУСКОВАЯ УСТАНОВКА/МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ | Союз-Фрегат/Байконур, Казахстан |
| СТАРТОВАЯ МАССА | 1270 кг |
| ОРБИТА | 24-часовая эллиптическая квазиполярная орбита |
| МИССИЯ |
около 500 земных дней, продлен до тех пор, пока топливо не будет исчерпано 16 декабря 2014 года |
Команда управления полетом “Венера-экспресс” (FCT) состояла из диспетчера управления космическими аппаратами (SOM) и команды инженеров, аналитиков и диспетчеров космических аппаратов, все из которых работали в ESOC.
FCT поддерживали многочисленные специалисты ESOC в области динамики полета, программного обеспечения и наземных станций, в частности.
Обзор миссии Венеры-экспресс
Миссия Венера-экспресс была запущена 9 ноября 2005 года в 3:33 UTC ракетой “Союз-Фрегат” с космодрома Байконур в Казахстане. Трехступенчатая ракета-носитель “Союз” вывела автономную четвертую ступень “Фрегата”, сопряженную с “Венерой-экспресс”, на суборбитальную траекторию.
После отделения от третьей ступени “Союза”, началась работа главного двигателя “Фрегата” (на высоте около 200 км) в течение примерно 20 секунд вывело систему “Фрегат-Венера Экспресс” на почти круговую орбиту. После этой фазы, продолжавшейся около 70 минут на низкой околоземной орбите. После этого, включился второй двигателя “Фрегата”, который работал 16 минут и вывел аппарат на более дальнюю орбиту, после чего ступень “Фрегата” отделилась от “Венера-экспресс”.
После запуска и отделения от последней из четырех ступеней ракеты-носителя “Венера-экспресс” провела на межпланетной орбите 153 дня.
После того, как космический аппарат приобрел ориентацию на Солнце и развернул свои солнечные батареи. примерно через 2 часа после запуска начался ввод в эксплуатацию космического аппарата, а затем проверка работоспособности полезной нагрузки.
Во время полета к Венере с космическим аппаратом ежедневно связывались для проверки состояния работы приборов и навигации с помощью антенны с высоким коэффициентом усиления. Космический аппарат был выведен на траекторию полета к Венере и 29 марта 2006 года была произведена окончательная корректировка курса для точной настройки маршрута для выхода на орбиту Венеры.
Выведение на орбиту Венеры
Выход на орбиту состоялся 11 апреля 2006 года. Чтобы обеспечить захват космического корабля, его сначала развернули так, чтобы главный двигатель был выровнен по направлению движения. Работа главного двигателя продолжалось около 50 минут и замедляло космический аппарата примерно на 1251 метр/с (~ 4500 км/ч).
Первоначально Венера-экпресс вышел на высокоэллиптическую полярную орбиту с перицентром 400 км, апоцентром 350 000 км и периодом 9 суток. Для достижения конечной рабочей орбиты была проведена серия корректирующих маневров.
Номинальный орбитальный срок службы миссии составлял два венерианских сидерических дня (примерно 500 земных дней). После серии продлений миссии “Венера-экспресс” продолжались вокруг планеты, расширяя наши знания о ее атмосфере.
В конце 2014 года “Венера-экспресс” исчерпала запас топлива и была объявлена завершенной 16 декабря того же года.
Этапы работы миссии Венера-экспресс
На рабочей орбите Венера-экспресс находилась в двух различных фазах: фаза работы с Землёй и фаза наблюдения.
Фаза работы с Землёй
Эта фаза была посвящена связи с Землей. Одна из двух антенн с высоким коэффициентом усиления ориентирована на Землю, чтобы обеспечить связь команд и сбор данных во время фазы наблюдения. Антенна выбирается в соответствии с относительным положением Солнца, Земли и космического аппарата.
Кроме того, основная антенна с высоким коэффициентом усиления (HGA1), используется во время ¾ полета, когда космический аппарат находится наиболее далеко от Земли. Вторая антенна с высоким коэффициентом усиления (HGA2), используется во время оставшейся четверти миссии, когда Венера находится ближе к Земле. Высокоскоростная связь осуществляется 8 часов в сутки в рентгеновском диапазоне, чтобы передавать на Землю все научные данные, хранящиеся в памяти аппарата.
Фаза наблюдения
Было несколько различных режимов наблюдения, в зависимости от конфигурации полезной нагрузки и ориентации космического аппарата. К ним относятся:
- Самонаведение – предпочтительно во время перицентрового прохода, но возможно на любом участке орбиты. VIRTIS, PFS, SPICAV и VMC могут работать в этом режиме
- Наблюдение за конкретными целями – VIRTIS, PFS, SPICAV и VMC могут работать в этом режиме
- Звездное затмение (SPICAV)
- Звездное затмение (SPICAV/SOIR)
- Радиотехника (VeRa)
Наземные станции – Cebreros, New Norcia
Сразу после запуска для связи и определения орбиты использовались антенные тарелки в Вильяфранке, Испания (15 м), Нью-Норча, Австралия (35 м) и Куру, Французская Гвиана (15 м).
Связь с Венерой-экспресс, как только она вышла на орбиту вокруг Венеры, обеспечивалась 35-метровой антенной тарелкой, расположенной на наземной станции ЕКА в Себреросе недалеко от Мадрида, Испания. 35-метровая антенна в Нью-Норсиа была использована для поддержки эксперимента Venus Radio Science Experiment (VeRa).
Все данные, собранные в ходе наблюдений, передавались на Землю в течение примерно 8 часов в сутки (одна орбита вокруг Венеры длится один день, или 24 часа). 8 часов передачи соответствовали нисходящей линии связи от 100 до 800 мегабайт данных, в зависимости от фактического расстояния между Землей и Венерой.
Завершение миссии Венера-экспресс
После 8 лет пребывания на орбите, когда запасы топлива для поддержания его эллиптической орбиты начали иссякать, научные эксперименты были завершены 15 мая 2014 года.
Ученые миссии решили провести серию маневров аэробного торможения, во время которых космический корабль погрузится в атмосферу глубже, чем раньше.
После месяца полета в атмосфере и за ее пределами, в течение которого были собраны данные о влиянии атмосферного сопротивления и нагрева, космический аппарат совершил 15-дневный подъем, начавшийся 12 июля 2014 года. Подъем закончился выходом на орбиту с самой низкой точкой около 460 км. Контакт с космическим кораблем был потерян 28 ноября 2014 года, и после этого момента существовали только прерывистые телеметрические и телекомандные связи.
16 декабря 2014 года ЕКА официально объявило об окончании миссии, хотя сигнал носителя все еще принимался. Последний раз этот сигнал несущей X-диапазона был обнаружен 19 января 2015 года, что говорит о том, что космический аппарат сгорел в атмосфере вскоре после этого.
| Заказчик | ЕКА |
|---|---|
| Производитель |  EADS Astrium и др. |
| Задачи | изучение Венеры с орбиты |
| Спутник | Венеры |
| Стартовая площадка |  Байконур Пл. № 31 |
| Ракета-носитель | Союз-ФГ/Фрегат |
| Запуск | 9 ноября 2005 03:33:34 UTC |
| Выход на орбиту | 11 апреля 2006 |
| Сход с орбиты | февраль 2015 |
| Стоимость | ~ 300 млн. € |
| Технические характеристики | |
| Масса | 1250 кг (топливо 570 кг, полезная нагрузка 90 кг) |
| Размеры | 1,5×1,8×1,4 м |
| Элементы орбиты | |
| Наклонение | 1,6 рад |
| Период обращения | 18 ч |
| Апоцентр | 63 000 км |
| Перицентр | 460 км |
