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重力回溯及內部結構實驗室

十一月 30, 2023

重力回溯及內部結構實驗室（Gravity Recovery and Interior Laboratory, GRAIL，或翻譯為重力重建與內部結構實驗室，也有依照縮寫翻譯為聖杯號）是美國NASA的發現任務中的月球探測任務；該任務將精確探測並繪製月球的重力場圖以判斷月球內部構造。該任務使用兩個小型探測器 GRAIL A（Ebb，退潮）和 GRAIL B（Flow，漲潮）[3]，已於2011年9月10日以德尔塔-2运载火箭最強力的型號 7920H-10 發射[1][4][5]。GRAIL A 在發射後 9 分鐘從火箭分離，之後經過 8 分鐘 GRAIL B 也從火箭分離。兩台探測器分別於2011年12月31日和2012年1月1日進入軌道[6]。

重力回溯及內部結構實驗室
GRAIL
运营方NASA / JPL[1][2]
国际卫星标识符GRAIL A：2011-046A
GRAIL B：2011-046B
衛星目錄序號GRAIL A：37801
GRAIL B：37802
网站moon.mit.edu
任務時長原定 270 天
實際共運作1年3個月7天9小時
航天器属性
制造方MIT · LMSS
發射質量307公斤（677磅）
乾質量132.6公斤（292磅）
功率763 瓦（距太陽 1 AU 時）
太陽能 / 鋰離子電池
任務開始
發射日期2011年9月10日
13時8分52.775秒 UTC
載具三角洲2號運載火箭 7920H-10 D-356
發射場卡納維爾角空軍基地 SLC-17B
運營開始時間2011年12月31日（A）
2012年1月1日（B）
軌道參數
参照系月心軌道（英语：Lunar orbit）
軌域繞極軌道
半長軸1,788.0公里（1,111.0英里）
近月點25公里（16英里）
遠月點86公里（53英里）
週期113 分
月球撞擊器
撞擊日期GRAIL A：
2012年12月17日
22時28分51秒 UTC
撞擊點75°36′30″N 33°24′15″E / 75.6083°N 33.4043°E / 75.6083; 33.4043
月球撞擊器
撞擊日期GRAIL B：
2012年12月17日
22時29分21秒 UTC
撞擊點75°39′01″N 33°09′51″E / 75.6504°N 33.1643°E / 75.6504; 33.1643
 
GRAIL 任務概述。
GRAIL 軌道。
根據 GRAIL 探測資料繪製的月球表面重力場圖。

任務過程 编辑

不像阿波罗计划只花了三天就從地球到達月球，GRAIL 將花費三到四個月時間經由日-地L1 拉格朗日點的低能量转移軌道前往月球以減少所需燃料、保護儀器和確保兩台探測船到達月球時能讓速度下降夠多以使環繞高度到達極低的 50 公里；以及兩台隔24小時到達的探測器距離能保持在 175 到 225公里[7][8]。飛行計畫中如此嚴格的公差使得誤差修正的空間相當小，造成發射窗口時間只有一秒，且一天只有兩次[9]。

GRAIL 計畫的主持人是麻省理工学院的瑪麗亞·祖柏（Maria Zuber）。該任務團隊中的專家與工程師也包含了前 NASA 太空人萨莉·莱德，她將進行對大眾推廣該任務。喷气推进实验室負責操作該任務。直到2011年8月5日，該任務已花費4.96億美金[10]。

命名 编辑

該計畫探測器GRAIL A和GRAIL B在發射後，NASA向全美國小學生公開徵求命名，總共有來自美國45個州和波多黎各、華盛頓特區900個班級的小學生參與，最後由蒙大拿州博茲曼市一位小學四年級學生建議的Ebb和Flow獲選[3]。

目的 编辑

每個探測船都可和地球或另一個探測船之間互相傳送與接收訊息。藉著量測兩個探測船之間的距離變化可得知月球重力場和地質結構。月球重力場將會以前所未有的精確度測繪[11]。

主要目的 编辑

  • 繪製月球外殼和岩石圈構造圖。
  • 了解月球的不對稱熱演化。
  • 確認月球表面撞擊坑的結構和質量瘤由來
  • 確認月球外殼角礫岩和岩漿作用造成的短時間演變
  • 確認月球內部深處結構
  • 確認月球內核的最大體積

該任務資料接收狀態將持續 90 天，之後將花費 12 個月進行資料分析[11]。分析結果將在收集開始後30天公布[7]。所獲得的知識將可幫助了解类地行星的演化歷史[7]。

儀器 编辑

 
MoonKam拍攝的月球表面。
  • Ka波段測距組件 (Ka band ranging assembly, KBR)
  • 電波科學指標 (Radio science beacon, RSB)
  • 中學生月球知識獲取系統（Moon Knowledge Acquired by Middle school students, MoonKam）[12]。每個 MoonKAM 系統（兩台探測器各一個）包含一個數位視訊控制器和四個照相機鏡頭[13]。

發射 编辑

以下時間都是EDT (UTC-4).

GRAIL 於 2011-09-10 09:08:52[14] 成功發射，先前有四次因為天氣因素推遲發射。

任務狀態 编辑

GRAIL 任務的兩台小探測器已於2011年9月10日發射[1][14]。GRAIL 經由日-地L1 拉格朗日點的低耗能轉換軌道前往月球以減少所需燃料、保護儀器和確保兩台探測船到達月球時能讓速度下降夠多以使環繞高度到達極低的 50 公里；以及兩台隔24小時到達的探測器距離能保持在 175 到 225公里[7][8]。GRAIL-A于2011年12月31日 (2011-12-31) 入軌，GRAIL-B于2012年1月1日 (2012-01-01) 入軌 [14]。

  •  

    發射前技師關閉 GRAIL 的酬載護罩。

  •  

    GRAIL 等待發射

  •  

    聯合發射同盟的Delta II重型火箭將 GRAIL 送入太空。

科學任務 编辑

GRAIL 的科學任務將進行 90 天。在科學任務（或延伸任務）結束後，預計將進行 5 天的除役期，之後探測器經過 40 天後會撞擊月球表面[15]。使用的重力場測繪技術相當類似於重力量測及氣候監控衛星（Gravity Recovery and Climate Experiment, GRACE），而衛星本體設計則基於 XSS-11[16]。

兩台探測器的入軌日分別是2011年12月31日 (2011-12-31)（GRAIL-A）和2012年1月1日 (2012-01-01)（GRAIL-B）[14]。

兩台探測器的實際操作時間超過90日，該任務被分成三個長27.3地球日的天底測繪循環，每個循環包含了每天兩個8小時和深空网络通訊以傳輸科學與 "E/PO MoonKam" 資料的時段[17]。

任務結束 编辑

2012年12月13日，美國國家航空暨太空總署（NASA）表示，聖杯號太空船兩具小型探測器之「1年任務」已完成。署方計劃於美東時間12月17日17時28分促其撞毀於月表[18][17][19][20][21][22]。兩台探測器的撞擊點都位於菲洛勞斯環形山和穆谢环形山之間一個撞擊前尚未命名的山，座標75°37′N 26°38′W / 75.62°N 26.63°W / 75.62; -26.63。運行位置較前方的 Ebb 探測器首先於22:28:40 pm UTC撞擊，20秒後 Flow 探測器也撞擊月球表面。兩台探測器的時速達到6,050 km/h。在最後數日的運行中進行了一項最後的實驗。在探測器外的主引擎點火以耗盡所有剩餘的燃料，相關的資料將可協助太空任務規劃者以電腦模擬方式計算更合理的燃料消耗相關數據，以提升未來太空探測任務中需要燃料量計算的準確度[23]。NASA 在探測器撞擊後宣布撞擊的山以參與任務的科學家，第一位美國女太空人萨莉·莱德命名[24]。

參見 编辑

參考資料 编辑

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 . United Launch Alliance. 2011 [2 September 2011]. （原始内容存档于1 September 2011）. 
  2. ^ . Sally Ride Science. 2010 [2010-04-15]. （原始内容存档于2010-04-28）. 
  3. ^ 3.0 3.1 Agle, DC. Montana Students Submit Winning Names for NASA Lunar Spacecraft. NASA JPL. [2012-01-21]. （原始内容于2021-02-25）. 
  4. ^ (PDF). United Launch Alliance. 2010 [2 August 2011]. （原始内容 (PDF)存档于2011-09-30）. 
  5. ^ Grey Hautaluoma. New NASA Mission to Reveal Moon's Internal Structure and Evolution. NASA. 10 December 2007 [31 August 2011]. （原始内容于2021-02-24）. 
  6. ^ First of NASA's GRAIL Spacecraft Enters Moon Orbit. NASA. [1 January 2012]. （原始内容于2021-02-25）. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 Mission Overview. MIT. [10 September 2011]. （原始内容于2021-04-17）. 
  8. ^ 8.0 8.1 . NASA. [10 September 2011]. （原始内容存档于2011-10-03）. 
  9. ^ Justin Ray. GRAIL Launch Window Chart. SpaceFlight Now. 17 August 2011 [9 September 2011]. （原始内容于2021-04-17）. 
  10. ^ Marcia Dunn, AP Aerospace Writer. NASA Spacecraft Begins 5-Year Trip to Jupiter. Yahoo News. 2011-08-05 [7 September 2011]. （原始内容于2016-03-03）. 
  11. ^ 11.0 11.1 About GRAIL. MIT. [2011-03-12]. （原始内容于2011-10-07）. 
  12. ^ . Sally Ride Science. 2010 [2010-04-15]. （原始内容存档于2010-04-27）. 
  13. ^ GRAIL Launch Press Kit (PDF). NASA. [31 August 2011]. （原始内容 (PDF)于2017-02-01）. 
  14. ^ 14.0 14.1 14.2 14.3 Harwood, William. NASA launches GRAIL lunar probes. CBS News. [11 September 2011]. （原始内容于2011-09-11）. 
  15. ^ GRAIL web page. Mission Design. MIT. [13 April 2011]. （原始内容于2012-01-26）. 
  16. ^ Taylor Dinerman. Is XSS-11 the answer to America’s quest for Operationally Responsive Space?. The Space Review. 2007-12-31 [31 August 2011]. （原始内容于2021-04-17）. 
  17. ^ 17.0 17.1 GRAIL: Mission Design. MIT. [2011-09-12]. （原始内容于2012-01-26）. 
  18. ^ . [2012-12-15]. （原始内容存档于2012-12-16）. 
  19. ^ Wall, Mike. Twin GRAIL probes readied for crash into Moon. MSNBC. [2012-12-13]. （原始内容于2012-12-18）. 
  20. ^ Wall, Mike. Twin NASA Probes to Crash into Moon Next Week. Space.com. 2012-12-11 [2012-12-13]. （原始内容于2021-04-17）. 
  21. ^ Twin NASA spacecraft prepare to crash into moon. Phys.Org. 2012-12-13 [2012-12-13]. （原始内容于2021-04-17）. 
  22. ^ Knapp, Alex. NASA Prepares To Crash Its Probes Into The Moon. Forbes. 2012-12-14 [2012-12-13]. （原始内容于2021-04-17）. 
  23. ^ 存档副本. [2012-12-17]. （原始内容于2019-04-17）. 
  24. ^ 存档副本. [2012-12-18]. （原始内容于2013-12-07）. 

外部連結 编辑

维基共享资源中相关的多媒体资源：重力回溯及內部結構實驗室
  • MIT GRAIL Home Page （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  • NASA 360 New Worlds New Discoveries 2/2 （页面存档备份，存于互联网档案馆） Retrieved 6/3/2011.

十一月 30, 2023
重力回溯及內部結構實驗室, gravity, recovery, interior, laboratory, grail, 或翻譯為重力重建與內部結構實驗室, 也有依照縮寫翻譯為聖杯號, 是美國nasa的發現任務中的月球探測任務, 該任務將精確探測並繪製月球的重力場圖以判斷月球內部構造, 該任務使用兩個小型探測器, grail, 退潮, grail, flow, 漲潮, 已於2011年9月10日以德尔塔, 2运载火箭最強力的型號, 7920h, 發射, grail, 在發射後, 分鐘從火箭分離, 之後經過, 分鐘,. 重力回溯及內部結構實驗室 Gravity Recovery and Interior Laboratory GRAIL 或翻譯為重力重建與內部結構實驗室 也有依照縮寫翻譯為聖杯號 是美國NASA的發現任務中的月球探測任務 該任務將精確探測並繪製月球的重力場圖以判斷月球內部構造 該任務使用兩個小型探測器 GRAIL A Ebb 退潮 和 GRAIL B Flow 漲潮 3 已於2011年9月10日以德尔塔 2运载火箭最強力的型號 7920H 10 發射 1 4 5 GRAIL A 在發射後 9 分鐘從火箭分離 之後經過 8 分鐘 GRAIL B 也從火箭分離 兩台探測器分別於2011年12月31日和2012年1月1日進入軌道 6 重力回溯及內部結構實驗室GRAIL运营方NASA JPL 1 2 国际卫星标识符GRAIL A 2011 046A GRAIL B 2011 046B衛星目錄序號GRAIL A 37801GRAIL B 37802网站moon wbr mit wbr edu任務時長原定 270 天實際共運作1年3個月7天9小時航天器属性制造方MIT LMSS發射質量307公斤 677磅 乾質量132 6公斤 292磅 功率763 瓦 距太陽 1 AU 時 太陽能 鋰離子電池任務開始發射日期2011年9月10日13時8分52 775秒 UTC載具三角洲2號運載火箭 7920H 10 D 356發射場卡納維爾角空軍基地 SLC 17B運營開始時間2011年12月31日 A 2012年1月1日 B 軌道參數参照系月心軌道 英语 Lunar orbit 軌域繞極軌道半長軸1 788 0公里 1 111 0英里 近月點25公里 16英里 遠月點86公里 53英里 週期113 分月球撞擊器撞擊日期GRAIL A 2012年12月17日22時28分51秒 UTC撞擊點75 36 30 N 33 24 15 E 75 6083 N 33 4043 E 75 6083 33 4043月球撞擊器撞擊日期GRAIL B 2012年12月17日22時29分21秒 UTC撞擊點75 39 01 N 33 09 51 E 75 6504 N 33 1643 E 75 6504 33 1643探索計畫 克卜勒號洞察號 GRAIL 任務概述 GRAIL 軌道 根據 GRAIL 探測資料繪製的月球表面重力場圖 目录 1 任務過程 2 命名 3 目的 3 1 主要目的 4 儀器 5 發射 6 任務狀態 6 1 科學任務 6 2 任務結束 7 參見 8 參考資料 9 外部連結任務過程 编辑不像阿波罗计划只花了三天就從地球到達月球 GRAIL 將花費三到四個月時間經由日 地L1 拉格朗日點的低能量转移軌道前往月球以減少所需燃料 保護儀器和確保兩台探測船到達月球時能讓速度下降夠多以使環繞高度到達極低的 50 公里 以及兩台隔24小時到達的探測器距離能保持在 175 到 225公里 7 8 飛行計畫中如此嚴格的公差使得誤差修正的空間相當小 造成發射窗口時間只有一秒 且一天只有兩次 9 GRAIL 計畫的主持人是麻省理工学院的瑪麗亞 祖柏 Maria Zuber 該任務團隊中的專家與工程師也包含了前 NASA 太空人萨莉 莱德 她將進行對大眾推廣該任務 喷气推进实验室負責操作該任務 直到2011年8月5日 該任務已花費4 96億美金 10 命名 编辑該計畫探測器GRAIL A和GRAIL B在發射後 NASA向全美國小學生公開徵求命名 總共有來自美國45個州和波多黎各 華盛頓特區900個班級的小學生參與 最後由蒙大拿州博茲曼市一位小學四年級學生建議的Ebb和Flow獲選 3 目的 编辑每個探測船都可和地球或另一個探測船之間互相傳送與接收訊息 藉著量測兩個探測船之間的距離變化可得知月球重力場和地質結構 月球重力場將會以前所未有的精確度測繪 11 主要目的 编辑 繪製月球外殼和岩石圈構造圖 了解月球的不對稱熱演化 確認月球表面撞擊坑的結構和質量瘤由來 確認月球外殼角礫岩和岩漿作用造成的短時間演變 確認月球內部深處結構 確認月球內核的最大體積該任務資料接收狀態將持續 90 天 之後將花費 12 個月進行資料分析 11 分析結果將在收集開始後30天公布 7 所獲得的知識將可幫助了解类地行星的演化歷史 7 儀器 编辑 nbsp MoonKam拍攝的月球表面 Ka波段測距組件 Ka band ranging assembly KBR 電波科學指標 Radio science beacon RSB 中學生月球知識獲取系統 Moon Knowledge Acquired by Middle school students MoonKam 12 每個 MoonKAM 系統 兩台探測器各一個 包含一個數位視訊控制器和四個照相機鏡頭 13 發射 编辑以下時間都是EDT UTC 4 GRAIL 於 2011 09 10 09 08 52 14 成功發射 先前有四次因為天氣因素推遲發射 任務狀態 编辑GRAIL 任務的兩台小探測器已於2011年9月10日發射 1 14 GRAIL 經由日 地L1 拉格朗日點的低耗能轉換軌道前往月球以減少所需燃料 保護儀器和確保兩台探測船到達月球時能讓速度下降夠多以使環繞高度到達極低的 50 公里 以及兩台隔24小時到達的探測器距離能保持在 175 到 225公里 7 8 GRAIL A于2011年12月31日 2011 12 31 入軌 GRAIL B于2012年1月1日 2012 01 01 入軌 14 nbsp 發射前技師關閉 GRAIL 的酬載護罩 nbsp GRAIL 等待發射 nbsp 聯合發射同盟的Delta II重型火箭將 GRAIL 送入太空 科學任務 编辑 GRAIL 的科學任務將進行 90 天 在科學任務 或延伸任務 結束後 預計將進行 5 天的除役期 之後探測器經過 40 天後會撞擊月球表面 15 使用的重力場測繪技術相當類似於重力量測及氣候監控衛星 Gravity Recovery and Climate Experiment GRACE 而衛星本體設計則基於 XSS 11 16 兩台探測器的入軌日分別是2011年12月31日 2011 12 31 GRAIL A 和2012年1月1日 2012 01 01 GRAIL B 14 兩台探測器的實際操作時間超過90日 該任務被分成三個長27 3地球日的天底測繪循環 每個循環包含了每天兩個8小時和深空网络通訊以傳輸科學與 E PO MoonKam 資料的時段 17 任務結束 编辑 2012年12月13日 美國國家航空暨太空總署 NASA 表示 聖杯號太空船兩具小型探測器之 1年任務 已完成 署方計劃於美東時間12月17日17時28分促其撞毀於月表 18 17 19 20 21 22 兩台探測器的撞擊點都位於菲洛勞斯環形山和穆谢环形山之間一個撞擊前尚未命名的山 座標75 37 N 26 38 W 75 62 N 26 63 W 75 62 26 63 運行位置較前方的 Ebb 探測器首先於22 28 40 pm UTC撞擊 20秒後 Flow 探測器也撞擊月球表面 兩台探測器的時速達到6 050 km h 在最後數日的運行中進行了一項最後的實驗 在探測器外的主引擎點火以耗盡所有剩餘的燃料 相關的資料將可協助太空任務規劃者以電腦模擬方式計算更合理的燃料消耗相關數據 以提升未來太空探測任務中需要燃料量計算的準確度 23 NASA 在探測器撞擊後宣布撞擊的山以參與任務的科學家 第一位美國女太空人萨莉 莱德命名 24 參見 编辑太陽系探測器列表參考資料 编辑 1 0 1 1 1 2 Delta II Set to Launch NASA s GRAIL Mission United Launch Alliance 2011 2 September 2011 原始内容存档于1 September 2011 The GRAIL Mission A Fact Sheet Sally Ride Science 2010 2010 04 15 原始内容存档于2010 04 28 3 0 3 1 Agle DC Montana Students Submit Winning Names for NASA Lunar Spacecraft NASA JPL 2012 01 21 原始内容存档于2021 02 25 Delta II The Industry Workhorse PDF United Launch Alliance 2010 2 August 2011 原始内容 PDF 存档于2011 09 30 Grey Hautaluoma New NASA Mission to Reveal Moon s Internal Structure 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