¿Qué es Sonda espacial?

Una nave espacial no tripulada que detecta la luna y los cuerpos celestes y el espacio más allá de la luna, también conocida como sonda del espacio profundo. Las sondas espaciales incluyen sondas lunares, sondas planetarias e interplanetarias. Las sondas espaciales son la principal herramienta para la exploración del espacio profundo. La exploración del espacio profundo incluye principalmente exploración lunar, exploración planetaria y exploración interplanetaria.

El objetivo principal de la exploración es comprender el origen, la evolución y el estado actual del sistema solar; comprender mejor la formación y evolución del medio ambiente terrestre a través de estudios comparativos de los principales planetas del sistema solar; comprender la historia de los cambio  en el sistema solar, para explorar el origen y evolución de la vida. Las sondas espaciales han logrado observaciones cercanas y muestreo directo y detección de la luna y los planetas, abriendo una nueva etapa para que la humanidad explore los cuerpos celestes en el sistema solar.

El sistema de detección espacial incluye sondas espaciales y redes de espacio profundo. El detector espacial es la parte espacial del sistema, cargado con instrumentos de detección científica y realiza tareas de detección espacial. Para realizar diferentes tareas de detección y detectar diferentes objetivos, se pueden formar diferentes sistemas de detección espacial.

Los principales métodos de exploración espacial son: volar por la luna o el planeta para una observación cercana; convertirse en un satélite artificial de la luna o el planeta para una observación repetida a largo plazo; hacer un aterrizaje forzoso en la superficie de la luna o el planeta, utilizando el período corto antes del accidente Tiempo para la exploración; Realice un aterrizaje suave en la superficie de la luna o el planeta, realice investigaciones en el lugar y envíe las muestras obtenidas a la tierra para su investigación.

En enero de 1959, la Unión Soviética lanzó la primera sonda lunar: "Luna" 1. Después de eso, Estados Unidos lanzó la sonda "Prowler", el "Lunar Orbiter", el "Surveyor" y las naves espaciales "Apollo". A principios de la década de 1960, Estados Unidos y la Unión Soviética lanzaron una variedad de sondas planetarias e interplanetarias, que detectan respectivamente Venus, Marte, Mercurio, Júpiter y Saturno, así como el espacio interplanetario y los cometas.

Entre ellos se encuentran la sonda "Pioneer" (EE.UU.), la sonda "Venus" (Su), la sonda "Sailor" (EE.UU.), la sonda "Marte" (Su), la sonda "Sensor" (Su), la sonda "Apolo" (Estados Unidos y Cooperación federal con Alemania), sonda "Pirata" (EE.UU.), sonda "Traveller" (EE.UU.).

A fines de 1984, los Estados Unidos y la Unión Soviética habían lanzado un total de 109 sondas espaciales. La sonda planetaria Pioneer 10 lanzada por los Estados Unidos en marzo de 1972 podría sobrevolar la órbita promedio de Plutón aproximadamente en octubre de 1986, convirtiéndose en la primero Una nave espacial que sale del sistema solar.

Principio de vuelo Cuando unasonda espacial abandona la Tierra, debe obtener una velocidad suficientemente grande (ver velocidad cósmica) para superar o deshacerse de la gravedad de la Tierra y realizar un vuelo en el espacio profundo. La sonda recorre una órbita elíptica heliocéntrica (órbita bitangente) que es tangente tanto a la órbita de la Tierra como a la órbita del planeta objetivo.

Puede encontrar el planeta objetivo o aumentar la velocidad para cambiar la órbita de vuelo, lo que puede acortar el tiempo para alcanzar el planeta de destino. Por ejemplo, la velocidad de la sonda estadounidense Voyager 2 es 0,2 km / s más alta que la requerida por la órbita dual, y el tiempo para llegar a Júpiter se ha reducido en casi una cuarta parte.

Para garantizar que cuando la sonda vuela a lo largo de la órbita bitangencial hasta el punto en que el planeta objetivo es tangente a la órbita del planeta objetivo, la sonda debe lanzarse cuando la Tierra y el planeta objetivo están en una posición relativa determinada.

Por ejemplo, se tarda unos 1000 días en volar a Júpiter. Cuando se lanza la sonda de Júpiter, Júpiter debería estar a 83 ° del punto de encuentro (equivalente al viaje de 1000 días de Júpiter en órbita).

De acuerdo con ciertos requisitos de posición relativa, la fecha correspondiente se puede encontrar en el calendario astronómico. Esta fecha de lanzamiento favorable generalmente aparece solo una vez cada uno o dos años. La sonda puede utilizar el campo gravitacional del planeta para acelerar cuando orbita la estrella para lograr una órbita continua en múltiples planetas (ver la órbita de la sonda planetaria).

Características técnicas Lassondas espaciales se desarrollan sobre la base de la tecnología de satélites terrestres artificiales, pero en comparación con los satélites terrestres artificiales, las sondas espaciales tienen algunas características técnicas importantes.

Control y navegación:la sonda espacial vuela a cientos de miles a cientos de millones de kilómetros de la Tierra. Hay un ligero error en la velocidad y la dirección cuando entra en órbita, y habrá una gran desviación cuando llegue al planeta objetivo. . Por ejemplo, cuando el rover de Marte entra en órbita, el error de velocidad es de 1 metro / segundo (aproximadamente una diezmilésima de la velocidad) y la desviación de la distancia al llegar a Marte es de unos 100.000 kilómetros.

Por lo tanto, se debe realizar un control y una navegación precisos durante el vuelo largo. El vuelo a la luna generalmente se controla mediante la cooperación de la red de control y medición de tierra y el sistema de control de órbita de la sonda espacial (ver control de órbita de la nave espacial).

La distancia de vuelo interplanetario es larga, el tiempo de transmisión de la señal de radio es largo y el control remoto en tiempo real no se puede realizar en tierra. Por lo tanto, el sistema de control de órbita de las sondas planetarias e interplanetarias debe tener capacidades de navegación autónoma (consulte Navegación y control interplanetarios) .

Por ejemplo, la sonda estadounidense "Pirate" voló más de 800 millones de kilómetros en el espacio, que duró 11 meses, realizó más de 2.000 ajustes de órbita autónoma y finalmente logró un aterrizaje suave en la superficie de Marte con una precisión de 50 kilómetros.

Además, para garantizar la actitud de trabajo precisa del motor de control de órbita, la antena de comunicación siempre apunta a la tierra y otros sistemas funcionan normalmente, el detector también tiene la capacidad de controlar la actitud de forma autónoma.

ComunicaciónPara transmitir una gran cantidad de datos e imágenes de detección al suelo, es necesario resolver el problema de la transmisión a distancias extremadamente largas a velocidades de datos bajas. La solución es utilizar tecnologías como compresión de datos, antiinterferencias y recepción coherente en el detector.

También es necesario aumentar la potencia de transmisión y la apertura de la antena del transmisor de radio tanto como sea posible, y establecer estaciones de medición y control con antenas parabólicas gigantes en la tierra. Nave de medición. La sonda espacial también está equipada con una computadora para completar el almacenamiento y procesamiento de la información.

EnergíaLa intensidad de la luz solar es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia al Sol. Los planetas exteriores están lejos del Sol, y la intensidad de la luz solar es muy débil. Por lo tanto, las sondas planetarias exteriores no pueden usar energía de batería solar sino utilizar la energía nuclear espacial.

Estructura Eldetector espacial soporta condiciones ambientales espaciales muy duras y algunos requieren estructuras de protección especiales.

Por ejemplo, la sonda "Apolo" corre en una órbita heliocéntrica con un perihelio de 0,309 unidades astronómicas (aproximadamente 46 millones de kilómetros), y su intensidad de radiación solar es un orden de magnitud mayor que la de los satélites terrestres artificiales.

Algunas sondas espaciales que aterrizan o caminan sobre la superficie de la luna o el planeta requieren algunas formas especiales de estructura, como ruedas flexibles adecuadas para caminar sobre superficies irregulares.