Organizace | Roscosmos |
---|---|
Pole | Studie Phobos , vraťte vzorek půdy z Phobosu na Zemi |
Typ mise | Lander |
Postavení | Selhání |
Zahájení | 8. listopadu 2011 |
Spouštěč | Zenit -2M |
Doba trvání | 3 roky |
Identifikátor COSPAR | 2011-065A |
Mše při startu | ~ 2 tuny |
---|
MEZERA | Analýza molekulárního složení půdy |
---|---|
MDGF | Gama spektrometr |
RUKA | Neutronový spektrometr |
Lazma | Hmotnostní spektrometr doby letu |
MANAGA | Hmotnostní spektrometr |
THERMOFOB | Tepelná sonda |
RLR | Radar s dlouhou vlnou |
Seismo-1 | Seismometr |
MIMOS | Mössbauerův spektrometr |
METEOR-F | Detektor mikrometeoritů |
DIAMANT | Detektor prachu |
FPMS | Plazmová analýza |
AOST | Fourierův infračervený spektrometr |
TIMM-2 | Sluneční okultní spektrometr |
MicrOmega | Spektrální mikroskop |
TSNG | Fotoaparáty |
Phobos-Grunt ( rusky : Фобос-Грунт , což znamená "půda Phobosu") je ruská vesmírná mise určená ke studiu Phobosu , jednoho ze dvou přírodních satelitů planety Mars . Spuštěno bylo bezpečně dne8. listopadu 2011ale nemohl dosáhnout své tranzitní oběžné dráhy směrem k Marsu. Po několika týdnech bez kontroly na nízké oběžné dráze proto spadl zpět na Zemi dál15. ledna 2012ve střední části Tichého oceánu, 1250 km západně od Wellington ostrova , u pobřeží Chile .
Po umístění na oběžnou dráhu kolem Marsu měla vesmírná sonda o hmotnosti asi dvou tun provést první fázi dálkového studia měsíce a prostředí Marsu trvající několik měsíců. Sonda pak měla přistát na povrchu Phobosu, aby studovala její vlastnosti po dobu jednoho roku. Phobos-Grunt zahrnuje modul odpovědný za přivedení zpět na Zemi vzorek půdy Phobos (asi 200 g ), jehož datum návratu bylo plánováno nasrpna 2014. K provedení svých výzkumů Phobos-Grunt vzal přibližně dvacet vědeckých nástrojů, z nichž některé byly vyvinuty ve spolupráci s výzkumnými organizacemi z několika evropských zemí, jako je Německo , Francie , Itálie a Švýcarsko . Sondu vypustila raketa Zenit - Fregat le8. listopadu 2011 po prvním odložení v roce 2009, ale nemohl být injektován na jeho marťanskou oběžnou dráhu, jak bylo plánováno.
Měsíc Phobos může být starodávný asteroid zachycený Marsem. Jedním z cílů Phobos-Grunt bylo potvrdit tento původ. Shromážděná data mohla také poskytnout vodítka k počátkům sluneční soustavy a historii Marsu. Sonda také nesla čínský mikro satelit Yinghuo 1 , který měl být umístěn na oběžnou dráhu kolem Marsu, aby studoval interakce mezi atmosférou planety a slunečním větrem .
Poslání Phobos-Grunta bylo složité: Phobosův přístup je choulostivý, protože slabost gravitace měsíce neumožňuje, aby byl před přistáním umístěn na oběžnou dráhu kolem tohoto. Zpoždění v telekomunikacích se Zemí vyžadovalo také to, aby sonda zcela autonomně přistála na nepravidelném povrchu Phobosu, což ještě více ztížila gravitační slabost . A konečně, získání vzorku z Phobosovy půdy vyžadovalo úspěch velkého počtu kroků od sběru vzorků po opětovný vstup do atmosféry na Zemi prostřednictvím dlouhého přechodu mezi Marsem a Zemí prováděného v úplné autonomii malými ( něco přes 200 kg ) zpětný modul.
Phobos-Grunt měl označit návrat Ruska v oblasti průzkumu sluneční soustavy , kterou opustila poté, co ji ovládla na začátku dobývání vesmíru : poslední mise tohoto typu, 96. března , se datuje k 1996 a byl také neúspěchem.
Až do začátku 80. let hrála sovětská astronautika hlavní roli při průzkumu sluneční soustavy . Zmizení geopolitických podílů v důsledku konce studené války , nadvlády americké astronautiky , ekonomického úpadku země a neúspěchu posledních planetárních misí dohromady vedlo ke zmizení této aktivity ze sovětského vesmírného programu ... Poslední meziplanetární mise k dosažení svých cílů sahá do roku 1986 programem Vega . Od té doby zahájil Sovětský svaz , jehož vesmírný program převzalo v roce 1991 Rusko , vypustil pouze tři vesmírné sondy : dvě kosmické lodě programu Phobos (1988 a 1989) a Mars 96 (1996), z nichž všechny byly oběťmi selhání. (odpalovacího zařízení na 96. března ), než splnili svoji misi. Oživení ruské ekonomiky způsobené vysokými cenami komodit v roce 2000 přineslo ruskému řídícímu týmu nové zdroje při hledání mezinárodního uznání. V roce 2005 byl oznámen ambiciózní desetiletý plán na znovuzahájení vesmírných programů, které by neměly být čistě utilitární. Phobos-Grunt je první ze série ruských meziplanetárních misí na Měsíc , Mars a Venuše plánovaných na deset let 2010.
Phobos je jedním ze dvou přírodních satelitů planety Mars . Malý (27 × 22 × 19 km ) a velmi nepravidelný, cirkuluje na oběžné dráze téměř kruhový velmi nízký (průměrná nadmořská výška asi 6000 km ), který klesá poměrně rychle, což by mělo za několik milionů let vést k jeho zničení přílivem a odlivem . Původ Phobosu není s jistotou znám: tento satelit Marsu je bezpochyby asteroidem zachyceným Marsem, ale může to být také kus většího satelitu Marsu, který by se zlomil. Phobos je tmavě orgán, který se zdá být složen z chondrite uhlíku , prostředku podobně jako planetky z typu C v asteroidu pásu ven. Hustota Phobosu je obzvláště nízká (1,85), což lze vysvětlit přítomností ledu nebo dutin; sovětská kosmická sonda Phobos 2 zaznamenaly slabý, ale stálý odplynění, ale rozbila, než budou moci určit jeho povahu. Měsíc je pokryt silnou vrstvou regolitu a je posetý krátery, z nichž největší, Stickney , má průměr 9 km .
Phobos-Grunt je třetí vesmírná sonda věnovaná studiu Phobosu. Dvě sovětské sondy, Phobos 1 a Phobos 2, které tomu předcházely, byly vypuštěny v letech 1988-1989 směrem k Marsu, ale byly oběťmi selhání, než splnily svůj cíl.
Hlavním cílem mise Phobos-Grunt je přivést vzorek půdy z Phobosu zpět na Zemi. Důležitost tohoto cíle se odráží v hmotnosti užitečného zatížení, které je tomu věnováno: vozidlo, které přináší vzorek, představuje hmotnost větší než 250 kg, zatímco 50 kg je přiděleno zbytku užitečného zatížení představovaného přístroji. Přivedením vzorku půdy zpět na Zemi lze v laboratořích na Zemi získat mnohem více informací než s přístroji na palubě sondy, jejichž kapacity jsou vážně omezeny hmotovými a energetickými omezeními.
Druhým cílem Phobos-Grunt je provést fyzikálně-chemické analýzy půdy Phobos na místě. Jako příslušenství musí sonda studovat plynové trysky objevené sondou Phobos 2 a hledat případné ledové kapsy.
Rozvíjení mise Phobos-Grunt také poskytuje příležitost studovat atmosféru a klima Marsu. Ve skutečnosti se očekává, že sonda před přistáním na Phobosu stráví několik měsíců na kvazi-synchronní oběžné dráze s Phobosem v nadmořské výšce ekvivalentní 2 marťanským paprskům a provede 3 otáčky planety denně. Jeho poloha umožňuje procházet různými vrstvami plazmy a pozorovat denní cykly počasí nebo ty, které se vyvíjejí v krátkém časovém měřítku. Tato pozorování jsou nicméně omezena délkou pobytu na oběžné dráze a mohou se vztahovat pouze k oblastem blízko rovníku kvůli nízkému sklonu jeho oběžné dráhy. Pozorování Marsu a jeho atmosféry ze země Phobos bude omezené, protože místo přistání je na tváři Phobosu, který se nachází naproti Marsu. Na oběžné dráze musí sonda:
Oběžná dráha se konala dne 8. listopadu 2011při otevření startovacího okna, které umožňuje přibližně každé dva roky dosáhnout planety Mars. Start je prováděn z odpalovací základny Bajkonur v Kazachstánu, kterou využívá většina ruských civilních startů. Spouštěčem je raketa Zenit -2FG, která má dva stupně. Sonda Phobos-Grunt s fází Fregat -SB je nejprve vložena na eliptickou dráhu 207 × 347 km se sklonem 51,8 °. Druhý stupeň rakety Zenit je vypuštěn. Po provedení 1,7 otáček kolem Země po 2,5 hodinách se zapnou Fregatovy fázové motory, které umístí sondu na eliptickou oběžnou dráhu 250 × 4 710 km s dobou 2,2 hodiny; uvolněna je také odnímatelná toroidní nádrž na jevišti Fregat, jejíž obsah byl použit pro tento manévr. Stupeň Fregat-SB je opět trochu vystřelen, než dokončí revoluci (po 2,1 hodině), aby injektoval sondu na přenosovou dráhu směrem k planetě Mars.
Vesmírná sonda zahájila svoji cestu na Mars trvající 10 až 11 měsíců. Během toho jsou stabilizovány tři osy . Během tohoto tranzitu je plánováno několik korekcí kurzu - 10 dní po startu, 80 dní před příjezdem a 14 dní před příjezdem - aby sonda mohla vstoupit na oběžnou dráhu kolem Marsu v přesném bodě požadovaném jeho designéry. Phobos-Grunt dorazil poblíž Marsu kolem11. září 2012 ; stupeň Fregat se naposledy používá ke zpomalení sondy rychlostí 800 metrů za sekundu, což umožňuje Phobos-Gruntovi umístit se na velmi eliptickou oběžnou dráhu kolem planety Mars o rozměrech 800 × 75 900 km se sklonem 39 ° a periodu 3 dny. Fregatská fáze je upuštěna, poté se čínský satelit Yinghuo-1 od sondy oddělí a na této oběžné dráze zahájí misi sběru vědeckých dat trvající 1 rok.
Sonda musí provést první vzdálenou studii Phobosu, aby se připravila na přistání. Nepravidelný tvar měsíce a jeho blízkost k Marsu brání stabilní oběžné dráze kolem Phobos-Grunt kolem měsíce. Sonda je skutečně pod vlivem gravitačního pole Marsu a Phobosu. Aby mohla obíhat kolem Phobosu a ne Marsu, musel by být poloměr jeho oběžné dráhy menší než hodnota vyplývající z hmotnostního poměru mezi Phobosem a Marsem a jejich příslušné vzdálenosti. Vzhledem k tomu, že Phobos je velmi blízko Marsu a má relativně nízkou hmotnost ve srovnání s Marsem, je tento poloměr rovný asi 16 km . Vzhledem k velmi nepravidelnému tvaru Phobosu není oběžná dráha na okraji sféry Hill Phobosu životaschopná. Aby byla sonda pozorována, musí být umístěna na synchronní oběžnou dráhu s Phobosem.
K dosažení tohoto cíle se provádí dvoustupňový manévr. Do30. září 2012, perigeum na oběžné dráze Phobos-Grunt se zvýší na 6499 km, což umístí sondu na oběžnou dráhu 3,3 dne. Druhý manévr směrem k8. říjnatransformuje silně eliptickou oběžnou dráhu na kruhovou oběžnou dráhu o délce 6 471 km, kterou urazí za 8,3 hodiny. Phobos-Grunt je nyní na oběžné dráze rovnoběžně s Phobosem, ale ve vyšší nadmořské výšce 400 až 500 km . Na této oběžné dráze sonda prochází blízko měsíce každé 4 dny; Phobos-Grunt poté zahájí fázi pozorování k provedení přesných navigačních měření, která budou použita k opětovnému přiblížení k Měsíci. Do14. ledna, sonda znovu změní svoji oběžnou dráhu tak, aby se umístila na oběžnou dráhu asi 6000 km téměř synchronně s Phobosem. Sonda nyní zůstává ve vzdálenosti 50 až 130 km od Měsíce. Odtamtud se optické přístroje používají k mapování jeho povrchu a určení místa přistání.
Jakmile je sonda na oběžné dráze kolem Marsu, začíná vědecká pozorování. Na kvazi-synchronní oběžné dráze může sonda provádět měření sluneční zákrytu 3krát denně.
Datováno | Fáze |
8. listopadu 2011 | Zahájení |
8. listopadu 2011-11. září 2012 | Tranzit na Mars |
11-30. září 2012 | Vložení na oběžnou dráhu Marsu Uvolnění čínského sub-satelitu |
8. října 2012-14. ledna 2013 | Pozorovací kampaň z oběžné dráhy |
14. ledna 2013-14. února 2013 | Na kvazi-synchronní oběžné dráze s Phobosem |
14. února 2013 | Přistání na zemi Phobos |
14-18. února 2013 | Sbírejte vzorek půdy Phobos a vyjměte zpětný modul |
14. února 2013-14. února 2014 | Operace na Phobosu |
18. února 2013-srpna 2014 | Vraťte se na Zemi kapsle obsahující vzorek půdy z Phobosu |
The 9. února 2013, sonda zahájí fázi přistání. I když je to méně než 60 km od Měsíce, nejdříve sleduje přenosovou cestu, která ho přivádí 12 km od Phobosu, poté klesá vertikálně směrem k zemi. Celá sekvence přistání trvá 40 minut. Příchod na zem je jedním z delikátních okamžiků mise, protože sonda váží na Phobosu pouze 400 gramů a mohla by se odrazit nebo dokonce převrátit, pokud při kontaktu zůstane součást horizontální rychlosti. Když sonda dopadne na zem, trysky se použijí k řešení sondy. Místo přistání, které bylo původně zvoleno, muselo být na tváři Phobosu trvale otočeného směrem k Marsu, aby určité přístroje mohly také pozorovat planetu. Konečně zachovaná přistávací zóna je umístěna na opačné straně, aby bylo možné těžit z lepšího osvětlení, a tedy více energie, jakož i pro usnadnění komunikace se Zemí. Poloha místa přistání neumožňuje optická pozorování Marsu a pozorování plazmy jsou omezená a mohou trpět předsudky způsobenými blízkostí Phobosu. Není zcela vyloučeno, že se sonda po dokončení své pozemní mise vrátí na oběžnou dráhu a dokončí tato pozorování. Ihned po přistání je odebrán vzorek půdy Phobos; postup sbírání, jemný, pokud je třeba ho provádět s velmi nízkou gravitací, je rozložen na 2 dny až týden. Vzorek půdy o hmotnosti asi 200 g se umístí do kapsle umístěné v horní části sondy, která se musí vrátit na Zemi. 15 vědeckých přístrojů, které představují hmotnost přibližně 50 kg, zahájí svou analýzu in situ, zatímco modul pro zpětný vstup spouští své motory, aby přinesl vzorek zpět na Zemi. Vyšetřování Phobosu pokračuje nejméně rok.
Do 18. února, modul opětovného vstupu na Zemi, který nese kapsli obsahující vzorek, začíná svou cestu na Zemi. Aby nedošlo k poškození orbiteru / přistávače, na kterém je posazen, je start Phobosu prováděn ve dvou fázích. Modul začíná stoupáním nad orbiter / lander pod působením jednoduchých pružin dostatečných pro nízkou gravitaci Phobosu, aby mu poskytl vzestupnou rychlost, poté vystřelí své motory, aby dosáhl rychlosti mezi 1 a 10 metry za sekundu. To pak sám umístí na oběžné dráze kolem Marsu 300 km méně než to Phobos použitím delta-v o 20 m / s . Modul reentry opět spouští své motory, aby unikly přitažlivosti Marsu a umístily se na přenosové cestě k Zemi. Během cesty, která kvůli méně příznivé poloze Marsu trvá 17 měsíců, je plánováno pět korekcí kurzu. Kapsle obsahující vzorek půdy Phobosu se odděluje od modulu krátce před příjezdem blízko Země směrem ksrpna 2014. Kapsle provede atmosférický návrat před přistáním vysokou rychlostí (modul nemá padák) na ruské půdě. Předpokládá se, že kapsle bez rádiového vysílače bude detekována radarem a poté vizuálně před jejím příjezdem na místo polygonu Sary Shagan v Kazachstánu vybrána jako místo přistání.
Myšlenka uskutečnit misi k návratu na Zemi vzorku půdy z Phobosu vznikla v Rusku kolem roku 1996. Přes vědecký zájem o takovou misi a její technickou proveditelnost žádná jiná kosmická agentura s tímto typem nepočítala. V následujících letech zůstala plánovaná mise do Phobosu projektem na papíře, protože na přelomu století muselo Rusko překonat velké politické a ekonomické potíže, zatímco ruská astronautika bojovala o přežití. Během tohoto období je projekt několikrát upraven, aby se snížily jeho náklady: hmotnost sondy se sníží, aby bylo možné zahájit její start raketou Sojuz 2 / Fregat, která nahradí původně předpokládaný Proton . V roce 2004, když se ekonomická situace Ruska zlepšila, vláda přidělila na výzkum projektu asi 40 milionů rublů Ústavu pro výzkum vesmíru Ruské akademie věd , jehož celkové náklady se odhadují na l období na 1 miliardu rublů. vŘíjna 2005, projekt je oficiálně zahájen jako součást federálního vesmírného programu 2006–2015. Konstrukcí Phobos-Grunt je pověřena společnost Lavotchkine , historický výrobce ruských kosmických sond. Ústav pro výzkum vesmíru Ruské akademie věd (IKI RAN) je odpovědný za vědecké komponenty, jakož i vývoj vědeckých přístrojů. Vypuštění sondy je plánováno během startovacího okna na Mars, které se otevírá dovnitřříjna 2009. Sonda se jmenuje Phobos-Grunt; toto křestní jméno agreguje svůj cíl Phobos a Grunt, což znamená v této souvislosti půdu (o které doufáme, že dokážeme vrátit vzorek na Zemi).
Spolupráce s Čínou nastíněná v roce 2005 vyústila v podpis dohody v roce 2005červen 2007 : Phobos-Grunt ponese čínský sub-satelit o hmotnosti přibližně 100 kilogramů, nazvaný Yinghuo-1 , který bude umístěn sondou na oběžnou dráhu kolem Marsu. Tato dohoda rovněž stanoví, že Polytechnická univerzita v Hongkongu dodává nástroj nainstalovaný na konci ramene, který je také vybaven miniaturním spektrometrem a kamerou; čínský nástroj je zodpovědný za extrakci a přípravu vzorků půdy přivezených zpět na Zemi. Aby bylo možné umístit zvýšenou hmotnost sondy na oběžnou dráhu, byl odpalovač Sojuz opuštěn ve prospěch rakety Zenit . Ten druhý má také tu výhodu, že je schopen zahájit sondu v roce 2011, kdy je toto odpalovací okno na Mars méně příznivé než v roce 2009.
Projekt Phobos-Grunt získal své první skutečné financování v roce 2007 (40 milionů rublů). Na začátku roku 2008 vstoupil vývoj do aktivní fáze se zahájením výroby platformy sondy a technických modelů pro vědecké přístroje. vBřezen 2008, rozpočet mise je revidován směrem nahoru a nyní se odhaduje na 2,4 miliardy rublů. Navzdory skepse mnoha účastníků projektu potvrdil manažer Lavotchkine v květnu 2008 a poté vříjna 2008 že sonda bude připravena ke spuštění v října 2009. Nicméně, avionika a palubní software jsou odpovědné za řízení provozu sondy a vědeckých přístrojů, které tvoří BKU shromáždění, které Lavotchkine se rozhodl vyvinout interně, zdaleka nejsou dokončeny podle potvrzovat účty.
Aby splnil potřeby této meziplanetární mise, první již více než 15 let, Lavotchkine také provádí zásadní upgrade pozemního segmentu, zejména telekomunikačních stanic odpovědných za příjem a přenos dat z Phobos-Grunt. Lavotchkine se rozhodl pro tuto misi vyvinout interní systém kontroly přístupu a oběžné dráhy zvaný BKU a upustit od softwaru, který obvykle dodává OKB Mars . Vývoj tohoto softwaru týmem s omezenými zkušenostmi v oboru zaostává za plánem. Spuštění je naplánováno naříjna 2009, je odloženo na rok 2011, aby bylo možné dokončit testy (okno pro palbu na Mars se otevírá každé dva roky). S využitím tohoto zpoždění je v užitečném zatížení provedeno několik změn. Získání vzorků půdy z Phobosu je jednou z choulostivých fází mise. Malý bagr odpovědný za tuto operaci nemusí být schopen dokončit svůj úkol, pokud se země ukáže jako kamenitá. Výsledkem je, že k jednomu ze dvou ramen dálkového ovládání přistávacího modulu je přidána malá vrtná souprava, která je schopná vrtání přes skálu. Jedná se o upravenou verzi podobného zařízení vyvinutého polskou vesmírnou agenturou pro sondu Rosetta . Původně se plánovalo, že dva malé přistávače MetNet vyvinuté finským meteorologickým institutem budou přepraveny Phobosem a spadnuty na zem Marsu. Ale tyto stroje, jejichž užitečné zatížení je tvořeno meteorologickou stanicí, která nemohla být na palubě v roce 2009, protože jejich vývoj stále probíhal, byly nakonec kvůli otázce hmotnosti opuštěny. Na druhou stranu je přidáno několik nástrojů se sníženou hmotností, jako je infračervený spektrální mikroskop MicrOmega-IR a sluneční okultní spektrometr TIMM-2.
v září 2011, náklady na projekt se přehodnocují na 5 miliard rublů .
K dosažení svých cílů má Phobos-Grunt 4 podmnožiny, které začínají od základny:
Čínský sub-satelit Yinghuo je transportován Phobos-Gruntem na oběžnou dráhu Marsu. Je umístěn mezi Fregatovým stolem a zbytkem sondy v prostoru ohraničeném rozpěrami, které spojují tyto dvě podsestavy dohromady.
Modul tempomatu je upravený raketový stupeň Fregat -SB. Na začátku Země je odpovědné umístit sondu na trajektorii přenosu na Mars, provést korekci trajektorie během tranzitu a poté zpomalit sondu, aby ji vložila na oběžnou dráhu kolem Marsu. Jeho hmotnost je nepochybně více než 11 tun. Zahrnuje toroidní nádrž o hmotnosti asi 4 tuny s palivem, jejíž obsah se používá k umístění sondy zpočátku na příslušnou oběžnou dráhu Země a která se ihned poté uvolní. Fregatská scéna dosud nikdy neuskutečnila meziplanetární cestu a její tepelná ochrana musela být posílena, aby se vyrovnala s jejím dlouhodobým pobytem ve vesmíru. Ve standardní verzi má podlaha vlastní letový počítač; pro Phobos-Grunt je to letový počítač orbiter / lander BKU vyvinutý jako součást mise, který pilotuje fázi Fregat. Pohon modulu je způsobilý k použití sedmkrát a umožňuje, jak si přejete, dodat slabý nebo silný tah .
Orbiter / lander je srdcem vesmírné sondy: provádí předběžný průzkum na oběžné dráze, poté přistane na zemi Phobos a provádí vyšetřování pomocí vědeckého vybavení, které vloží. Kromě toho nese další dva moduly odpovědné za přenesení půdního vzorku Phobosu zpět na Zemi. Orbiter / lander s hmotností kolem 1650 kg je zcela nový stroj, který by měl podle jeho výrobce sloužit jako základ pro všechny ruské meziplanetární sondy jako Luna-Glob , Luna-Resurs a Luna-Grunt pro průzkum of the Moon , Venera-D for that of Venus , Mars-Net and Mars-Grunt (in) for that of Mars and Sokol-Laplas for that of Jupiter .
Modul využívá nový letový software BKU ( Bortovoy Kompleks Upravleniya ), jehož vývoj, delší než plánovaný, je bezpochyby hlavním důvodem pro odložení startu roku 2009. Pro vedení během přistání modul postupně používá výškoměrový laser a poté 13 kg Dopplerův radar vyvinut jako součást projektu. Navigace se provádí pomocí inerciálního BIB-FG ( Besplatformenny Inertsialny Blok ) hodnotících hledáčků Bokz-MF (Blok Opredeleniya Koordinat Zvezd) a solárních senzorů . Úpravy trajektorie, korekce orientace a přistání jsou prováděny několika raketovými motory spalujícími hypergolickou směs UDMH a peroxidu dusíku . Sada kamer se používá jak pro navigaci, tak pro vědecká pozorování. Telekomunikace poskytuje subsystém BRK ( Bortovoi Radio Kompleks ) pracující v pásmu X s maximální rychlostí 16 kilobitů . Elektrickou energii vyrábějí dva solární panely o celkové ploše 10 m 2 .
Modul zpětného vstupu na Zemi s hmotností 296 kg je zodpovědný za navrácení vzorku půdy Phobos obsažené v kapsli se vzorkem. Modul je umístěn v horní části orbiteru / landeru. Po vzletu z Phobosu se modul injektuje na zpáteční trajektorii směrem k Zemi provedením několika korekcí trajektorie na cestě. Modul má veškeré vybavení pro zajištění dlouhého návratu na Zemi. Pohon zajišťuje raketový motor, který spaluje hypergolickou směs UDMH a peroxidu dusíku a poskytuje tah 130,5 newtonů . Orientace je udržována pomocí 16 malých trysek studeného plynu, které vypuzují dusík . Na rozdíl od orbiteru / landeru nemá reentry modul reakční kolo pro ovládání orientace; modul je stabilizován rotací. Navádění se provádí pomocí hvězdných senzorů, solárních senzorů a setrvačné jednotky. Palivo a okysličovadlo jsou obsaženy ve čtyřech kulových nádržích, zatímco helium odpovědné za natlakování pohonných látek je obsaženo ve dvou kulových nádržích menší velikosti. Elektrickou energii zajišťují 2 solární panely o celkové ploše 1,64 m 2 . Telekomunikace jsou prováděny v pásmu X s rychlostí 8 bitů za sekundu.
Kapsle na vzorky o hmotnosti 7,5 kg obsahuje vzorek půdy Phobos a mikroorganismy z experimentu Planetární společnosti. Je transportován modulem opětovného vstupu na Zemi a poté sám znovu vstupuje do zemské atmosféry, aby byl obnoven. Pokrytý silným tepelným štítem , aby nespálil během atmosférického návratu , nemá padák a rádiový vysílač, aby se snížila jeho hmotnost. Očekává se, že bude detekován radary při vstupu do atmosféry a poté je následován, dokud nedorazí na zem.
Součástka | Hmotnost (kg) | Prázdná hmota | Poznámka |
Vzorek kapsle | 7.5 | - | Přináší na Zemi vzorek 200 až 300 g |
Modul opětovného vstupu na Zemi | 296 | ? | |
Orbiter / Lander | 1560 | ? | |
- Vědecké vybavení | 50 | ||
Yinghuo | 115¹ | ? | Čínský sub-satelit |
Podlaha Fregat SB | 11 375¹ | Vhodná verze: avionika, tepelná ochrana | |
- Hlavní patro | 5 842² | 592² | |
- Uvolnitelná nádrž | 3 390 m² | 335² | Spuštěn na oběžnou dráhu Země během injekce na Mars |
Fáze Probe + Fregat | 13 500 | ||
¹ : Číslaříjna 2010. ² : ČíslaKvěten 2008. |
Užitečné zatížení má hmotnost 50 kg . Vědecké vybavení provádějí hlavně různé ruské laboratoře a průmyslníci pod vědeckým dohledem Ústavu pro výzkum vesmíru Ruské akademie věd (IKI RAN). Laboratoře z jiných zemí, zejména německých , běloruských , francouzských , italských a polských, přispěly k vývoji několika nástrojů. Francouzskou účast vede francouzská vesmírná agentura CNES . Palubní přístroje zahrnují:
In situ analytické nástrojeKe studiu Phobosu po přistání na zemi se používají následující nástroje:
Sonda má dvě manipulační ramena, která shromažďují vzorky půdy pro krmení dalších nástrojů nebo pro přenášení nástrojů aplikovaných přímo na půdu. Jedna z těchto zbraní je vyvinuta jako součást smlouvy o spolupráci mezi Ruskou federální kosmickou agenturou a Čínským národním kosmickým úřadem . Čína byla opožděně spojena s ruskou misí pro návrh mechanismu odběru vzorků. Manipulační ramena nesou následující nástroje:
Vzorky, které musí být přivedeny zpět na Zemi, jsou po odebrání vzorků odsávány pneumatickým systémem potrubím, které je přivádí k horní části sondy, kde je umístěna kapsle se vzorkem.
Optické přístrojePokud je sonda na oběžné dráze ke studiu marťanského prostředí, používají se následující nástroje:
Tobolka přivádějící vzorek z půdy Phobos obsahuje malou vzduchotěsnou nádobu o hmotnosti 88 gramů obsahující několik kolonií mikrobů . Experiment s názvem LIFE, navržený Planetární společností , si klade za cíl ověřit hypotézu panspermie , to znamená transportu života vesmírem pomocí mikroorganismů zachycených v meteoritech . Mikroby experimentu LIFE provedou tříletou cestu do vesmíru za podmínek podobných těm, s nimiž by se setkaly v meteoritu . Nádoba obsahuje 30 mikrobů umístěných jednotlivě v malých tubách o průměru 3 mm a také bakterii pocházející z pouštní oblasti Země uloženou v dutině o průměru 26 mm . Všechny tyto organismy jsou uloženy v neaktivní (vysušené) formě bez živin, a proto se nemohou množit. Senzory umožňují zaznamenávat teplotní podmínky a úroveň vystaveného záření. Kontejner je navržen tak, aby zůstal vodotěsný v případě selhání mise v systému Marsu, aby nedošlo ke kontaminaci planety nebo jejích měsíců. Pokud se kapsle se vzorkem podaří vrátit na Zemi, musí stav mikroorganismů umožnit určité odpovědi na teorii panspermie.
Yinghuo 1 je malý čínský orbiter , na který měla sonda Phobos-Grunt spadnout, jakmile byla vložena na oběžnou dráhu kolem Marsu. Yinghuo měl obíhat na velmi eliptické oběžné dráze, jejíž apogee je mezi 74 000 a 80 000 km a perigeum mezi 400 a 1 000 km pokryté za 72,6 hodin. Yinghuo byla obzvláště malá sonda, protože její transport Phobos-Gruntem umožňuje obejít se bez několika kusů vybavení, zejména pokud jde o pohon. Byla to skutečně kostka o rozměrech 75 × 75 × 60 cm o hmotnosti 115 kg . Jeho solární panely by mu poskytly rozpětí křídel 6,85 metrů. Sonda musela komunikovat parabolickou anténu s velkým ziskem o průměru 0,95 metru, kterou procházejí data rychlostí 2,5 kilobitů za sekundu v S pásmu . Sonda také měla anténu s nízkým ziskem umožňující propustnost 80 bitů za sekundu. Sonda měla 3osý stabilizační systém a měla studovat atmosféru Marsu a prostředí planety. Měla na sobě sadu vědeckých přístrojů pro studium plazmy , magnetometr fluxgate a malou 1,5 kg kameru s rozlišením 4 megapixely . Phobos-Grunt a Yinghuo 1 měli společně provádět okultní experimenty. Mise Yinghua měla trvat 1 rok kolem Marsu, kde měl zůstat rok. Čínská sonda nese 4 vědecké přístroje.
Sonda Phobos-Grunt byla vypálena raketou Zenit dne8. listopadu 2011v 8:16 hodin UT z kosmodromu Bajkonur a byl umístěn na nízkou oběžnou dráhu . Následující manévry však neproběhly podle plánu. Sonda nespustila první ze dvou manévrů určených k umístění na cestu k Marsu.
Po jejím selhání se sonda od startu na nízké oběžné dráze (207 × 347 km ) otočila a kolem Země se točila přibližně každé 2 hodiny. O původu poruchy nemohla být stanovena přesná diagnóza 16 dní po startu: tato porucha neumožnila vystřelení motorů Fregatova stupně, což mělo umožnit umístění sondy ve dvou fázích. Na tranzitní oběžné dráze na Mars. Abychom vysvětlili toto selhání, bereme v úvahu zejména dva scénáře. Podle prvního scénáře se sonda před výstřelem nedokázala dostatečně přesně orientovat. To je však základní podmínka, aby sonda dosáhla svého cíle. Tato orientace je určena pomocí, na jedné straně solárních senzorů, které ji odvozují od azimutu Slunce, na druhé straně díky hvězdným senzorům : tyto kamery pořídí obraz oblohy a poté pomocí softwaru identifikují pozorované hvězdy a odvodit orientaci kosmické lodi. Anomálie může být způsobena selháním optické části nebo pravděpodobnější softwarové části . Druhým uvažovaným vysvětlením je chyba v softwaru, který provádí sled operací vedoucích ke střelbě motoru.
Pozemní týmy se snaží znovu získat kontrolu nad sondou, která přešla do bezpečného režimu (solární panely obrácené ke slunci a sonda čekající na rozkazy ze země). Nejprve musí obnovit telemetrii vysílanou kosmickou lodí, provést diagnostiku na základě těchto prvků a poté, pokud lze provést opravu nebo řešení, předat sondě nové pokyny nebo nové verze. Komunikace mezi Zemí a sondou prochází sítí pozemských stanic. Protože oběžná dráha je velmi nízká, je zapotřebí velkého počtu antén, aby bylo možné udržovat komunikaci se sondou po dlouhou dobu. Bohužel Rusko v důsledku hospodářské krize po rozpadu Sovětského svazu ztratilo velkou část anténního pole na lodích, které mohlo dříve nasadit. Ruská kosmická agentura má dohody s Evropskou kosmickou agenturou a NASA o používání jejich anténních polí, zejména ESTRACK . Tyto dohody byly aktivovány po startu, ale navzdory četným pokusům o komunikaci sonda mlčela.
Záchrana musela být provedena v relativně krátkém čase, protože situace sondy se mohla rychle zhoršit.
The 23. listopadu 2011Několik rozhlasových kontakty mezi ruskou sondou a pozemní stanici z Evropské kosmické agentury se nachází v Perthu , Austrálie . Telemetrická data jsou přenášena sondou. Následující pokusy o kontakt však byly neúspěšné. Na začátku prosince se zdálo, že systém řízení polohy již nefunguje: obnovení ovládání sondy, která se již nemohla orientovat, aby dobila baterie a nasměrovala komunikační antény, se ukázalo jako nemožné.
Atmosférický reentry sondy konalo, jak bylo plánováno v poloviněledna 2012. Protože pozemní kontroloři již nemohli ovládat oběžnou dráhu Phobos-Grunt, začalo se to rozpadat, aniž by pozemní zásahy dokázaly zaručit, že trosky nepřistály v obydlených oblastech. Sonda však cirkulovala na oběžné dráze, díky níž letěla nad oblastmi mezi 51,4 ° jižní šířky a 51,4 ° severní šířky, tedy většinou obydlenými oblastmi. K atmosférickému opětovnému vstupu došlo dne15. ledna 2012. Zbytky sondy byly pravděpodobně ztraceny na otevřeném moři 1250 km západně od Wellingtonova ostrova na pobřeží Chile .
Původ poruchy nebyl oficiálně deklarován, ale pravděpodobný scénář vycházející z výrobce se objevil v polovině ledna: