stringtranslate.com

Программа исследования Марса

Программа исследования Марса ( MEP ) — ​​это долгосрочная программа по исследованию планеты Марс , финансируемая и возглавляемая НАСА . Основанная в 1993 году, MEP использовала орбитальные космические корабли , спускаемые аппараты и марсоходы для изучения возможностей жизни на Марсе , а также климата и природных ресурсов планеты . [1] Программой управляет Управление научных миссий НАСА под руководством Дуга МакКьюстиона из Отдела планетарных наук. [2] В результате сокращения бюджета НАСА на 40% на 2013 финансовый год была сформирована Группа планирования марсианской программы (MPPG), чтобы помочь переформулировать MEP, объединив лидеров НАСА в области технологий, науки, человеческих операций и научных миссий. [3] [4]

Управление

Группа анализа программы исследования Марса (MEPAG), впервые созванная в октябре 1999 года, позволяет научному сообществу вносить вклад в планирование и определение приоритетов программы исследования Марса. Миссии по исследованию Марса, как и большинство миссий НАСА, могут быть довольно дорогостоящими. Например, бюджет марсохода НАСА Curiosity (приземлившийся на Марс в августе 2012 года) превышает 2,5 миллиарда долларов. [5] НАСА также планирует сотрудничать с Европейским космическим агентством (ЕКА) для проведения миссии, включающей возвращение образца марсианской почвы на Землю, что, вероятно, будет стоить не менее 5 миллиардов долларов и займет десять лет. [6]

Цели

Астробиология , климатология и геология были общими темами в миссиях Программы исследования Марса, таких как Mars Exploration Rover (слева) и Марсианская научная лаборатория (справа).

По данным НАСА, у МООС есть четыре основные цели, каждая из которых связана с пониманием потенциала жизни на Марсе. [7]

Проблемы

Более тонкая атмосфера Марса усложняет операции по входу, спуску и посадке прибывающих наземных космических кораблей.

Миссии по исследованию Марса исторически имели один из самых высоких показателей неудач среди миссий НАСА, [12] что можно объяснить огромными инженерными проблемами этих миссий, а также некоторыми неудачами, такими как американский полярный посадочный модуль на Марс . [13] Поскольку многие цели MEP включают вход, спуск и посадку космического корабля (EDL) на поверхность Марса, такие факторы, как атмосфера планеты, неровный рельеф поверхности и высокая стоимость воспроизведения марсианской среды для испытаний. вступают в игру. [14]

По сравнению с Землей атмосфера Марса примерно в 100 раз тоньше. В результате, если десантный корабль спустится в атмосферу Марса, он замедлится на гораздо меньшей высоте и, в зависимости от массы объекта, может не успеть достичь конечной скорости. Чтобы использовать сверх- или дозвуковые замедлители, скорость должна быть ниже порога, иначе они не будут эффективны. Следовательно, необходимо разработать технологии, позволяющие десантному кораблю достаточно замедлиться, чтобы дать достаточно времени для выполнения других необходимых процессов посадки перед приземлением. [14] Атмосфера Марса существенно меняется в течение марсианского года , что не позволяет инженерам разработать систему EDL, общую для всех миссий. Часто возникающие пыльные бури повышают более низкую температуру атмосферы и уменьшают плотность атмосферы, что в сочетании с чрезвычайно изменчивой высотой поверхности Марса вынуждает консервативно выбирать место посадки, чтобы обеспечить достаточное замедление корабля. [14] Поскольку последовательности EDL на Марсе длятся всего около 5–8 минут, соответствующие системы должны быть несомненно надежными. В идеале это должно быть проверено данными, полученными путем проведения масштабных испытаний различных компонентов систем EDL на наземных испытаниях. Однако затраты на воспроизведение сред, в которых эти данные были бы актуальны с точки зрения среды Марса, значительно высоки, в результате чего испытания проводятся исключительно наземными методами или моделируются результаты испытаний с использованием технологий, полученных в результате прошлых миссий. [14]

Часто неровный и каменистый рельеф Марса делает посадку и пересечение поверхности планеты серьезной проблемой.

Поверхность Марса крайне неровная, состоит из камней , гористой местности и кратеров. Для десантного корабля идеальная площадка для приземления должна быть ровной и свободной от мусора. Поскольку такую ​​местность практически невозможно найти на Марсе, шасси должно быть очень устойчивым и иметь достаточный дорожный просвет, чтобы предотвратить проблемы с опрокидыванием и нестабильностью при приземлении. Кроме того, системы торможения этих посадочных модулей должны будут включать подруливающие устройства, направленные на землю. Эти двигатели должны быть спроектированы так, чтобы их можно было активировать только в течение очень короткого промежутка времени; если они активны и направлены на каменистую почву более чем на несколько миллисекунд, они начинают рыть траншеи, запускать небольшие камни в шасси и вызывать на посадочный модуль дестабилизирующее противодавление. [14]

Найти подходящее место для посадки означает иметь возможность оценить размер камня с орбиты. Технология точного определения размера горных пород диаметром менее 0,5 метра с орбиты еще не разработана, поэтому вместо этого распределение размеров горных пород определяется на основе его связи с тепловой инерцией на основе теплового отклика места посадки, измеренного спутниками, в настоящее время находящимися на орбите Марса. Mars Reconnaissance Orbiter также помогает этому делу, поскольку его камеры могут видеть камни диаметром более 0,5 м. [14] Наряду с возможностью опрокидывания посадочного модуля на наклонных поверхностях, крупные топографические объекты, такие как холмы, горы, кратеры и траншеи, создают проблему помех для наземных датчиков. Радар и доплеровский радар могут ошибочно измерять высоту во время снижения, а алгоритмы, нацеленные на точку приземления посадочного модуля, могут быть «обмануты» и заставить посадочный модуль выпустить слишком рано или поздно, если во время снижения корабль проходит над горами или траншеями. [14]

История

Фон

Потеря Mars Observer в 1993 году побудила к формированию сплоченной программы исследования Марса.

Хотя в древние времена его наблюдали вавилоняне , египтяне , греки и другие, только с изобретением телескопа в 17 веке Марс стал тщательно изучаться. [15] Первая попытка отправить зонд на поверхность Марса, получивший прозвище «Марсник-1», была предпринята СССР в 1960 году. Зонд не смог достичь околоземной орбиты, и миссия в конечном итоге оказалась неудачной. Невыполнение задач миссии было обычным явлением в миссиях по исследованию Марса; примерно две трети всех космических кораблей, предназначенных для Марса, вышли из строя еще до начала каких-либо наблюдений. [12] Сама программа исследования Марса была официально сформирована после неудачного проекта Mars Observer в сентябре 1992 года, [1] который стал первой миссией НАСА на Марс после проектов «Викинг-1» и «Викинг-2» в 1975 году. на модифицированном коммерческом спутнике связи, находящемся на околоземной орбите (т.е. спутнике Astra 1A компании SES ), нес полезную нагрузку инструментов, предназначенных для изучения геологии, геофизики и климата Марса с орбиты. Миссия завершилась в августе 1993 года, когда связь была потеряна за три дня до того, как космический корабль должен был выйти на орбиту . [16]

2000-е

В 2000-х годах НАСА учредило Программу разведки Марса как кампанию в рамках Программы исследования Марса по отправке на Марс серии небольших недорогих роботизированных миссий , выбранных на конкурсной основе из инновационных предложений научного сообщества с ограниченным бюджетом в 485 миллионов долларов США. . Первым роботизированным космическим кораблем в этой программе был «Феникс» , в котором использовался спускаемый аппарат , первоначально изготовленный для отмененной миссии Mars Surveyor 2001 . Феникс был одним из четырех финалистов, выбранных из 25 предложений. [17] В четверку финалистов вошли компании Phoenix, MARVEL, SCIM ( сбор образцов для исследования Марса ) и марсианский самолет ARES («воздушное исследование окружающей среды регионального масштаба»). [17] SCIM представлял собой миссию по возврату образцов, в которой использовалась бы траектория свободного возврата и аэрогель для улавливания марсианской пыли и возвращения ее на Землю [17] (см. также: миссия « Звездная пыль »). MARVEL был орбитальным аппаратом, который должен был искать вулканизм, а также анализировать различные компоненты атмосферы Марса. [17] Название является аббревиатурой от Mars Volcanic Emission и Life Scout . Он предназначался для обнаружения газов, образующих жизнь, если она там существовала. [17] ARES представлял собой концепцию самолета для Марса для изучения нижних слоев атмосферы и поверхности. [17] 15 сентября 2008 года НАСА объявило, что выбрало MAVEN для второй миссии. [18] [19] [20] Бюджет этой миссии составлял не более 475 миллионов долларов США. [21] После всего лишь двух выборов Управление науки НАСА объявило в 2010 году, что Mars Scout будет включен в программу Discovery , объем которой был изменен, чтобы позволить предлагать миссии на Марс. [22] InSight , миссия по сейсмологии и геологии Марса, в конечном итоге была выбрана в качестве двенадцатой миссии программы Discovery.

2010-е годы

В 2013 финансовом году произошло значительное сокращение бюджета подразделения планетарных наук НАСА на 300 миллионов долларов США, что привело к отмене участия агентства в программе ЕКА ExoMars , а также к переоценке программы исследования Марса в целом. [32] [33] [34] В феврале 2012 года Группа планирования марсианской программы (MPPG) была созвана в Вашингтоне, округ Колумбия, для обсуждения концепций потенциальных миссий на период запуска в 2018 или 2020 году, [35] [34] в рамках инициативы, известной как как Марс следующего поколения. [35] [36] [37] Целью MPPG была разработка основ для архитектуры программного уровня для роботизированного исследования Марса, которая соответствовала бы задаче администрации Обамы по отправке людей на орбиту Марса в десятилетии 2030-х годов . [34] , но по-прежнему отвечают основным научным целям Десятилетнего исследования планетарной науки NRC 2011 года. [38] MPPG использовала неконсенсусные индивидуальные предложения как государственных служащих НАСА, так и сотрудников подрядчиков, при этом за принятие решений несет исключительную ответственность НАСА.

Непосредственное внимание MPPG было сосредоточено на сборе нескольких вариантов концепции миссии для окна запуска на Марс в 2018 и 2020 годах. [34] При бюджете в 700 миллионов долларов США , включая ракету-носитель , предполагалось, что миссия будет ограничена орбитальным аппаратом . [36] [39] Краткосрочные идеи были приняты во внимание при раннем планировании миссии на период 2018–2024 годов, а среднесрочные и долгосрочные идеи легли в основу планирования архитектуры программного уровня на 2026 год и последующий период. [40] Стратегии, изучаемые для такой миссии, включали миссию по возврату образцов , в ходе которой образцы почвы размещаются на орбите Марса в конце 2020-х или начале 2030-х годов, анализ почвы на месте и исследование поверхности и глубоких недр Марса, предшествующее Миссия по возврату проб и/или миссия с экипажем. [34] Изученные концептуальные миссии, соответствующие бюджетным требованиям в размере от 700 до 800 миллионов долларов США, включали Next Mars Orbiter (NeMO) для замены телекоммуникационных услуг устаревших спутников и стационарный посадочный модуль для исследования и отбора образцов, подходящих для последующего использования. вернуться на Землю. [34] Еще до получения результатов MPPG подкомитет по торговле, правосудию и науке Комитета по ассигнованиям Палаты представителей в апреле 2012 года утвердил бюджет, который восстановил 150 миллионов долларов США в бюджете планетарных наук с оговоркой, что будет обязательно проводиться миссия по возврату образцов. [32] Итоговый отчет MPPG был составлен в августе 2012 года и опубликован в сентябре. [41] [42] [43] В конечном итоге эта рекомендация, одобрившая миссию по возврату образцов, повлияла на бюджетный процесс НАСА на 2014 финансовый год. [44]

Миссии

Список

График

Mars 2020InSightMAVENMars Science LaboratoryPhoenix (spacecraft)Mars Reconnaissance OrbiterMars Exploration Rover2001 Mars OdysseyMars Surveyor '98Mars Global Surveyor

Смотрите также

Рекомендации

Примечания

  1. ^ Серийный номер указан в скобках.
  2. ^ ab Миссия проводится в рамках программы Mars Scout.

Цитаты

  1. ^ аб Ширли, Донна . «Стратегия программы исследования Марса: 1995–2020 годы» (PDF) . Американский институт аэронавтики и астронавтики . Архивировано из оригинала (PDF) 11 мая 2013 года . Проверено 18 октября 2012 г.
  2. ^ Маккуистион, Дуг. «Дуг МакКьюстион, директор программы НАСА по исследованию Марса». НАСА . Архивировано из оригинала 19 октября 2015 года . Проверено 18 октября 2012 г.
  3. ↑ Хаббард, Г. Скотт (28 августа 2012 г.). «Марсианская программа следующего десятилетия». Хаффингтон Пост . Проверено 18 октября 2012 г.
  4. ^ Гарвин, Джеймс. «О группе планирования марсианской программы». НАСА . Проверено 18 октября 2012 г.
  5. ^ Леоне, Дэн. «Научная лаборатория Марса нуждается в дополнительных 44 миллионах долларов для полета, показал аудит НАСА» . Космические новости . Архивировано из оригинала 26 мая 2012 года . Проверено 24 октября 2012 г.
  6. ^ де Сельдинг, Питер. «Исследование: возвращение образца с Марса займет 10 лет и будет стоить более 5 миллиардов долларов». Космические новости . Проверено 24 октября 2012 г.[ мертвая ссылка ]
  7. ^ "Научная тема программы исследования Марса" . Программа исследования Марса . НАСА. Архивировано из оригинала 6 августа 2011 года . Проверено 18 октября 2012 г.
  8. ^ «Цель 1: определить, возникла ли когда-либо жизнь на Марсе». Программа исследования Марса . НАСА . Проверено 18 октября 2012 г.
  9. ^ «Цель 2: охарактеризовать климат Марса». Программа исследования Марса . НАСА . Проверено 18 октября 2012 г.
  10. ^ «Цель 3: охарактеризовать геологию Марса». Программа исследования Марса . НАСА . Проверено 18 октября 2012 г.
  11. ^ «Цель 4: подготовиться к исследованию Марса человеком». Программа исследования Марса . НАСА . Проверено 18 октября 2012 г.
  12. ^ ab «Хронология исследования Марса». Офис программы истории НАСА . Проверено 18 октября 2012 г.
  13. ^ О'Нил, Ян (22 марта 2008 г.). «Марсианское проклятие». Вселенная сегодня . Проверено 18 октября 2012 г.
  14. ^ abcdefg Браун, Роберт (2007). «Проблемы входа, спуска и посадки на Марс» (PDF) . Журнал космических кораблей и ракет . 44 (2): 310–323. Бибкод : 2007JSpRo..44..310B. CiteSeerX 10.1.1.463.8773 . дои : 10.2514/1.25116. Архивировано из оригинала (PDF) 26 мая 2010 года . Проверено 18 октября 2012 г. 
  15. ^ «История исследования Марса». Программа исследования Марса . НАСА . Проверено 18 октября 2012 г.
  16. ^ "Марс наблюдатель". Программа исследования Марса . НАСА . Проверено 18 октября 2012 г.
  17. ^ abcdef «Космический полет сейчас | Последние новости | НАСА выбирает четыре концепции миссии Mars Scout для изучения». spaceflightnow.com . Проверено 31 мая 2023 г.
  18. ^ «НАСА выбирает миссию MAVEN для изучения атмосферы Марса» . НАСА. 15 сентября 2008 г.
  19. ^ НАСА выбирает предложения для будущих миссий и исследований Марса.
  20. ^ «НАСА откладывает разведывательную миссию на Марс до 2013 года» . НАСА. 21 декабря 2007 г.
  21. ^ JPL.NASA.GOV: Пресс-релиз
  22. ^ Скаутская программа НАСА прекращена.
  23. ^ Разведывательные миссии - Новости Марса
  24. ^ НАСА ВЫБИРАЕТ ПЕРВЫЕ КОНЦЕПЦИИ МАРСИОНСКОГО РАЗВЕДЧИКА ДЛЯ ДАЛЬНЕЙШЕГО ИЗУЧЕНИЯ (2001)
  25. ^ Предложение Юго-Западного исследовательского института по миссии орбитального аппарата Mars Scout выбрано для изучения НАСА.
  26. ^ «АРЕС - Предлагаемая миссия по разведке Марса» . НАСА. 17 января 2007 г. Архивировано из оригинала 28 марта 2010 г.
  27. ^ ARES Mars Aircraft на youtube.com, видео модели и испытательного полета.
  28. ^ ХРОНОС - Путешествие по марсианской истории
  29. ^ ab Mumma, Майкл Дж. (20 февраля 2009 г.). «Сильный выброс метана на Марсе северным летом 2003 г.» (PDF) . Наука . 323 (5917): 1041–1045. Бибкод : 2009Sci...323.1041M. дои : 10.1126/science.1165243. PMID  19150811. S2CID  25083438.
  30. ^ Нил Ф. Коминс - Открытие существенной Вселенной (2012) - Страница 148
  31. ^ Р. Хаберле и др. - Миссия Паскаля Дискавери: миссия Марсианской климатической сети (2000)
  32. ^ Аб Браун, Адриан. «MSL и Программа исследования Марса НАСА: где мы были, куда идем». Космический обзор . Проверено 24 октября 2012 г.
  33. ↑ Морнинг-младший, Фрэнк (14 февраля 2012 г.). «Надежда подразделений НАСА на роботизированную миссию на Марс в 2018 году». Авиационная неделя . Проверено 27 февраля 2012 г.
  34. ^ abcdef «О группе планирования марсианской программы» . Проверено 20 июля 2012 г.
  35. ↑ Аб Леоне, Дэн (24 февраля 2012 г.). «НАСА обыскивает бюджет внешних планет, чтобы профинансировать быстрый старт перезагрузки Марса» . Космические новости . Архивировано из оригинала 2 февраля 2013 года . Проверено 25 февраля 2012 г.
  36. ↑ ab Эрик Хэнд (28 февраля 2012 г.). «Из-за сокращения бюджета американские учёные на Марс рассматривают возможную миссию в 2018 году». Природа . Проверено 28 февраля 2012 г.
  37. ↑ Кейт Тейлор (16 апреля 2012 г.). «НАСА призывает к поиску идей для будущих миссий на Марс». ТГ Дейли . Проверено 16 апреля 2012 г.
  38. ^ «Научная стратегия | Исследование Солнечной системы НАСА» . Solarsystem.nasa.gov . Архивировано из оригинала 21 июля 2011 года . Проверено 23 февраля 2016 г.
  39. ↑ Стивен Кларк (27 сентября 2012 г.). «Возвращение образцов остается в центре внимания марсианской программы НАСА». Космический полет сейчас . Проверено 28 сентября 2012 г.
  40. ^ «Концепции будущих миссий на Марс». Журнал астробиологии . 29 мая 2012 года. Архивировано из оригинала 9 марта 2021 года . Проверено 23 февраля 2016 г.
  41. ^ «НАСА - Основные этапы группы планирования программы Марса» . НАСА.gov . Проверено 23 февраля 2016 г.
  42. ↑ Дэн Леоне (3 октября 2012 г.). «Группа планирования Марса одобряет возврат образцов» . Космические новости . Проверено 4 июня 2023 г.
  43. ^ «Краткое содержание итогового отчета» (PDF) . НАСА.gov . 25 сентября 2012 года . Проверено 23 февраля 2016 г.
  44. ^ «Комитет NRC по астробиологии и планетологии (CAP + S)» (PDF) . НАСА.gov . 23 мая 2012 года . Проверено 23 февраля 2016 г.

Внешние ссылки