Organizace | NASA |
---|---|
Stavitel | Lockheed Martin |
Program | Mars Surveyor |
Pole | Studium atmosféry Marsu |
Typ mise | Orbiter |
Postavení | Selhání |
Ostatní jména | Mars Surveyor '98 Orbiter |
Zahájení | 11. prosince 1998 |
Spouštěč | Delta II 7425 |
Konec mise | 23. září 1999 |
Identifikátor COSPAR | 1998-073A |
Stránky | http://mars.jpl.nasa.gov/msp98/orbiter/ |
Mše při startu | 629 kg |
---|---|
Hromadné nástroje | 44 kg |
Ergoly | Hydrazin |
Hmota hnacího plynu | 291 kg |
Kontrola postoje | 3 osy stabilizovány |
Zdroj energie | Solární panely |
Elektrická energie | 500 W. (březen) |
MARCI | Viditelné / infračervené kamery |
---|---|
PMIRR | Viditelný a infračervený radiometr |
Mars Climate Orbiter (dříve Mars Surveyor Orbiter ) je jedním ze dvou kosmických sond k vesmírné agentury v USA se NASA zahájila v roce 1998 ke studiu planety v březnu . Tato družice musí studovat meteorologii na Marsu , o koloběhu vody a oxidu uhličitého , za účelem lepší model v současné klima naší planety, ale také rekonstruovat minulé klimatické změny.
Mars Climate Orbiter je malý orbiter s vypalovací hmotností 629 kg včetně 291 kg pohonných hmot používaných hlavně k vkládání na oběžnou dráhu. Vesmírná sonda nese dva přístroje: kameru, která umožňuje pořizovat snímky ve viditelném světle a infračerveném záření, a radiometr sbíraný data ve stejných vlnových délkách.
Mars Climate Orbiter je spuštěn dne 11. prosince 1998raketou Delta II 7425. Po sedmiměsíčním tranzitu mezi Zemí a Marsem začala zavádět manévry na oběžné dráze Marsu na23. září 1999. Po zmatku jednotky, kterého se dopustili inženýři NASA a později se polovičatě přiznal Edward Weiler, vedoucí vesmírných programů NASA, se sonda vydá na oběžnou dráhu, která je příliš nízká a je zničena při cestování vysokou rychlostí horní částí Marťanská atmosféra. Hodnoty sdělené pro hodnoty tahu brzdného motoru firmou Lockheed byly skutečně vyjádřeny v imperiálních jednotkách, ale inženýři NASA věřili, že mají data vyjádřená v mezinárodním systému, jak je uvedeno ve smlouvě o subdodávkách . Hodnoty použité ve výpočtovém softwaru byly proto nesprávné. Toto selhání, které o několik měsíců později následovalo selhání Mars Polar Lander, silně otřáslo americkou vesmírnou agenturou. Zní to jako konec programu Surveyor, který počítal s vypuštěním dvou levných marťanských misí každé dva roky (pokaždé, když se otevře startovací okno na Mars). Nezpochybňuje však politiku nízkonákladových misí, která bude s velkým úspěchem pokračovat i poté.
Od začátku průzkumu vesmíru je planeta Mars oblíbeným cílem průzkumných misí sluneční soustavy . Na rozdíl od jiných planet sluneční soustavy Mars nepochybně zažil v minulých podmínkách docela podobné podmínkám panujícím na Zemi, které mohly, ale je třeba to potvrdit, umožnit vznik života. Mars si v současnosti stále udržuje na svém povrchu atmosféru i vodu a díky své blízkosti je relativně snadné tam vysílat vesmírné sondy. Mars je také nezbytným cílem, pokud se vesmírným agenturám podaří vyvinout ambiciózní vesmírný program s posádkou a z tohoto hlediska je nutné provádět průzkumné mise.
První lidské plavidlo, které hladce přistálo na Marsu, je sovětský lander Mars 3 ,2. prosince 1971, ale kontakt se sondou byl ztracen pouze 20 sekund po přistání. Toto selhání je přičítáno marťanské prachové bouři . První úspěch marťanského přistávacího modulu se dostavuje20. července 1976, s úspěšným přistáním americké vikingské mise , jejíž dva landery budou předávat barevné fotografie a vědecká data po dobu více než 6 let.
K NASA starty v roce 1992, mise Mars Observer , když je míjel sedmnáct let od amerického programu Viking a jeho poslední misi Viking 2 . Ale tři dny před plánovaným datem pro vložení na jeho marťanskou oběžnou dráhu je kontakt s vesmírnou sondou ztracen. Mars Observer je nejdražší sonda vypuštěná NASA a je ztracena před splněním mise (v té době 813 milionů dolarů). Toto selhání vedlo k revizi strategie planetárního průzkumu USA: musí nyní umožnit vyslání více sond s omezeným rozpočtem, aby v případě selhání nedošlo ke ztrátě všeho. Mottem nového programu Mars Surveyor je „ lepší, rychlejší, levnější “ . V rámci tohoto programu v každé příznivé konjunkce Marsu a Zemi (přibližně jednou za dva roky), NASA plánuje vyslat jak je orbiter- typ družice , které musí svá vyjádření z oběžné dráhy Marsu, a další z lander typ , který je zodpovědný za přistání na marťanské půdě za účelem sběru vědeckých údajů. Pokud jde o úspory z rozsahu, NASA v roce 1995 schválila dohodu s Lockheed Martin Astronautics v Denveru v Coloradu o konstrukci těchto vesmírných sond za nízkou cenu. První dvě sondy byly vypuštěny v roce 1996 a úspěšně splnily své poslání: přistávací modul Mars Pathfinder (vyloučený z dohody se společností Lockheed) přistál na Marsu a vydal prvního mimoplanetárního mobilního robota Sojourner , který několik týdnů zkoumal okolí; orbiter Mars Global Surveyor v průběhu devíti let vrací nebývalé množství dat o atmosféře, povrchu a vnitřní struktuře Marsu.
V souladu se svými plány vyvíjí NASA ke spuštění v roce 1998 dvě nové vesmírné sondy: Mars Climate Orbiter a Mars Polar Lander . Mars Climate Orbiter musí vzít na palubu dva z nástrojů zničených sondou Mars Observer a působit jako marťanská meteorologická stanice. Mars Polar Lander je zodpovědný za povrchové operace. Od začátku průzkumu Marsu kosmickou lodí přistává jako první ve vysokých zeměpisných šířkách v oblastech poblíž pólu, aby tam studoval koloběh vody a oxidu uhličitého. Náklady na misi pro dvě vesmírné sondy z roku 1998 se odhadují na 327,6 milionů USD, z toho 193 milionů na jejich vývoj, 91,7 milionů na jejich start a 42,8 milionů na operace během mise.
Aby splnil své poslání, musí Mars Climate Orbiter obíhat na sluneční synchronní oběžné dráze ve výšce 421 km, což mu umožňuje projít každou oběžnou dráhu na rovníku ve 16:30 na denní straně. Tato oběžná dráha poskytuje stálé světelné podmínky. Stejně jako sonda Venusian Magellan a sonda Mars Global Surveyor musí i Mars Climate Orbiter k dosažení své pracovní oběžné dráhy použít vzduchovou brzdu : tato technika umožňuje snížit množství pohonné látky potřebné pro vstup na orbitu kolem Marsu. Počáteční oběžná dráha je silně eliptická, pak po dobu 44 dnů provede sonda při každém průchodu perigeem ponor do hustší atmosféry, který jeho zpomalením sníží apogee na téměř kruhovou oběžnou dráhu.
Hlavní vědecké cíle mise se týkají distribuce vody na Marsu a studia minulého a současného klimatu. Vzhledem k teplotě, která velmi zřídka překročí 0 ° C, zůstává voda po celý rok uložena v polárních čepičkách. Nepochybně je však také přítomen v půdě smíchané fyzicky a chemicky s jinými prvky půdy. Modelování teplot v mělkých vrstvách pod povrchem naznačuje, že v polárních oblastech je pravděpodobně přítomen vodní led. Přístroje musí analyzovat denní a sezónní klimatický cyklus, měřit nánosy námrazy a identifikovat interakce mezi povrchem a atmosférou, aby lépe porozuměly globálnímu systému planety. Mezi další hlavní cíle patří:
Sonda má také sloužit jako rádiové relé pro Mars Polar Lander po dobu 3měsíční mise.
Mars Climate Orbiter je rovnoběžnostěnný objekt 2 metry vysoký a 1,6 metru široký. Konstrukci tvoří voštinové panely vyrobené z uhlíkového kompozitu a hliníku . Sonda má pro své manévry 8 mono pohonné mikro pohonné látky hořící hydrazin , včetně čtyř z 22 Newtonů v tahu pro trajektorie oprav a čtyři z 0,9 N pro orientaci oprav. Vesmírná sonda je stabilizována ve třech osách . Orientaci určuje vyhledávač hvězd , sluneční kolektory a dvě setrvačné jednotky . Orientace je korigována buď pomocí mikroprocesorů nebo tří reakčních kol . Vložení na oběžnou dráhu kolem Marsu provádí hlavní tryskací typ LEROS 1B, který poskytuje tah 640 N a spaluje směs hydrazinu a peroxidu dusíku .
Telekomunikace používají parabolickou anténu 1,3 m pracující v pásmu X. Transpondér byl vyvinut pro misi Cassini - Huygens . Energii dodávají tři solární panely produkující 500 wattů na oběžné dráze Marsu. Tyto panely jsou nastavitelné a mají celkovou délku 5,5 metru. Sonda má 16 Ah nikl / vodíkové baterie . Solární panely jsou navrženy tak, aby dokázaly vzduchem zabrzdit sondu během první fáze mise kolem Marsu. Palubní počítač používá procesor IBM RAD 6000, který lze taktovat na 5 MHz , 10 MHz nebo 20 MHz . Paměť se skládá z 128 MB na konvenční paměti RAM a 18 MB v paměti flash . Přijímač UHF navíc musí umožňovat příjem dat z misí umístěných na povrchu planety, zejména z mise Mars Polar Lander , aby byla poté přenášena na Zemi. Veškeré vybavení je duplikováno, kromě baterie a hlavního propulzního zařízení.
Sonda nese dva vědecké přístroje odvozené od přístrojů na palubě mise Mars Observer :
Fotoaparát MARCI ( Mars Surveyor Color Imager ) se skládá ze dvou kamer , jedné se širokým úhlem a druhé se středním objektivem. Oba pracují v několika spektrálních pásmech : UV , viditelné a infračervené . Jedná se o miniaturizované verze kamer Mars Observer (20krát lehčí). Širokoúhlá kamera poskytuje denní a globální pohledy na atmosféru s prostorovým rozlišením, které se může pohybovat od 1 do 7,2 km / pixel v závislosti na použitém průtoku. Kamera se středním úhlem objektivu je určena k monitorování povrchu Marsu za účelem detekce možných změn. Jeho rozlišení je 40 metrů na pixel.
Radiometr PMIRR ( modulátoru tlaku Infračervené Radiometer ) pracuje ve viditelné a infračervené. Tento přístroj byl určen pro studium tlaku, teploty, mraků, prachu a vodní páry v marťanské atmosféře, zejména prostorových a časových variací těchto parametrů. Umožňuje studovat strukturu půdní atmosféry až do výšky 80 km s vertikálním rozlišením 5 km / pixel . Měří sluneční svit a tepelné toky vrácené povrchem.
Schéma PMIRR.
Schéma širokoúhlého fotoaparátu MARCI.
Dvě kamery MARCI.
Otevře se okno spuštění na Mars 10. prosince a zavírá se 17. prosince. Druhé, méně příznivé startovací okno (zahrnující delší fázi brzdění při příjezdu) probíhá od 18 do25. prosince. Mars Climate Orbiter je vypuštěn Delta II 7425 rakety , který startuje z Cape Canaveral základny na11. prosince 1998, den po otevření startovacího okna na Mars . Vesmírná sonda je umístěna na tranzitní trajektorii směrem k Marsu typu 2 (to znamená, že bude procházet více než 180 ° oběžné dráhy kolem Slunce), delší než trajektorie typu 1 Mars Pathfinder, ale umožňuje dorazit pomalejší rychlostí. Během své devítiměsíční cesty na Mars udržuje vesmírná sonda své solární panely obrácené ke Slunci a udržuje kontakt se Zemí pomocí antén s nízkým a středním ziskem. Dvanáct dní po spuštění byly dveře chladiče přístroje PMIRR otevřeny, aby se aklimatizoval systém tepelné regulace na vesmírné prostředí. Jsou plánovány čtyři korekce kurzu.
První úprava trajektorie upravující rychlost 19,1 m / s se provádí při zapnutém pohonu21. prosinceopravit odchylky související se startem a přesnější k cíli. Na trajektorii se provádějí jemné úpravy trajektorie4. března (0,86 m / s) a 25. července. Pozemní posádka si uvědomuje, že vesmírná sonda není přesně na zamýšlené dráze, ale jejich pozornost je rozptylována poruchou funkce solárního panelu, která uvádí Mars Climate Orbiter do režimu přežití . Vyřešení problému a příprava řešení v případě, že se anomálie znovu objeví po vložení na oběžnou dráhu nebo během fází vzduchové brzdy, trvá šest týdnů. Oprava čtvrtého kurzu je provedena15. září. Podle výpočtů provedených po tomto manévru musí vesmírná sonda vstoupit na oběžnou dráhu procházející v nadmořské výšce 173 km namísto plánovaných 210 km, ale tato vzdálenost se nepředstavuje pro ohrožení vesmírné sondy a pátá korekce trajektorie, která musela být provedena na20. září se neprovádí.
Krátce před vložením na oběžnou dráhu 23. září 1999, solární panely Mars Climate Orbiter jsou přeloženy přes tělo vesmírné sondy a komunikace na palubě jsou překonfigurovány tak, aby přenášely pouze jednu nosnou. Úředníci navigace oznamují, že vesmírná sonda nakonec projde 110 km od planety, což je nadále přijatelné. Hlavní motor kosmické lodi byl vystřelen podle plánu v 9.49 UT, k velké úlevě od pozemní kontroly. Tato poháněná fáze, která musí zpomalit vesmírnou sondu, aby ji mohla vložit na oběžnou dráhu kolem Marsu, musí trvat 16 minut a 23 sekund. Pět minut po vystřelení Mars Climate Orbiter projde za planetou a přeruší komunikaci. Pokud by vše proběhlo dobře, měla by se vesmírná sonda objevit o 20 minut později na druhé straně planety a signalizovat její přítomnost vysláním rádiového signálu. Ale tenhle nikdy nebude přijat.
V tuto chvíli je předloženo několik hypotéz a inženýři se chtějí domnívat, že vesmírná sonda přežila, ale z nějakého důvodu již nemůže komunikovat. Ale předěláním výpočtů trajektorie si uvědomí, že vesmírná sonda ve skutečnosti prošla 57 km od planety. V této nadmořské výšce a vzhledem ke své rychlosti (asi 6 km / s) zničila již relativně hustá marťanská atmosféra Mars Climate Orbiter. Pod nadmořskou výškou 98 km muselo topení způsobené třením vyřadit určité vybavení z provozu, zatímco na 85 km systém, který řídí orientaci, již nebyl schopen kompenzovat tažné síly, se vesmírná sonda vymkla z rukou . Solární panely se musely brzy uvolnit a tělo sondy bylo pravděpodobně demontováno buď během této oběžné dráhy, nebo během následující oběžné dráhy. Mars Climate Orbiter, který neměl přistát na marťanské půdě, podstoupil lehkou dekontaminační proceduru. Tento nedobrovolný návrat je také nejhorším případem kontaminace jiné planety od počátku vesmírného věku.
Ihned po této poruše je zřízena provize k detekci původu této anomálie trajektorie. Vyšetřovatelé poskytnou své závěry, jakmile29. října (zpráva bude zveřejněna dne 1 st 02. 2000). Software vyvinutý inženýry společnosti Lockheed, kteří sondu navrhli, komunikoval tah mikro-trysek v imperiálních měrných jednotkách ( libra-síla v sekundách), zatímco software od navigačního týmu JPL, který obdržel tato data pro výpočet korekcí kurzu, se očekával data v jednotkách metrického systému ( newton · sekundu ), to znamená faktor 4,5 podcenění! Malé korekce trajektorie, provedené během přechodu na Mars a provedené na základě chybných výpočtů, pokaždé přivedly vesmírnou sondu trochu blíže k povrchu Marsu a nakonec vedly k jejímu zničení.
O několik měsíců později se 3. prosince 1999, dvojitá vesmírná sonda Mars Polar Lander je také pravděpodobně ztracena kvůli konstrukční chybě. Dva pronikavci Deep Space 2 , kteří používají Mars Polar Lander jako mateřskou loď a jsou vypuštěni krátce před atmosférickým návratem, již neposkytují žádné další zprávy. Ztráta tří marťanských sond s odstupem několika měsíců je velkým zklamáním pro NASA a zejména pro správce Vesmírné agentury Daniela Goldina , propagátora „lepší, rychlejší, levnější“. Levnější) . Společnost JPL také ztratila nízkonákladový kosmický dalekohled WIRE na začátku roku 1999 a krátce po jeho startu kvůli úniku chladicí kapaliny v důsledku konstrukční chyby. Když se Goldin během cesty do Jet Propulsion Laboratory (řízení založení programu) veřejně omluvil , rozhodl se pokračovat ve svém rozhodnutí upřednostňovat levné mise pro průzkum sluneční soustavy. Potvrzuje, že je nemožné vrátit se k předchozí politice velmi nákladných misí. Vyšetřovací komise poté, co zdůraznila, že náklady na ztracené mise byly od počátku vývoje podhodnoceny přibližně o 30%, Goldin oznámil, že od nynějška bude mít tyto mise rozpočet přizpůsobený jejich potřebám. Následující marťanské mise i mise Discovery účinně umožní této strategii přinést ovoce nepřerušovanou řadou úspěchů, aniž by však zcela blokovaly rozvoj mnohem ambicióznějších misí ( Mars Science Laboratory ).
V bezprostřední budoucnosti, NASA rozhodne zrušit zahájení dvou Mars Surveyor 2001 sond : přistávací modul měl zahrnovat vozítko s názvem Athena, s možnostmi velmi podobné MER vozítka . Naštěstí pro průzkum Marsu údaje shromážděné přibližně ve stejnou dobu sondou Mars Global Surveyor ukazují, že Mars nebyl vždy vyprahlá planeta. Úředníci NASA se pod tlakem vědců rozhodli připravit novou dvojí misi Mars Exploration Rover (MER), z nichž každá nese rover schopný studovat marťanskou geologii in situ . Kopie dvou ztracených vědeckých přístrojů jsou přenášeny na palubu Mars Reconnaissance Orbiter