Філе: деталі наукового обладнання та результати до дати

Тепер про те, що на третій день закріплюється філе, час вивести лінію під проведені наукові дослідження.





Філадельфія обладнана десятьма науковими системами загальною масою 26.7 кг. Основними відмінностями від звичайного, наземного обладнання є нижня вага, компактність, автономія і відсутність необхідності технічного обслуговування. Робота на мініатурації здійснюється дійсно татанік: так як створення пристрою пройшло більше десяти років, але ще багато пристроїв Філе світліше, ніж їх наземні аналоги практично на замовлення величини, так як речі з споживанням електроенергії. Крім того, суворі вимоги накладаються на діючі температури - апарат зонду працює зазвичай в діапазоні від -130 до +50 ° С.

Попередній результат наукової роботи в двох словах – це злагоджений успіх! Крім проблем з посадкою (або точно, фіксацією) землероба, всі системи відмінно працювали. Не дивлячись на проблеми з енергією, здавалося б, якось виконати всі пріоритетні наукові завдання.

Під kata є докладним описом обладнання Philae, отриманих результатів, багато фото, кілька слів про проблеми, які виникають і навіть реальні дані телеметрії. (Купити, трафік!)

Всі навчальні системи Philae можна розділити на чотири групи:

  • Спостереження обладнання в видимих і інфрачервоних смугах - CIVA, ROLIS.
  • Пристрої, вбудовані в ядро - SD2, MUPUS
  • Інструменти для аналізу поверхні або зразків, прийнятих - COSAC, Ptolemy, AXPS, SESAME
  • Устаткування для досліджень на масштабі цілого сердечника - CONSERT, ROMAP.
Давайте подивимося на них

Планування пристрою



Спостереження обладнання в видимих і інфрачервоних смугах


ЦИВА (Comet IR & Visible Analyser) - система семи камер з роздільною здатністю 1 МП кожен і інфрачервоний спектрометр. Шість фотоапаратів дозволяють повноцінному панорамному образу 360°, сьомому робить стереофотозйомку.
ІЧ-спектрометр використовується для аналізу зразків, прийнятих з SD2. Робочий діапазон довжини хвилі 1-4 мкм, просторова роздільна здатність 40 мкм.

Знімки CIVA, ймовірно, вже бачили, і це ще не було повідомлено, чи були взяті IR-спектри. Це залежить від того, чи був виконаний високотемпературний піроліз зразка (для деталей в розділі на SD2).
Загальна маса КІВА становить 4 кг.
Розташування камер на пристрої




Ролис ?Ро.Увійти Р.й Я.зрілі Р.ystem) - це камера, встановлена в нижній частині землероба. Призначений для зйомки під час посадки і після нього. Дозволяє направляти свердлом SD2 на потрібне місце. Резолюція - 1 Мп, поле зору 75/50 ° (свербіж; після посадки роздільна здатність 0,3 мм / піксель), камера чорна і біла, але оснащена червоним, зеленим, синім і інфрачервоним підсвічуванням, що дозволяє отримувати кольорові зображення. Мінімальна робоча температура - мінус 150 ° С. Стиснення підтримується, а ступінь стиснення може бути різним для різних частин зображення (відновлення-від-від-вмісного кодування). Маса пристрою становить 0,4 кг.
Камера ran плавно. Після висадки камери зображують три різні місця, хоча це не зрозуміло, які – відразу після посадки, після першої «світи» і після другого або відразу після посадки, після другого «світи» і після повороту платформи.
Вхід

Пристрої, вбудовані в ядро
SD2SD2 - це інструмент для буріння, вибору та розподілу грунту. Довжина свердла - 581.6 мм, діаметр - 12 мм, максимальна глибина буріння - 230 мм. свердло виготовлений з алюмінієвого сплаву з алмазним розпиленням, максимальний діапазон міцності породи 50 МПа. Робоча напруга 28 В.

Пристрій робить отвір в грунті даної глибини, бере порцію породи об'ємом 10–40 мм2 від її дна і розміщує її в нагрівальній комірці (подовжити). Буріння здійснюється через отвір в нижній частині пристрою, місце можна вибрати за допомогою камери ROLIS. Зонд має 26 клітин, щоб нагріти зразки, шістнадцять з яких підтримують температуру до 800 ° С (для піролізу вибірки), що залишилися 10 - до 180 ° С (для випаровування / м'яке розташування). При нагріванні в останньому випадку можна провести інфрачервону спектрометрію за допомогою пристрою CIVA за рахунок наявності прозорих сапфірових призм в них.

При бурінні, але це було прийнято рішення про його проведення, адже без викопування грунту з глибини наукових проблем не можна вважати. У другій половині дня 14.11 і зайшли два години. свердла була знижена до максимальної глибини і, очевидно, успішно зразила грунт.

Оскільки зібрано лише один зразок, необхідно було визначити, чи надсилати його на пристрій COSAC або Ptolemy для аналізу. Команда місії надала COSAC, в основному тому, що інформація від неї доповнює дані з інструментів орбітатора (не простіше визначити неорганічні сполуки з орбіти, ніж органічні). Ptolemy був задоволений аналізом пилу, що також дуже добре.

Зразок оброблявся термічно (температура ще не була вказана) і відправлений для аналізу. У нормальному режимі не було проблем. Чи можна було отримати мікрографи зразка та ІЧ-спектрів за допомогою пристрою CIVA ще не вказано.

Діаграма і фото пристроюРозширена трубка для вибору грунту:

Вузькі стріли вказують на клітини плити:

Сапфірна обрізка духовки:

Тести:

Телеметрія першого коли-небудь приїжджає нуклеус! Приїжджайте в...На координатному масштабі - виїзд бури у мм (червоний графік). Чи не існує даних з амметра, ви можете побачити, коли свердло вводиться в землю.

МУПУС MUPUS (Multi-PUrpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science) - датчики для вимірювання температури і механічних властивостей нуклеї приманки на глибину 0-32 см.

На harpoons, які не працювали, акселерометри були встановлені для визначення міцності і твердості поверхні ядер і термометрів для визначення температури грунту.

На зонді знаходиться камера MUPUSTM IR для дистанційного визначення температури поверхні ядра. (На жаль, я не знайшов ніяких деталей про цей пристрій.)

Пальник переміщається уздовж однієї і напівметрової механічної руки, вводиться в нуклеї приманки механічним молотком. Максимальна глибина проникнення 32 см. Пенетратор оснащений термометром і датчиком теплопровідності, що дозволяє будувати відповідні профілі ядра, оскільки пристрій заглиблюється, а швидкість закупорювання може бути суджений на твердості грунту. Витяг зонду не передбачений (тільки натурально під час ерозії нуклеї приманки).

Водіння зонда в тверду землю в космосі не є простим завданням. Класичне рішення - це піропатрон, але не дозволяє досліджувати шар ґрунту за шаром в процесі закупорювання. Пристрій MUPUS використовує тридцять-грамове навантаження, прискорене магнітним полем до 8 м/с. Після удару пружини, на яку підвішується навантаження, повертає його на початкову позицію.
Діаграма і фото пристрою

Результати
ТМ «ІР камера» продемонструвала «дуже холодну стіну в передній частині зонди». Проаналізовано добові коливання температури - поверхня ядра швидко нагрівається під прямими сонячними променями і швидко охолоджується, коли немає. Датчики в тіні harpoon також записують щоденні коливання температури.

При відштовхуванні пристрою температура пелетатора скидається і деякі зміни в експлуатації інших пристроїв помітили - очевидно, при цьому Філе трохи перемістили і / або щось застрягнув на штангу. Оскільки шар пухких поверхонь був очікуваний на основі читання ІЧ-камери (докладно невеликі зерна мінералів або органічного пилу, як тютюновий золи), молоток був включений в мінімальний режим потужності, але це не принесло успіху. Навіть після переходу на третій, максимальний режим дизайну, стрижень не почав вводити в ядро. Команда вирішила активувати недокументований четвертий режим, який їм називають «відчай». На жаль, через сім хвилин невдалих спроб, удар не вдалося. Таким чином, межа міцності основного поверхні чітко перевищує 2 МПа (для порівняння, межа міцності льоду становить 0,7-3 МПа, бетон - 2-5 МПа, граніт - 5-20 МПа). Гарпоони призначені для 8-10 МПа, тому не відомо, якщо вони будуть введені в землю, якщо вогонь. Якщо вони зробили, їх датчики дадуть нам цінну інформацію.

Чи ухвалено рішення про «введення до останнього»? Якщо зонд не прокидається знову, звичайно. Якщо він прокинувся, це буде трохи боляче - раптом пенетратор просто вдарив трохи важкої площі.

Інструменти для аналізу поверхні або відбору проб

КАСКА - один з основних інструментів зонда, хроматно-масового спектрометра (газ хроматограф з катарометричними та масовими спектрометричними детекторами). Перевізник газу хроматографа – гелій. Пристрій дозволяє визначити різні органічні речовини, такі як аміни, карбоксильні кислоти, амінокислоти та ін. хроматограф оснащений восьми окремими стовпчиками і двома детекторами - простим катарометричним (незбірним пристроєм, виявлення речовини шляхом зміни теплопровідності газу, було обрано, оскільки він не змінює зразок в процесі дослідження) і таймером часової маси з іонізацією за допомогою електронного впливу, що дозволяє визначити склад прохідної речовини. Всі гази з колонок наділяються на катарометр, а потім з частини стовпчиків (на вимогу) до мас-спектрометра.

Проведено аналіз СОДА після буріння та обробки. Проаналізовано режими обробки та аналізу ще не було публічно, але не було проблем.

Птолеми. Газ хроматограф з мас-спектрометром для визначення ізотопічної композиції. Детецтор - квадроциклотрон (іонна пастка). На відміну від COSAC, вона в основному призначена для визначення легких елементів - водню, вуглецевого, азоту і кисню і співвідношення їх ізотопів.
З отриманого зразка поля SD2 було відправлено до COSAC, Ptolemy проаналізував тільки зібраний пил (концентрований період).
Маса приладу становить 5 кг (для порівняння, мас-продукованих мас-спектрометрів з іонною паскою вагою від 60 кг до сто або більше).

АПКС Альфа Протон X-Ray Спектрометр - альфа-протон рентгенівський спектрометр, призначений для визначення елементарного складу поверхні ядер. Складається з альфа-радіоактивного джерела (curium-244) і детекторів альфа-частин і рентгенівських променів. Спектроскопія альфа-частин ґрунтується на явищі рутерфордської застібки і дозволяє визначити вуглецевий, азот, кисень. Рентгенівський детектор виявляє важчі елементи, з натрію до цинку.

APXS є обов'язковим для землеробства: низька маса (тільки 640 грам!), низька споживана потужність (1,5 Вт, так як насправді експеримент забезпечує енергію для радіоактивного розпаду) і універсальність робить його практично незамінним. Єдиний помітний недолік полягає в тому, що тривалість дослідження вимірюється в години.

Філе проаналізувало поверхню за допомогою APXS на третій і кінцевий посадковий сайт. Немає інформації про те, як успішно це ще.
Діаграма пристрою

СКАЧАТИ (Surface Electric Sounding and Acoustic Monitoring Експерименти) - 3 інструменти для вимірювання властивостей зовнішніх шарів приманки.
  • CASSE (Сучасний акустичний звукоізоляційний поверхневий експеримент)
  • ПП (Пермітивність зонда) - вивчення його електричних характеристик, що дозволяє визначити кількість льоду на глибину 2 м.
  • DIM (Dust Impact Monitor) виявляє частинки пилу і льоду, що надходять на поверхню ядра.
На жаль, пристрої CASSE розташовуються в ніжках зонду і успіху вимірювання залежить від того, чи на поверхні знаходяться всі ноги, і якщо ні, які.

Інформація про результати роботи СЕАМЕ ще не була проведена громадськістю.

Устаткування для цілого дослідження
КОНЦЕРТ (Comet Nucleus Sounding Експеримент радіохвильової передачі) - радар для візуалізації нуклеї приходу. Експеримент полягає в тому, щоб виміряти затримку і загартування електромагнітних хвиль на шляху від орбітальної станції до Філе і назад.

Дослідження було здійснено успішно, незважаючи на акумулятор практично виділяється цим часом, але зрозуміло, що коротка тривалість вимірювання не дозволило зробити томограму повністю і точно - орбітатор не фізично встигав зробити необхідну кількість оборотів. Побічна дія експерименту полягає в тому, щоб визначити місце розташування зонда — можливо, це допоможе знайти його на зображеннях з Ростита.

РОАПАП Магнітометр Росетта Lander і Plasma Monitor є магнітометром і плазмодетектором для вивчення магнітного поля нуклеуса та його взаємодії з сонячним вітром. Також можна контролювати процес посадки.
Поки випустили тільки дані про посадку.
Використання ROMAP для точного визначення часу видалення пристрою

Що (так) не було зроблено
  • Стрічка з harpoons. Тільки серйозні проблеми місії. Причиною, очевидно, є використання нітроцелюлози в піропатронах, які, відповідно до останніх досліджень, ненадійне в вакуумі. Проблема ізоляція, бо можна замінити композицію з чимось іншим без проблем. Наслідки відсутності енергії, викликаних рейсами.
  • Не вдалося проаналізувати матеріал сердечника за допомогою Птолеми - не було часу, а не бажання свердлити другий раз (слабкий зонд може добре літати десь).
  • Ми не встигли правильно підсвітити ядро з радіолокатором.
  • В'яжемо PEN в ядро, поверхня була набагато важче, ніж очікувалося. Узагалі, ніхто не відхилений, MUPUS працював за специфікаціями.
  • Не вдалося запустити прес-двигуни, але це навряд чи проблема, оскільки harpoons не працювали.
Попередній результат
Незважаючи на проблеми з фіксацією і харчуванням, зонд блискучо справляється з величезною кількістю пріоритетів. Коли я чув, що не вдалося виправити, і він пішов на непланований рейс, я не чекав, що все було добре. Десять найскладніших наукових пристроїв, які літають більше десяти років, літають більше шести мільярдів кілометрів - і всі десять працювали як швейцарський годинник. Я дуже щасливий для ESA - чудова робота, це дивовижна п'ятдесят-сім годин.

Я хотів би закінчити цю статтю з віршем:

Тепер Філе на сонці
Ми променуємо сонячні промені найближчим часом
І якщо порушується спляча
У нас є більше науки, але зробити -- Екскламація Snark (@BadPhysics) 14 листопада 2014 р.

Джерело: geektimes.ru/post/241522/