15年后,科学家终于解决了Huygens Landing Spin Mystery

Huygens Replica的气流

作为国际Cassini Mission的一部分,ESA的Huygens Probe于2005年1月14日发布了历史,当时它成为在外太阳系中成功地降落在另一个世界的探索。但是,在其血统期间,探针开始旋转“错误”的方式 - 新结果证实了原因。
在法国奥尔兰大学的Primse实验室的风洞中产生的图像显示了空气流过1:3级复制品的空气 - 用白烟可视化。它被认为是从2017年到2019年进行的亚音速测试的一部分,以确定欧安全景署在其血统期间探测到泰坦的血清探针。
惠尼斯从Cassini旋转逆时针旋转,但在进入泰坦的气氛后大约10分钟,探头的旋转意外倒转以顺时针旋转。它一直在旋转其余的血统;幸运的是,这种逆转旋转的大小类似于研究人员的幅度,这意味着意外翻转影响了计划观察的时间,但没有显着影响他们的质量。
最近的测试现在确认了旋转方向上的这种翻转的原因。虽然探头配备叶片来调节其旋转,但航天器上的其他附属物在相反方向上产生扭矩;这只加剧了这些叶片重定向探针围绕探针的气体的方式加剧,使得整体的“负”或顺时针方向,产生旋转效果。还有迹象表明,惠更斯大气结构仪器(HASI)的蓬勃可能在下降期间可能没有完全或对称地部署;这种效果正在进一步调查。
信用:CNRS / LPC2E / PRISME

十五年前,ESA的Huygens Probe探讨了历史,当它降到表面时土星“月亮泰坦”成为第一个在外太阳系统中成功降落另一个世界的探头。但是,在其血统期间,探针开始旋转错误的方式 - 而最近的测试现在揭示了原因。

于1997年推出美国宇航局/ esa / asi卡西尼 - 惠更斯特派团仍然是标志性的,自2004年底抵达以来,我们对土星及其月亮泰坦的理解贡献了巨大的理解。

使命包括一个轨道器,卡西尼泳装在成为第一个宇宙飞船之后,这已经达到了13年来的轨道土星,以及一个小型大气探头,欧安科省惠格森着陆器,朝向探索2005年1月14日的泰坦的物理性质和气氛。

Huygens的风险血统持续了2小时27分钟,小探头收集的数据继续促进大量关于这个迷人的月亮的发现。

使用探头仪器记录的真实数据创建的Huygens血统和触地得分的渲染,因为它在2005年1月14日,土坦最大的月亮的地表下降。

动画考虑到泰坦的大气条件,包括太阳和风向,降落伞的行为(仅在触及后绳索的运动中有一些艺术解释),以及着陆本身的动态。即使是立即面对Huygens的石头也被呈现,以匹配从探针返回的着陆场地的照片,这在动画的末尾揭示。

着陆器返回了泰坦大气层的第一个原位测量,从海拔1400km到表面的高度确定其压力,密度和温度。探头的多普勒风试验(DWE)在月球大气中发现了强大的东西风,其中一些旋转比月亮本身更快。它阐明了为什么泰坦的大气层含有甲烷,氮气和微小的气溶胶,以及在多余的数量中,并检测到月球内部的地质过程和特征的迹象,如Cryovolcanism,并且可能是一个大型地下海洋。

预测和惠更斯的实际旋转速率

This graph shows the ‘spin profile’ of ESA’s Huygens probe as it descended to the surface of the Saturnian moon Titan on January 14, 2005: the dotted line shows the predicted profile, while the solid line shows the actual profile as tracked by the probe’s onboard engineering sensors. The horizontal axis indicates UTC time and the vertical axis the spin rate (in revolutions per minute).
作为国际Cassini Mission的一部分,惠格斯在成为在外太阳系中成功降落在另一个世界的第一个探讨时历史。然而,在下降期间,探针开始旋转“错误”方式 - 如图所示。Huygens从Cassini Orbiter释放,以每分钟7.5轮的速度逆时针旋转。这种旋转方向旨在在整个下降中继续,旋转速率受到着陆降落伞的部署的控制和影响。
这些结果是通过法国奥尔兰大学的Primse实验室的亚源风洞测试获得。
信用:从lebreton等人再现。(2005)

通过削减和探索浓密的阴霾来遏制月球,探测器还帮助科学家们可视化泰坦的表面,返回过去的水性活动的证据,如干涸的河床和排水网络和长空湖泊盆地,以及观察浩瀚的沙丘沙丘。

然而,有一件事仍然是一个谜:为什么惠更斯在血统期间在“错误”方向上旋转。探针以每分钟7.5转的速率从Cashini旋转逆时针旋转。由于探头的设计,它的旋转速率有助于使Huygens保持稳定,因为它花了三个星期的沿着泰坦,然后最终进入月亮的气氛。

这部电影是在法国奥尔良大学的Primse实验室的风洞里生产的,其中亚音图测试从2017年到2019年进行,以确定ESA的Huygens探针在其血统期间如何旋转到泰坦。

虽然Huygens最初表现在预期期间,在下降期间,在大约10分钟后采用顺时针方向后逆转之前,探头的旋转速率比预期更快地减少。

它一直在旋转这种方式,为剩余的2小时和15小时的下降;幸运的是,这种逆转旋转的大小类似于研究人员的幅度,这意味着意外翻转影响了计划观察的时间,但没有显着影响他们的质量。

Huygens Probe在Primse实验室风洞

This image shows a replica of ESA’s Huygens probe, as used in recent wind tunnel testing to characterize how the spacecraft spun as it descended to the surface of Titan – an event that made history on 14 January 2005. This mock-up is at a scale of 1/3 – the real Huygens probe, and appendages, was 3 times bigger.
各种繁荣和附属物可以在探头周围看到,包括四个扁平雷达高度计天线,两个可展开的Huygens大气结构仪器(HASI),不同的遥测和传感器头,压力和温度传感器,以及隔热罩的机制大气进入后覆盖物将分离。宇宙飞船的这一侧将是触摸泰坦表面的一侧;探头的下降降落伞存储在不视图中。
在此图像中,模拟在法国大学的Primse实验室的风隧道的测试部分中部署,其中亚音图测试从2017年到2019年进行,以确定霍义斯在下降期间的旋转曲线。
信用:CNRS / LPC2E / PRISME;esa.

以前的研究已经调查了这种行为(例如,2014 - 2015年的涡旋进行了研究),并在法国奥尔良大学的Prisme实验室中最近的亚音风隧道测试现在证实了主要原因。该研究于2017年至2019年,根据欧洲贸易委员会的欧安全息,与奥尔尔斯大学的ESA合同进行。

Huygens配备了36种角度的叶片,用于控制下降模块的旋转。然而,探头的两个主要附属物,分离子系统(SEP)和雷达高度计(RA)天线实际上产生了与叶片产生的相反的意外扭矩。随着叶片改变了下降模块周围的气体,这种效果被扩增,以提高“负扭矩”的幅度 - 使Huygens翻转其旋转方向的效果 - 直到它超过叶片的影响。

该工程奥秘的解决方案将有助于向未来设计进入探针的设计,进一步推动我们对太阳系的探索。

是第一个评论在“15年后,科学家终于解决了Huygens Landing Spin Mystery”

发表评论

电子邮件地址是可选的。如果提供的话,您的电子邮件不会发布或共享。