Huygens (espaçonave) - Huygens (spacecraft)

Huygens spaceprobe
Huygens probe model.jpg
Uma réplica em tamanho real da sonda, 1,3 metros (4,3 pés) de diâmetro
Tipo de missão Lander
Operador ESA  / ASI  / NASA
COSPAR ID 1997-061C
Local na rede Internet Página inicial da Huygens
Propriedades da espaçonave
Fabricante Aérospatiale
Massa BOL 320 kg (710 lb)
Poder 1800 Wh no total
Início da missão
Data de lançamento 08:42, 15 de outubro de 1997 (UTC) ( 08:42, 15 de outubro de 1997 (UTC) )
Foguete Titan IV (401) B pegando carona com o orbitador Cassini
Data de implantação 25 de dezembro de 2004
Fim da missão
Último contato 13:37, 14 de janeiro de 2005 (UTC) ( 2005-01-14T13: 37Z )
Data de desembarque 12:43, 14 de janeiro de 2005 (UTC)
Lander Titan
Data de desembarque 12:43, 14 de janeiro de 2005 ( SCET UTC)
Local de pouso 10 ° 34′23 ″ S 192 ° 20′06 ″ W / 10,573 ° S 192,335 ° W / -10,573; -192,335 ( Sonda Huygens )
Insígnia da missão Huygens
Insígnia da missão quadrilateral da ESA para Huygens
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Huygens ( / h Ɔɪ do ɡ ən z / HOY -gənz ) foi uma entrada na atmosfera robótico sonda espacial que pousou com sucesso em Saturn lua de Titan em 2005. Construído e operado pela Agência Espacial Europeia (ESA), foi parte do Cassini – Huygens se tornou a primeira espaçonave a pousar em Titã e a aterrissagem mais distante da Terra que uma espaçonave já fez. A sonda foi batizada em homenagem ao astrônomo holandês do século 17, Christiaan Huygens , que descobriu Titã em 1655.

A nave combinada Cassini-Huygens foi lançada da Terra em 15 de outubro de 1997. Huygens separou-se do orbitador Cassini em 25 de dezembro de 2004 e pousou em Titã em 14 de janeiro de 2005 perto da região de Adiri . O pouso de Huygens é até agora o único realizado no Sistema Solar exterior , e também foi o primeiro em uma lua diferente da Terra.

Huygens pousou em terra, embora a possibilidade de pousar em um oceano também tenha sido levada em consideração em seu projeto. A sonda foi projetada para coletar dados por algumas horas na atmosfera e, possivelmente, um curto período de tempo na superfície. Ele continuou a enviar dados por cerca de 90 minutos após o toque.

Visão geral

Huygens foi projetado para entrar e frear na atmosfera de Titã e lançar um laboratório robótico totalmente equipado para a superfície. Quando a missão foi planejada, ainda não havia certeza se o local de pouso seria uma cordilheira , uma planície , um oceano ou qualquer outra coisa, e pensou-se que a análise dos dados da Cassini ajudaria a responder a essas perguntas.

Com base em fotos tiradas pela Cassini 1.200 km (750 mi) acima de Titã, o local de pouso parecia ser uma linha costeira. Assumindo que o local de pouso poderia ser não sólido, Huygens foi projetado para sobreviver ao impacto, espirrar em uma superfície líquida em Titã e enviar dados de volta por vários minutos sob essas condições. Se isso ocorresse, esperava-se que fosse a primeira vez que uma sonda feita pelo homem pousaria em um oceano extraterrestre. A espaçonave não tinha mais do que três horas de bateria, a maioria das quais planejada para ser usada durante a descida. Os engenheiros esperavam obter no máximo apenas 30 minutos de dados da superfície.

Imagem em corte de Huygens

O sistema de sonda Huygens consiste na própria sonda de 318 kg (701 lb), que desceu para Titã, e o equipamento de suporte de sonda (PSE), que permaneceu conectado à espaçonave em órbita. O escudo térmico de Huygens tinha 2,7 m de diâmetro. Depois de ejetar o escudo, a sonda tinha 1,3 m (4,3 pés) de diâmetro. O PSE incluiu a eletrônica necessária para rastrear a sonda, para recuperar os dados coletados durante sua descida e para processar e entregar os dados ao orbitador, de onde foram transmitidos ou "downlinked" para a Terra.

A sonda permaneceu dormente durante todo o cruzeiro interplanetário de 6,7 anos, exceto para exames de saúde semestrais. Essas verificações seguiram sequências de cenário de descida pré-programadas o mais próximo possível, e os resultados foram retransmitidos para a Terra para exame por especialistas em sistema e carga útil.

Antes da separação da sonda do orbitador em 25 de dezembro de 2004, uma verificação final de saúde foi realizada. O cronômetro da "costa" foi carregado com o tempo preciso necessário para ligar os sistemas de sonda (15 minutos antes de seu encontro com a atmosfera de Titã), então a sonda se separou do orbitador e navegou no espaço livre até Titã em 22 dias sem nenhum sistema ativo exceto para seu despertador.

A fase principal da missão foi uma descida de pára-quedas pela atmosfera de Titã. As baterias e todos os outros recursos foram dimensionados para uma missão Huygens com duração de 153 minutos, correspondendo a um tempo máximo de descida de 2,5 horas mais pelo menos 3 minutos adicionais (e possivelmente meia hora ou mais) na superfície de Titã. O link de rádio da sonda foi ativado no início da fase de descida, e o orbitador "ouviu" a sonda pelas próximas três horas, incluindo a fase de descida e os primeiros trinta minutos após o toque. Não muito depois do fim desta janela de comunicação de três horas, a antena de alto ganho (HGA) da Cassini foi virada de Titã em direção à Terra.

Muito grandes radiotelescópios na Terra também estavam ouvindo Huygens transmissão de 10 watts 'utilizando a técnica de muito longo interferometria de base ea abertura modo de síntese. Às 11h25 CET de 14 de janeiro, o Telescópio Robert C. Byrd Green Bank (GBT) na Virgínia Ocidental detectou o sinal da portadora de Huygens . O GBT continuou a detectar o sinal da portadora bem depois que a Cassini parou de ouvir o fluxo de dados de entrada. Além do GBT, oito dos dez telescópios do VLBA para todo o continente na América do Norte, localizados em Pie Town e Los Alamos, Novo México ; Fort Davis, Texas ; North Liberty, Iowa ; Kitt Peak, Arizona ; Brewster, Washington ; Owens Valley, Califórnia ; e Mauna Kea, no Havaí , também ouviu o sinal de Huygens .

A intensidade do sinal recebido na Terra de Huygens era comparável ao da sonda Galileo (a sonda de descida atmosférica de Júpiter) conforme recebido pelo VLA e, portanto, era muito fraco para ser detectado em tempo real por causa da modulação do sinal pelo (então) desconhecido telemetria . Em vez disso, gravações de banda larga do sinal da sonda foram feitas durante a descida de três horas. Depois que a telemetria da sonda terminou de ser retransmitida da Cassini para a Terra, a agora conhecida modulação de dados foi retirada do sinal gravado, deixando uma portadora pura que poderia ser integrada durante vários segundos para determinar a frequência da sonda. Esperava-se que, por meio da análise do deslocamento Doppler do sinal de Huygens à medida que descia pela atmosfera de Titã, a velocidade e a direção do vento pudessem ser determinadas com algum grau de precisão. A posição do local de pouso de Huygens em Titã foi encontrada com precisão (dentro de um km - um km em Titã mede 1,3 minutos de arco de latitude e longitude no equador) usando os dados Doppler a uma distância da Terra de cerca de 1,2 bilhões de quilômetros. A sonda pousaram na superfície da lua em 10,573 192,335 ° S ° W . Uma técnica semelhante foi usada para determinar o local de pouso dos rovers de exploração de Marte, apenas ouvindo sua telemetria. 10 ° 34′23 ″ S 192 ° 20′06 ″ W /  / -10,573; -192,335 ( Sonda Huygens )

Achados

Huygens pousou por volta das 12:43 UTC de 14 de janeiro de 2005 com uma velocidade de impacto semelhante a uma bola cair na Terra de uma altura de cerca de 1 m (3 pés). Ele fez um amassado de 12 cm (4,7 pol.) De profundidade, antes de saltar sobre uma superfície plana e deslizar de 30 a 40 cm (12 a 16 pol.) Através da superfície. Ele diminuiu devido ao atrito com a superfície e, ao chegar ao seu local de descanso final, oscilou para frente e para trás cinco vezes. Os sensores de Huygens continuaram a detectar pequenas vibrações por mais dois segundos, até que o movimento diminuiu cerca de dez segundos após o toque. A sonda levantou uma nuvem de poeira (provavelmente aerossóis orgânicos que gotejam da atmosfera) que permaneceu suspensa na atmosfera por cerca de quatro segundos com o impacto.

A primeira imagem divulgada, tirada de uma altitude de 16 km (9,9 mi), mostra o que se especula serem canais de drenagem fluindo para uma possível linha costeira. As áreas mais escuras são planícies, enquanto as áreas mais claras representam terrenos elevados.

No local de pouso, havia indícios de seixos de gelo de água espalhados sobre uma superfície laranja, a maioria dos quais coberta por uma fina névoa de metano . As primeiras imagens aéreas de Titã de Huygens eram consistentes com a presença de grandes corpos de líquido na superfície. As fotos iniciais de Titã antes do pouso mostraram o que pareciam ser grandes canais de drenagem cruzando o continente de cor mais clara em um mar escuro. Algumas das fotos sugeriam ilhas e um litoral envolto em névoa. A análise subsequente da trajetória da sonda indicou que, de fato, Huygens havia pousado na região escura do 'mar' nas fotos. As fotos da superfície de uma paisagem semelhante a um lago seco sugerem que, embora haja evidências de líquido agindo na superfície recentemente, lagos de hidrocarbonetos e / ou mares podem não existir atualmente no local de pouso de Huygens . Outros dados da Missão Cassini , entretanto, definitivamente confirmaram a existência de lagos de hidrocarbonetos líquidos permanentes nas regiões polares de Titã (veja Lagos de Titã ). Lagos de hidrocarbonetos tropicais de longa data também foram descobertos em 2012 (incluindo um não muito longe do local de pouso Huygens na região de Shangri-La, que tem cerca de metade do tamanho do Grande Lago Salgado de Utah , com uma profundidade de pelo menos 1 m (3 pés )). O provável fornecedor em áreas desérticas secas são provavelmente os aquíferos subterrâneos ; em outras palavras, as regiões áridas equatoriais de Titã contêm " oásis ".

Imagem in situ da superfície de Titã de Huygens - as primeiras imagens de uma superfície planetária não terrestre além de Marte e Vênus (as imagens da esquerda e da direita têm processamento de imagem diferente). Glóbulos (provavelmente feitos de gelo de água) de 10 a 15 cm de tamanho ficam acima de um substrato mais escuro de granulação mais fina em uma distribuição espacial variável. O brilho do lado superior esquerdo de várias rochas sugere iluminação solar daquela direção, implicando em uma vista para o sul, o que está de acordo com evidências preliminares de outros conjuntos de dados. Uma região com um número relativamente baixo de rochas situa-se entre aglomerados de rochas no primeiro plano e no fundo e corresponde à orientação geral das características semelhantes a canais nas imagens de baixa altitude tiradas de menos de 7 km (4,3 mi) de altitude.

A superfície foi inicialmente relatada como sendo um "material semelhante a argila , que pode ter uma crosta fina seguida por uma região de consistência relativa uniforme". Um cientista da ESA comparou a textura e a cor da superfície de Titã a um crème brûlée (ou seja, uma superfície dura cobrindo uma lama pegajosa como a subsuperfície). A análise subsequente dos dados sugere que as leituras de consistência da superfície foram provavelmente causadas por Huygens empurrando uma grande pedra no solo quando ela pousou, e que a superfície é melhor descrita como uma "areia" feita de grãos de gelo ou neve que foi congelada no topo . As imagens tiradas após o pouso da sonda mostram uma planície plana coberta de seixos. Os seixos, que podem ser feitos de gelo de água revestido com hidrocarboneto, são um tanto arredondados, o que pode indicar a ação de fluidos sobre eles. As rochas parecem ser arredondadas, selecionadas por tamanho e em camadas, como se estivessem localizadas no leito de um riacho dentro de um leito de lago escuro, que consiste em um material de granulação mais fina. Nenhum seixo com mais de 15 cm (5,9 pol.) De diâmetro foi localizado, enquanto rochas menores que 5 cm (2,0 pol.) São raras no local de pouso da Huygens . Isso implica que grandes seixos não podem ser transportados para o leito do lago, enquanto pequenas rochas são rapidamente removidas da superfície.

A temperatura no local de pouso era 93,8  K (−179,3 ° C; −290,8 ° F) e pressão de 1.467,6 mbar (1.4484 atm), implicando em uma abundância de metano de 5 ± 1% e umidade relativa de metano de 50% perto da superfície. Portanto, neblinas causadas por metano nas proximidades do local de pouso são improváveis. Termômetros indicaram que o calor deixou Huygens tão rapidamente que o solo deve ter estado úmido, e uma imagem mostra a luz refletida por uma gota de orvalho ao cair no campo de visão da câmera. Em Titã, a fraca luz do sol permite apenas cerca de um centímetro de evaporação por ano (contra um metro de água na Terra), mas a atmosfera pode conter o equivalente a cerca de 10 m (30 pés) de líquido antes da formação da chuva vs. apenas alguns centímetros na Terra. Portanto, o clima de Titã deve apresentar chuvas torrenciais que causam enchentes repentinas, intercaladas por décadas ou séculos de seca.

Huygens descobriu que o brilho da superfície de Titã (no momento do pouso) é cerca de mil vezes mais escuro do que a iluminação solar total na Terra (ou 500 vezes mais brilhante do que a iluminação pela luz da lua cheia), ou seja, o nível de iluminação experimentado cerca de dez minutos após o pôr do sol na Terra, aproximadamente no final do crepúsculo civil . A cor do céu e da cena em Titã é principalmente laranja devido à atenuação muito maior da luz azul pela névoa de Titã em relação à luz vermelha. O Sol (que estava relativamente alto no céu quando Huygens pousou) seria visível como um pequeno ponto brilhante, um décimo do tamanho do disco solar visto da Terra, e comparável em tamanho e brilho a um farol de carro visto de cerca de 150 m (500 pés). Ele projeta sombras nítidas, mas de baixo contraste, pois 90% da iluminação vem do céu.

Linha do tempo detalhada da atividade da Huygens

Animação de Huygens 's trajetória de 25 dezembro de 2004 para 14 de janeiro de 2005
   Huygens  ·   Titan  ·   Saturno
  • Huygens separou-se do orbitador Cassini às 02:00 UTC do dia 25 de dezembro de 2004, no horário de evento da nave espacial .
  • Huygens entrou na atmosfera de Titan às 10:13 UTC de 14 de janeiro de 2005 no SCET, de acordo com a ESA.
  • A sonda pousou na superfície de Titã a cerca de 10,6 ° S, 192,3 ° W por volta das 12:43 UTC em SCET (2 horas e 30 minutos após a entrada atmosférica). (1.)

Houve um trânsito da Terra e da Lua através do Sol visto de Saturno / Titã poucas horas antes do pouso. Huygens entrou na camada superior da atmosfera de Titã 2,7 horas após o fim do trânsito da Terra, ou apenas um ou dois minutos após o fim do trânsito da Lua. No entanto, o trânsito não interferiu no orbitador Cassini ou na sonda Huygens , por dois motivos. Primeiro, embora eles não pudessem receber nenhum sinal da Terra porque ela estava na frente do Sol, a Terra ainda podia ouvi-los. Em segundo lugar, a Huygens não enviou nenhum dado legível diretamente para a Terra. Em vez disso, ele transmitiu dados para o orbitador Cassini , que mais tarde retransmitiu para a Terra os dados recebidos.

Instrumentação

Huygens tinha seis instrumentos a bordo que coletaram uma ampla gama de dados científicos enquanto a sonda descia pela atmosfera de Titã. Os seis instrumentos são:

Instrumento de Estrutura Atmosférica Huygens (HASI)

Este instrumento contém um conjunto de sensores que medem as propriedades físicas e elétricas da atmosfera de Titã. Os acelerômetros mediram as forças em todos os três eixos à medida que a sonda descia pela atmosfera. Com as propriedades aerodinâmicas da sonda já conhecidas, foi possível determinar a densidade da atmosfera de Titã e detectar rajadas de vento. A sonda foi projetada de forma que, em caso de pouso em uma superfície de líquido, seu movimento devido às ondas também fosse mensurável. Sensores de temperatura e pressão mediram as propriedades térmicas da atmosfera. O componente de Permissividade e Analisador de Ondas Eletromagnéticas mediu as condutividades de elétrons e íons (ou seja, partículas carregadas positivamente) da atmosfera e pesquisou a atividade das ondas eletromagnéticas. Na superfície de Titã, a condutividade elétrica e a permissividade (isto é, a relação entre o campo de deslocamento elétrico e seu campo elétrico ) do material da superfície foram medidas. O subsistema HASI também contém um microfone, que foi usado para registrar quaisquer eventos acústicos durante a descida e aterrissagem da sonda; esta foi a primeira vez na história que sons audíveis de outro corpo planetário foram gravados.

Experiência de vento Doppler (DWE)

Este experimento usou um oscilador ultra-estável que forneceu uma frequência portadora de banda S precisa que permitiu ao orbitador Cassini determinar com precisão a velocidade radial de Huygens em relação à Cassini através do Efeito Doppler . O movimento horizontal induzido pelo vento de Huygens teria sido derivado das medições de deslocamento Doppler, corrigidas para todos os efeitos de órbita e propagação conhecidos. O movimento oscilante da sonda sob seu pára-quedas devido às propriedades atmosféricas também pode ter sido detectado. A falha dos controladores de solo em ligar o receptor no orbitador Cassini causou a perda desses dados. Baseados na Terra radiotelescópios foram capazes de reconstruir uma parte dele. As medições começaram 150 km (93 mi) acima da superfície de Titã, onde Huygens foi soprado para o leste a mais de 400 km / h (250 mph), concordando com medições anteriores dos ventos a 200 km (120 mi) de altitude, feitas nos últimos anos usando telescópios . Entre 60 e 80 km (37 e 50 milhas), Huygens foi golpeada por ventos de flutuação rápida, que são considerados cisalhamento do vento vertical. Ao nível do solo, o deslocamento doppler baseado na Terra e as medições VLBI mostram ventos suaves de alguns metros por segundo, aproximadamente em linha com as expectativas.

Descent Imager / Spectral Radiometer (DISR)

Visualização de dados DISR durante a descida de Huygens

Como Huygens era principalmente uma missão atmosférica, o instrumento DISR foi otimizado para estudar o balanço de radiação dentro da atmosfera de Titã. Seus espectrômetros visível e infravermelho e fotômetros violeta mediram o fluxo radiante para cima e para baixo de uma altitude de 145 km (90 milhas) até a superfície. Câmeras de auréola solar mediram como a dispersão por aerossóis varia a intensidade diretamente ao redor do sol. Três imageadores, compartilhando o mesmo CCD , fotografavam periodicamente uma faixa de cerca de 30 graus de largura, variando de quase o nadir até um pouco acima do horizonte. Auxiliados pela sonda girando lentamente, eles construiriam um mosaico completo do local de pouso, que, surpreendentemente, tornou-se claramente visível apenas abaixo de 25 km (16 mi) de altitude. Todas as medições foram cronometradas com o auxílio de uma barra de sombra, que diria ao DISR quando o Sol tivesse passado pelo campo de visão. Infelizmente, esse esquema foi perturbado pelo fato de que Huygens girou na direção oposta à esperada. Pouco antes do pouso, uma lâmpada foi acesa para iluminar a superfície, o que possibilitou medições da refletância da superfície em comprimentos de onda que são completamente bloqueados pela absorção atmosférica de metano .

O DISR foi desenvolvido no Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona sob a direção de Martin Tomasko, com vários institutos europeus contribuindo para o hardware. "Os objetivos científicos do experimento se enquadram em quatro áreas, incluindo (1) medição do perfil de aquecimento solar para estudos do equilíbrio térmico de Titã; (2) imagens e medições de reflexão espectral da superfície para estudos de composição, topografia e processos físicos que formam a superfície, bem como para medições diretas do perfil do vento durante a descida; (3) medições do brilho e do grau de polarização linear da luz solar espalhada, incluindo a auréola solar, juntamente com medições da profundidade óptica de extinção dos aerossóis em função do comprimento de onda e altitude para estudar o tamanho, forma, distribuição vertical, propriedades ópticas, fontes e sumidouros de aerossóis na atmosfera de Titã; e (4) medições do espectro de fluxo solar descendente para estudar a composição da atmosfera, especialmente o perfil de proporção de mistura de metano ao longo da descida. "

Espectrômetro de massa para cromatografia gasosa (GC / MS)

Um trabalhador da Instalação de Manutenção de Carga Perigosa (PHSF) está atrás da parte inferior da plataforma de experimentos da Huygens .

Este instrumento é um analisador químico de gás projetado para identificar e medir produtos químicos na atmosfera de Titã. Ele foi equipado com amostradores que foram preenchidos em grandes altitudes para análise. O espectrômetro de massa , um quadrupolo de alta voltagem, coletou dados para construir um modelo das massas moleculares de cada gás, e uma separação mais poderosa das espécies moleculares e isotópicas foi realizada pelo cromatógrafo de gás . Durante a descida, o GC / MS também analisou os produtos da pirólise (isto é, amostras alteradas pelo aquecimento) passados ​​para ele do Aerosol Collector Pyrolyser. Finalmente, o GC / MS mediu a composição da superfície de Titã. Esta investigação foi possível aquecendo o instrumento GC / MS antes do impacto, a fim de vaporizar o material da superfície com o contato. O GC / MS foi desenvolvido pelo Goddard Space Flight Center e pelo Laboratório de Pesquisa em Física Espacial da Universidade de Michigan .

Coletor de aerossol e pirolisador (ACP)

O experimento ACP atraiu partículas de aerossol da atmosfera por meio de filtros, depois aqueceu as amostras presas em fornos (usando o processo de pirólise ) para vaporizar os voláteis e decompor os materiais orgânicos complexos. Os produtos foram descarregados ao longo de um tubo para o instrumento GC / MS para análise. Dois filtros foram fornecidos para coletar amostras em diferentes altitudes. O ACP foi desenvolvido por uma equipa (francesa) da ESA no Laboratoire Inter-Universitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA).

Pacote de ciência de superfície (SSP)

O SSP continha vários sensores projetados para determinar as propriedades físicas da superfície de Titã no ponto de impacto, fosse a superfície sólida ou líquida. Uma sirene acústica , ativada durante os últimos 100 m (300 pés) da descida, determinou continuamente a distância até a superfície, medindo a taxa de descida e a rugosidade da superfície (por exemplo, devido às ondas). O instrumento foi projetado de forma que se a superfície fosse líquida, a sonda medisse a velocidade do som no "oceano" e possivelmente também a estrutura subsuperficial (profundidade). Durante a descida, medidas da velocidade do som forneceram informações sobre a composição atmosférica e a temperatura, e um acelerômetro registrou o perfil de desaceleração no impacto, indicando a dureza e a estrutura da superfície. Um sensor de inclinação mediu o movimento do pêndulo durante a descida e também foi projetado para indicar a atitude da sonda após o pouso e mostrar qualquer movimento devido às ondas. Se a superfície fosse líquida, outros sensores também teriam medido sua densidade , temperatura, condutividade térmica , capacidade de calor, propriedades elétricas ( permissividade e condutividade) e índice de refração (usando um refratômetro de ângulo crítico). Um instrumento penetrômetro , que se projetou 55 mm (2,2 pol.) Além da parte inferior do módulo de descida Huygens , foi usado para criar um traço penetrômetro quando Huygens pousou na superfície. Isso foi feito medindo-se a força exercida no instrumento pela superfície do corpo quando ele rompeu e foi empurrado para dentro do corpo pela aterrissagem. O traçado mostra essa força em função do tempo ao longo de um período de cerca de 400 ms. O traço tem um pico inicial que sugere que o instrumento atingiu uma das pedras geladas na superfície fotografada pela câmera DISR.

O SSP Huygens foi desenvolvido pelo Departamento de Ciências Espaciais da Universidade de Kent e pelo Departamento de Ciências Espaciais do Laboratório Rutherford Appleton, sob a direção do Professor John Zarnecki . A pesquisa e a responsabilidade do SSP foram transferidas para a Universidade Aberta quando John Zarnecki foi transferido em 2000.

Projeto de nave espacial

A aplicação de isolamento multicamadas cintila sob iluminação forte durante a montagem final. A cor dourada do MLI é devido ao reflexo da luz do revestimento de alumínio no verso das folhas de Kapton âmbar .

Huygens foi construída sob a Contratação Principal da Aérospatiale em seu Centro Espacial Cannes Mandelieu , França, agora parte do Espaço Thales Alenia . O sistema de proteção térmica foi construído sob a responsabilidade da Aérospatiale, perto de Bordeaux, agora parte da Airbus Defence and Space .

Pára-quedas

Martin-Baker Space Systems foi responsável pelos sistemas de pára-quedas da Huygens e pelos componentes estruturais, mecanismos e pirotécnicos que controlam a descida da sonda em Titã. O IRVIN-GQ foi o responsável pela definição da estrutura de cada um dos paraquedas da Huygens . Irvin trabalhou no subsistema de controle de descida da sonda sob contrato com a Martin-Baker Space Systems .

Falha crítica de projeto parcialmente resolvida

Muito depois do lançamento, alguns engenheiros persistentes descobriram que o equipamento de comunicação da Cassini tinha uma falha de projeto potencialmente fatal, que teria causado a perda de todos os dados transmitidos pela Huygens .

Como Huygens era muito pequeno para transmitir diretamente para a Terra, ele foi projetado para transmitir os dados de telemetria obtidos enquanto descia pela atmosfera de Titã para a Cassini por rádio , que por sua vez os retransmitiria para a Terra usando sua grande antena principal de 4 m de diâmetro . Alguns engenheiros, principalmente os funcionários da ESA ESOC Claudio Sollazzo e Boris Smeds , sentiram-se desconfortáveis ​​com o fato de que, em sua opinião, esse recurso não havia sido testado antes do lançamento em condições suficientemente realistas. Smeds conseguiu, com alguma dificuldade, persuadir os superiores a realizar testes adicionais enquanto a Cassini estava em vôo. No início de 2000, ele enviou dados simulados de telemetria em diferentes níveis de potência e deslocamento Doppler da Terra para a Cassini . Acontece que a Cassini não foi capaz de retransmitir os dados corretamente.

Isso porque, de acordo com o plano de vôo original, quando Huygens deveria descer para Titã, ele teria acelerado em relação à Cassini , fazendo com que o desvio Doppler de seu sinal variasse. Conseqüentemente, o hardware do receptor da Cassini foi projetado para ser capaz de receber em uma faixa de frequências deslocadas. No entanto, o firmware falhou em levar em consideração que o deslocamento Doppler teria alterado não apenas a frequência da portadora , mas também o tempo dos bits de carga útil , codificados por chaveamento de deslocamento de fase a 8.192 bits por segundo .

A reprogramação do firmware era impossível e, como solução, a trajetória teve que ser alterada. Huygens se separou um mês depois do planejado originalmente (dezembro de 2004 em vez de novembro) e se aproximou de Titã de tal forma que suas transmissões viajaram perpendicularmente à sua direção de movimento em relação à Cassini , reduzindo significativamente o deslocamento Doppler.

A mudança de trajetória superou a falha de projeto na maior parte, e a transmissão de dados foi bem-sucedida, embora a informação de um dos dois canais de rádio tenha sido perdida devido a um erro não relacionado.

Dados do canal A perdidos

Huygens foi programado para transmitir telemetria e dados científicos ao orbitador Cassini para retransmissão para a Terra usando dois sistemas de rádio de banda S redundantes , referidos como Canal A e B, ou Cadeia A e B. O Canal A foi o único caminho para um experimento para medir a velocidade do vento estudando pequenas mudanças de frequência causadas pelo movimento de Huygens . Em outra saída deliberada da redundância total, as imagens do imageador de descida foram divididas, com cada canal carregando 350 imagens.

A Cassini nunca ouviu o canal A por causa de um erro na sequência de comandos enviados à espaçonave. O receptor do orbitador nunca foi comandado para ligar, de acordo com funcionários da Agência Espacial Européia. A ESA anunciou que o erro foi um erro da parte deles, o comando ausente fazia parte de uma sequência de comandos desenvolvida pela ESA para a missão Huygens e que foi executado pela Cassini conforme entregue.

Como o Canal A não foi usado, apenas 350 fotos foram recebidas em vez das 700 planejadas. Todas as medições de rádio Doppler entre a Cassini e Huygens também foram perdidas. Medições de rádio Doppler de Huygens da Terra foram feitas, embora não fossem tão precisas quanto as medições perdidas que a Cassini fez. O uso de sensores acelerômetros na Huygens e no rastreamento VLBI da posição da sonda Huygens na Terra permitiu que cálculos de direção e velocidade do vento razoavelmente precisos fossem feitos.

Local de pouso

A sonda pousaram na superfície de Titan na 10,573 192,335 ° S ° W . 10 ° 34′23 ″ S 192 ° 20′06 ″ W /  / -10,573; -192,335

A cruz vermelha marca o local de pouso de Huygens . A região brilhante à direita é a região de Xanadu .

Veja também

Referências

Citações

Bibliografia

  • Nature 438 , dez. 2005 - Os resultados analisados ​​em nove artigos, cartas ao editor e mídias relacionadas estão disponíveis com acesso gratuito online.

Leitura adicional

  • Ralph Lorenz (2018). NASA / ESA / ASI Cassini-Huygens: 1997 em diante (orbitador Cassini, sonda Huygens e conceitos de exploração futura) (Owners 'Workshop Manual) . Haynes Manuais, Reino Unido. ISBN 978-1785211119.

links externos