Свемирска сонда Магелан била је роботизована свемирска сонда тешка , коју је НАСА лансирала 4. маја 1989. године. Циљеви мисије били су мапирање површине Венере помоћу радара са синтетичком апертуром и мерење планетарног гравитационог поља.

Сонда Магелан била је прва међупланетарна мисија лансирана са Спејс-шатла, прва која је користила бустер Inertial Upper Stage, и прва летелица која је тестирала аерокочење као метод за кружење своје орбите. Магелан је била пета успешна НАСА-ина мисија на Венеру и окончала је једанаестогодишњу паузу у лансирању америчких међупланетарних сонди.

Историја Почевши од касних 1970-их, научници су се залагали за мисију радарског мапирања Венере. Прво су покушали да конструишу летелицу под називом Venus Orbiting Imaging Radar (VOIR), али је постало јасно да ће мисија превазићи буџетска ограничења у наредним годинама. Мисија VOIR је отказана 1982. године.

Поједностављени предлог радарске мисије препоручио је Комитет за истраживање Сунчевог система, а овај је поднет и прихваћен као програм Venus Radar Mapper 1983. године. Предлог је укључивао ограничен фокус и један примарни научни инструмент. Године 1985. мисија је преименована у Магелан, у част португалског истраживача из шеснаестог века Фердинанда Магелана, познатог по истраживању, мапирању и опловавању Земље.

Циљеви мисије укључивали су: Добијање скоро-глобалних радарских слика површине Венере са резолуцијом еквивалентном оптичком снимању од по пару линија. (примарно) Добијање скоро-глобалне топографске мапе са просторне и вертикалне резолуције. Добијање скоро-глобалних података о гравитационом пољу са резолуције и два до три милигала тачности. Развијање разумевања геолошке структуре планете, укључујући њену дистрибуцију густине и динамику.

Дизајн летелице мини|Војаџер платформа летелице која је чинила главно тело Магелана Летелицу је дизајнирала и изградила компанија Martin Marietta, а Лабораторија за млазни погон (JPL) је управљала мисијом за НАСА-у. Елизабет Бејер је била менаџер програма, а Џозеф Бојс је био водећи научник програма у седишту НАСА-е. За JPL, Даглас Грифит је био менаџер пројекта Магелан, а Р. Стивен Саундерс је био водећи научник пројекта. Свемирска и комуникациона група компаније Hughes Aircraft Company дизајнирала је и изградила радар са синтетичком апертуром летелице.

Да би се уштедели трошкови, већи део сонде Магелан направљен је од резервних делова за летење и поново употребљених елемената дизајна других летелица:

Легенда типа поновне употребе Компонента Порекло Рачунар за контролу положаја Галилео Платформа програм Војаџер Подсистем за команде и податке Галилео Антена високог и ниског појачања програм Војаџер Антена средњег појачања Маринер 9 Јединица за дистрибуцију енергије Галилео Резервоар за гориво Спејс-шатл помоћна јединица за напајање Пиротехничка контрола Галилео Склопови лампе са путујућим таласом радио-фреквенције Одисеј Ракетни мотор на чврсто горивоСпејс-шатл Payload Assist Module Скенер звезда Inertial Upper Stage Потисници програм Војаџер

Главно тело летелице, резервни део из мисија Војаџер, био је десетострани алуминијумски платформа, који је садржао рачунаре, снимаче података и друге подсистеме. Летелица је била висока 6,4 метра и имала пречник 4,6 метара. Укупна тежина летелице била је 3.445 килограма.

Контрола положаја и погон мини|Потисници, Star 48 бустер и унутрашње компоненте предњег модула опреме Контрола положаја (оријентација) летелице је дизајнирана да буде троосно стабилизована, укључујући и током паљења Star 48B ракетног мотора на чврсто гориво (SRM) који се користио за њено постављање у орбиту око Венере. Пре Магелана, сва паљења SRM-а на летелицама укључивала су ротирајуће летелице, што је знатно олакшавало контролу SRM-а. У типичном режиму ротације, све нежељене силе везане за неусклађеност SRM-а или млазнице се поништавају. У случају Магелана, дизајн летелице није био погодан за ротацију, па је резултујући погонски систем морао да се прилагоди изазовним проблемима контроле са великим Star 48B SRM-ом. Star 48B, који је садржао 2.014 kg чврстог горива, развијао је потисак од ~89 kN (20.000 lbf) убрзо након паљења; стога би чак и грешка у поравнању SRM-а од 0,5% могла да генерише бочне силе од 445 N (100 lbf). Коначне конзервативне процене најгорих бочних сила резултирале су потребом за осам потисника од 445 N, по два у сваком квадранту, смештених на носачима на максималном радијусу који би товарни простор Спејс-шатл орбитера могао да прими (пречник 4,4 м или 14,5 стопа).

Стварни дизајн погонског система састојао се од укупно 24 монопропелантна хидразинска потисника који су се напајали из једног титанијумског резервоара пречника 71 цм (28 инча). Резервоар је садржао 133 kg (293 lb) пречишћеног хидразина. Дизајн је такође укључивао пиротехнички изолован спољни резервоар високог притиска са додатним хелијумом који се могао повезати са главним резервоаром пре критичног паљења за улазак у орбиту Венере како би се обезбедио максимални потисак из потисника од 445 N током паљења SRM-а. Остали хардвер који се тиче оријентације летелице састоји се од скупа жироскопа и скенера звезда.

Комуникације мини|Позиције три антене За комуникације, летелица је укључивала лагану графитно-алуминијумску, 3,7-метарску антену високог појачања преосталу из програма Војаџер и антену средњег појачања која је била резервни део из мисије Маринер 9. Такође је укључена и антена ниског појачања причвршћена за антену високог појачања за непредвиђене ситуације. Приликом комуникације са Мрежом дубоког свемира, летелица је могла истовремено да прима команде брзином од 1,2 килобит/секунди у С-опсегу и да преноси податке брзином од 268,8 килобита/секунди у Х-опсегу.

Напајање Магелан се напајао помоћу два квадратна соларна низа, сваки дужине 2,5 метара. Заједно, низови су на почетку мисије снабдевали 1.200 вати енергије. Међутим, током мисије соларни низови су се постепено деградирали због честих, екстремних промена температуре. За напајање летелице док је била заклоњена од Сунца, укључене су две никл-кадмијумске батерије од 30 ампер-сати, са 26 ћелија. Батерије су се пуниле док је летелица примала директну сунчеву светлост.

Рачунари и обрада података Рачунарски систем на летелици био је делимично модификована опрема са Галилеја. Постојала су два ATAC-16 рачунара који су чинили један редундантни систем, смештен у подсистему за контролу положаја, и четири RCA 1802 микропроцесора, као два редундантна система, за контролу подсистема за команде и податке (CDS). CDS је могао да складишти команде до три дана, а такође и да аутономно контролише летелицу ако би се појавили проблеми док оператери мисије нису били у контакту са летелицом.

За складиштење команди и снимљених података, летелица је такође укључивала два вишеканална дигитална тракаста рекордера, способна да складиште до 225 мегабајта података док се не успостави контакт са Земљом и траке се не репродукују.

Научни инструменти

Густа и непрозирна, атмосфера Венере захтевала је метод изван оптичког истраживања за мапирање површине планете. Резолуција конвенционалног радара у потпуности зависи од величине антене, која је у великој мери ограничена трошковима, физичким ограничењима лансирних возила и сложеношћу маневрисања великим апаратом за пружање података високе резолуције. Магелан је решио овај проблем коришћењем методе познате као синтетичка апертура, где се велика антена имитира обрадом информација прикупљених од стране земаљских рачунара.

Магеланова параболична антена високог појачања, оријентисана 28°–78° десно или лево од надира, емитовала је хиљаде микроталасних импулса у секунди који су пролазили кроз облаке до површине Венере, осветљавајући појас тла. Радарски систем је затим бележио сјај сваког импулса док се рефлектовао од бочних површина стена, литица, вулкана и других геолошких карактеристика, као облик повратне рефлексије. Да би се повећала резолуција снимања, Магелан је бележио серију налета података за одређену локацију у више наврата, названих „погледи“. Сваки „поглед“ се благо преклапао са претходним, враћајући благо различите информације за исту локацију, док се летелица кретала у орбити. Након преноса података на Земљу, Доплерово моделирање је коришћено за узимање преклапајућих „погледа“ и њихово комбиновање у континуирану слику високе резолуције површине.

Радарски систем (RDRS) 200px|лево200px|лево

Радарски систем (RDRS) је функционисао у три режима: радар са синтетичком апертуром (SAR), алтиметрија (ALT) и радиометрија (RAD). Инструмент је циклично пролазио кроз три режима док је посматрао геологију површине, топографију и температуру Венере користећи 3,7-метарску параболичну, антену високог појачања и малу антену са лепезастим снопом, смештену одмах са стране.

– У режиму радара са синтетичком апертуром, инструмент је преносио неколико хиљада дуготаласних, 12,6-центиметарских микроталасних импулса сваке секунде кроз антену високог појачања, док је мерио Доплеров помак сваког који удари у површину. – У режиму алтиметрије, инструмент је испреплитао импулсе са SAR-ом и радио слично са алтиметријском антеном, бележећи информације о надморској висини површине Венере. – У режиму радиометрије, антена високог појачања је коришћена за бележење микроталасних радиотермалних емисија са Венере. Ови подаци су коришћени за карактеризацију температуре површине. Подаци су прикупљани брзином од 750 килобита/секунди на тракасти рекордер и касније преношени на Земљу да би се обрадили у употребљиве слике, од стране подсистема за обраду радарских података (RDPS), скупа земаљских рачунара којима је управљао JPL. Главни истраживач за овај инструмент био је Гордон Петингил са МИТ.

Експерименти Магелан је вратио податке за извођење три експеримента:

Радар са синтетичком апертуром (SAR), већ обрађен горе приликом дискусије о RDRS инструменту; Гравиметрија, која се састоји од детаљних мерења гравитационог поља Венере, са главним истраживачем Жоржом Балмином из CNES; Магеланов експеримент радио-научне окултације (ROCC), који се састоји од мерења атмосферске густине и података о радио окултацији о атмосферском профилу. Главни истраживач био је Џон М. Џенкинс из НАСА Ејмсовог истраживачког центра.

Галерија

Профил мисије Датум Догађај Лансирање Спејс-шатла у 18:46:59 UTC. Летелица одвојена од Атлантиса у 01:06:00 UTC. Почетак примарних операција мисије на Венери Маневар за улазак у орбиту Венере Почетак циклуса мапирања 1 Заустављање фазе Почетак проширених операција мисије на Венери Почетак циклуса мапирања 2 Почетак циклуса мапирања 3 Почетак циклуса мапирања 4 Почетак тестирања маневра аерокочења за постављање Магелана у скоро кружну орбиту. Почетак циклуса мапирања 5 Почетак циклуса мапирања 6 Почетак експеримента „Ветрењача“ Заустављање фазе Крај мисије. Деорбитиран у атмосферу Венере. Губитак контакта у 10:05:00 UTC.

Лансирање и путања

Магелан је лансиран 4. маја 1989. у 18:46:59 UTC од стране Националне ваздухопловне и свемирске администрације са лансирног комплекса 39B у свемирском центру Кенеди на Флориди, на Спејс-шатлу Атлантис током мисије STS-30. Када је доспео у орбиту, Магелан и његов прикључени Inertial Upper Stage бустер су одвојени од Атлантиса и лансирани 5. маја 1989. у 01:06:00 UTC, шаљући летелицу у хелиоцентричну орбиту типа IV где ће кружити око Сунца 1,5 пута, пре него што стигне до Венере 15 месеци касније, 10. августа 1990. Првобитно, Магелан је требало да буде лансиран 1988. године са путањом која би трајала шест месеци. Међутим, због катастрофе Спејс-шатла Чаленџер 1986. године, неколико мисија, укључујући Галилео и Магелан, одложене су до наставка летова шатла у септембру 1988. Магелан је требало да буде лансиран са Centaur-G горњим степеном на течно гориво, који би се носио у товарном простору Спејс-шатла. Међутим, цео Centaur-G програм је отказан након катастрофе Чаленџера, а сонда Магелан је морала бити модификована да би се прикључила на мање снажан Inertial Upper Stage. Следећа најбоља прилика за лансирање појавила се у октобру 1989.