LADEE
月の大気と塵の環境エクスプローラー(LADEE ; / ˈlædi /)は、NASA の月探査と技術のデモンストレーションミッションでした。2013年9月7日に、中部大西洋地域宇宙港からミノタウロスVロケットで打ち上げられました。月の近く。機器には、ニュートラルのダスト検出器が含まれていました質量分析計、紫外可視分光計、およびレーザー 通信端末で構成される技術デモンストレーション。ミッションは、宇宙船のコントローラーが意図的にLADEEを月の裏側に衝突させた2014年4月18日に終了しました 。その後、月の裏側はサンドマンVクレーターの東縁近くにあると判断されました。
月の大気とダスト環境エクスプローラー
月周回軌道でのLADEEのアーティストによる描写
ミッションタイプ
月の大気研究
オペレーターASA COSPAR ID 013-047A
SATCAT番号 39246 Webサイト
nasa .gov / ladee
ミッション期間
主な任務:100日延長された任務:28日合計期間:223日
宇宙船の特性
バス MCSB メーカー
エイムズ研究センター
打ち上げマス
383 kg(844ポンド)
ドライマス
248.2 kg(547ポンド)
ペイロード質量
49.6 kg(109ポンド)
寸法
1.85×1.85×2.37m(6.1×6.1×7.8フィート) 力 295ワット
ミッション開始
発売日
2013年9月7日03:27UTC (2013-09-07UTC03:27Z)
ロケット
ミノタウロスV
打ち上げサイト
ワロップス パッド0B
請負業者
軌道
ミッション終了
廃棄軌道離脱 崩壊日
2014年4月18日、〜04:30 UTC (2014-04-19)
軌道パラメータ
参照系
セレノセントリック
ペリセレン高度
25〜50 km(16〜31マイル)
アポセレン高度
60〜80 km(37〜50マイル)
傾斜 157度 限目
111.5〜116.5分
時代
計画中(科学段階)
月のオービター
軌道投入
2013年10月6日10:57UTC
ミッションのロゴタイプ
コンテンツ
1 計画と準備
1.1 大気の輝き 1.2 中国の着陸船
2 ミッションの目的
3 宇宙飛行の操作
3.1 発売 3.2 月の通過 3.3 月周回軌道とシステムのチェックアウト 3.43.4 月面レーザー通信のデモンストレーション 3.5 科学フェーズ 3.6 ミッション終了
4 宇宙船
4.1 デザイン 4.2 力 4.3 推進システム 4.4 科学ペイロード 4.5 技術デモンストレーションペイロード
5 予備的な結果
6 チーム
7 ギャラリー
8 も参照してください
9 参考文献
10 外部リンク
計画と準備
LADEEは、2008年2月のNASAの2009年度予算の発表中に発表されました。 当初は、重力回復および内部研究所(GRAIL)衛星で打ち上げられる予定でした。
2013年4月にNASAのエイムズ研究センターで本格的な熱真空チャンバー試験を行う前に、音響、振動、衝撃試験などの機械的試験が完了しました。打ち上げ前の活動は8月31日までに完了し、9月6日に開かれた打ち上げウィンドウの準備が整いました。
NASAエイムズはLADEEの日常業務を担当し、ゴダードスペースフライトセンターはセンサースイートと技術デモンストレーションペイロードを運用し、打ち上げ操作を管理しました。 LADEEのミッションの費用は約2億8000万ドルで、これには宇宙船の開発と科学機器、打ち上げサービス、ミッションの運用、科学処理、リレーのサポートが含まれます。
大気の輝き
日の出と日の入りで、さまざまなアポロの乗組員が輝きと光線を見ました。
アポロ17号のスケッチは、神秘的な夕暮れの光線を描いています。
月は、動く粒子が月の表面から絶えず跳ね上がり、月の表面に戻ってくるという希薄な大気を持っている可能性があり、静止しているように見えますが、絶え間なく動いている塵の粒子で構成される「塵の雰囲気」を生み出します。1956年から提案されたモデルによると、月の昼光側では、太陽の紫外線とX線放射は、月の土壌の原子や分子から電子をノックアウトするのに十分なエネルギーを持っています。正電荷は、月の塵の最も小さな粒子(1マイクロメートル以下を測定)が表面からはじかれ、数メートルから数キロメートルの高さまでロフトされ、最小の粒子が最高高度に到達するまで蓄積します。 最終的には、プロセスが繰り返される表面に向かってフォールバックします。夜側では、塵は太陽風の電子によって負に帯電します。確かに、「噴水モデル」は、夜側が昼側よりも高い電圧まで充電し、おそらくより高い速度と高度に塵の粒子を発射することを示唆しています。この効果は、月の軌道が地球の磁気圏尾部を通過する部分でさらに強化される可能性が詳細については、月の磁場を参照してターミネーターでは、昼と夜の領域の間にかなりの水平電界が形成され、水平方向の粉塵輸送が発生する可能性が
また、月には「ナトリウム尾」があり、人間の目では検出できないほど暗いことが示されています。長さは数十万マイルで、ボストン大学の科学者がしし座流星群の嵐を観測した結果、1998年に発見されました。月はその表面からナトリウム原子ガスを絶えず放出しており、太陽放射圧はナトリウム原子を反太陽方向に加速し、太陽から離れる方向を指す細長い尾を形成します。 2013年4月の時点で、イオン化されたナトリウムガス原子または帯電した塵が報告された月の輝きの原因であるかどうかはまだ決定され
中国の着陸船
2013年12月1日に打ち上げられ、12月6日に月周回軌道に入った中国の嫦娥3宇宙船は、エンジン発射による推進剤と着陸による月の塵の両方で、希薄な月の外圏を汚染すると予想されていました。これが月の外気圏のベースライン測定値など、LADEEの使命を混乱させる可能性があるという懸念が表明されたが 、宇宙船の推進システムの排気の量と組成の両方がわかっていたため、代わりに追加の科学的価値を提供した。 LADEEからのデータは、月の外気圏における排気と塵の分布と最終的な散逸を追跡するために使用されました。 排気の構成要素である水の移動を観察することも可能であり、それがどのように輸送されて月の極の周りに閉じ込められるかについての洞察を与えました。
ミッションの目的
LADEEミッションは、3つの主要な科学目標に取り組むように設計されました。
それがさらなる人間の活動によって混乱する前に、希薄な月の外気圏の全体的な密度、組成、および時間変動を決定します。
地表から数十キロメートル上で拡散放出のアポロ宇宙飛行士の目撃がナトリウムの輝きまたは塵であったかどうかを決定します。
ダストインパクター環境(サイズ、頻度)を文書化して、前哨基地の設計エンジニアリングと将来のロボットミッションのガイドに役立てます。
と1つの技術デモンストレーションの目標:
月周回軌道からの双方向レーザー通信を実演します。
宇宙飛行の操作
リフトオフ中の月の大気とダスト環境エクスプローラー
カエルの光爆弾LADEEの発売
バージニアから見たLADEEが軌道に向かう(長時間露光写真)
発売
LADEEは、2013年9月7日03:27 UTC(9月6日午後11:27 EDT)に、ミノタウロスV型ロケットの大西洋中部地域宇宙港にあるワロップス飛行施設から打ち上げられました。これは、その施設から打ち上げられた最初の月面ミッションでした。打ち上げは、メイン州からサウスカロライナ州まで、米国東海岸の多くに沿って視界を確保する可能性がありました。晴天により、ニューヨーク市からバージニア州までの多数の観測者が、上昇、第1段階のカットオフ、および第2段階の点火を観察することができました。
ミノタウロスVは固体推進剤ロケットであるため、このミッションでの宇宙船の姿勢制御は、より連続的な閉ループフィードバックを備えた一般的な液体燃料ロケットとは少し異なる動作をしました。最初の3つのミノタウルスステージは「事前にプログラムされた姿勢プロファイルを飛行」して速度を上げ、車両を予備軌道に送ります。4番目のステージは飛行プロファイルを変更し、LADEE宇宙船をスピン安定化された5番目の軌道に送ります。次に、宇宙船を地球の周りの非常に楕円形の軌道に配置するステージ(3つのうちの最初の軌道)で、1か月にわたる月面通過を開始します。
現在、LADEE宇宙船から分離されていますが、ミノタウロスVの第4ステージと第5ステージの両方が軌道に到達し、現在は地球軌道のスペースデブリです。
圧力波でカエルを高く投げた打ち上げ写真がソーシャルメディアで人気を博した。カエルの状態は不明です。
月の通過
LADEE発射スラスターのアーティストコンセプト
2013年9月7日から2013年10月31日まで
のLADEE の軌跡のアニメーション
ラディ ・
月 ・
地球
2013年10月1日から2014年4月17日まで
の月の周り のLADEE の軌道
のアニメーション
ラディ ・
月
LADEEは、月の通過時に異常なアプローチを取りました。長楕円 軌道に打ち上げられた宇宙船は、月周回軌道に入るのに十分な距離に近づく前に、地球の周りを3周しました。トランジットには約1ヶ月かかりました。
ミノタウロスから分離した後、衛星のリアクションホイールに大電流が検出され、リアクションホイールがシャットダウンしました。故障の兆候はなく、保護限界を調整した後、翌日リアクションホイールによるオリエンテーションを再開した。
LADEE宇宙船は、3分間のエンジン燃焼を使用して3番目の軌道の近地点で発生した月周回軌道挿入(LOI)を達成する前に、地球の3つの「位相軌道」を作成しました。 3番目の地球軌道の目標軌道は、近地点が200 km(120 mi)、遠地点が278,000 km(173,000 mi)、傾斜角が37.65度でした。近地点引数の計画値は155度ですが、その特性エネルギーC3は-2.75 km 2 / s2です。軌道位相ループを使用した新しい軌道は、次の4つの主な理由で実行されました。
ミノタウロスVロケットは、383 kg(844 lb)のLADEEを直接弾道飛行に投入するにはデルタVが不十分でした。
ミノタウロスVからの潜在的な公称外の打ち上げ分散を処理するため(5つの固体ロケットステージのスタックであり、特に正確なロケットとは見なされません)、軌道プロファイルを大きな分散に柔軟に保ちながら、推進剤効率の高い方法で最初の投入軌道。
起動ウィンドウを5日間に拡大します。イベントでは、ローンチは初日のウィンドウの最初に行われたため、LADEEはこれを必要としませんでした。
宇宙船での異常な軌道操作や軌道操作の失敗に直面した場合のミッションの堅牢性を高めるため。
月周回軌道とシステムのチェックアウト
LADEEが24時間の楕円形の捕獲軌道に置かれたとき、LADEEは2013年10月6日に月軌道に入りました。 LADEEは2013年10月9日にさらに4時間軌道に降下しました。 10月12日にさらに1回の火傷が発生し、LADEEを月の周りの高度約250 km(160マイル)の円軌道 に降下させました。試運転段階は約30日間続きました。軌道が高度75km(47マイル)に下がった後、LADEEのシステムと機器がチェックアウトされた。
月面レーザー通信のデモンストレーション
月のレーザー通信のデモンストレーション
LLCDの光モジュールの描写
LADEEのLunarLaserCommunication Demonstration(LLCD)パルスレーザーシステムは、2013年10月18日にテストに成功し、宇宙船と地球上の地上局との間で385,000 km(239,000マイル)の距離でデータを送信しました。このテストでは、宇宙船から地上への622メガビット/秒(Mbps)のダウンリンク記録と、地上局から宇宙船への「エラーのないデータアップロード速度20Mbps」を設定しました。テストは30日間のテスト期間にわたって実施されました。
LLCDは自由空間光通信システムです。NASAが電波の代わりに光レーザーを使った双方向の宇宙通信を試みたのはこれが初めてです。将来のNASA衛星での運用可能なレーザーシステムにつながることが期待されています。
科学フェーズ
科学運用のために、LADEEは20 km(12 mi)のペリセレンと60 km(37 mi)のアポセレンを備えた軌道に操縦されました。 LADEEの主な任務の科学段階は、当初100日として計画され、その後、28日間の延長が与えられました。この拡張は、科学者が月の希薄な外気圏の性質を解明するのを助けるために、衛星が追加の完全な月の周期に相当する非常に低い高度のデータを収集する機会を提供しました。
ミッション終了
宇宙船の管制官は、2014年4月11日に、LADEEを月面から2 km(1マイル)以内に下げ、4月21日までに衝突できるように設定するための最終エンジン燃焼を命じました。 その後、プローブは4月15日の2014年4月の月の日食に対処しました。その間、4時間地球の影にあったため、発電できませんでした。エネルギーを節約しながら宇宙船を暖かく保つために、イベント中は科学機器の電源を切り、ヒーターを循環させた。エンジニアは、LADEEがそのような環境を処理するように設計されていなかったため、生き残ることを期待していませんでしたが、わずかな圧力センサーの誤動作で日食を終了しました。
4月17日の最後から2番目の軌道の間に、LADEEの近地点は月面から300 m(1,000フィート)以内にそれを取りました。宇宙船との接触は、月の後ろに移動した4月18日の協定世界時04:30頃に失われた。 LADEEは、04:30から05:22の間に、5,800 km / h(3,600 mph)の速度で月の裏側の表面を攻撃しました。 月の裏側は、ルナやアポロの着陸地点などの歴史的に重要な場所に損害を与える可能性を回避するために選択されました。 NASAは、ルナーリコネサンスオービターを使用して、サンドマンVクレーターの東縁近くにあると判断された衝突位置を画像化しました。
LADEE-衝突クレーター
影響を与える前
衝撃後
重ね合わせた画像
サンドマンVクレーター(東リム) ; 2014年4月18日
宇宙船
デザイン
LADEEは、NASAのエイムズ研究センターによって設計、統合、製造、テストされた最初の宇宙船です。宇宙船は斬新なデザイン(これまで飛行したことのない宇宙船バス)であり、通常のNASAサイエンスミッションよりもはるかに低コストであり、新しい宇宙船を月に打ち上げる際に軌道設計チームに斬新な課題を提示しました。初めて使用する新しいロケット(ミノタウロスV)と飛行試験の遺産がない宇宙船を扱いながら、信頼性の高い宇宙飛行軌道計画。(上記の月の通過を参照して)
LADEEミッションは、燃料を使用しない質量が248.2 kg(547ポンド)の軽量カーボンコンポジットで作られたモジュラーコモンスペースクラフトバスまたはボディを利用します。バスには、さまざまなモジュールまたは適用可能なシステムを使用して、月や地球近傍天体への航海など、さまざまな種類のミッションを実行する機能がこのモジュラーコンセプトは、カスタム設計から多目的設計および組立ライン生産に移行する革新的な方法であり、宇宙船開発のコストを大幅に削減できます。 LADEE宇宙船バスモジュールは、アビオニクス、電気システム、および姿勢センサーを搭載したラジエーターモジュールで構成されています。バスモジュール; 2つの最大の機器を運ぶペイロードモジュール。推進システムを収容する拡張モジュール。
仕様
主な構造は、高さ2.37 m(7.8フィート)、幅1.85 m(6.1フィート)、深さ1.85 m(6.1フィート)です。宇宙船の総質量は383kg(844ポンド)です。
力
電力は、1つのAUで295Wを生成するシリコン太陽電池の30枚のパネルで構成される太陽光発電システムによって生成されました。ソーラーパネルは衛星の外面に取り付けられ、電力は1つのリチウムイオン電池に蓄えられ、最大24Ahの28ボルトの電力を供給しました。
推進システム
LADEE推進システムは、軌道制御システム(OCS)と反応制御システム(RCS)で構成されていました。OCSは、大きな速度調整のために+ Z軸に沿った速度制御を提供しました。RCSは、OCSシステムの燃焼中に3軸姿勢制御を提供し、OCS燃焼間の主要な姿勢制御システムであるリアクションホイールに運動量ダンプも提供しました。
メインエンジンは455N高性能アポジスラスター(HiPAT)でした。高効率の22N姿勢制御スラスターは、HiPATと同様の高温材料を使用して製造されています。メインエンジンは、宇宙船の軌道補正操作の推力の大部分を提供しました。制御システムのスラスターは、ミッションの科学段階で計画された小さな操作に使用されました。
科学段階に続いて、廃止措置期間が発生し、その間、宇宙船が月面に衝突するまで高度が徐々に低下しました。
科学ペイロード
LADEEは、3つの科学機器と技術デモンストレーションペイロードを搭載していました。
科学ペイロードは次のもので構成されています:
ニュートラル質量分析計(NMS)は、質量分析法を介して外圏の原子および分子のその場測定を実行しました。NMSの一部は、火星科学研究所のSAM機器に基づいていました。
UV-Vis Spectrometer(UVS)は、紫外可視分光法によってダストと外気圏の両方を測定しました。この機器は、 LCROSSミッションのUV-Vis分光計に基づいていました。
衝突電離検出器を使用してダストを直接測定するLunarDustEXperiment(LDEX)。これは、検出器に当たる粒子のイオン化を測定することによって機能します。ガリレオ、ユリシーズ、カッシーニの同様の楽器から得られた経験に基づいて構築された楽器。
技術デモンストレーションペイロード
LADEEは、光通信システムをテストするための技術デモンストレーションペイロードも搭載していました。月面レーザー通信デモンストレーション(LLCD)は、データが光ファイバーケーブルで転送されるのとほぼ同じ方法で、レーザーを使用してデータを光のパルスとして送受信しました。3つの地上局が使用されました。この通信方法は、以前の無線周波数通信システムよりも5倍高いデータレートを提供する可能性が この技術は、2017年に打ち上げられる予定のNASAのレーザー通信リレーデモンストレーション(LCRD)システムの直接の前身です。
楽器のラベルが付いたLADEE
NMS
UVS
LDEX
予備的な結果
LADEEの科学チームは、2013年12月14日の嫦娥3号の着陸時に取得したデータの分析を続けました。
月の塵の実験(LDEX)チームは、着陸の前後に塵の増加に気づきました。しかし、上昇は着陸時間より何時間も先行しており、別の起源を示唆しています。確かに、ふたご座流星群はこの着陸イベントと同時に発生し、着陸期間の前、最中、後にダスト数が増加しました。チームは、「LADEEが嫦娥3号の最後の降下によって投げ出された月の土壌粒子に遭遇した場合、それらはふたご座流星が生成したイベントの背景で失われたであろう」と報告した。
ニュートラル質量分析計(NMS)チームは、水、一酸化炭素、二酸化炭素(COおよびCO 2)、窒素(N 2)などの排気ガス種のデータを検索しています。
紫外線および可視光分光計(UVS)は、着陸シャワーと流星群の両方の影響を探すために、一連の前後の観測を実行しました。分析により、ふたご座流星群に関連して外気圏のナトリウムが増加していること、および塵による光散乱が増加していることが明らかになりました。UVSはまた、原子状酸素の輝線を監視し、鉄(Fe)とチタン(Ti)の両方の存在を示している可能性のある輝線を確認しました。
ヘリウム、アルゴン、ネオンガスは、月の外気圏で最も豊富な種であると判断されました。 ヘリウムとネオンは、太陽風によって供給されていることがわかった。
2015年8月17日、LADEE宇宙船での研究に基づいて、NASAの科学者は月の外気圏でネオンが検出されたことを報告しました。
チーム
LADEEのチームには、ワシントンDCのNASA本社、カリフォルニア州モフェットフィールドのNASAエイムズ研究センター、メリーランド州グリーンベルトのNASAゴダード宇宙飛行センター、コロラド大学ボルダー校の大気宇宙物理学研究所からの寄稿者が含まれていました。ゲスト調査員には、カリフォルニア大学バークレー校、ジョンズホプキンス大学応用物理研究所、メリーランド州ローレル、コロラド大学; メリーランド大学; メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダードスペースフライトセンター。
ギャラリー
フェアリングにカプセル化される前の2013年8月のLADEE
2013年1月の振動試験開始前に振動台に取り付けられたLADEE
ソーラーパネルが取り付けられる前のエイムズ研究センターのクリーンルームでのLADEE
LADEEのバスとなるモジュラー共通宇宙船バス。2008年にエイムズでテストされています。バスの上部にあるアポロ11号の宇宙飛行士バズオルドリンの署名に注意して
2014年2月8日に撮影
された、LADEEのスタートラッカーによってキャプチャされた月の最初の画像も参照してください
宇宙飛行ポータル
太陽系ポータル
月の人工物のリスト
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外部リンク
コモンズには、LADEEに関連するメディアが
NASAのLADEEミッションサイト
NASAサイエンスのLADEE
MITのリンカーン研究所、lasercommターミナル開発
NASAの月食プログラム-2008年2月27日-ケリー・スヌーク
K-8学生向けの概要(YouTubeビデオ)”