Зонд что это: Недопустимое название — Викисловарь

КОСМИЧЕСКИЙ ЗОНД | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

КОСМИЧЕСКИЙ ЗОНД, автоматический космический аппарат для прямого изучения объектов Солнечной системы и пространства между ними. Космические зонды проводят исследования планет, пролетая мимо них, двигаясь вокруг них по орбите, влетая в их атмосферу или достигая их поверхности. Прямые исследования далеких объектов с помощью приборов, установленных на космических зондах, дополняются наблюдениями с поверхности Земли и ее искусственных спутников.

Космические зонды могут сделать то, что недоступно приборам на Земле или на околоземной орбите: они могут получить изображения далеких объектов с близкого расстояния, измерить электромагнитные поля вокруг них, проделать прямой физический и химический анализ их атмосферы и поверхности, провести сейсмические исследования. В этой статье рассказано о развитии техники космического зондирования, а научные результаты описаны в статьях Энциклопедии Кругосвет: СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА; АСТЕРОИД; КОМЕТА.

ПРЕДЫСТОРИЯ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ

Начиная с Луциана Самосатского (ок. 120–180) (Икаро-Мениппус и Правдивая история) люди мечтали добраться до Луны и узнать ее тайну. Что же касается планет, то сама мысль об экспедиции к ним могла возникнуть лишь после того, как стало ясно, что это не божества и не просто движущиеся огоньки на ночном небе, а тела, подобно Земле обращающиеся вокруг Солнца. Окончательно это выяснилось в эпоху И.Ньютона (1643–1727), объяснившего характер движения планет в Солнечной системе и указавшего принципиальную возможность путешествия от одной планеты к другой. Однако до середины 20 в. не было технической возможности овладеть гигантской энергией, необходимой для преодоления земного тяготения.

После произведений И.Кеплера Сон, или Посмертное сочинение об астрономии Луны (1634), Ф.Годвина Человек на Луне (1638) и С. де Бержерака Иной свет, или Государства и империи Луны (1657), экспедиции к Луне и планетам стали популярной литературной темой. К середине 20 в. тема космических путешествий прочно заняла место в беллетристике, на радио и в кино, вызывая у публики большой интерес.

Однако вплоть до этого времени все фантазии о космических путешествиях имели одну общую деталь – во всех экспедициях присутствовал человек. Сама идея об автоматических механизмах, способных исследовать Луну и планеты, просто не приходила никому в голову. Толчок воображению мог дать только соответствующий уровень техники, который в те годы еще не позволял мечтать о беспилотных космических аппаратах.

К концу Второй мировой войны многие ученые и инженеры поняли, что эра космических полетов приближается. Разработка мощных ракетных двигателей, легких и прочных материалов и конструкций, миниатюрных приборов и особенно развитие электроники сделали возможным практическое осуществление полетов вокруг Земли, к Луне и планетам.

СОЗДАНИЕ КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

Удивительно, но для запуска полезной нагрузки на бесконечное расстояние от Земли (т.е. для ее разгона до второй космической скорости) нужно сообщить ей всего лишь вдвое большую энергию, чем для ее вывода на низкую околоземную орбиту. Поэтому первые космические зонды были запущены вскоре после первых искусственных спутников Земли.

См. также ОРБИТА.

Все же необходимая для запуска зонда дополнительная энергия требует более мощной ракеты-носителя при той же полезной нагрузке либо меньшей нагрузки при той же ракете. Ограничение веса полезной нагрузки всегда довлеет над разработчиками космических зондов. Обычно для достижения необходимой зонду скорости ракету снабжают дополнительной ступенью. Разработка мощных и надежных многоступенчатых ракет – это долгое и дорогое дело. Носители для космических зондов должны быть особенно надежными, поскольку для запуска обычно отводится небольшое временное окно, когда взаимное положение Земли и намеченной цели таково, что перелет требует минимальных затрат энергии. В другое время затраты энергии возрастают настолько, что экспедиция становится практически невозможной. При полетах на Луну оптимальная ситуация возникает раз в месяц, но при полетах к далеким планетам ее нужно ждать многие месяцы и даже годы.

Другой важный фактор – время перелета. Экспедиции к планетам длятся месяцы и годы. Поэтому все приборы зонда должны быть очень надежными, чтобы вблизи цели выполнить сложный комплекс исследований. Это создает нелегкие технические проблемы. Длительный перелет означает, что для питания бортовых систем электричеством нельзя использовать аккумуляторные батареи – необходим генератор, работающий без ограничений по времени. С этой целью при полетах к Луне и внутренним планетам – Меркурию, Венере и Марсу – применяют солнечные элементы. Но за орбитой Марса, вдали от Солнца, его свет слаб. Поэтому при полетах к Юпитеру и дальше используют изотопный генератор, вырабатывающий ток с помощью термоэлектрического преобразователя из тепла, выделяющегося при распаде радиоактивных изотопов, например плутония-238.

Слежение за космическими зондами и управление ими значительно сложнее, чем спутниками. Для определения точного положения аппарата и передачи на борт команд управления, а также для приема с его борта данных необходимы мощные передатчики и большие антенны на Земле и на самом зонде. Для этих целей были созданы глобальные системы космического радиосопровождения. Например, Сеть дальней космической связи Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) США, разработанная в Лаборатории реактивного движения (Пасадена, шт. Калифорния), служит для управления космическими зондами и объединяет станции в Голдстоуне (Калифорния), Тидбинбелла (вблизи Канберры, Австралия) и Робледо де Чевела (вблизи Мадрида, Испания). Для связи с космическими зондами используют также станции в Дармштадте (Германия), Усюде (Япония) и Евпатории (Украина).

Ограниченность скорости света приводит к временной задержке при обмене сигналами между центрами управления на Земле и космическими зондами, достигающей нескольких часов при полетах во внешние области Солнечной системы и делающей невозможным управление зондом в реальном времени. Поэтому команды передаются заранее, и при возникновении неожиданной ситуации уже бывает поздно что-либо изменить. На этот случай зонд должен быть снабжен мощным бортовым компьютером, сравнивающим реальную ситуацию с ожидаемой и вносящим коррективы в команды.

В то же время в процессе перелета зонды находятся в более мягких условиях, чем спутники Земли, которые регулярно переходят с освещенной Солнцем на теневую сторону орбиты, испытывая при этом сильные колебания температуры и тепловые деформации, снижающие надежность работы аппаратуры.

ПОЛЕТЫ К ЛУНЕ

«Пионер».

Разработка первых пяти космических зондов США для пролета мимо Луны и для выхода на окололунную орбиту велась в Управлении перспективных исследований Министерства обороны, а затем была передана в только что образованное НАСА. Скромные возможности носителей того времени (баллистические ракеты среднего радиуса действия «Тор» и «Юпитер») ограничивали полезный груз для полетов к Луне массой от 6 до 40 кг. Постоянная ориентация продольной оси зондов в пространстве относительно звезд поддерживалась их вращением вокруг этой оси.

Первая попытка («Пионер-0», запущен 17 августа 1958) закончилась взрывом носителя на 77-й секунде полета. Первым зондом США, достигшим второй космической скорости, был «Пионер-4», запущенный 3 марта 1959 и прошедший мимо Луны на расстоянии 60 тыс. км – слишком далеко для получения хороших фотографий. Однако он помог уточнить протяженность открытых незадолго до этого радиационных поясов Ван Аллена, окружающих Землю.

«Луна».

Советский Союз тоже стремился направить зонд к Луне. После четырех неудачных попыток в 1958 2 января 1959 состоялся запуск «Луны-1», впервые достигшей второй космической скорости и прошедшей мимо Луны всего в 6000 км. 13 сентября 1959 «Луна-2» попала в Луну, ознаменовав первый прямой контакт человечества с иным небесным телом. Запущенный 4 октября 1959 зонд «Луна-3» передал по радио первые фотографии обратной стороны Луны, которая никогда не видна с Земли. В процессе фотографирования «Луна-3» очень точно сориентировалась по звездам.

Как и «Пионеры», первые зонды «Луна» питались электричеством от аккумуляторных батарей, что ограничивало срок их активной жизни. Но одним качеством они существенно отличались от «Пионеров». Мощные советские носители, выводящие на орбиту значительно больший вес, позволили советским инженерам разместить приборы зонда в герметичной оболочке, заполненной нормальным атмосферным воздухом. При этом, правда, небольшая утечка воздуха могла стать гибельной для аппарата. Оборудование на борту «Пионеров» функционировало в условиях вакуума. Чтобы добиться этого, пришлось решить сложные инженерные проблемы, но зато был сэкономлен вес и созданы приборы для работы в открытом космосе.

«Рейнджер».

Американские исследования Луны автоматическими станциями активизировались, когда президент Дж.Кеннеди объявил, что высадка человека на Луну состоится до 1970. Для изучения поверхности, на которую должен был опуститься корабль «Аполлон», НАСА предприняло трехэтапную программу.

Первыми представителями нового поколения американских лунных зондов стали аппараты «Рейнджер». Два первых «Рейнджера» были выведены для испытания на высокую околоземную орбиту. Следующие три зонда предназначались для доставки на лунную поверхность сейсмографов; при этом с помощью твердотопливных тормозных двигателей скорость сближения зонда с поверхностью должна была уменьшиться до нескольких сотен км/ч. Последние зонды предназначались для получения детальных изображений поверхности перед тем, как они врежутся в нее на большой скорости. Таким образом, зонды «Рейнджер» имели различную конструкцию, но все они питались от солнечных батарей, были стабилизированы по трем осям и способны осуществлять тонкую коррекцию ориентации и траектории полета.

Способность зонда выполнять необходимые операции, кроме прочего, зависит от возможности поддерживать заданную ориентацию. У спутников на околоземной орбите для этого датчики могут фиксировать земной горизонт и определять по нему вертикальное и горизонтальное направления. Но зонд в открытом космосе для ориентации может использовать только небесные светила, как минимум – два, причем желательно, чтобы угол на небе между ними был ок. 90°. Для «Рейнджеров» и многих последующих американских зондов основным светилом для ориентации было выбрано Солнце, а вторым – Канопус, звезда южного неба, невидимая на наших северных широтах. Ее избрали потому, что это вторая по яркости звезда небосвода, и к тому же расположенная вблизи полюса эклиптики. Для поддержания или изменения ориентации использовались маленькие сопла, выбрасывающие строго контролируемое количество газообразного азота и действующие как миниатюрные ракетные двигатели. Во время маневра, когда датчики Солнца и Канопуса теряли свои светила из виду, специальные гироскопы сохраняли нужную ориентацию и указывали необходимую коррекцию, что значительно упрощало затем поиск двух опорных светил.

Поскольку «Рейнджеры» могли сохранять ориентацию, они имели остронаправленную антенну, позволявшую эффективно передавать данные на Землю. Такая способность особенно важна для зондов, исследующих далекие области Солнечной системы. Первые шесть «Рейнджеров» постигла неудача из-за отказов носителя или самого аппарата. Но седьмой, восьмой и девятый сработали нормально, попав в Луну 31 июля 1964, 20 февраля 1965 и 24 марта 1965 и передав на Землю изображения лунной поверхности, в тысячи раз превосходящие то, что прежде было получено с помощью наземных телескопов. На них не обнаружилось ничего такого, что сделало бы невозможным прилунение человека.

«Сервейор».

Следующим шагом НАСА по изучению Луны стала программа «Сервейор», первоначально включавшая два типа экспериментов: мягкую посадку зонда на поверхность Луны и ее детальное фотографирование с окололунной орбиты.

Для управляемого спуска аппарат «Сервейор», приближаясь к Луне, переходил от ориентации по Солнцу и Канопусу к ориентации по лунной поверхности. Бортовой радар непрерывно измерял высоту и скорость спуска, чтобы перед самым касанием включить мощный твердотопливный двигатель, который почти полностью гасил скорость. В заключение небольшие регулируемые жидкостные двигатели обеспечивали мягкую посадку на грунт.

«Сервейор-1» мягко опустился в Океане Бурь 2 июня 1966 и передал фотографии и результаты измерений на Землю. Четыре (3-й, 5-й, 6-й и 7-й) из шести следующих «Сервейоров» также успешно опустились (20 апреля, 11 сентября, 10 ноября 1967 и 10 января 1968) и окончательно доказали, что для посадок на Луну экспедиций «Аполлонов» путь открыт.

«Лунар орбитер».

Для выбора мест посадки кораблей «Аполлон» НАСА срочно нуждалось в качественных изображениях больших областей лунной поверхности. Когда орбитальная программа «Сервейор» по разным причинам остановилась, НАСА начало программу с прозаическим названием «Лунар орбитер», зонды которой должны были фотографировать поверхность Луны на пленку и проявляли ее на борту. Затем негативы сканировались лучом света, и по радио изображение передавалось на Землю. Все пять аппаратов «Лунар орбитер» (запущены 10 августа и 6 ноября 1966, 5 февраля, 4 мая и 1 августа 1967) сработали нормально, дав первое детальное изображение почти всей поверхности Луны.

Другие полеты к Луне.

После нескольких неудачных попыток Советский Союз посадил на Луну 3 февраля 1966 «Луну-9» и передал (за четыре месяца до «Сервейора-1») несколько панорам ее поверхности. Однако «Луна-9» представляла собой жестко садящийся аппарат с малым ресурсом и меньшими возможностями, чем «Сервейор». «Луна-10» 3 апреля 1966 стала первым спутником Луны. Затем еще множество посадочных и орбитальных аппаратов было направлено к Луне в период с 1966 по 1976.

Для подготовки пилотируемых полетов на Луну Советский Союз запустил серию беспилотных кораблей («Зонд-5, -6, -7 и -8», запущены 14 сентября и 10 ноября 1968, 8 августа 1969 и 20 октября 1970), облетевших Луну и благополучно вернувшихся на Землю. Затем были доставлены на Луну автоматические движущиеся аппараты («Луноход-1 и -2», сели 17 ноября 1970 и 15 января 1973) и станции («Луна-16, -20 и -24», сели 20 сентября 1970, 21 февраля 1972 и 18 августа 1976) для доставки образцов лунного грунта на Землю. Однако эти достижения померкли перед пилотируемыми полетами на Луну «Аполлонов» (1969–1972). См. также КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЕТЫ ПИЛОТИРУЕМЫЕ.

«Клементина».

В совместном проекте «Клементина» НАСА и Организация стратегической оборонной инициативы (СОИ) использовали оставшуюся со времен холодной войны ракету «Титан» и не находившее применения оборудование. Запущенный 25 января 1994 аппарат несколько месяцев работал на орбите вокруг Луны, получая с помощью четырех фотокамер изображения ее поверхности в различных диапазонах спектра, от ультрафиолетового до инфракрасного.

«Лунар проспектор».

Для исследования состава поверхности Луны, а также ее магнитного и гравитационного полей 7 января 1998 США вывели на окололунную орбиту легкий спутник «Лунар проспектор», который в середине 1999 упал на Луну.

МЕРКУРИЙ

Единственным зондом, исследовавшим ближайшую к Солнцу планету Меркурий, был «Маринер-10», совершивший три полета (29 марта 1974, 21 сентября 1974 и 16 марта 1975) к этой планете. Вначале зонд прошел мимо Венеры, впервые совершив гравитационный маневр, т.е. использовал ее притяжение, чтобы изменить свою орбиту и достичь Меркурия.

Меркурий оказался безвоздушным, покрытым кратерами телом, очень похожим на Луну. Исследование ближайшей к Солнцу планеты было технически сложным: тепловой поток там в 6 раз больше, чем у Земли, поэтому температура на Меркурии достаточна для плавления олова, свинца и цинка. Зонд был прикрыт от Солнца экраном, а панели солнечных батарей были наклонены под косым углом к солнечным лучам.

Меркурий делает три оборота вокруг оси в течение двух орбитальных периодов, а каждый его оборот вокруг Солнца длится 88 сут. Поэтому одни солнечные сутки на нем продолжаются два меркурианских года, или 176 земных суток. К сожалению, «Маринер-10» совершал подлеты к Меркурию точно через такие же интервалы времени и каждый раз мог фотографировать лишь одно и то же освещенное Солнцем полушарие планеты. Недавние исследования поверхности Меркурия с помощью наземных радаров показали, что в его полярных областях на дне глубоких кратеров, куда никогда не попадает солнечный свет, могут быть залежи льда, точь-в-точь как на Луне. Это еще одна причина, требующая новых экспедиций к Меркурию.

ВЕНЕРА

Венера, ближайшая от Земли планета по направлению к Солнцу, была очевидной целью для первых космических зондов. Привлекали сравнительно небольшое расстояние и время перелета всего в несколько месяцев. К тому же покрытая облаками планета хранила от астрономов множество секретов.

Пролеты.

Из-за трудностей с разработкой последней ступени носителя первые планетные зонды НАСА были простыми и легкими, основанными на лунном зонде «Рейнджер»; их выводила ракета «Атлас-Аджена». Зонд «Маринер-2» 14 декабря 1962 впервые прошел мимо Венеры и с помощью бортовой радиоаппаратуры подтвердил высокую температуру поверхности планеты, на что ранее указывали наземные радионаблюдения. «Маринер-5» прошел мимо Венеры 19 октября 1967, а «Маринер-10» – 5 февраля 1974.

Вход в атмосферу и посадка.

Мягкая посадка на Венеру проходит в несколько этапов. Обычно влетающий в атмосферу планеты аппарат защищен тепловым экраном. Когда от торможения в атмосфере его скорость снижается до нескольких сотен километров в час, экран сбрасывается как лишний груз и раскрывается парашют. Вблизи поверхности парашют также сбрасывается, поскольку в очень плотных нижних слоях атмосферы для торможения уже достаточно небольшого аэродинамического щитка. Сохранить работоспособность аппарата на поверхности Венеры даже в течение одного часа не так-то просто, поскольку температура там ок. 500° С, а давление почти в 100 раз выше, чем у поверхности Земли. Поэтому приборы должны быть защищены прочной теплоизоляционной оболочкой.

Советский зонд «Венера-3», осуществив первый в мире перелет на другую планету, попал на Венеру 1 марта 1966, но радиоконтакт с ним был потерян незадолго до встречи с планетой. «Венера-4» достигла планеты 18 октября 1967 и была раздавлена ее атмосферой еще до касания поверхности, подтвердив измерениями высокие температуру и давление у поверхности. «Венера-7» достигла поверхности Венеры 15 декабря 1970 и еще 23 мин посылала данные на Землю, пока не наступил перегрев. Зонды «Венера-9 и -10» состояли из посадочного и орбитального аппаратов. Их посадочные аппараты опустились на поверхность 22 и 25 октября 1975 и передали изображения пустынного и каменистого окружающего ландшафта. Следующие «Венеры» также передавали панорамы мест посадки, а «Венера-13 и -14» впервые произвели анализ образцов грунта.

Американский зонд «Пионер – Венера-2» достиг планеты 9 декабря 1978, опустив в разных ее местах 4 посадочных аппарата, один из которых передавал данные с поверхности более часа. Затем были советские зонды «Вега-1 и -2», в первую очередь предназначенные для исследования кометы Галлея, приблизиться к которой они смогли после гравитационного маневра в окрестности Венеры. При прохождении мимо планеты (11 и 15 июня 1985) они сбросили на Венеру спускаемые аппараты, севшие на поверхность и проанализировавшие пробы грунта. К тому же каждый из аппаратов выпустил в атмосферу Венеры французский аэростатный зонд с баллоном, наполненным гелием; плавая в воздушных течениях Венеры несколько дней, они передавали на Землю данные об облаках, скорости ветра и параметрах атмосферы.

Радиолокационные исследования с орбиты.

Поскольку Венера полностью закрыта облаками, наблюдения в оптический телескоп не дают возможности изучать ее поверхность. Однако с начала 1960-х годов наземные радарные исследования указывали, что поверхность Венеры весьма разнообразна. Поскольку спускаемые аппараты передают изображение лишь небольшого участка вокруг места посадки, возникла идея радиолокационного исследовании всей планеты с низкой орбиты. Их начал американский зонд «Пионер – Венера-1», вышедший на орбиту вокруг Венеры 4 декабря 1978 и с помощью бортового радара получивший карту части поверхности с разрешением (размер мельчайших деталей) ок. 80 км. Затем советские орбитальные зонды «Венера-15 и -16» начали 10 и 14 октября 1983 радарное изучение больших областей Венеры; на полученных ими с разрешением 1,5 км картах видны сложные структуры поверхности, многие из которых не известны на Земле. Зонд США «Магеллан», выйдя на орбиту вокруг Венеры 10 августа 1990, получил радарные карты почти всей ее поверхности с разрешением, доходящим до 100 м.

МАРС

Полет к Марсу более сложен, чем к Венере: перелет длится дольше, большее расстояние усложняет связь, а удаленность от Солнца требует большей площади солнечных батарей.

Пролеты.

Как и в случае с Венерой, из-за трудностей с созданием носителей НАСА вынуждено было начать изучение Марса легкими зондами. «Маринер-4» впервые пролетел вблизи Марса 15 июля 1965, передав изображения, на которых покрытая кратерами поверхность Марса больше напоминала Луну, чем Землю. Похожие изображения передали «Маринер-6 и -7», пролетевшие вблизи Марса 31 июля и 5 августа 1969.

Исследования с орбиты и посадки.

«Маринер-9», имевший мощную видеосистему, прибыл к Марсу 14 ноября 1971 и впервые стал спутником другой планеты. Почти за год наблюдений он кардинально изменил наши знания о Марсе, обнаружив на нем гигантские каньоны, огромные потухшие вулканы и следы эрозии от водяных потоков, существовавших там в далеком прошлом.

Еще до открытий «Маринера-9» НАСА взялось за подготовку более сложных зондов «Викинг», способных не только выйти на орбиту вокруг Марса, но и доставить на его поверхность приборы для поиска жизни. Поскольку атмосфера Марса весьма разрежена, мягкая посадка на поверхность требует иных решений, чем на Луне или Венере. Тепловой экран и парашют использовать можно, но этого недостаточно, чтобы полностью погасить скорость. Необходим еще реактивный двигатель, управляемый компьютером, который получает от радара данные о расстоянии до поверхности и о скорости спуска. Этот последний этап посадки напоминает работу «Сервейора», однако из-за большой временной задержки все операции должны быть закончены, пока сигналы достигнут Земли.

Два «Викинга» прибыли к Марсу в июле и августе 1976. Орбитальные блоки с помощью научных приборов обследовали возможные места посадки, а после отделения спускаемых аппаратов ретранслировали их сигналы на Землю. Спускаемые аппараты, снабженные радиоизотопными термоэлектрическими установками, имели по три сложных прибора для поиска жизни, но, увы, не обнаружили ее признаков.

Советский Союз также в 1960-х и начале 1970-х годов предпринял исследование Марса с помощью пролетных, орбитальных и посадочных зондов. Однако многие полеты оказались не вполне удачными, вероятно, из-за трудностей в создании легких и надежных компонентов и систем, рассчитанных на длительную автономную работу.

Неудачные полеты.

После экспедиций «Викингов» интерес к Марсу резко снизился. В СССР 12 и 17 июля 1988 запустили «Фобос-1 и -2» для изучения спутника Марса, но радиоконтакт с зондами был потерян перед их подлетом к Фобосу. В США 25 сентября 1992 запустили «Марс обсервер», но его радиосигналы пропали перед самым подлетом к Марсу.

В результате неудачного старта 16 ноября 1996 не вышел на орбиту и погиб российский зонд «Марс-96», оснащенный аппаратурой нескольких стран для исследований Марса с орбиты и на поверхности.

Исследования Марса продолжаются.

Запущенный 7 ноября 1996 зонд «Марс глобал сервейор» (США) вышел 12 сентября 1997 на околомарсианскую орбиту и передает подробные изображения поверхности планеты. После серии неудач с космическими зондами НАСА перешло к программе по созданию недорогих аппаратов для выполнения конкретных задач. Первым стал зонд NEAR стоимостью 150 млн. долл., предназначенный для исследования астероидов (см. ниже). Вторым был запущенный 4 декабря 1996 зонд «Марс пасфайндер», совершивший 4 июля 1997 мягкую посадку на Марс и доставивший первый автоматический самоходный аппарат «Соджорнер», который несколько месяцев исследовал состав поверхности планеты. Для исследования атмосферы и водных ресурсов Марса 11 декабря 1998 к нему отправлен небольшой аппарат «Марс клаймит орбитер» (США – ЕКА – Россия), который должен выйти на околомарсианскую орбиту в сентябре 1999. В конце 1999 планировалась посадка в район южного полюса Марса аппарата «Марс полдар лэндер» (США), запущенного 3 января 1999.

ВНЕШНИЕ ОБЛАСТИ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

За орбитой Марса масштабы расстояний в Солнечной системе значительно возрастают, поэтому посылка зонда к внешним планетам представляет трудную задачу, требующую мощных носителей и надежных приборов, способных работать годы и даже десятилетия. Планирование подобных полетов затруднено тем, что зонд неизбежно должен пройти сквозь пояс астероидов между орбитами Марса и Юпитера. Возможность столкновения зонда с известными астероидами не очень беспокоит, ибо крупных астероидов размером более километра всего несколько десятков тысяч, а рассеяны они по такому гигантскому объему пространства, что вероятность столкновения с ними ничтожно мала. Однако быстро летящему зонду может причинить вред даже столкновение с песчинкой, которых в поясе астероидов должно быть бесчисленное множество. Пролететь же над или под поясом астероидов (который, подобно планетам, располагается вблизи плоскости эклиптики) невозможно, т.к. для этого требуются огромные затраты энергии.

«Пионер-10 и -11».

Единственный способ узнать, можно ли преодолеть пояс астероидов, заключался в том, чтобы попробовать это сделать. Первыми зондами НАСА к внешним планетам стали два стабилизированных вращением «Пионера» с радиоизотопными генераторами. «Пионер-10» был выведен 3 марта 1972 со скоростью 51 670 км/ч, став самым быстрым объектом, созданным руками человека, и через 11 ч после запуска пересек орбиту Луны. Он пересек пояс астероидов без повреждений и 3 декабря 1973 прошел в 130 тыс. км над облачным слоем Юпитера, передав множество данных, включая посредственные изображения, которые все же оказались значительно более детальными, чем до этого получали с Земли. Разведывательный полет «Пионера-10» продемонстрировал также, что зонд может безопасно преодолеть радиационные пояса Юпитера, которые намного интенсивнее земных. Пройдя мимо Юпитера, «Пионер-10» был выброшен его притяжением на траекторию, уводящую за пределы Солнечной системы; он стал первым рукотворным объектом, вырвавшимся из притяжения Солнца. Связь с «Пионером-10» поддерживалась до марта 1997.

Теперь путь был свободен для «Пионера-11», запущенного 6 апреля 1973 и имевшего более сложную программу. Его траекторию выбрали так, чтобы после пролета 2 декабря 1974 в 43 тыс. км над облаками Юпитера он развернулся для встречи с Сатурном. Пролетев 1 сентября 1979 в 21 тыс. км над облаками Сатурна, «Пионер-11», как и его предшественник, отправился «к звездам».

«Вояджер».

Следующий этап исследования внешних планет начался, когда выяснилось, что в конце 1970-х и начале 1980-х годов взаимное положение планет-гигантов Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна будет таким, что один зонд с помощью гравитационных маневров сможет посетить их все по очереди. Чтобы использовать эту редкую возможность, которая случается только раз в 179 лет, НАСА предложило грандиозную программу «Большого тура» к внешним планетам. Для этого предполагалось создать очень сложный зонд, способный работать не менее 12 лет, необходимых для полного облета планет. Но проект оказался непомерно дорогим. Тогда инженеры НАСА обратились к идее модернизированной версии «Маринера», ограничив задачу пролетом мимо Юпитера и Сатурна, но не оставляя надежду на визит к более далеким планетам.

В отличие от «Пионера-10 и -11», новые зонды «Вояджер-1 и -2» были стабилизированы по всем трем осям, что позволяло приборам и особенно видеосистеме ориентироваться в любом заданном направлении. Как и предшествующие аппараты, они питались от радиоизотопных источников и для связи имели большую радиоантенну, направленную на Землю.

Аппараты «Вояджер-1 и -2» были запущены 20 августа и 5 сентября 1977. Двигаясь по более быстрой траектории, «Вояджер-1» должен был преодолеть магнитосферу Юпитера, пролететь как можно ближе к планете, чтобы получить качественные изображения атмосферы и особенно Большого Красного Пятна, пройти на небольшом расстоянии от четырех крупнейших (галилеевых) спутников Юпитера, пролететь за кольцами Сатурна и вблизи нескольких его спутников, включая крупнейший, покрытый облаками Титан, с которым он сблизился на 4000 км. Выполнив эту изумительную программу и встретившись с Юпитером 5 марта 1979 и с Сатурном 12 ноября 1980, зонд отправился в межзвездное пространство. После этого «Вояджеру-2» можно было ставить более сложную задачу. Пролетев Юпитер 9 июля 1979 и Сатурн 25 августа 1981, он встретился затем с Ураном 24 января 1986 и Нептуном 24 августа 1989, также отправившись затем к звездам.

«Вояджеры» получили прекрасные изображения планет-гигантов и сделали множество открытий в отношении самих планет, их колец и спутников. Они продемонстрировали высокую надежность зондов и безупречное искусство наземного персонала управления.

«Галилео».

Мысль послать к Юпитеру зонд «Галилео» появилась в НАСА в 1970-х годах. Его задачей была доставка спускаемого аппарата в атмосферу Юпитера и выход зонда на орбиту вокруг планеты для детального исследования ее магнитосферы, облачного покрова и спутников. Полагали, что «Галилео» станет первым планетным зондом, который будет выведен на орбиту космической транспортной системой «Шаттл», но запуск пришлось отложить более чем на 7 лет из-за задержки с разработкой разгонной ступени, а потом из-за ее аварии. После запуска «Галилео» 18 октября 1989 «зонтик» его остронаправленной антенны не смог полностью раскрыться, поэтому связь с Землей он поддерживал с помощью всенаправленной антенны, что существенно замедляет передачу изображений. «Галилео» сначала прошел мимо Венеры и два раза мимо Земли, увеличивая с помощью гравитационного маневра свою скорость, затем 29 октября 1991 встретился с астероидом Гаспра, а 28 августа 1993 – с астероидом Ида, 13 июля 1995 отделил от себя атмосферный зонд, и оба они 7 декабря 1995 прибыли к Юпитеру. Зонд вошел в атмосферу планеты, исследовал ее при спуске на парашюте и погиб, а орбитальный аппарат занялся внешним изучением планеты и ее спутников. В 1999 он еще активно действовал.

Кроме попутных встреч с астероидами планируются и специальные полеты к ним. NASA 17 февраля 1996 вывело на орбиту аппарат NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous – Рандеву с околоземным астероидом), который 27 июня 1997 с пролетной траектории исследовал астероид Матильда, а 9 января 1999 сблизился с малой планетой Эрос и вышел на орбиту вокруг нее с минимальной высотой 24 км над поверхностью.

КОМЕТЫ

В марте 1986, когда комета Галлея приблизилась к Солнцу, с ней встретилась международная флотилия космических аппаратов: 7 января и 18 августа 1985 японский Институт космических исследований запустил зонды «Сакигаке» и «Суйсей», пролетевшие довольно далеко от ядра кометы и не подвергавшиеся серьезному риску; Советский Союз запустил 15 и 21 декабря 1984 зонды «Вега-1 и -2», а Европейское космическое агентство (ЕКА) запустило 2 июля 1985 зонд «Джотто» – наиболее совершенный из всех, приблизившийся к ядру на 605 км и передавший изображения этой темной, фонтанирующей газопылевой глыбы.

Полет международной флотилии выразительно продемонстрировал конец монополии США и СССР в запуске космических зондов, поскольку Япония и Западная Европа создали свои мощные носители.

Тем не менее США стали первыми, кто послал зонд к комете. Запущенный в 1978 зонд ISEE-3 изучал взаимодействие солнечного ветра с Землей на орбите, удаленной на 1,5 млн. км от Земли, а затем с помощью гравитационного маневра и оставшегося на борту запаса ракетного топлива изменил орбиту и прошел через хвост кометы Джакобини – Циннера 11 сентября 1985.

СОЛНЕЧНЫЕ ЗОНДЫ

Полет зонда к Солнцу требует решения многих инженерных проблем, связанных с поддержанием в нем температуры, при которой могут работать электронные приборы.

«Гелиос».

Два западногерманских зонда «Гелиос» были запущены американскими ракетами «Титан-Центавр» 10 декабря 1974 и 15 января 1976 на орбиту вокруг Солнца для его изучения с относительно близкого расстояния. Это был совместный проект НАСА и ЕКА; каждое из них установило на зондах по 11 приборов для всестороннего изучения Солнца.

«Улисс».

Особым солнечным зондом стал «Улисс», также совместно созданный НАСА и ЕКА. Этот аппарат, запущенный 6 октября 1990, предназначен для изучения Солнца и межпланетной среды над и под солнечными полюсами. Для этого его орбита должна существенно выходить из плоскости эклиптики, что требует гораздо больших затрат энергии. Эта дополнительная энергия была получена путем гравитационного маневра при сближении с Юпитером в феврале 1992. При первом облете Солнца «Улисс» прошел в 80,2° к югу и к северу от солнечного экватора, соответственно 13 сентября 1994 и 31 июля 1995, и получил уникальную информацию, поскольку с Земли невозможно исследовать эти области.

SOHO (Solar and Heliospheric Observatory).

Запущенный 2 декабря 1995 совместно НАСА и ЕКА на околосолнечную орбиту в точку Лагранжа L1 системы Земля – Солнце, этот зонд получает великолепные изображения Солнца в различных диапазонах спектра, а также изучает солнечную корону, используя внезатменный коронограф (с помощью которого уже было открыто несколько комет, влетевших в атмосферу Солнца).

В МЕЖПЛАНЕТНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

Пространство между большими планетами Солнечной системы почти пусто, но и оно может немало рассказать о метеороидах, солнечном магнитном поле и заряженных частицах – электронах и протонах. Первым зондом для исследования этих областей был американский «Пионер-5», запущенный 11 марта 1960. Он двигался по орбите между Землей и Венерой, передавая данные об условиях в межпланетном пространстве, пока не удалился от Земли на рекордное для тех лет расстояние в 36,2 млн. км.

В начале 1960-х годов в НАСА разработали простые и легкие (63 кг), стабилизированные вращением зонды для исследования межпланетного пространства, которые выводились относительно дешевой ракетой «Дельта». На орбиту вокруг Солнца вывели четыре аппарата: «Пионер-6», «Пионер-7», «Пионер-8» и «Пионер-9» (запущены 16 декабря 1965, 17 августа 1966, 13 декабря 1967 и 8 ноября 1968), причем два между орбитами Венеры и Земли и два между Землей и Марсом. Связь с ними была прекращена лишь в марте 1997. Кроме научных исследований, эти зонды решали важную практическую задачу, предупреждая о мощных солнечных вспышках, которые могли быть опасны для астронавтов «Аполлона».

Врач посоветовал поставить зонд — Nutricia Advanced Medical Nutrition

Энтеральное питание является неотъемлемой частью терапии. Но в разных состояниях пациенту могут потребоваться разные способы получения питания. Это может быть питание через назогастральный зонд, через гастростому и/или самостоятельное питание пациента специализированными продуктами (сипинговое питание).

Сипинговое специализированное питание представлено в виде стерильных порционных упаковок по 125–200 мл. Каждую такую порцию специализированного питания пациент должен принимать в течение 15–20 минут, маленькими глотками. О специальных средствах доставки специализированного питания мы расскажем подробнее.

Вам врач посоветовал поставить зонд – что это значит?

Назогастральный зонд – это устройство подачи специализированного питания в желудочно-кишечный тракт, когда пациент испытывает затруднения в самостоятельном приеме достаточного количества питательных веществ и/или уже имеет прогрессирующую питательную недостаточность.

Важно понимать, что постановка зонда – это безопасная и несложная по технологии процедура, которая поможет Вам или близкому Вам человеку почувствовать себя лучше, т. к. восполнение нутритивной недостаточности означает физическую активность, снижение слабости и утомляемости, лучшую переносимость терапии, улучшение состояния организма и сокращение срока восстановительного периода. В некоторых случаях постановка зонда – единственное оптимальное решение для пациента.

Зонд устанавливается врачом или медицинским персоналом, имеющим навыки установки назогастрального зонда. Уход за зондом не представляет трудности и может легко осуществляться как ухаживающим, так и самим пациентом.

Для питания посредством назогастрального зонда используются специальные продукты специализированного питания.

Питание через зонд является:

   •  Безопасным
   •  Легким
   •  Простым
   •  Может осуществляться наравне с обычным питанием

Если врач порекомендовал Вам купить питательный зонд, то при его выборе стоит отдать предпочтение зондам длительного периода применения т. к. это снизит травматичность и неудобство для пациента при постоянной смене трубки. Кроме того, важен материал, из которого изготовлен питательный зонд: гибкие, полиуретановые зонды не образуют пролежней и также более удобны в применении. И еще одной характеристикой является толщина трубки – конечно, чем тоньше зонд, тем меньше он доставляет дискомфорт. Именно поэтому продукты специализированного питания обладают хорошей текучестью, чтобы обеспечить прохождение даже по очень тонкому назогастральному зонду.

Как ухаживать за назогастральным зондом?

Питание через зонд (установленный, в основном, через нос в желудок или непосредственно в желудок) у людей с муковисцидозом

Вопрос обзора

Мы планировали провести обзор доказательств о влиянии зондового кормления (либо через нос, либо через желудок) у людей с муковисцидозом.

Актуальность

Муковисцидоз — наследственное заболевание, которое приводит к повреждению легких и поджелудочной железы (орган, необходимый для получения химических веществ, которые помогают переваривать пищу). Людям с муковисцидозом часто необходимо больше калорий для того, чтобы достигнуть хорошего статуса питания, так как у них пища недостаточно хорошо усваивается, и они сжигают больше энергии в покое и при дыхании, чем люди, которые не имеют муковисцидоза. У них также часто плохой аппетит. Добавки часто дают через зонд, который устанавливают либо через нос в желудок (назогастральное питание), либо непосредственно в желудок (питание через гастростому), часто в течение ночи, но иногда в течение дня тоже. Этот тип кормления помогает улучшить набор веса, состояние питания (упитанность), функцию легких и может улучшить качество жизни. Это важно, поскольку известно, что при муковисцидозе состояние питания тесно связано с функцией легких. Однако, зондовое питание является дорогостоящим и может также повлиять на самооценку и представление о своем теле. Также, зонды, установленные через нос, могут смещаться при кашле. Зонды для питания могут также вызвать тошноту, рвоту и диарею, но эти вопросы обычно решают либо путем изменения типа добавки, скорости подачи, либо путем назначения ферментов поджелудочной железы.

Дата поиска

Мы провели последний поиск доказательств 13 февраля 2015 года.

Характеристика исследований

Мы нашли 38 испытаний, но ни одно из испытаний не распределило добровольцев в различные группы лечения полностью рандомизированно для сравнении эффектов зондового питания с его отсутствием по крайней мере в течение месяца. Поэтому мы не включили ни одно испытание в этот обзор.

Основные результаты

В идеале необходимы дополнительные исследования для сравнения зондового питания с приемом пероральных добавок и с нормальной диетой. Новые испытания должны также обратить внимание на то, когда должно быть начато зондовое питание для достижения наилучших результатов. Эти испытания могут быть трудны для проведения, так как можно нанести вред, не обеспечив людей дополнительными калориями, которые им необходимы, и когда они им необходимы.

Прощание с «Кассини»: космический зонд завершил 13-летнюю миссию

• Джонатан Эймос
• Научный обозреватель Би-би-си, Пасадена

15 сентября 2017

Автор фото, NASA/JPL-CALTECH/SSI

Космическая миссия зонда «Кассини», созданного для исследования Сатурна, в пятницу эффектно завершилась.

Специалисты НАСА направили зонд в атмосферу Сатурна, где аппарат, исследовавший планету 13 лет, распался на составные части под воздействием высоких температур.

Такое решение было принято, поскольку топливные баки «Кассини» почти опустели, и в НАСА посчитали, что аппарат не должен бесконтрольно дрейфовать вокруг планеты и ее спутников.

Потеря сигнала произошла точно, как было запланировано. Здесь, в центре управления миссией, в Лаборатории реактивного движения в Пасадене в Калифорнии, это случилось в 05:55.

Руководитель миссии Эрл Мэйз обратился к коллегам: «Поздравляю вас всех. Это была невероятная миссия, невероятный космический аппарат, и вы все невероятная команда. Я собираюсь объявить конец миссии».

За этим последовали аплодисменты и объятия.

Потеря сигнала означает, что зонд вошел в плотные слои атмосферы Сатурна. Там аппарат мог проработать не более 45 секунд, перед тем как распасться на части.

«Кассини» и марафон научных открытий

Итак, закончилась одна из самых успешных космических миссий в истории.

За 13 лет исследования Сатурна «Кассини» изменил наши представления о шестой планете Солнечной системы.

Он видел, как Сатурн окружают чудовищные бури, наблюдал за взаимодействием ледяных частиц, проходящих сквозь сложную систему его колец, открыл новые данные о потенциальной обитаемости его многочисленных спутников.

Автор фото, NASA/JPL-CALTECH/SSI

Подпись к фото,

Спутники Сатурна: 1 — Япет, 2 — Мимас, 3 — Гиперион, 4 — Атлас, 5 — Прометей, 6 — Пан

В исследовании двух из них — Энцелада и Титана — «Кассини» достиг выдающихся успехов.

В 2005 году он спустил на поверхность последнего небольшого робота Гюйгенса, который передал на Землю потрясающие фотографии камней, омытых потоками жидкого метана. Благодаря «Кассини» мы узнали, что на поверхности Титана существуют целые озера и реки из жидких углеводородов.

Кроме того, зонд обнаружил на Титане «вулканы», из которых извергается ледяная масса, и огромные дюны из похожего на пластик песка.

Автор фото, NASA/JPL-CALTECH/SSI

Подпись к фото,

Кольца Сатурна — один из последних снимков «Кассини»

Автор фото, NASA/JPL-CALTECH/SS

Подпись к фото,

Последний взгляд «Кассини» на Энцелад

Результаты наблюдений за Энцеладом были не менее ошеломляющими.

На этом спутнике «Кассини» обнаружил под покровом льда теплый океан. Когда «Кассини» пролетел сквозь струи гейзеров, бьющих на поверхности Энцелада, ученые выяснили, что условия у поверхности океана могут быть пригодными для зарождения жизни.

Ученые уже обсуждают возможность направить на Энцелад новую миссию для более подробных исследований.

Многие из этих исследователей в пятницу собрались в Калифорнийском технологическом институте — они следили за трансляцией сигнала «Кассини» на огромных экранах.

Чувства многих собравшихся выразил ученый из Корнеллского университета Джонатан Лунин : «Мне грустно сейчас, и мне было грустно всю неделю, ведь мы знали, что произойдет. «Кассини» выполнил свою миссию в точности, как от него ожидали. И я готов поспорить, что теперь у нас есть еще и потрясающие данные об атмосфере Сатурна».

«Когда я оглядываюсь на миссию «Кассини», я вижу миссию, которая стала 13-летним марафоном научных открытий. И этот последний маневр — просто финишная прямая. Здесь мы празднуем успешное завершение гонки», — добавила доктор Линда Спилкер.

«Кассини» больше нет, но благодаря его вкладу ученым будет чем заняться еще много десятилетий. Некоторые данные еще даже не изучены по-настоящему.

«Мы шутили, что даже последние несколько секунд миссии «Кассини» — наше первое знакомство с атмосферой Сатурна — может стать темой для диссертаций», — рассказал Майкл Уоткинс, директор лаборатории НАСА.

Зонд «Нью Хорайзонс» пролетел мимо Плутона

14 июля 2015

Автор фото, PA

Подпись к фото,

Перед тем как временно отключить связь, зонд передал самую детальную на данный момент фотографию Плутона

Космический зонд НАСА «Нью Хорайзонс» достиг ближайшей к планете Плутон точки своей траектории, пролетев мимо нее на скорости 14 километров в секунду.

Согласно расчетам, это произошло во вторник в 11:50 по Гринвичу, когда зонд пролетел на расстоянии 12500 км от поверхности Плутона.

Ранее НАСА обнародовало самую детальную из всех полученных с зонда фотографий Плутона, сделанную во вторник.

Это последний снимок Плутона, который зонд «Нью Хорайзонс» передал на Землю перед тем, как прекратил связь на время прохождения мимо планеты.

В среду зонд должен сделать более детальные фотографии, пролетая мимо Плутона.

Ключевой момент

Когда зонд приблизился к Плутону, специалисты центра управления полетом последний раз проверили работу его систем, после чего зонд отключил связь, отведя свою антенну от Земли и сконцентрировавшись на Плутоне.

Автор фото, EPA

Подпись к фото,

В центре управления полетом празднуют успех миссии, но с нетерпением ждут возобновления связи с зондом

Только после того как зонд пролетит мимо Плутона и снимки окажутся в его бортовом компьютере, он снова соединится с Землей.

Как ожидается, это произойдет не ранее полуночи, и всех, кто связан с этим полетом, ждет долгое, напряженное ожидание сигнала от зонда, находящегося на расстоянии почти 5 миллиардов километров от Земли.

Пролет «Нью Хорайзонс» вблизи от Плутона – ключевой момент в истории освоения космического пространства.

«Мы провели начальную разведку Солнечной системы — работу, начатую при президенте Кеннеди более 50 лет назад и продолжающуюся сейчас при президенте Обаме», — сказал научный руководитель проекта Алан Стерн.

Успех миссии «Нью Хорайзонс» означает, что теперь все планеты Солнечной системы – от Меркурия до Плутона — хотя бы раз посещались космическими зондами.

Сложнейшие маневры

«Нью Хорайзонс» регулярно поставлял в центр управления полетом информацию, приближаясь все ближе и ближе к Плутону, но все эти снимки поблекнут по сравнению с теми, которые он сделал, пролетая близко от планеты.

Автор фото, PA

Подпись к фото,

Зонд «Нью Хорайзонс» пролетел мимо Плутона на расстоянии 12,5 тыс. км

Для этого зонду нужно провести сложнейшие маневры, поворачиваясь на огромной скорости то к одному, то к другому небесному телу.

«Я не могу дождаться момента, когда я сяду и углублюсь в изучение всей этой поступающей к нам информации . А сейчас мы просто стоим под этим водопадом и наслаждаемся», — сказал в интервью Би-би-си Алан Стерн.

Плутон был открыт 85 лет назад и долгое время считался девятой планетой Солнечной системы.

Однако затем выяснилось, что Плутон представляет собой лишь одну из планет-карликов, формирующих вместе с обломками других планет так называемый пояс Койпера.

В связи с этим Плутон в 2006 году был лишен статуса полноценной планеты, однако интерес исследователей к космическому телу, удаленность которого от Земли не позволяла получить четкие фотографии его поверхности, нисколько не угас.

Российская экспедиция запустила уникальный стратосферный зонд — Российская газета

Эльбрус с самолета виден здорово. Две высочайшие в Европе макушки царят над облаками. Туристам нравится. Но мой рассказ об уникальной экспедиции «Эльбрус 1829». Это не высота. Это память о первой российской экспедиции на вершину под руководством царского генерала Эммануэля. В 1829 году на Кавказ отправились внушительные силы российских военных и ученых. На одинокой скале в память о себе исследователи выбили звезду с первыми буквами своих фамилий. Звезда была огромная и масонская. Ее и обнаружила наша экспедиция. Таким образом была поставлена точка в вековых спорах о маршруте того легендарного похода.

Рассказывает руководитель экспедиции, которую организовал «Центр содействия экспедиционной деятельности», Антон Юрманов. Мы вместе были в прошлом году на Курилах. Тогда нашли две японские пушки. Ох, как мы их тащили…

— Первым делом мы связались с потомком первого восходителя на восточную вершину Эльбруса Килара Хаширова — Аскером. Этот замечательный человек помог нам с логистикой. Устроил транспорт и жилье. Достал гелий! Очень помогло и Правительство Кабардино-Балкарской Республики. В экспедицию отправились 12 человек. Среди них два участника с ограничениями по слуху и зрению. Это задача «Центра» — вовлекать ребят с ограниченными возможностями в активную полевую работу. У нас был ученый-эколог, историк и даже художник Илья Робе. На северном склоне Эльбруса мы собрали и спустили 40 кг мусора и подготовили рекомендации в Национальный парк, как минимизировать негативное влияние от туристов. Но главное — мы запустили уникальный стратосферный зонд. Этим занимался изобретатель зонда из лаборатории «Стратонавтика» Денис Ефремов.

Как протекает жизнь обычного метеорологического зонда. Закачивается гелий, и шарик с приборами летит ввысь. После 30-40 километров оболочка лопается: давление разрывает шар изнутри. И аппаратура с данными на парашютной системе или своим ходом спускаются на землю. 40 минут — и полет окончен. Что собрали, то и обрабатывают ученые. А Ефремов предложил свой подход. В оболочке вмонтирован радиоуправляемый клапан. Как только давление подходит к «красной черте», он открывается и стравливает гелий. Можно лететь дальше. А может, еще выше, если груз невелик. Наш зонд пролетел 170 километров за 3 часа. Чем не рекорд? Ну а потом неизбежный «пук» и на землю.

После 30-40 километров оболочка лопается. Законы физики не отменить — давление разрывает шар изнутри

Вы сейчас видите необыкновенные снимки Эльбруса с экспериментального шара. Да и вся экспедиция была необыкновенная. Редко встретишь такую поддержку в наше время. Впереди новые старты. Возможно, в следующем году чудо-зонд отправится в Антарктиду. Там он соберет в несколько раз больше научных данных, чем штатные метеорологические приборы.

Гелий для зонда достали на месте у продавцов воздушных шариков. Фото: Из архива экспедиции ЦСЭД

Инструкция по применению назогастрального з​онда для ребенка на дому: промывка зонда

Ваш ребенок выписывается из больницы с установленным питательным назогастральным зондом (nasogastric (NG) feeding tube). Зонд представляет собой тонкую мягкую трубку, которая вводится в желудок ребенка через нос. С помощью этой трубки непосредственно в желудок поступает жидкая пища. Вы должны регулярно промывать зонд Вашего ребенка, чтобы он не засорился. Перед выпиской Вашего ребенка из больницы Вам показали, как следует это делать. Данная памятка поможет запомнить необходимый порядок действий, когда Вы с ребенком будете дома Можно также получить помощь участковой медсестры у Вас на дому.

ПРИМЕЧАНИЕ. Существует много различных типов назогастральных зондов и шприцев. Внешний вид и функционирование назогастрального зонда и принадлежностей, назначенных Вашему ребенку, могут отличаться от показанных и описанных ниже. Всегда следуйте рекомендациям лечащего врача ребенка или участковой медсестры. Запишите номера их телефонов на случай, если Вам понадобится помощь. Запишите также номер телефона учреждения, поставляющего медицинское оборудование для Вашего ребенка. В будущем потребуется заказать дополнительные принадлежности, которые могут понадобиться ребенку. Запишите все необходимые номера телефонов в указанных ниже полях.

Номер телефона лечащеговрача (Healthcare provider phone number): ____________________________________

Номер телефона участковой медсестры (Home health nurse phone number): _____________________________________

Номер телефона учреждения, поставляющего медицинское оборудование (Medical supply company phone number): _____________________

Промывка зонда для болюсного питания (bolusfeeding) с помощью шприца

Промывку назогастрального зонда Вашего ребенка следует проводить после каждого кормления или по рекомендации лечащего врача ребенка или участковой медсестры.

Принадлежности

Порядок действий

• Вымойте руки водой с мылом.

• Шприц для питания должен быть уже подсоединен к назогастральному зонду.

• Налейте воды в шприц. Вода должна проходить через назогастральный зонд под действием силы тяжести.

• Если вода течет слишком медленно или не течет совсем, вставьте поршень в шприц. Медленно,немногонадавите на поршень. Это может помочь удалить все, что блокирует или засоряет назогастральный зонд.. Не надавливайте на поршень шприца полностью или с силой. Изменение положения ребенка на лежачее или сидячее также может повысить скорость потока.

• По завершении промывки отсоедините шприц от назогастрального зонда.

• Закройте заглушку отверстия для подачи пищи назогастрального зонда.

Дополнительные инструкции (Additional instructions):    _____________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________

Промывка зонда для болюсного (bolusfeeding) или непрерывного питания (continuousfeeding) с помощью насоса

Промывку назогастрального зонда Вашего ребенка следует проводить после каждого болюсного питания или по рекомендации лечащего врача ребенка или участковой медсестры. При непрерывном питании Вам может потребоваться промывать зонд только после последнего за день кормления.

Принадлежности

Порядок действий

• Вымойте руки водой с мылом.

• Убедитесь, что насос находится в режиме STOP/OFF.

• Убедитесь, что зажим на трубке питательного пакета закрыт.

• Отсоедините трубку питательного пакета от назогастрального зонда.

• Опустите кончик пустого шприца в воду.

• Наберите  5–10 см³/мл воды.

• Подсоедините шприц к отверстию для подачи пищи назогастрального зонда.

• Медленно  надавите на поршень шприца, чтобы он вошел полностью в шприц.

• По завершении промывки отсоедините шприц от назогастрального зонда.

• Закройте заглушку отверстия для подачи пищи назогастрального зонда.

Дополнительные инструкции (Additional instructions):  _________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Немедленно позвоните врачу, в любом случае, если:

• Ребенку тяжело дышать.

• Образование покраснения, отечности, просачивания, язв  или нагноения на коже в области введения зонда.

• Наличие крови вокруг зонда, в стуле ребенка или содержимом желудка.

• У ребенка кашель, приступ удушья или рвота при кормлении.

• У ребенка раздутый или твердый живот (живот твердый при легком нажатии).

• У ребенка понос или запор.

• У ребенка температура 38°C ( 100,4° F) или выше.

Определение зонда по Merriam-Webster

\ ˈPrōb \

1 : тонкий медицинский инструмент, используемый специально для исследования (например, раны или полости тела).

2а : любое из различных испытательных устройств или веществ: например,

(1) : заостренный металлический наконечник для электрического контакта с проверяемым элементом цепи.

(2) : обычно небольшой объект, который вставляется во что-то для проверки условий в данной точке.

(3) : устройство, используемое для проникновения или отправки информации, особенно из космоса или небесного тела.

(4) : устройство (например, генератор ультразвука) или вещество (например, ДНК с радиоактивной меткой), используемое для получения конкретной информации в диагностических или экспериментальных целях.

б : Труба на приемном самолете тяги в якорь самолета-доставщика при дозаправке в воздухе.

б : глубокое или критическое расследование

c : предварительная разведка или исследование

переходный глагол

1 : для очень тщательного поиска и изучения : при условии тщательного расследования

2 : для исследования зондом беспилотные автомобили зондировали космос

определение зонда по The Free Dictionary

Волк Ларсен с любопытством посмотрел на него, как будто собирался исследовать и вивисектировать его, но затем передумал, исходя из предрешенного вывода, что исследовать нечего.

Или же он исследует их жестокой рукой вивисекциониста, ощупывая их умственные процессы и исследуя их души, как бы желая увидеть, из чего состоит душевное вещество.

Веллер, исследуя и прощупывая его, почти то же самое; Если вы не понимаете, что я имею в виду, сэр, я полагаю, что могу найти их, как и сделал.

«Я считаю, сэр, — сказал он, — что в расследовании нет необходимости; пуля не попала в кость и прошла прямо через руку в противоположную сторону, где осталась, но на глубине кожи, и откуда, я думаю, его можно было бы легко извлечь.•

Тодд, кладет зонд с видом человека, который принял его просто в соответствии с формами; и, повернувшись к Ричарду, он ощупал пух с большой осторожностью и дальновидностью.

Она притворилась, что теперь ей всегда хорошо, и так хитро скрывала свои недуги, что нам пришлось исследовать их: -Тебе, с безграничным богатством, будут глубины счастья, которое вы никогда не познаете, радости, которые, если вы остроумие, чтобы увидеть их вообще, будет для вас не более чем миражом.«У него было время подумать о себе и попытаться исследовать свои ощущения». «Нет, мой Антонио, — внутренне выдохнула она, — парить вокруг меня, оградить меня от надвигающихся опасностей, радовать меня своим присутствием и очаровывать. я твоим глазом; но требуйте меня в образе джентльмена и героя, чтобы ни один завистливый язык не мог исследовать секреты нашей любви, ни какой-либо профанный насмешник высмеивал те чувствительные удовольствия, которыми он слишком несентиментален, чтобы наслаждаться ». Джулия занялась собой, пока Чарльз не указал ей на величественный вход в Хайлендс.Он хотел бы проникнуть в свою душу, чтобы увидеть в ее наготе ужасающий ужас неизвестного, о котором он подозревал.

Что такое космический зонд?

Что такое космический зонд?

25.02.10

Мы получили этот вопрос от учеников четвертого класса из Фресно, Калифорния. Страница помощи для домашних заданий JPL содержит основную информацию и предложения по дальнейшим исследованиям.

Зонд — это космический корабль, который путешествует в космосе для сбора научной информации. Зондов у космонавтов нет. Зонды отправляют данные на Землю для изучения учеными.

Первые пробы

Спутник-1 стал первым космическим аппаратом. Он был спущен на воду 4 октября 1957 года на территории бывшего Советского Союза. 31 января 1958 года США отправили в космос зонд под названием Explorer 1. Эти первые зонды изучали Землю из космоса. Они также узнали, что значит находиться в космосе.Это было началом космической гонки между Соединенными Штатами и Советским Союзом.

Как только зонды достигли космоса, две страны начали отправлять зонды, чтобы пролететь мимо Луны и других планет. Маринер-2 был первым зондом, изучавшим другую планету. 14 декабря 1962 года «Маринер-2» пролетел мимо планеты Венера. Он подтвердил, что Венера очень горячая.

Другой зонд, названный Mariner 4, был первым зондом, сделавшим снимок планеты. 14 июля 1965 года «Маринер-4» пролетел мимо Марса.На его изображениях Марса была холодная, покрытая кратерами поверхность, похожая на луну.

В 1971 году Mariner 9 прибыл на Марс и стал первым зондом, вышедшим на орбиту другой планеты. Mariner 9 сделал снимок Марса, на котором был изображен самый большой вулкан в Солнечной системе.

Зонды с течением времени

Многие зонды изучают Землю или измеряют свойства космоса. Другие зонды используют телескопы или другие инструменты для изучения удаленных планет, звезд и галактик. Зонды, которые путешествуют к другим планетам, превратились из простых машин, которые могут изучать некоторые особенности планеты, на сложные зонды, которые путешествуют на большие расстояния для изучения широкого спектра особенностей планет, лун, астероидов и комет.Мы склонны называть эти более сложные зонды космическими кораблями, орбитальными аппаратами, посадочными модулями и марсоходами.

Один из самых известных зондов — «Вояджер-1». Он прошел в космосе дальше, чем любой созданный человеком объект. Он был запущен в космос в 1977 году. «Вояджер-1» пролетел мимо Юпитера и Сатурна, а затем направился к краю нашей солнечной системы. По состоянию на 1 февраля 2010 года космический корабль находился на расстоянии 16,8 миллиарда километров (около 10,4 миллиарда миль) от Земли.

Дополнительную информацию о зондах и миссиях JPL можно найти на сайте http: // www.jpl.nasa.gov/missions/index.cfm.

Чтобы увидеть график роботизированных исследований, посетите http://sse.jpl.nasa.gov/history/index.cfm.

Другие темы исследования:

Исследователь 1
Спутник 1
Voyager Mission
Маринер 9

Есть вопросы?

JPL Homework Help предлагает руководство по концепциям в науке о Земле и космосе. По запросу мы не можем гарантировать, что на ваш вопрос ответят.

Чтобы задать вопрос, отправьте электронное письмо education_at_jpl.nasa.gov.

Измерение производительности рабочей зоны с использованием данных зонда: руководство по использованию данных зонда для измерения эффективности мобильности рабочей зоны

2. Руководство по использованию данных датчиков для измерения показателей мобильности рабочей зоны

2.1 Что такое данные зонда?

Данные зонда определяются как данные, которые генерируются путем отслеживания положения отдельных транспортных средств (т. Е. Зондов) в пространстве и времени, а не измерения характеристик транспортных средств или групп транспортных средств в определенном месте и времени.Системы зондовых данных могут быть дополнительно охарактеризованы в зависимости от того, (а) они требуют дополнительной придорожной или автомобильной инфраструктуры для их поддержки или используют существующую инфраструктуру инновационными способами, (б) они создают подробные треки движения транспортных средств или только идентифицируют прибытие транспортного средства в выбранном точек, и (c) они предоставляют данные почти в реальном времени или только со значительной задержкой. В таблице 2 приведены различные типы систем сбора данных зондов, которые доступны в настоящее время.

Таблица 2.Различные типы систем сбора данных зондов

Тип системы сбора данных датчика	Описание
Зонд пробегает автомобиль	Это оригинальная форма измерения данных зонда, в которой транспортное средство, управляемое исследователями, движется по интересующему маршруту и ​​записывает положение и время транспортного средства либо в выбранных положениях, либо через временные интервалы вдоль маршрута.С точки зрения вышеупомянутых характеристик, способ (а) требует наличия автомобильной инфраструктуры (зондирующее транспортное средство), (б) создает подробные треки движений транспортных средств по маршруту и ​​(в) не предоставляет данные в режиме реального времени.
Считыватели Bluetooth	Эта форма измерения данных зонда включает размещение придорожных детекторов, которые идентифицируют проезжающий автомобиль по уникальному идентификатору, передаваемому устройствами Bluetooth (например, сотовыми телефонами), которые находятся на борту транспортного средства.Измерения времени в пути получаются путем сравнения времени прибытия транспортных средств на разных считывателях. Для метода (а) требуется придорожная инфраструктура, (б) не создается подробных треков движения транспортных средств, и (в) могут предоставляться данные почти в реальном времени, если считыватели Bluetooth оснащены сетевыми возможностями.
Считыватели платных номеров, считыватели номерных знаков	Эта форма измерения данных зонда аналогична описанной выше системе считывателя Bluetooth, но идентифицирует транспортные средства путем обнаружения уникальных идентификаторов, передаваемых транспондерами платных меток, или использования распознавания символов для определения номерных знаков.Считыватели платных билетов, которые используют считыватели на существующих платных площадках, а не дополнительные считыватели, размещенные специально для измерения времени в пути, отличаются тем, что им не требуется дополнительная придорожная инфраструктура.
Автоматическое определение местоположения автомобиля (AVL)	Для этой формы измерения данных зонда требуется устройство GPS в транспортном средстве, которое отслеживает положение транспортного средства и периодически передает информацию о недавних перемещениях транспортного средства или текущем местоположении транспортного средства на сервер для анализа.Эта технология чаще всего используется для управления автопарком (например, автобусами, такси, коммерческими автомобилями). Метод (a) не требует развертывания инфраструктуры (при условии, что система AVL уже установлена), (b) может создавать подробные треки движений транспортных средств (но не может, в зависимости от конструкции AVL), и (c) может предоставлять данные в режиме, близком к реальному времени. Используемая технология GPS также позволяет измерять скорость и направление движения транспортного средства в дополнение к его положению.
Мобильные устройства GPS	Эта форма измерения данных зонда аналогична AVL, за исключением случаев, когда автомобили оснащены мобильными устройствами GPS, которые не являются частью системы управления автопарком AVL.Например, были разработаны приложения для смартфонов, которые предоставляют данные зондирования со смартфона. Некоторые бортовые навигационные системы также включают эту возможность.
Отслеживание сотового телефона	Эта форма измерения данных зонда включает отслеживание движений транспортных средств на основе радиосигнала, передаваемого сотовыми телефонами. Каждый сотовый телефон периодически излучает сигнал, который идентифицирует телефон и связывает телефон с географической «ячейкой», давая примерное географическое местоположение телефона.Система сотового телефона может использовать данные из сигнала, полученного на нескольких вышках сотовой связи, чтобы получить более точное местоположение телефона. Эта информация о местоположении может быть сохранена для отслеживания движения телефона (и, соответственно, транспортного средства). Метод (а) не требует развертывания новой инфраструктуры, (б) может создавать подробные треки движения транспортных средств и (в) может предоставлять данные в режиме, близком к реальному времени.

Система данных датчиков преобразует эти измерения местоположения и времени транспортного средства в показатели эффективности.Наиболее часто используемым показателем эффективности является среднее время в пути для заранее определенного участка дороги. Время в пути для каждого транспортного средства, проезжающего по сегменту дороги, оценивается путем вычитания времени, когда транспортное средство прибывает в конечную точку сегмента, из времени, когда транспортное средство покинуло начальную точку сегмента. Среднее время в пути вычисляется путем обработки этих значений времени движения транспортного средства для удаления выбросов (например, длительное время в пути, вызванного отклонением транспортного средства от участка дороги) и усреднения оставшегося времени в пути транспортного средства.

Задержку рабочей зоны можно вычислить из времени движения транспортного средства путем сравнения времени движения транспортного средства, когда присутствует рабочая зона, со временем движения, измеренным до того, как появилась рабочая зона.

Теоретически другие показатели производительности также могут быть рассчитаны на основе данных датчиков, но существующие системы данных датчиков редко делают это. Например, длину очереди можно оценить, исследуя следы транспортного средства, чтобы определить места, где скорость транспортного средства низкая, что указывает на то, что транспортное средство находится в очереди.Для измерения длины очереди потребуется, чтобы система данных зондирования производила подробное отслеживание местоположения транспортных средств — система Bluetooth, которая идентифицировала транспортные средства только при входе и выходе из рабочей зоны, не могла напрямую измерять длину очереди. Система данных зондирования также должна иметь достаточное количество зондов, проходящих через рабочую зону, чтобы точно идентифицировать точки входа и выхода очереди. ² Система, способная измерять длину очереди, также способна измерять продолжительность очереди.

Некоторые системы данных датчиков могут также производить оценки скорости транспортного средства в точках в пределах рабочей зоны. Системы, которые полагаются на GPS для измерения положения автомобиля, автоматически получают доступ к данным о скорости автомобиля — это одно из значений, предоставляемых GPS. Если система данных зонда обеспечивает подробное отслеживание данных о местоположении, то скорость транспортного средства может быть оценена путем сравнения положения и времени двух соседних наблюдений положения. Эти оценки скорости транспортного средства можно объединить, чтобы вычислить процент времени, в течение которого трафик рабочей зоны работает со скоростью свободного потока.Системы данных зондирования не применимы для оценки некоторых показателей мобильности рабочей зоны, таких как соотношение объема к емкости, объем / пропускная способность и жалобы пользователей.

На практике компании-поставщики данных зондирования иногда объединяют данные из нескольких источников, включая исторические данные, для повышения качества предоставляемых данных. Например, исторические данные могут использоваться для заполнения пробелов, когда данных зондирования мало или они отсутствуют. Хотя это повышает общее качество данных трафика в нормальных условиях, оно может вводить ограничения при применении к рабочим зонам, поскольку исторические данные могут быть неприменимы в условиях рабочей зоны.Точные алгоритмы и источники данных, используемые компаниями-поставщиками зондов для генерации данных трафика, считаются собственностью, поэтому любые ограничения, которые могут существовать при применении данных к рабочим зонам, трудно предсказать. Некоторые из тематических исследований, описанных в Разделе 3 настоящего отчета, включают оценки адекватности источников данных зондирования для показателей производительности рабочей зоны.

2.2 Какие показатели мобильности рабочей зоны могут поддерживаться данными датчиков

Одним из факторов, влияющих на применимость данных зондирования для измерения производительности рабочей зоны, является размер и объем рабочей зоны, а также ожидаемое влияние трафика.Были определены четыре типа рабочих зон на основе ожидаемого воздействия, которое рабочая зона окажет на путешественников: [2]

• Тип IV. Ожидается, что рабочая зона типа IV окажет незначительное влияние или не окажет никакого влияния на путешествующих людей. Примеры включают такие действия, как кошение и ремонт ограждений.
• Тип III. Ожидается, что рабочая зона типа III окажет умеренное влияние на путешествующих людей. Примеры включают такие действия, как ремонт обочины и ремонт дорог с умеренным движением.
• Тип II. Ожидается, что рабочая зона типа II повлияет на путешественников на региональном и столичном уровнях. Примеры включают капитальную реконструкцию коридора и капитальный ремонт моста.
• Тип I. Предполагается, что рабочая зона типа I будет влиять на путешественников в столичном, региональном или межгосударственном уровнях в течение длительных периодов времени. Примеры включают замену моста Вудро Вильсона в столичном Вашингтоне, округ Колумбия.

Технологии обработки данных зондов теперь являются жизнеспособным вариантом для сбора данных для измерения производительности рабочей зоны.

В таблице 3 представлены подходящие типы данных датчиков, которые подходят для различных типов рабочих зон. Если рабочая зона затрагивает путешественников на региональном уровне (рабочие зоны типа I и II), наилучшим подходом является использование зондов GPS и сотовой связи, охватывающих весь регион. Эти типы зондов могут предоставлять данные с высоким разрешением в масштабах всей сети. Однако, когда воздействие рабочей зоны ограничено несколькими сегментами, портативные датчики (например, датчики Bluetooth) становятся жизнеспособной альтернативой.Фактически, портативные датчики более эффективны в периоды непиковой нагрузки и в местах, где другие типы данных датчиков ограничены.

Таблица 3. Типы данных датчиков, подходящие для управления различными типами рабочих зон.

Технология обработки данных зонда	Тип I	Тип II	Тип III	Тип IV
Данные GPS	✓	✓	✓	✓
Сотовые данные	✓	✓	✓	✓
Датчики Bluetooth	★	★	✓	✓
✓ = Подходит в качестве основных данных. ★ = Подходит в качестве дополнительных данных.

В таблице 4 представлены наиболее распространенные показатели производительности рабочей зоны и определены типы данных датчиков, которые можно использовать для расчета каждого из этих показателей производительности.

На основе этой таблицы данные GPS и сотовых датчиков предоставляют средства для расчета множества различных показателей эффективности, в то время как данные переносных датчиков (например, собранные с помощью датчиков Bluetooth) имеют относительно ограниченные возможности.Однако использование одного типа данных зондирования может не удовлетворить все потребности проекта; а поставщики обычно дополняют данные зондирования другими типами данных. Кроме того, качество данных может варьироваться в зависимости от местоположения, времени суток и ряда других факторов. Следовательно, комбинация данных от обычных датчиков, портативных датчиков данных датчиков и источников данных коммерческих датчиков имеет важное значение для точного отслеживания нарушений дорожного движения и изменений времени в пути в местоположении рабочей зоны. Например, данные зонда нельзя считать надежным источником в часы непиковой нагрузки из-за ограниченной доступности транспортных средств зонда; использование детекторов Bluetooth, обычных детекторов петель и архивных данных может повысить надежность данных в эти часы.Обратите внимание, что когда данные зонда недоступны и другие технологии не применимы, единственным оставшимся вариантом является использование исторических данных.

Важным ограничением данных зонда является то, что их обычно нельзя использовать для оценки объема трафика, и для расчета этого показателя требуются дополнительные данные (например, данные детектора петель). В приведенном ниже списке представлена ​​более подробная информация о применении данных датчиков для каждого из показателей производительности, перечисленных в таблице 4. [2]

• Время прохождения и задержка — это наиболее простые измерения для расчета на основе данных датчика.Большинство поставщиков предоставляют данные о времени в пути в реальном времени в масштабе всей сети, а также для отдельных сегментов. Датчики Bluetooth также могут предоставить надежную информацию о времени в пути между двумя точками в сети. Данные датчиков GPS и сотовой связи могут быть более рентабельными для больших рабочих зон, поскольку они не связаны с расходами на обслуживание. Обратите внимание, что эти меры могут быть очень эффективными для отражения воздействия рабочих зон типа I и II на региональную сеть.
• Длина очереди — еще один важный показатель, который напрямую отражает производительность мобильности в рабочей зоне.Как только скорость тестируемого транспортного средства упадет ниже заранее заданного значения, в то время как следующее тестируемое транспортное средство вверх по потоку имеет разумную скорость, можно сделать вывод, что проверяемое транспортное средство находится в очереди. Для этого требуются данные от отдельных транспортных средств с зондом. Однако, поскольку данные зондирования не охватывают весь парк в сегменте, длина очереди, вычисленная на основе этих данных, является оценкой длины очереди. Точность этой оценки повышается по мере увеличения доли транспортных средств-зондов в сегменте.Точность оценки также зависит от длины сегмента, для которого указана скорость. Большинство данных зондирования от коммерческих поставщиков в настоящее время предоставляют информацию о времени в пути для сегментов кода канала сообщений трафика (TMC) (см. Раздел 2.4), которые могут быть очень длинными в сельской местности и, следовательно, оценка длины очереди может быть неточной. Ожидается, что растущее число источников зондов вскоре позволит клиентам определять свои собственные сегменты, и, следовательно, зонды на основе GPS и сотовой связи могут использоваться для более точной оценки длины очереди.Расположение очереди относительно расположения рабочей зоны также является важным фактором, который следует учитывать. Эту меру можно использовать для исследования влияния рабочей зоны на восходящий трафик. Кроме того, продолжительность очереди может быть определена на основе данных зондирования, которые отражают другое влияние рабочей зоны на путешественников.
• Скорость — важная мера мобильности, которая предоставляется напрямую поставщиками данных датчиков. Подобно времени в пути и задержке, среднюю скорость по региону можно более точно рассчитать с помощью датчиков GPS и сотовой связи.Детекторы Bluetooth также могут обеспечивать среднюю скорость между двумя точками в сети. Когда требуется точная дезагрегированная скорость в определенном месте, может потребоваться сбор данных, не основанных на зондировании.
• Том — это показатель производительности, который отражает объем трафика, подверженного любым негативным воздействиям рабочей зоны. Поскольку системы данных датчиков предоставляют данные только для выборки транспортных средств, текущая система данных датчиков не предоставляет данные об объеме. Если требуются объемные данные, могут потребоваться другие методы сбора данных.
• Количество происшествий в месте нахождения рабочей зоны — это показатель безопасности рабочей зоны, который также влияет на другие показатели мобильности, описанные в этом отчете. Об инциденте можно сделать вывод, используя данные зондирования из создаваемых им нерегулярных схем движения. Однако точный источник нерегулярного трафика не может быть обнаружен с помощью данных зондирования; поэтому другие источники данных (например, камеры видеонаблюдения, отчеты полиции и т. д.) должны быть включены в анализ. Обратите внимание, что эта мера не часто используется в режиме реального времени и должна использоваться в качестве долгосрочной меры безопасности.Однако краткосрочное влияние инцидента на меры мобильности по-прежнему имеет важное значение.
• Кумулятивное воздействие относится к оценке воздействия нескольких проектов рабочих зон в пределах региона или коридора. Влияние нескольких проектов на структуру трафика может значительно превышать влияние отдельных рабочих зон. Данные зондов GPS и сотовой связи, поскольку они предоставляют данные в масштабах всей сети, можно использовать для исследования совокупного воздействия нескольких проектов рабочих зон на мобильность регионов.Обратите внимание, что процент рабочих зон, отвечающих ожиданиям по транспортному потоку, также можно оценить с помощью этого показателя.

2.3 Как и кем собираются данные датчиков?

Существует два основных способа сбора данных зондирования рабочей зоны: (1) агентствами или подрядчиками агентств, собирающими данные зондирования для поддержки управления трафиком в рабочей зоне или показателей производительности для конкретной рабочей зоны, и (2) сторонними компаниями, собирающими зондирование. data для производства коммерческих продуктов с данными о трафике.Первый тип сбора данных рабочей зоны аналогичен традиционному мониторингу трафика рабочей зоны и не требует особых дополнительных объяснений. Остальная часть этого раздела посвящена второму типу и предоставляет сводную информацию о крупнейших поставщиках данных о мобильном трафике, которые в настоящее время действуют в Соединенных Штатах, которые заявляют, что имеют данные о трафике в национальном масштабе: Inrix; TomTom; AirSage и NAVTEQ (дочерняя компания Nokia). В таблице 2 представлен обзор и характеристики данных датчиков, предоставленных этими поставщиками.Несмотря на значительный прогресс, многие части этого рынка все еще находятся на ранней стадии развития. Это означает, что некоторые ключевые переменные (например, цена) не являются стандартными и меняются в зависимости от рыночных условий. На сегодняшний день большинство компаний, занимающихся мобильной передачей данных, сосредоточили свое внимание на информации о дорожном движении, которая поддерживает навигационные системы или системы 511, и не имеют продукции, специально предназначенной для измерения производительности рабочей зоны.

Поставщики получают необработанные данные из нескольких источников данных. Эти источники данных включают данные GPS от компаний по управлению автопарком, которые отслеживают отдельные транспортные средства (парк может включать грузовики, легкие коммерческие автомобили и такси), навигационные данные с частных транспортных средств, приложения для мобильных телефонов, местоположения мобильных телефонов, фиксированные датчики (управляемые и обслуживаемые поставщик данных, другие поставщики или другие агентства), а также коммерческие устройства [1].

Полученные необработанные данные затем агрегируются и анонимизируются. Однако уровень агрегации варьируется у разных поставщиков, при этом типичный уровень агрегации составляет от 15 до 60 минут [1]. Фактически, поставщик должен учитывать доступность и уровень агрегации различных источников данных при выборе интервала агрегации. Помимо агрегированных данных по всей сети, большинство поставщиков предоставляют отдельные точки данных для выбранного сегмента и периода времени. Исторические данные по всей сети также предоставляются всеми поставщиками [1].

Точка

Таблица 5: Обзор поставщиков данных датчиков

Источники данных мобильного трафика	Используемые технологии	Собрано элементов данных трафика	O-D / Доступность данных о траектории и данных точек	Доступность данных в реальном времени и исторических данных	Используемые коды местоположения	Прочая информация
Inrix	Коммерческие данные GPS, данные датчиков DOT и другие собственные источники данных.Транспортные средства с GPS	Скорость Время в пути	Путевая точка	R, H	Коды TMC	Доступны данные для функциональных классов дороги TMC FC1, FC2, FC3 и некоторых FC4; Гибкость формата данных / уровней агрегирования до последних 90 дней
TomTom	Устройства TomTom (GPS) Данные из сети мобильной связи Vodafone (GSM) Данные государственных органов и центров управления дорожным движением	Скорость Время в пути	, траектория Пункт отправления	R, H	Коды TMC, собственные таблицы сегментов
NAVTEQ	Современная обработка данных датчиков, включая точечные и маршрутные наблюдения (сотовая связь). Данные собственной сенсорной сети NAVTEQ	Скорость Объем времени в пути от собственных датчиков	Путевая точка	R, H	Коды TMC, собственные таблицы сегментов
AirSage	Данные беспроводной сигнализации, GPS сотового телефона, другие данные оператора связи	Дата и время, режим, скорость, время в пути, идентификатор местоположения, предупреждение	Точка Пункт отправления	R, H	Коды TMC	Данные доступны для TMC FC1-FC4; Данные O-D доступны в блоках размером всего 1000 кв.м. [быстро становится их самым популярным продуктом, последнее приложение — исследование O-D для высокоскоростной железной дороги Лос-Анджелес-Лас-Вегас];
TrafficCast	Информация, полученная из данных GPS-слежения, общедоступных датчиков и отчетов об авариях, дорожных работах и ​​прогнозов погоды. Устройства отправления и назначения во время путешествия по Bluetooth.	Скорость Время в пути	Точка, ограниченные данные о траектории в зависимости от конфигурации развертывания Bluetooth Пункт отправления	R, H	Коды TMC

2.4 Есть ли особые технические вопросы, связанные с данными зонда, которые следует учитывать?

Хотя использование данных датчиков дает определенные преимущества по сравнению с традиционными методами сбора данных, текущая практика предоставления данных датчиков сталкивается с определенными проблемами и ограничениями. Представление данных зондирования на географической карте является проблемой для поставщиков и пользователей этих данных. По сути, данные зондирования агрегируются и предоставляются на основе системы привязки местоположения канала сообщений трафика (TMC). Сегменты TMC определяются и управляются Nokia и TomTom.Эти сегменты различаются по длине в зависимости от плотности дорожной сети. Этот критерий создает короткие сегменты в городских районах (длина квартала) и очень длинные сегменты в сельских районах (расстояние между двумя развязками). Следовательно, информация о сегменте рабочей зоны короче всего сегмента TMC может быть искажена.

Некоторые поставщики данных датчиков предоставляют более подробную информацию в кодах TMC, которые помогают различать, приближаются ли задержки к одному концу сегмента TMC или к другому.Обратите внимание, что другой системой привязки является Open Location Reference (OLR), которая не назначает местоположение сегментам TMC и, следовательно, предлагает большую гибкость в представлении информации о скорости. Выбранный сегмент в этой системе может соответствовать физическому расположению рабочей зоны.

Интервал времени агрегации данных зонда также представляет собой еще одну проблему для управления рабочей зоной. Для управления рабочей зоной и управления операциями требуются данные в реальном времени с короткими интервалами времени агрегирования для отслеживания формирования и распространения очереди, текущего времени в пути и возникновения инцидентов.Данные с коротким интервалом времени агрегации также предоставляют более надежные базовые данные для прогнозирования развития трафика во времени и пространстве. Однако более короткое время агрегирования означает меньший размер выборки для агрегированных оценок, что означает менее точные оценки.

На сегодняшний день большинство поставщиков используют временной интервал агрегации 15 или 60 минут, который сглаживает незначительные колебания, такие как поток трафика, скорость и плотность, а также время в пути. Этот временной интервал может быть слишком длинным для определения быстро меняющихся характеристик, например, связанных с рабочими зонами.Результаты моделирования в Приложении B показывают, что очередь расширяется с 0 до 200 футов за 5 минут, а затем исчезает в последующие 10 минут. Даже 15-минутный период агрегации может упустить ключевые характеристики этого типа формирования очереди рабочей зоны. Проект Управления шоссейных дорог штата Мэриленд (см. Раздел 3.1) также определил запаздывание данных (например, разницу между временем фактических возмущений скорости в поле и временем, когда возмущение отражается в данных) как проблему при использовании данных датчиков.

Ожидается, что данные зонда представляют общий трафик в сегменте. Следовательно, процент транспортных средств, действующих в качестве транспортных средств-зондов, становится важной проблемой для включения данных зондов в управление и эксплуатацию рабочей зоны. Размер выборки зависит от технологии (GPS, сотовая связь, Bluetooth и т. Д.), Используемой фирмой, предоставляющей данные, времени суток и местоположения. Таким образом, объем данных, предоставляемых зондами, может быть недостаточным для представления всего парка в сегменте, особенно в непиковые часы и на артериях.Обратите внимание, что объем данных датчиков быстро увеличивается, поэтому масштабы и характер этих проблем со временем должны улучшиться.

2.5 Когда стоит учитывать использование данных датчиков?

Управление рабочей зоной включает своевременное принятие решений по снижению воздействия рабочей зоны на путешественников. Эта задача требует точной информации о текущем состоянии движения транспорта в окрестностях рабочей зоны. Данные зонда могут предоставить эту информацию в режиме реального времени. Однако при выборе данных зонда в качестве источника информации следует учитывать несколько факторов.

Факторы, благоприятствующие использованию данных зондирования от коммерческих поставщиков, включают потребность в программных показателях производительности, доступность данных, полученных по другим причинам, и потребность в подробных данных за обширную область или за длительный период времени.

• Цели показателей эффективности

  Как уже отмечалось, существует много различий между требованиями для поддержки программных показателей эффективности для оценки показателей мобильности программы рабочей зоны и показателями эффективности для конкретного проекта для мониторинга рабочей зоны в реальном времени мобильность.В первом случае сторонние поставщики данных зондирования предоставляют, пожалуй, единственный рентабельный подход к данным о мобильности, который будет одинаково применяться к большинству рабочих зон. Для второго доступно гораздо больше вариантов.

• Доступность данных датчиков

  В двух проектах тематических исследований, описанных в разделе 3 этого отчета, использовались данные датчиков в реальном времени, которые были приобретены по другим причинам, для поддержки действий по измерению производительности рабочей зоны. В Мэриленде (см. Раздел 3.1) была разработана панель показателей эффективности в реальном времени, которая вычисляет и отображает показатели эффективности мобильности для активных рабочих зон. В Вирджинии архивы данных зондирования использовались для расчета показателей надежности времени в пути для 15 рабочих зон. Другой пример — Министерство транспорта штата Юта, которое недавно приобрело доступ к историческим данным зондирования, чтобы оценить возможность использования данных для различных целей, включая улучшение планов синхронизации сигналов светофора и расчет показателей производительности.Когда данные зондирования уже приобретены для поддержки других целей DOT (например, для предоставления информации о путешественниках), это может значительно снизить затраты на создание программ измерения производительности для рабочих зон.

  Обратите внимание, что лицензионные ограничения применяются к большинству данных датчиков, полученных от поставщиков данных датчиков. Эти ограничения могут ограничивать применение данных или их распространение. Перед повторным использованием данных зондов, полученных для других целей, необходимо учесть лицензионные ограничения, в соответствии с которыми были получены данные зондов.

• Характер задачи

  Характер задачи определяет требуемые данные. Если задача требует подробной информации об эволюции трафика в режиме реального времени, использование данных зондирования неизбежно. Например, мониторинг рабочей зоны в реальном времени, управление условиями движения в рабочей зоне в реальном времени и реагирование на запросы общественности в режиме реального времени (предоставление общественности времени в пути, задержки и скорости) требуют точной информации об эволюции трафика вдоль этот сегмент рабочей зоны.С другой стороны, когда вся необходимая информация может быть получена от обычных датчиков и / или исторических данных, стоимость сбора данных зонда является препятствующим фактором. Например, отслеживание скорости точки вдоль рабочей зоны в определенном месте может быть получено с помощью обычных датчиков.

• Продолжительность рабочей зоны

  Учитывая стоимость сбора данных датчиков, мониторинг рабочих зон, которые влияют на путешественников в течение очень короткого периода, может быть неэффективным с точки зрения затрат.Кроме того, в зависимости от продолжительности рабочей зоны могут подходить различные типы данных датчиков. Для более длительного использования требуются более надежные технологии с минимальными затратами на техническое обслуживание. Следовательно, данные зондов на основе GPS и сотовой связи более подходят для более длительных периодов, а использование детекторов Bluetooth более целесообразно для более коротких периодов. Этот фактор менее важен, если данные зонда уже приобретены для поддержки других действий DOT.

• Масштаб воздействия рабочей зоны на нарушение движения транспорта и окрестности

  Масштаб воздействия рабочей зоны также является важным фактором принятия решения при выборе наиболее подходящего типа данных зонда.Возможность больших нарушений трафика оправдывает тщательный мониторинг характеристик трафика в затронутой зоне, что может потребовать использования данных GPS и / или данных зондов сотовой связи. С другой стороны, когда ожидается, что рабочая зона будет иметь минимальное влияние на движение, мониторинг области с использованием данных о транспортном средстве может быть неоправданным, учитывая стоимость сбора этих данных.

  Наличие нескольких рабочих зон вдоль коридора или близлежащих маршрутов также может оправдать использование данных датчиков.Совокупный эффект нескольких рабочих зон в сети может быть значительным и требует тщательного мониторинга нарушений трафика.

  Масштаб вероятных столкновений также влияет на наиболее подходящую технологию сбора данных о транспортных средствах. Мониторинг длинного коридора или сети с помощью системы, требующей точечной придорожной инфраструктуры (например, Bluetooth), может быть дорогостоящим из-за большого количества требуемых детекторов. В таких случаях подход, не основанный на придорожной инфраструктуре (например,g., GPS, данные зондов сотовой связи) могут быть более подходящими.

• Отсутствие обычных датчиков

  В местах с существующими обычными датчиками существующие датчики могут предоставить достаточно данных о рабочей зоне, чтобы удовлетворить потребности в измерениях производительности рабочей зоны. Когда существующие датчики недоступны, методы на основе датчиков могут быть рентабельной альтернативой.

• Наличие специализированного программного обеспечения для расчета показателей производительности

  Одна из целей проекта Управления автомобильных дорог штата Мэриленд, описанная в Разделе 3.1 заключалась в разработке программного обеспечения для измерения производительности рабочей зоны, которое можно было бы применить в любом месте с доступом к данным мониторинга трафика в режиме реального времени в рабочих зонах. Доступ к специализированному программному обеспечению, подобному этому, может снизить стоимость создания программы измерения производительности рабочей зоны.

2.6 Что необходимо сделать перед использованием данных датчиков для измерения производительности рабочей зоны?

Включение данных датчиков в управление и эксплуатацию рабочей зоны требует определенных соображений.Во-первых, необходимо получить показатели производительности для рабочей зоны, которые в первую очередь будут зависеть от политик и процедур рабочей зоны. Вопрос о том, нужны ли показатели производительности, выходит за рамки этого документа, поэтому оставшаяся часть этого раздела предполагает, что было определено, что показатели производительности необходимы для рассматриваемой рабочей зоны.

Следующий вопрос, который следует рассмотреть, заключается в том, следует ли использовать традиционное обнаружение трафика, обнаружение пробных данных на основе инфраструктуры (например,g., детекторы Bluetooth) или данные зондирования от стороннего поставщика. В предыдущем разделе определены факторы, которые следует учитывать при определении того, следует ли использовать данные зонда и какой тип данных зонда использовать. Использование обнаружения пробных данных на основе инфраструктуры имеет много общих характеристик с традиционным обнаружением трафика, с которым менеджеры рабочих зон уже знакомы. Однако применение данных зондирования от сторонних поставщиков сопряжено с некоторыми уникальными проблемами. На рисунке 2 изображена диаграмма решений, которая может помочь определить, когда данные зондирования от стороннего поставщика являются жизнеспособной альтернативой для поддержки показателей производительности рабочей зоны.

Рис. 2. Схема принятия решений для получения данных датчика от стороннего поставщика

Первый вопрос заключается в том, существует ли контракт для данных зондирования и можно ли повторно использовать данные зондирования для рабочей зоны. Если нет, необходимо оценить стоимость получения данных зондирования. Если данные доступны, лицензионное соглашение, в соответствии с которым были получены данные зонда, должно быть пересмотрено, чтобы убедиться, что они могут использоваться для поддержки показателей производительности рабочей зоны.

Затем следует оценить точность данных датчика в месте расположения рабочей зоны.Обратите внимание, что точность данных датчика может зависеть от местоположения рабочей зоны и источника данных датчика. Например, данные датчиков на основе GPS могут основываться на данных GPS от коммерческих автомобилей, поэтому они будут более точными для местоположений рабочих зон с более интенсивным движением грузовых автомобилей. Точность большинства систем зондовых данных также будет варьироваться в зависимости от времени суток, поскольку изменения объемов трафика с течением времени приводят к разному количеству зондовых наблюдений в разное время суток. Возможно, потребуется также рассмотреть процессы управления трафиком рабочей зоны, которые будут внедрены.Например, маршрутизация движения коммерческого транспорта вокруг рабочей зоны может значительно сократить количество доступных зондовых наблюдений. Следует учитывать степень, в которой исторические данные используются сторонним поставщиком в процессе оценки времени в пути. Уроки, извлеченные во время использования DOT в Вирджинии данных датчиков для измерения производительности рабочей зоны (см. Раздел 3.2), показали, что полное закрытие дороги может привести к неточному изображению рабочей зоны. Когда данные в реальном времени не были доступны, использовались исторические наблюдения, которые не всегда соответствовали реальным условиям движения.

Также необходимо учитывать временную и пространственную гранулярность доступных данных зонда. Если размер сегмента, для которого доступны данные о времени прохождения на основе зондирования, слишком велик или временной интервал между обновлениями времени прохождения слишком груб, данных зондирования третьей стороны может оказаться недостаточно для удовлетворения потребностей измерения производительности. Если все вышеперечисленные ограничения соблюдены, данные сторонних датчиков являются жизнеспособной альтернативой для показателей производительности рабочей зоны. Но есть дополнительные шаги, которые необходимо предпринять, прежде чем данные сторонних датчиков можно будет применить к рабочей зоне.

Системы поддержки — компьютерное оборудование, программное обеспечение и системы связи, необходимые для приема, обработки, анализа и передачи информации предполагаемым пользователям — должны быть достаточными. Необходимо внедрить бизнес-процессы для использования данных зондирования, а также определить роли и обязанности лиц, ответственных за реализацию этих процессов. Наконец, следует учитывать любые потребности в дополнении данных зонда (на основе недостатков, выявленных на предыдущих этапах оценки).

2.7 Что необходимо сделать перед использованием данных датчиков для программных показателей эффективности?

Как уже отмечалось, решение о том, применять ли данные зондирования для программных показателей производительности, отличается от решения для отдельной рабочей зоны. В частности, данные зондирования от сторонних поставщиков предоставляют возможность применять единый набор показателей производительности, созданных на основе единообразного набора данных для большинства или всех рабочих зон в штате. Это возможность, которую трудно реализовать с другими источниками данных.

Данные датчиков от коммерческих поставщиков особенно хорошо подходят для вычисления единого набора показателей производительности во многих различных рабочих зонах.

Большинство соображений, описанных в предыдущем разделе, также применимы при оценке возможности использования данных датчиков для программных показателей производительности. Например, если данные зондирования уже доступны из-за существующего контракта со сторонним поставщиком данных зондирования, то затраты на установление программной производительности на основе данных зондирования будут значительно снижены.При определении наличия достаточных вспомогательных систем следует учитывать результаты проекта Управления шоссейных дорог штата Мэриленд, описанного в разделе 3.1. В рамках этого проекта была создана система измерения производительности рабочей зоны, которая может быть повторно использована в других штатах.

2.8 Рекомендации по проектированию

Влияние рабочих зон на движение транспорта зависит от нескольких факторов, включая масштаб активности в рабочей зоне, тип дороги, уровень потока, время суток, время недели, погодные условия и возникновение особых событий или эвакуацию.Воздействие движения в рабочей зоне может распространяться далеко вверх по потоку от рабочей зоны и даже воздействовать на близлежащие дороги. Следовательно, прогнозирование и мониторинг воздействия рабочей зоны на схемы движения и поведение во время движения имеют важное значение до и во время работы в рабочей зоне. Данные зонда могут обеспечить необходимую точность и детализацию для отслеживания динамики движения в реальном времени по коридору. Однако, как упоминалось ранее, данные зондирования сталкиваются с определенными ограничениями, включая агрегацию на основе TMC и длительный временной интервал агрегации.Сегменты TMC могут иметь начальные и / или конечные точки, которые не совпадают с пределами рабочей зоны. Кроме того, длительный интервал времени агрегации может сгладить краткосрочные колебания и возмущения. Ограниченная доступность данных зондов в определенное время и в определенных местах является еще одним ограничивающим фактором, и агентства могут рассмотреть дополнительные данные (например, портативные зонды и исторические данные) для этого времени и местоположения.

Инструменты и методы использования данных датчиков для вычисления показателей производительности рабочей зоны все еще развиваются.

Для управления и эксплуатации рабочей зоны требуется автоматическая и надежная система для сбора, анализа и архивирования данных о производительности (и, при необходимости, необработанных данных) во время работы. Система должна иметь возможность впоследствии извлекать необходимую информацию в зависимости от конкретных потребностей агентства. Эта задача требует координации между агентствами, их подрядчиками, поставщиками оборудования и другими сторонними агентствами. Это также требует специальной подготовки, и агентства должны заранее продумать все необходимые средства.Рассмотрение центрального расположения с специально обученным персоналом для этой задачи может снизить затраты на сбор, анализ и архивирование данных датчиков с течением времени.

Особые соображения применяются к системам, которые генерируют предупреждения при возникновении заранее определенных условий (например, время прохождения рабочей зоны превышает пороговое значение). Стандартизация этих предупреждений и соответствующих пороговых значений на основе определенных параметров (включая масштаб активности, тип дороги, местоположение дороги, уровень потока, время суток, день недели, погодные условия и возникновение особого события или эвакуации) является важно и предоставляет необходимые средства для сравнения производительности в нескольких рабочих зонах.Это особенно важно при сообщении об оповещениях широкой публике — в этом случае необходимо предоставлять последовательную информацию. Следовательно, следует определить определенный набор предупреждений, которые будут сообщаться широкой публике, независимо от характеристик рабочей зоны, местоположения и времени суток. Оповещения могут различаться в зависимости от целей проекта и других параметров.

Кроме того, предупреждения и соответствующие пороговые значения должны настраиваться до определенного уровня в зависимости от потребностей и характеристик проекта.Например, предупреждение о низкой максимальной скорости может быть уместным, когда рабочие находятся в рабочей зоне, но не нужно, когда рабочих нет. Также важно отметить, что должно быть руководство по корректировке пороговых значений, чтобы исключить любую вводящую в заблуждение информацию. Пример использования SHA в Мэриленде в разделе 3.1 включает примеры гибкой системы управления предупреждениями.

2.9 Институциональные аспекты

Помимо проектных соображений, включение данных датчиков в управление и эксплуатацию рабочей зоны может повлиять на традиционные институциональные соглашения.

Обычные данные обычно принадлежат и управляются государственным агентством, что не относится к данным зондирования от стороннего поставщика. Вместо этого данные зондирования от стороннего поставщика предоставляются с лицензией «с ограниченными правами», которая ограничивает степень, в которой правительственное агентство может распространять и передавать данные. Следовательно, использование данных зондирования требует новых ролей и обязанностей клиента и подрядчика. Доступ подрядчиков к данным зондирования (или, по крайней мере, показателям производительности) должен быть предоставлен в контракте с поставщиком данных зондирования и другими подрядчиками.

Кроме того, для анализа данных датчиков с целью извлечения различных показателей производительности требуется определенный опыт. Уровень обучения зависит от потребностей агентства, и необходимое обучение должно быть проведено до начала проекта. Подрядчики также должны иметь минимальный уровень подготовки, чтобы использовать данные зондирования для решения поставленных перед ними задач и облегчить общение с правительственными учреждениями и поставщиком данных зондирования.

Любой проект рабочей зоны, который существенно влияет на население, выиграет от предоставления им информации.Предоставление населению точной информации может помочь им скорректировать свое поведение в поездках, чтобы избежать задержек, связанных с деятельностью в рабочей зоне. Следовательно, государственное агентство определяет потенциальное воздействие на протяжении всего срока реализации проекта и может реализовать эффективные стратегии по смягчению воздействия [2]. В этом отношении данные зондов могут обеспечить отличную основу для предоставления общественности информации о дорожном движении в рабочей зоне в режиме реального времени. Однако это требует координации с поставщиком данных зондирования для решения вопросов лицензирования, а также с некоторыми ИТ-подрядчиками, которые несут ответственность за создание пользовательского интерфейса.

2.10 Рекомендации по отчетности

Помимо улучшений в управлении и эксплуатации рабочей зоны, доступность данных зондирования повышает качество отчетов по проекту. Может быть представлена ​​более точная оценка показателей производительности рабочей зоны. Однако стандарты необходимы для обеспечения последовательного и значимого сравнения между различными типами рабочих зон. Предоставляя более подробную информацию о работе рабочей зоны, анализ должен согласовываться с отчетами, в которых используются только обычные методы сбора данных.

предыдущая | следующий

Откройте для себя космические зонды | Национальное географическое общество

1. Создайте предысторию космических зондов.
Покажите студентам видеофильм National Geographic «Космические зонды». Затем объясните студентам, что космический зонд — это беспилотное устройство, отправленное для исследования космоса. Зонд может работать далеко в космосе, может вращаться по орбите или приземлиться на планете или на Луне. Он может совершить путешествие в один конец или доставить образцы и данные обратно на Землю.Большинство зондов передают данные из космоса по радио. Спросите: Почему бы нам просто не отправить людей в эти места в нашей солнечной системе? Студенты могут ответить, что отправить человека было бы дороже или опасно. Приведите учащимся примеры. Объясните, что посадка на Марс экипажа из шести человек будет стоить более 100 миллиардов долларов, а космический зонд Mars Science Laboratory , запуск которого запланирован на 2011 год, будет стоить около 2,3 миллиарда долларов. Пилотируемое космическое устройство должно быть больше, чтобы перевозить людей, оборудование и припасы, необходимые для поездки, а также его необходимо будет вернуть домой.Кроме того, пилотируемый космический транспорт будет связан с неизвестными условиями со многими рисками для экипажа.

2. Просмотр и обсуждение различных изображений космического зонда.
Показать фотогалерею Space Probes. Прочтите вслух каждую подпись во время прокрутки. Затем с классом обсудите и перечислите на доске, чем отличаются конструкции зондов. Спросите: Какие типы оборудования вы видите на разных датчиках? Как вы думаете, как защитить оборудование от различных погодных условий?

3.Изучите измерения космического зонда на зонде Кассини.
Объясните студентам, что космический зонд записывает наблюдения за температурой, радиацией и объектами в космосе. У разных зондов разные задачи. Существуют лунные (лунные) зонды, солнечные (солнечные) зонды, которые измеряют солнечную радиацию, и зонды, которые исследуют местность на каменистых планетах или газы на газообразных планетах. Представляем космический зонд Cassini . Откройте веб-страницу НАСА: Миссия Солнцестояния Кассини — Внутри космического корабля и вместе исследуйте диаграмму.Спросите:

• Какие типы инструментов есть у этого зонда?
• Как вы думаете, почему информация, собранная этим зондом, может быть важна для ученых?
• Какие инструменты вы бы включили в зонд собственной конструкции для наблюдения за погодой на других планетах?

Активный пассивный X1 X10. . »Электроника Примечания

— обзор или учебное пособие по различным типам пробников осциллографов, которые доступны для использования с осциллографами.

---

Осциллограф Учебное пособие Включает:
Осциллограф: основы Типы осциллографов Характеристики Как пользоваться осциллографом Запуск области видимости Пробники осциллографа Технические характеристики пробника осциллографа

Датчики осциллографа включают: Пробники осциллографа Компенсация датчика Технические характеристики пробника осциллографа

---

Осциллографы широко используются для проверки и ремонта электронного оборудования всех типов.Однако необходимо иметь способ подключения входа осциллографа к точке на тестируемом оборудовании, которая требует мониторинга.

Для подключения осциллографа к контролируемой точке необходимо использовать экранированный кабель, чтобы предотвратить любые нежелательные сигналы, и в дополнение к этому входы большинства осциллографов используют коаксиальные разъемы BNC. Хотя можно использовать коаксиальный кабель нестандартной длины с разъемом BNC на одном конце и открытыми проводами с зажимами типа «крокодил» / «крокодил» на другом, это не идеально, и специальные пробники для осциллографов обеспечивают гораздо более удовлетворительное решение.

Пробники осциллографов

Пробники осциллографа

обычно содержат разъем BNC, коаксиальный кабель (обычно около метра в длину) и то, что можно назвать самим пробником. Он состоит из механического зажима, позволяющего прикрепить пробник к соответствующей контрольной точке, и зажима заземления, который должен быть прикреплен к соответствующей точке заземления на тестируемой цепи.

Следует соблюдать осторожность при использовании щупов осциллографа, так как они могут сломаться.Несмотря на то, что они прочно изготовлены, любая лаборатория электроники будет рассматривать пробники осциллографов почти как «живые» предметы, которые можно утилизировать через некоторое время, если они сломаются. К сожалению, тот факт, что они прикреплены к кабелям оборудования, создает огромную нагрузку на механическое устройство зажимов. В конечном итоге это именно та часть, которая ломается.

Наконечник пробника осциллографа

Пробники осциллографа X1 и X10

Существует два основных типа пассивных пробников для измерения напряжения. Обычно они обозначаются X1 и X10, хотя иногда встречаются 1X и 10X.Обозначение относится к коэффициенту, на который импеданс осциллографа умножается на щуп.

Пробники X1 подходят для многих низкочастотных приложений. Они имеют такое же входное сопротивление, что и осциллограф, которое обычно составляет 1 МОм. Однако для приложений, где требуется более высокая точность и когда частоты начинают расти, необходимы другие испытательные пробники.

Для достижения большей точности требуются более высокие уровни импеданса. Для этого в конец пробника, который подключается к тестируемой цепи, встроены аттенюаторы.Самый распространенный тип пробника со встроенным аттенюатором дает ослабление в десять раз и известен как пробник осциллографа X10. Затухание позволяет увеличить импеданс тестируемой цепи в десять раз, что позволяет проводить более точные измерения.

Поскольку пробник X10 ослабляет сигнал в десять раз, сигнал, поступающий в сам осциллограф, будет уменьшаться. Это необходимо учитывать. Некоторые осциллографы автоматически настраивают шкалы в соответствии с имеющимся пробником, хотя не все могут это сделать.Это стоит проверить перед чтением.

Некоторые пробники осциллографов могут переключаться между X1 и X10.

Пробник осциллографа 10X использует последовательный резистор (9 МОм) для обеспечения ослабления 10: 1, когда он используется с входным сопротивлением 1 МОм самого осциллографа. Импеданс 1 МОм — это стандартный импеданс, используемый для входов осциллографа, поэтому он позволяет заменять пробники осциллографа между осциллографами разных производителей.

Схема пробника осциллографа

Показанная схема пробника осциллографа является типичной, которую можно увидеть — другие варианты с конденсатором переменной компенсации на кончике также распространены.

В дополнение к зондам X1 и X10 также доступны зонды X100. Эти пробники осциллографов обычно используются там, где требуются очень низкие уровни нагрузки схемы и где присутствуют высокие частоты. Сложность использования заключается в том, что сигнал ослабляется в 100 раз.

Компенсация пробника осциллографа X10

Пробник осциллографа X10 фактически является аттенюатором, что позволяет ему значительно меньше нагружать тестируемую цепь. Это достигается за счет уменьшения резистивной и емкостной нагрузки в цепи.Он также имеет гораздо более широкую полосу пропускания, чем традиционный пробник X1.

Пробник осциллографа x10 обеспечивает лучшую высокочастотную характеристику, чем обычный пробник X1, по ряду причин. Это достигается за счет уменьшения резистивной и емкостной нагрузки на пробник X10, который часто можно регулировать или компенсировать для улучшения частотной характеристики.

Типовой пробник осциллографа

Для многих пробников осциллографа существует одна регулировка, обеспечивающая компенсацию пробника, хотя на некоторых пробниках их может быть две: один для компенсации НЧ, а другой — для компенсации ВЧ.

Датчики, у которых есть только одна регулировка, регулируется компенсация НЧ, иногда компенсация ВЧ может быть отрегулирована на заводе.

Для достижения правильной компенсации зонд подключается к генератору прямоугольных сигналов в осциллографе, а подстроечный резистор коррекции настраивается на требуемый отклик — прямоугольный сигнал.

Формы сигналов регулировки компенсации для пробника осциллографа X10.

Как видно, настройка довольно очевидна, ее можно быстро и легко выполнить.Это следует делать каждый раз, когда зонд перемещается с одного входа на другой или с одного осциллографа на другой. Не помешает время от времени проверять его, даже если он остается на том же входе. Как и в большинстве лабораторий, вещи берут взаймы, могут возвращать другой зонд и т. Д. .

Предупреждение: многие пробники осциллографов включают переключатель X1 / X10. Это удобно, но нужно понимать, что резистивная и емкостная нагрузка на схему значительно возрастает в положении X1.Также следует помнить, что компенсационный конденсатор не действует при использовании в этом положении.

В качестве примера представленного типа уровней нагрузки, типичный зонд-осциллограф может иметь сопротивление нагрузки 10 МОм вместе с емкостью нагрузки 15 пФ для цепи в положении X10. Для положения X1 зонд может иметь емкость, возможно, 50 пФ плюс входная емкость осциллографа. Это может быть от 70 до 80 пФ.

Наконечник щупа осциллографа

Другие типы щупов

Помимо стандартных пробников напряжения 1X и 10X доступен ряд других типов пробников.

• Токовые пробники: Иногда необходимо измерить кривые тока на осциллографе. Этого можно добиться с помощью токового пробника. У него есть зонд, который зажимается вокруг провода и позволяет измерять ток. Иногда, используя математические функции на осциллографе вместе с измерением напряжения на другом канале, можно измерить мощность, а также посмотреть разности фаз.
• Активные пробники: По мере увеличения частоты стандартные пассивные пробники становятся менее эффективными.Влияние емкости возрастает, и ширина полосы пропускания ограничивается. Чтобы преодолеть эти трудности, можно использовать активные зонды. У них есть усилитель прямо на конце зонда, позволяющий проводить измерения с очень низкими уровнями емкости. Частоты в несколько ГГц достигаются при использовании активных зондов.
• Дифференциальные щупы: В некоторых случаях может потребоваться измерение дифференциальных сигналов. Низкоуровневый звук, сигналы дисковода и многие другие используют дифференциальные сигналы, и их необходимо измерять как таковые.Один из способов добиться этого — исследовать обе линии дифференциального сигнала, используя по одному пробнику для каждой линии, как если бы было два несимметричных сигнала, а затем использовать осциллограф для сложения, а затем дифференциального добавления (то есть вычитания одного из другого) для получения разницы.

  Использование двух зондов осциллографа таким образом может вызвать ряд проблем. Основная из них заключается в том, что измерения такого рода с несимметричным выходом не дают требуемого подавления каких-либо синфазных сигналов (т. Е. Коэффициента подавления синфазного сигнала, CMMR) и, вероятно, присутствует дополнительный шум.На каждом датчике может быть разная длина кабеля, что может привести к разнице во времени и небольшому перекосу между сигналами.

  Для преодоления этого можно использовать дифференциальный зонд. При этом в точке измерения используется дифференциальный усилитель для обеспечения необходимого дифференциального сигнала, который затем передается по проводу пробника осциллографа к самому осциллографу. Такой подход обеспечивает гораздо более высокий уровень производительности.

• Высоковольтные пробники: Большинство стандартных пробников напряжения осциллографов, таких как X1 или X10, предназначены только для работы при напряжении до нескольких сотен вольт.Для работы выше этого необходим соответствующий высоковольтный зонд со специально изолированным зондом. Он также снизит напряжение на входе осциллографа, чтобы испытательный прибор не был поврежден высоким напряжением. Часто пробники напряжения могут быть X50 или X100.

Резюме

Пробники осциллографа

являются важным дополнением к любому осциллографу. В большинстве случаев можно использовать пассивные зонды 10X, но необходимо учитывать другие типы тестовых зондов в зависимости от предполагаемых приложений.

Другие темы тестирования:
Анализатор сети передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра Измеритель LCR Дип-метр, ГДО Логический анализатор Измеритель мощности RF Генератор радиочастотных сигналов Логический зонд Тестирование и тестеры PAT Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI GPIB Граничное сканирование / JTAG
Вернуться в меню тестирования.. .

Affymetrix — Справка — FAQ

В чем разница между парой датчиков и набором датчиков?

Пара датчиков состоит из датчика Perfect Match (PM), который предназначен для точного соответствия интересующей последовательности, и датчика Mismatch (MM), который предназначен для определения несоответствия одного основания в центральном базовом положении 25-дюймового датчика.