Akatsuki

Sonda Akatsuki {=Úsvit}, známá i pod dřívějším označení Venus Climate Orbiter (VCO) nebo Planet-C, je další japonskou planetární misí. Hlavním úkolem je studovat atmosférickou cirkulaci planety Venuše. Sonda odstartovala 2010-05-20 a momentálně se nachází na cestě k Venuši.

Venuše, ačkoliv je nejbližší planetou, je zásluhou své husté neprůhledné atmosféry a pekelným podmínkám na povrchu zároveň terestrickou planetou nejméně prozkoumanou. Uskutečněná přímá měření na povrchu jsou dosud vzácnou výjimkou. Ani měření z oběžné dráhy nebyla prozatím příliš častá. Přitom dálková sondáž z aparátu kroužícího kolem planety slibuje při současném stavu techniky shromáždit maximální množství dat. Situace se naštěstí v posledních letech částečně zlepšila. Prozatím poslední sondou uvedenou na oběžnou dráhu kolem Venuše byl evropský robot Venus Express. Japonská Akatsuki doplňuje evropské výzkumy o měření vlastností atmosféry ve směrech, které Venus Express nepokrývá.

Meteorologické informace o Venuši Akutsaki získává metodou globálního mapování oblačnosti a složek atmosféry současným pozorováním pěti kamerami v ultrafialovém a infračerveném oboru. Bouřkové projevy jsou registrovány vysokorychlostním snímkováním. Vertikální strukturu atmosféry zjišťuje zařízení pracující s rádiovými vlnami.

Sonda se pohybuje na protáhlé rovníkové dráze ve stejném smyslu, jak se otáčí atmosféra, tj. západním směrem. Takováto dráha je vhodná k lepšímu pozorování pohybu a časových změn v atmosféře. K posouzení dynamiky atmosféry je zapotřebí shromáždit data z velmi dlouhého časového období. Kromě uvedených úkolů se sonda věnuje dálkovému průzkumu povrchu a sleduje zodiakální světlo u planety.

Konstrukce

Hlavní těleso sondy má tvar kvádru o rozměrech 1.6 x 1.6 x 1.25 m. Na dvou protilehlých stranách (+y, -y) jsou upevněny panely fotovoltaických článků, každý o ploše 1.4 m². Na stěne kolmé ke slunečním panelům (+x) se nachází vysokozisková anténa o průměru 1.6 m. Z opačné stěny (-x) do vzdálenosti 0.45 m vystupuje tryska raketového motoru určeného k manévrům na oběžné dráze.

Celková startovní hmotnost včetně pracovních médií obnáší 480 kg, 34 kg představují vědecké přístroje.

Hlavní raketový dvousložkový motor o tahu 500 N pracuje s hydrazinem a oxidem dusičitým. Manévrovací motorky jsou jednosložkové (hydrazin), přičemž osm má tah 23 N a čtyři 3 N.

Sonda je stabilizována ve třech osách. Orientaci v prostoru udržují primárně čtyři silové setrvačníky. Dva z nich mají kapacitu 20 Nms a dva 4 Nms. Manévrovací raketové motorky představují náhradní systém a používají se při regeneraci silových gyroskopů. Informace o orientaci v prostoru poskytují inerciální gyroskopická jednotka, hvězdná a sluneční čidla a akcelerometry.

Sluneční panely vyrábějí více než 1200 W na oběžné dráze kolem Venuše a mohou se natáčet kolem jedné osy. Elekrtická energie se spotřebovává přímo nebo se ukládá v akumulátorových bateriích.

Pro komunikaci se používá transpondér v pásmu X (8 GHz) o výkonu 20 W zapojený na štěrbinovou vysokoziskovou anténu o průměru 1.6 m (většina telemetrie). Pro období, kdy hlavní anténa není zamířena k Zemi, se základní data vysílají přes dvojici trychtýřových antén se středním ziskem, případně je k dispozici pár nízkoziskových antén pro příjem povelů ze Země.

Teplota je udržována na hodnotě asi 20°C uvnitř tělesa sondy. K tomu slouží vícevrstvá izolace, zabudované radiátory a topné články.

V období mezi říjnem 2009 a lednem 2010 měli zájemci možnost umístit svoje jméno a poselství ve formě nápisu na hliníkové destičce na palubě sondy. Délka jména byla omezena 20 písmeny a zpráva 40 písmeny včetně mezer. Této možnosti využilo 260214 lidí.

Vědecké vybavení

Na palubě sondy se nachází vědecké vybavení o celkové hmotnosti asi 34 kg:

• kamera IR1 určená ke snímkování denní strany Venuše ve vlnové délce 0.9 µm a noční strany ve vlnových délkách 0.90, 0.97 a 1.01 µm;
• kamera IR2 určená ke snímkování Venuše ve vlnových délkách 1.73, 2.26 a 2.32 µm;
• kamera UVI [=Ultraviolet Imager] určená k měření ultrafialového záření odraženého od horní vrstvy mračen ve výšce asi 65 km ve dvou pásmech se středem na vlnové délce 283 nm a 365 nm;
• kamera LIR [=Longwave Infrared Camera] slouží k pozorování horního okraje oblačnosti a měření teploty ve vlnové délce 8 až 12 µm;
• kamera LAC [=Lightning and Airblow Camera] - vysokorychlostní kamera schopná zaznamenat blesky a záření atmosféry na noční straně planety;
• rádiový experiment RS [=Radio Science] využívá sledování deformace rádiového signálu procházejícího atmosférou Venuše v okamžicích zákrytu sondy za planetou.

Přípravy ke startu

Sonda Akutsaki je 24. vědeckým aparátem připraveným institutem ISAS [=Institute of the Space and Astronautical Science], resp. agenturou JAXA [=Japan Aerospace Exploration Agency]. Do programu byla zařezena pod původním kódovým označením Planet-C. Před přiřazením definitivního jména Akatsuki se delší dobu uváděla v oficiálních dokumentech jako Venus Climate Orbiter (VCO). Projektová fáze B (studijní) byla zahájena v dubnu 2004. Montáž letového modelu začala v polovině roku 2006.

2010-03-17 opustila sonda dílny v Sagamihaře a byla přepravena na kosmodrom Tanegašima. Do montážní haly číslo 2 na kosmodromu dorazila 2010-03-19 v 17:30 místního času. Následně byly zahájeny konečné předstartovní přípravy.

2010-05-04 byla Akatsuki společně s druhým vynášeným objektem - sluneční plachetnicí Ikaros - uzavřena do velkého aerodynamického krytu nosné rakety H-IIA. 2010-05-09 byla sestava krytu s vědeckým nákladem převezena do haly, v níž probíhala montáž raketového nosiče, k definitivnímu připojení na vrcholek rakety.

Průběh letu

První pokus o vzlet se měl uskutečnit 2010-05-18 v 06:44:14 JST (2010-05-17 21:44:14 UT). Start byl ale na poslední chvíli odvolán. Důvodem bylo špatné počasí, především oblačnost a nízká teplota v jisté výškové vrstvě, v níž by mohly srážky dokonce mrznout. Krátce poté byl stanoven nový termín vzletu na 2010-05-21 opět v ranních hodinách. Předpověď počasí slibovala tentokrát příhodnější podmínky.

Odklad startu se vyplatil. Zatímco v Evropě končil teprve čtvrtek, v zemi Vycházejícího slunce už počítali nový den - pátek 2010-05-21 - a na střelnici Tanegašima (Tanegashima Space Center, Yoshinobu Launch Complex) dobíhalo ke konci odpočítávání nové kosmické mise. Obloha byla pokrytá jen řídkou oblačností, ze severo-severo-východu foukal mírný vítr o rychlosti 2.4 m/s a teplota vystoupala na 21.2 °C. V 06:58:22 místního času (2010-05-20, 21:58:22 UT) countdown dospěl k nule. Motory rakety H-IIA (výr. číslo F17) vyrobené firmou Mitsubishi se zažehly a nosič se vzácným nákladem zamířil k nebi. Pod aerodynamickým krytem se nacházela kromě sondy k Venuši ještě experimentální sluneční plachetnice IKAROS [=Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation of the Sun] a čtyři miniaturní univerzitní družice. Let pokračoval zcela hladce a již po 27 minutách a 29 sekundách bylo potvrzeno, že se Akatsuki oddělila od nosné rakety a nastoupila samostatnou cestu vesmírem.

Řídící středisko JAXA zaregistrovalo první vysílání ze sondy v 16:40 JST (07:40 UT). Signály potvrdily, že letové operace do tohoto okamžiku proběhly podle plánu. Znamenalo to mimo jiné, že se správně rozložily panely fotovoltaických článků a senzory orientačního subsystému zachytily slunce. Stav tělesa pohybujícího se už na únikové dráze ze zemského gravitačního pole byl dobrý. Probíhaly zkoušky zařízení na palubě, upřesňovaly se parametry dráhy a byla udržována správná orientace. Z výšky 250 tis. km byly přibližně v 20:15 JST (11:15 UT) pořízeny zkušební snímky Země různými kamerami.

Dne 2010-06-28 (JST) byl ve vzdálenosti 14.6 mil.  km od Země a 1.06 AU od Slunce poprvé spuštěn raketový motor OME [=Orbital Maneuvering Engine] o tahu 500 N. Jednalo se o první a úspěšnou ověřovací zkoušku experimentálního keramického motoru vyrobeného z nitridu křemíku Si3N4. Motor byl vyvinut v Japonsku a tímto zážehem absolvoval svoji světovou premiéru.
Keramický motor pracuje s hydrazinem a peroxidem dusíku a bude použit při brzdění během navádění sondy na oběžnou dráhu kolem Venuše. Uskutečněný zážeh měl za cíl nejenom mírně poopravit trajektorii letu, ale bylo nutno změřit jeho reálné charakteristiky v kosmickém prostředí v dostatečném předstihu před hlavním manévrem u Venuše. Sledováním nové dráhy, na němž se kromě japonské stanice JAXA Uchinoura Space Center podílela i americká síť DSN, bylo zjištěno, že po době hoření motoru OME t=13 s bylo dosaženo změny rychlosti Δv=12 m/s (obě hodnoty jsou přibližné), což leželo v požadovaných tolerancích plánovaného manévru. Další dráhová korekce je v plánu začátkem listopadu a 2010-12-07 (JST) by se měla Akatsuki usadit na dráze kolem Venuše.
V další části zprávy vydané v souvislosti s motorickou operací bylo konstatováno, že sonda a palubní přístroje pracují podle očekávání. Ultrastabilní oscilátor USO [=Ultra-Stable Oscilator] funguje správně a je schopen zajistit dostatečnou přesnost měření kamer UVI [=Ultraviolet Imager], IR1 (1µm Camera) a LIR [=Longwave IR Camera], u nichž proběhla verifikace funkčnosti už večer v den startu.

Plánovaný průběh letu

Po navedení na dráhu kolem Venuše v prosinci 2010 a úvodní zkušební fázi se předpokládá operační provoz v délce dvou (pozemských) roků. Životnost je limitována v prvé řadě degradací palubních baterií. Oběžná dráha kolem Venuše bude téměř rovníková retrográdní (proti smyslu otáčení planety) o sklonu 172° s apoapsidou asi 79000 km a velmi nízkou periapsidou asi 300 km nad povrchem a oběžnou periodou 30 h.

Literatura

1. Akatsuki Special Site (JAXA): http://www.jaxa.jp/countdown/f17/index_e.html

Reakce čtenářů (číst/přidat)

Počet reakcí: 2
Poslední: 2012-09-12 11:32:10

Verze pro tisk