stringtranslate.com

Глобальный исследователь Марса

Mars Global Surveyor ( MGS ) — американский роботизированный космический зонд , разработанныйЛабораторией реактивного движения НАСА и запущенный в ноябре 1996 года. MGS представляла собой глобальную картографическую миссию, которая исследовала всю планету, от ионосферы до атмосферы и до поверхности. [3] В рамках более крупной программы исследования Марса компания Mars Global Surveyor проводила мониторинг атмосферы для родственных орбитальных аппаратов во время аэроторможения , а также помогала марсоходам и спускаемым аппаратам, определяя потенциальные места посадки и передавая наземную телеметрию. [3]

Он завершил свою основную миссию в январе 2001 года и находился на третьем расширенном этапе миссии, когда 2 ноября 2006 года космический корабль не ответил на сообщения и команды. Через три дня был обнаружен слабый сигнал, который указывал на то, что устройство перешло в безопасный режим . Попытки восстановить контакт с космическим кораблем и решить проблему не увенчались успехом, и НАСА официально завершило миссию в январе 2007 года . поверхность планеты в 2050 году. [5]

Цели

Mars Global Surveyor во время своей основной миссии достиг следующих научных целей: [6]

  1. Охарактеризуйте особенности поверхности и геологические процессы на Марсе .
  2. Определить состав, распределение и физические свойства поверхностных минералов, горных пород и льда.
  3. Определите глобальную топографию, форму планеты и гравитационное поле .
  4. Установите природу магнитного поля и нанесите на карту остаточное поле земной коры.
  5. Мониторьте глобальную погоду и тепловую структуру атмосферы .
  6. Изучите взаимодействие между поверхностью Марса и атмосферой , отслеживая особенности поверхности, полярные шапки , которые расширяются и отступают, баланс полярной энергии, а также пыль и облака, мигрирующие в течение сезонного цикла.

Mars Global Surveyor также достиг следующих целей своей расширенной миссии: [6]

  1. Продолжение мониторинга погоды для формирования непрерывного набора наблюдений с помощью Mars Reconnaissance Orbiter НАСА , который достиг Марса в марте 2006 года.
  2. Снимки возможных мест посадки космического корабля «Феникс» в 2007 году и марсохода «Кьюриосити» в 2011 году .
  3. Наблюдение и анализ ключевых объектов, представляющих научный интерес, таких как обнажения осадочных пород.
  4. Постоянный мониторинг изменений на поверхности из-за ветра и льда.

График миссии

Место посадки марсохода Spirit и следы , снятые MGS
Снимок космического корабля Mars Odyssey, сделанный Mars Global Surveyor.
Марс-Экспресс, замеченный Mars Global Surveyor

Потеря контакта

2 ноября 2006 года НАСА потеряло связь с космическим кораблем после того, как приказало ему настроить солнечные панели. Прошло несколько дней, прежде чем был получен слабый сигнал, указывающий на то, что космический корабль перешел в безопасный режим и ожидает дальнейших инструкций. [4]

21 и 22 ноября 2006 года MGS не удалось передать связь с марсоходом «Оппортьюнити» на поверхности Марса. В ответ на это осложнение менеджер программы исследования Марса Фук Ли заявил: «На самом деле, мы рассмотрели наиболее вероятные возможности восстановления связи, и мы сталкиваемся с вероятностью того, что удивительный поток научных наблюдений с Mars Global Surveyor закончился. ." [9]

13 апреля 2007 года НАСА объявило, что потеря космического корабля была вызвана ошибкой в ​​обновлении параметров системного программного обеспечения космического корабля. [4] Космический корабль был спроектирован так, чтобы хранить две идентичные копии системного программного обеспечения для резервирования и проверки ошибок. Последующие обновления программного обеспечения столкнулись с человеческой ошибкой, когда два независимых оператора обновили отдельные копии с разными параметрами. За этим последовало корректирующее обновление, которое по незнанию включало ошибку памяти, которая привела к потере космического корабля.

Первоначально космический корабль предназначался для наблюдения за Марсом в течение 1 марсианского года (примерно 2 земных года ). Однако, основываясь на огромном количестве полученных ценных научных данных, НАСА трижды продлевало миссию. MGS остается на стабильной околополярной круговой орбите на высоте около 450 км, и ожидалось, что она упадет на поверхность планеты примерно после 2047 года во время своего первоначального запуска, проведя к тому времени пятьдесят лет на орбите красной планеты. планета. Это сделано для предотвращения загрязнения марсианской поверхности микробами, которые могут прилипнуть к космическому кораблю. [5]

Обзор космического корабля

Космический корабль, изготовленный на заводе Lockheed Martin Astronautics в Денвере , представляет собой коробку прямоугольной формы с выступающими с противоположных сторон крылообразными выступами ( солнечными панелями ). При полной загрузке топливом во время запуска космический корабль весил 1030,5 кг (2272 фунта). Большая часть его массы сосредоточена в коробчатом модуле, занимающем центральную часть космического корабля. Этот центральный модуль состоит из двух меньших по размеру прямоугольных модулей, сложенных друг на друга, один из которых называется модулем оборудования и содержит электронику космического корабля, научные инструменты и компьютер миссии 1750A . В другом модуле, называемом двигательной установкой , размещаются ракетные двигатели и топливные баки. Миссия Mars Global Surveyor обошлась примерно в 154 миллиона долларов на разработку и строительство и 65 миллионов долларов на запуск. Операции миссии и анализ данных обходятся примерно в 20 миллионов долларов в год. [10]

Научные инструменты

Камера марсианского орбитального аппарата
ТЭС

На борту MGS летали пять научных приборов : [11]

Топографическая карта Марса в высоком разрешении, основанная на исследованиях лазерного альтиметра Mars Global Surveyor под руководством Марии Зубер и Дэвида Смита. Север находится наверху. Примечательные особенности включают вулканы Тарсиса на западе (включая гору Олимп ), Долину Маринерис к востоку от Фарсиса и бассейн Эллады в южном полушарии.

Первое полное испытание аэроторможения

Космический корабль был запущен с помощью меньшей ракеты Delta II , что потребовало ограничения веса космического корабля. Чтобы достичь почти круговой орбиты, необходимой для миссии, при сохранении топлива, команда разработала серию маневров аэроторможения . Аэроторможение было успешно предпринято миссией Магеллан на Венере , но первое полное испытание новой процедуры должно было быть проведено MGS. [15]

Первоначально MGS был выведен на высокоэллиптическую орбиту , на завершение которой ушло 45 часов. Орбита имела перицентр 262 км (163 мили) над северным полушарием и апоцентр 54 026 км (33 570 миль) над южным полушарием. Впоследствии он будет переведен на круговую научную орбиту. [11]

После выхода на орбиту MGS выполнила серию изменений орбиты, чтобы опустить перицентр своей орбиты до верхних границ марсианской атмосферы на высоте около 110 км (68 миль). [16] Во время каждого прохода через атмосферу космический корабль замедлялся из-за сопротивления атмосферы. Это замедление привело к тому, что космический корабль потерял высоту при следующем проходе через апоапсис орбиты. MGS планировала использовать эту технику аэроторможения в течение четырех месяцев, чтобы снизить высшую точку своей орбиты с 54 000 км (33 554 миль) до высоты около 450 км (280 миль).

Примерно через месяц после начала миссии было обнаружено, что давление воздуха из атмосферы планеты заставило одну из двух солнечных панелей космического корабля отклониться назад. Рассматриваемая панель получила небольшие повреждения вскоре после запуска, масштабы которых не стали очевидными до тех пор, пока не подверглись воздействию атмосферных сил. MGS пришлось поднять из атмосферы, чтобы предотвратить дальнейшее повреждение солнечной панели, и необходимо было разработать новый план миссии. [11]

С мая по ноябрь 1998 года аэродинамическое торможение было временно приостановлено, чтобы позволить орбите занять правильное положение относительно Солнца и обеспечить оптимальное использование солнечных панелей. Хотя сбор данных во время аэроторможения не входил в первоначальный план миссии, все научные инструменты оставались работоспособными и получили огромные объемы данных в течение этого «неожиданного бонусного периода наблюдений». [11] Команда смогла оценить больше информации об атмосфере в течение определенного периода времени, а не ожидаемых фиксированных времен 02:00 и 14:00, а также собрать данные во время трех близких сближений с Фобосом. [17]

Наконец, с ноября 1998 г. по март 1999 г. аэродинамическое торможение возобновилось и сократило высшую точку орбиты до 450 км (280 миль). На этой высоте MGS облетал Марс каждые два часа. Аэроторможение должно было прекратиться в тот момент, когда орбита заняла правильное положение относительно Солнца. В желаемой ориентации для картографических операций космический корабль всегда пересекал дневной экватор в 14:00 (по местному марсианскому времени), двигаясь с юга на север. Эта геометрия была выбрана для повышения общего качества результатов научных исследований. [16]

Результаты миссии

Картирование

Космический корабль облетел Марс один раз каждые 117,65 минут на средней высоте 378 км (235 миль). Почти полярная орбита (наклонение = 93°), почти идеально круглая, переместилась от южного полюса к северному чуть менее чем за час. Высота была выбрана таким образом, чтобы орбита была солнечно-синхронной, чтобы все снимки одних и тех же объектов поверхности, сделанные космическим аппаратом в разные даты, были сделаны при одинаковом освещении. После каждого витка космический корабль рассматривал планету на 28,62° к западу, поскольку Марс вращался под ней. Фактически, для MGS всегда было 14:00, поскольку она перемещалась из одного часового пояса в другой точно так же быстро, как Солнце. После семи солов и 88 витков космический корабль примерно повторит свой предыдущий путь со смещением на 59 км к востоку. Это обеспечило полное покрытие всей поверхности. [11]

В рамках своей расширенной миссии MGS сделала гораздо больше, чем просто изучила планету, находящуюся непосредственно под ней. Обычно он выполнял крены и тангажи, чтобы получить изображения вне надира . Маневры по крену , называемые ROTO (возможности наведения только при крене), переворачивали космический корабль влево или вправо от наземной траектории, чтобы снимать изображения под углом до 30 ° от надира. Можно было добавить маневр по тангажу , чтобы компенсировать относительное движение космического корабля и планеты. Это называлось CPROTO (возможность нацеливания с компенсацией тангажа и крена) и позволяло получать изображения с очень высоким разрешением с помощью бортовой MOC (камеры, вращающейся вокруг Марса). [18]

В дополнение к этому, MGS может делать снимки других орбитальных тел, таких как другие космические корабли и спутники Марса. В 1998 году он сделал изображение того, что позже было названо монолитом Фобоса , найденного на изображении MOC 55103. [19]

Монолит Фобоса (справа от центра), снимок MGS (MOC Image 55103) в 1998 году.

Проанализировав сотни фотографий марсианской поверхности в высоком разрешении, сделанных космическим кораблем, группа исследователей обнаружила, что выветривание и ветры на планете создают формы рельефа, особенно песчаные дюны, удивительно похожие на те, что встречаются в некоторых пустынях на Земле. [20]

Другие открытия этой миссии:

Тест Ленса-Тирринга

Данные MGS были использованы для проверки общей релятивистской прецессии Лензе-Тирринга , которая состоит из небольшой прецессии плоскости орбиты пробной частицы, движущейся вокруг центральной вращающейся массы, такой как планета. Интерпретация этих результатов обсуждается. [30] [31]

Дополнительные доказательства наличия воды на Марсе

Были обнаружены сотни оврагов, образовавшихся из жидкой воды, возможно, в недавнее время. [32] [33] [34]

В нескольких каналах на Марсе обнаружены внутренние каналы, которые предполагают устойчивые потоки жидкости. Самый известный — в Нанеди Валлес . Еще один был найден в долине Ниргал . [28]

Внутренний канал на дне долины Нанеди, что позволяет предположить, что вода текла довольно долгое время. Изображение из четырехугольника Lunae Palus

6 декабря 2006 года НАСА опубликовало фотографии двух кратеров на Терра Сиренум и Центавра Монтес , которые, судя по всему, показывают наличие текущей воды на Марсе в какой-то момент между 1999 и 2001 годами. Снимки были сделаны Mars Global Surveyor и, вполне возможно, являются последними работами космического корабля. вклад в наши знания о Марсе и вопрос о том, существует ли вода на планете. [35]

Свидетельства возможного недавнего притока воды

Другие фотографии

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Глобальный исследователь Марса". Сайт НАСА по исследованию Солнечной системы . Проверено 1 декабря 2022 г.
  2. ^ abcdef Mars Global Surveyor Орбитальная информация Элементы аэротормозной орбиты (TBL) . mars.jpl.nasa.gov (Технический отчет). Декабрь 2004 г.
  3. ^ ab "Mar Global Surveyor - Научное резюме". НАСА . Лаборатория реактивного движения . Проверено 6 октября 2013 г.
  4. ^ abcde «Потеря контакта с космическим кораблем Mars Global Surveyor (MGS)» (PDF) . НАСА. 13 апреля 2007 г. Архивировано из оригинала (PDF) 16 марта 2010 г. . Проверено 28 декабря 2010 г.
  5. ^ Аб Данн, Марсия (27 октября 1996 г.). «НАСА не рискует с марсоходом». Лос-Анджелес Таймс . Проверено 12 сентября 2021 г.
  6. ^ ab «MGS - Научные цели». НАСА . Лаборатория реактивного движения . Проверено 6 октября 2013 г.
  7. ^ «Один орбитальный аппарат Марса делает первые фотографии других орбитальных аппаратов» . Пресс-релиз НАСА/Лаборатории реактивного движения . Проверено 17 июня 2005 г.
  8. ^ «Подробно | Mars Global Surveyor» . Исследование Солнечной системы НАСА . Проверено 21 декабря 2020 г. .
  9. ^ «Глобальный исследователь Марса НАСА, возможно, подходит к завершению миссии» (пресс-релиз). НАСА . 21 ноября 2006 года . Проверено 19 мая 2009 г.
  10. ^ «НАСА – NSSDCA – Космический корабль – Подробности» . nssdc.gsfc.nasa.gov .
  11. ^ abcdef Олби, Арден Л.; Арвидсон, Раймонд Э.; Паллукони, Фрэнк; Торп, Томас (2001). «Обзор миссии Mars Global Surveyor». Журнал геофизических исследований: Планеты . 106 (Е10): 23291–23316. Бибкод : 2001JGR...10623291A. дои : 10.1029/2000JE001306 . ISSN  2156-2202.
  12. ^ «Проектирование и разработка камеры Mars Observer». Мссс.com. 16 сентября 1992 года . Проверено 7 октября 2010 г.
  13. ^ Майкл К. Малин; Кеннет С. Эджетт; Брюс А. Кантор; Майкл А. Каплинджер; Г. Эдвард Дэниэлсон; Эльза Х. Дженсен; Майкл А. Рэвин; Дженнифер Л. Сандовал; Кимберли Д. Супульвер (6 января 2010 г.). «Обзор научного исследования камеры Mars Orbiter Camera 1985–2006 годов». Марс – Международный журнал науки и исследования Марса . 5 : 1–60. Бибкод : 2010IJMSE...5....1M. дои : 10.1555/mars.2010.0001. S2CID  128873687.
  14. ^ abc «Mars Global Surveyor: Миссия». mars.nasa.gov . Проверено 20 декабря 2020 г.
  15. ^ "MGS Aerobraking". mgs-mager.gsfc.nasa.gov . Проверено 16 декабря 2020 г.
  16. ^ AB Дэниел Т. Лайонс; Джозеф Г. Бирер; Паскуале Эспозито; М. Дэниел Джонстон; Уильям Х. Уиллкоксон (май 1999 г.). «Глобальный исследователь Марса: обзор миссии по аэроторможению». Журнал космических кораблей и ракет . 36 (3): 307–313. Бибкод : 1999JSpRo..36..307L. дои : 10.2514/2.3472.
  17. ^ "Mars Global Surveyor Аэроторможение на Марсе" . mars.nasa.gov . Проверено 16 декабря 2020 г.
  18. ^ "Выпуск Mars Global Surveyor MOC2-862" . www.msss.com . Проверено 1 января 2021 г.
  19. ^ «Изображения Марса и всех доступных спутников». photojournal.jpl.nasa.gov . Проверено 28 декабря 2020 г.
  20. ^ Малин, MC ; Эджетт, Канзас (25 октября 2001 г.). «Камера Mars Global Surveyor Mars Orbiter: межпланетный круиз в рамках основной миссии» (PDF) . Журнал геофизических исследований . 106 (Е10): 23429–23570. Бибкод : 2001JGR...10623429M. дои : 10.1029/2000JE001455 .
  21. ^ "Приманка гематита". НАСА. 28 марта 2001 г. Архивировано из оригинала 2 апреля 2017 г. Проверено 16 августа 2017 г.
  22. ^ "Выпуск Mars Global Surveyor MOC2-281" . Mars.jpl.nasa.gov. 24 мая 2001 года . Проверено 7 октября 2010 г.
  23. ^ "Выпуск Mars Global Surveyor MOC2-367" . Мссс.com. 21 мая 2003 года . Проверено 7 октября 2010 г.
  24. ^ Смит, Майкл Д.; Перл, Джон К.; Конрат, Барни Дж.; Кристенсен, Филип Р. (2001). «Один марсианский год наблюдений за атмосферой на термоэмиссионном спектрометре». Письма о геофизических исследованиях . 28 (22): 4263–4266. Бибкод : 2001GeoRL..28.4263S. дои : 10.1029/2001GL013608 . ISSN  1944-8007. S2CID  140167014.
  25. ^ Хинсон, ДП; Смит, доктор медицины; Конрат, Би Джей (2004). «Сравнение температур атмосферы, полученных с помощью инфракрасного зондирования и радиозатмения Mars Global Surveyor». Журнал геофизических исследований: Планеты . 109 (Е12): Е12002. Бибкод : 2004JGRE..10912002H. дои : 10.1029/2004JE002344 . ISSN  2156-2202.
  26. Смит, Майкл Д. (29 апреля 2008 г.). «Наблюдения марсианской атмосферы с помощью космических аппаратов». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 36 (1): 191–219. Бибкод : 2008AREPS..36..191S. doi :10.1146/annurev.earth.36.031207.124334. ISSN  0084-6597.
  27. ^ Клэнси, RT; Сандор, Би Джей; Вольф, MJ; Кристенсен, PR; Смит, доктор медицины; Перл, Джей Си; Конрат, Би Джей; Уилсон, Р.Дж. (2000). «Взаимное сравнение наземных измерений температуры атмосферы в миллиметрах, MGS TES и Viking: сезонная и межгодовая изменчивость температур и пылевой нагрузки в глобальной атмосфере Марса». Журнал геофизических исследований: Планеты . 105 (Е4): 9553–9571. Бибкод : 2000JGR...105.9553C. дои : 10.1029/1999JE001089 . ISSN  2156-2202.
  28. ^ abc Малин, Майкл С.; Эджетт, Кеннет С. (2001). «Камера орбитального аппарата Mars Global Surveyor: межпланетный круиз в рамках основной миссии». Журнал геофизических исследований: Планеты . 106 (Е10): 23429–23570. Бибкод : 2001JGR...10623429M. дои : 10.1029/2000JE001455 . ISSN  2156-2202.
  29. ^ Мотазидян, Т. 2003. Текущая вода на Марсе в настоящее время. Лунная и планетная наука XXXIV. 1840.pdf
  30. ^ Крог К. (ноябрь 2007 г.). «Комментарий к записи «Доказательства наличия гравитомагнитного поля Марса»". Классическая и квантовая гравитация . 24 (22): 5709–5715. arXiv : astro-ph/0701653 . Бибкод : 2007CQGra..24.5709K. doi : 10.1088/0264-9381/24/22/N01. S2CID  12238950.
  31. ^ Иорио Л. (июнь 2010 г.). «Об испытании Ленсе-Тирринга с Mars Global Surveyor в гравитационном поле Марса». Центральноевропейский физический журнал . 8 (3): 509–513. arXiv : gr-qc/0701146 . Бибкод : 2010CEJPh...8..509I. дои : 10.2478/s11534-009-0117-6. S2CID  16052420.
  32. ^ Малин, MC; Эджетт, Кеннет С. (2000). «Выпуск Mars Global Surveyor MOC2-1618». Наука . 288 (5475): 2330–2335. Бибкод : 2000Sci...288.2330M. дои : 10.1126/science.288.5475.2330. ПМИД  10875910 . Проверено 7 октября 2010 г.
  33. ^ Малин, MC; Эджетт, Канзас; Поселова Л.В.; МакКолли, С.М.; Добря, EZN (8 декабря 2006 г.). «Современная скорость образования ударных кратеров и современная активность оврагов на Марсе». Наука . 314 (5805): 1573–1577. Бибкод : 2006Sci...314.1573M. дои : 10.1126/science.1135156. ISSN  0036-8075. PMID  17158321. S2CID  39225477.
  34. ^ "Выпуск Mars Global Surveyor MOC2-239" . Mars.jpl.nasa.gov . Проверено 7 октября 2010 г.
  35. ^ «Изображения НАСА показывают, что вода все еще течет короткими струями на Марсе» . НАСА/Лаборатория реактивного движения . Проверено 31 декабря 2020 г.

Внешние ссылки