Akatsuki, tàu thăm dò nhỏ để quan sát thời tiết của sao Kim

Sau Mặt trăng và chuyến phiêu lưu đầu tiên đến một tiểu hành tinh, Nhật Bản bắt tay với Akatsuki trên một sứ mệnh đến venus. Cực kỳ hiếm, tàu thăm dò lần đầu tiên trượt mục tiêu – nhưng nhờ sự nỗ lực không ngừng của các nhóm, nó đã đến được quỹ đạo vào năm 2015. Kể từ đó, nó đã nghiên cứu về khí tượng và các đám mây …

Nó là vòng cuối cùng (hiện tại) xung quanh Sao Kim.

Trên đường đến sao Kim

Với sự thành công được công bố của sứ mệnh Hayabusa (tên gọi đầu tiên của nó) xung quanh một tiểu hành tinh, cũng như Kaguya xung quanh Mặt trăng, cơ quan vũ trụ Nhật Bản cảm thấy sẵn sàng vào năm 2010 để gửi tàu thăm dò đầu tiên của mình đến hành tinh Sao Kim. Áp lực rất cao: nỗ lực hành tinh đầu tiên của cơ quan uy tín của Nhật Bản lên sao Hỏa bằng tàu thăm dò Nozomi đã thất bại vào năm 1998, sau những trục trặc lớn về động cơ. Nhiệm vụ tới Sao Kim lấy tên là Akatsuki (hay Người quan sát khí hậu sao Kim), và tích hợp một số yếu tố của thế hệ trước này. Nó có khối lượng xấp xỉ 500 kg (bao gồm 180 kg thuốc phóng), hai tấm pin mặt trời, một ăng-ten lớn để truyền dữ liệu của nó và một ăng-ten nhỏ hơn để đo từ xa và trong trường hợp có sự cố, và nó mang theo 35 kg dụng cụ dành riêng cho việc quan sát các đám mây của sao Kim.

Hành tinh Sao Kim, một người anh em họ của Trái đất, thực sự được bao bọc trong một lớp mây đáng kể và gần như không thể xuyên thủng gồm 80 km mà vòng quay của nó phần lớn vượt quá vòng quay của hành tinh trên chính nó. Máy ảnh của Akatsuki (một máy trong tia cực tím, 4 trong tia hồng ngoại và máy dò tia sét) sẽ cho phép nó hiểu rõ hơn về động lực học khí quyển, đặc biệt là nhờ quỹ đạo hình elip từ độ cao 300 đến 80.000 km. Ngân sách vẫn còn hạn chế, với ít hơn 300 triệu đô la bao gồm cả việc cất cánh tàu thăm dò, với một tên lửa H-2A. Nhờ sức mạnh của người thứ hai, nhiệm vụ có thể chia sẻ không gian bên dưới fairing với thử nghiệm buồm mặt trời Ikaros và thậm chí là một vài tế bào nano. Sự kiện ra mắt diễn ra vào ngày 20 tháng 5 năm 2010, và nhanh chóng tất cả các đèn đều xanh.

Chuẩn bị quỹ đạo

Quỹ đạo của Akatsuki hướng thẳng đến hành tinh Venus, không có cầu vượt. Và cửa sổ bắn, được tối ưu hóa để tính đến chuyển động của Trái đất, giảm hành trình xuống chỉ còn hơn sáu tháng. Nhưng để tàu thăm dò đi vào quỹ đạo hình elip quanh Sao Kim, nó cần phải phanh chính xác. Để làm được điều này, nó có một động cơ chuyên dụng, OME (Orbital Maneuver Engine) nhẹ nhưng đủ mạnh để đảm bảo thay đổi quỹ đạo và tốc độ vài nghìn km một giờ. Bản thân việc di chuyển tương đối đơn giản: khi đã định hướng chính xác, Akatsuki phải nổ máy trong 12 phút. Nhưng để hãm, ăng ten chính của nó không hướng về Trái đất, và thậm chí còn có một điều huyền bí: tàu thăm dò đi qua “phía sau” Sao Kim. Một số mô phỏng được thực hiện ở thượng nguồn, việc điều động được lên kế hoạch cho đêm 6 đến 7 Tháng 12 năm 2010.

Tokyo, chúng tôi có một vấn đề

Một vài phút sau khi tiêm vào quỹ đạo theo lịch trình, các đội đã biết rằng điều gì đó đã không xảy ra như trong kế hoạch bay: không thể đến được Akatsuki. Sẽ mất vài giờ để thiết lập lại liên lạc: tàu thăm dò đang ở “chế độ an toàn” và trên hết, nó không ở trong quỹ đạo xung quanh Sao Kim. Bằng cách tính toán quỹ đạo của nó và truy xuất dữ liệu phanh, các đội kinh hoàng phát hiện ra rằng tàu thăm dò của họ lại gặp phải sự cố động cơ. Trên thực tế, một van bị trục trặc, hỗn hợp thuốc phóng tạo ra nhiệt độ quá cao làm hỏng vòi phun, và máy tính trên tàu đã tắt động cơ để ngăn Akatsuki tan rã hoàn toàn và đơn giản … sau đó 2 phút và 33 giây. Xa những gì cần thiết để phanh lên quỹ đạo.

Lưu Akatsuki mà không cần công cụ chính của nó

Nhiệm vụ đã kết thúc chưa? Câu hỏi là hợp lệ. Ngoại trừ động cơ của nó, bản thân đầu dò dường như còn nguyên vẹn và nó phản ứng rất tốt với các lệnh. Mặt khác, động cơ đẩy chính với động cơ OME phải chịu quá nhiều thiệt hại: sau hai lần thử nghiệm, các đội đã tẩy 65 kg còn lại của một trong hai động cơ đẩy để tăng trọng lượng. Tại sao ? Chà, bằng cách sử dụng các thiết bị đẩy khác, ban đầu được dành riêng cho các thao tác sửa đổi quỹ đạo nhỏ, về mặt lý thuyết sẽ có thể phanh để có được quỹ đạo kém thuận lợi hơn một chút so với ban đầu… nhưng vào năm 2015. Hoặc là sau khoảng thời gian sử dụng lý thuyết của tàu thăm dò! Không thành vấn đề, đó là giải pháp khả thi duy nhất: sau ba lần điều động vào cuối năm 2011, JAXA đưa Akatsuki vào trạng thái “ngủ đông” và các đội mặt đất sẽ liên lạc với họ định kỳ để kiểm tra xem tất cả các đèn vẫn còn xanh.

Tiêm vào quỹ đạo đã được chuẩn bị trong suốt năm 2015 và đã thành công 7 Tháng 12 cùng năm, trong một minh chứng thực sự của khả năng phục hồi. Với cách điều động đã được chuẩn bị từ lâu này, các đội đã có thể dự phòng các động cơ đẩy nhỏ (cũng vượt quá tuổi thọ hoạt động danh nghĩa của chúng). Tuy nhiên, nó rất rủi ro!

Chiến thắng số phận

Tất nhiên, quỹ đạo không giống như kế hoạch ban đầu. Từ 30 giờ, nó tăng lên 13 ngày, trước khi giảm xuống 10 ngày trong năm 2016. Akatsuki nằm trên một quỹ đạo thay đổi trong khoảng từ 1000 km đến 370.000 km so với bề mặt, một hình elip lớn hơn dự kiến, nhưng điều này trên toàn cầu khiến nó có thể đáp ứng các mục tiêu khoa học đặt ra trước khi khởi hành vào năm 2010. Sáu năm rưỡi sau khi đến, nó đang hoạt động theo kế hoạch và thường xuyên chụp ảnh bầu khí quyển và các lớp mây khác nhau. Nếu phần sau không làm trang nhất một cách có hệ thống (phần lớn chúng không có sẵn bên ngoài các nhóm khoa học), chúng đã làm nảy sinh một số tác phẩm và diễn giải tuyệt vời về hình ảnh hồng ngoại, đặc biệt là của nhà thiết kế đồ họa và nghệ sĩ người Pháp Damia Bouic .

Nhiệm vụ đang được thực hiện!

Về mặt khoa học, các công bố nghiên cứu sử dụng dữ liệu của Akatsuki đặc biệt quan tâm đến sóng hấp dẫn (chứ không phải sóng), cho thấy rằng có một khu vực của sao Kim nơi hình thành “sóng” không đổi mặc dù độ dày và các biến thể trong mật độ của những đám mây bao quanh địa ngục hành tinh. Làn sóng này đặc biệt là do hệ thống núi đẩy gió ở độ cao lớn. Các khám phá khác liên quan đến dòng phản lực xích đạo của sao Kim và tốc độ điên cuồng của nó lên tới hơn 460 km / h, cao hơn ở các vùng cực, nhưng cũng là sự tương tác giữa các dòng này, địa hình trên mặt đất và sóng hấp dẫn.

Hiện tại, và trong vài năm tới, Akatsuki vẫn là tàu thăm dò cuối cùng trên quỹ đạo quay quanh Sao Kim. Đã được đề cập, kết thúc của nhiệm vụ dường như vẫn chưa có trong chương trình nghị sự!