2001 Mars Odyssey

2001 Mars Odyssey

Kunstner billede af Orbiter 2001 Mars Odyssey

2001 Mars Odyssey er et NASA rumsonde i kredsløb i 2002 omkring Mars. Denne Orbiter forholdsvis lille arv af "bedre, hurtigere, billigere 'vigtigste mål var at udarbejde en mineralsk kort og distribution af kemiske elementer på overfladen af ​​Mars og til påvisning af eventuel tilstedeværelse af vand på med sine tre videnskabelige instrumenter arvet dels fra Mars Observer.

Mars Odyssey har perfekt opfyldt sin mission: de instrumenter i rumsonden hjalp fremhæve store mængder af is, der er gemt i de to poler, og har været med til at fremhæve den overflod særligt vigtigt kalium. Den billeddannende spektrometer THEMIS blev brugt til at etablere et globalt kort over Mars i synligt lys og infrarød og viste tilstedeværelsen af ​​store koncentrationer af olivin, som beviser, at den tørre periode, der startede i marts ved der meget længe. Endelig de oplysninger, som sonden blev brugt til at vælge landing sites mer rovere. Sonden hvis mission blev udvidet til 5 gange, forbliver i drift i 2012 mere end ti år efter lanceringen. Det fungerer også som et teleselskab relæ mellem Jorden og Mars landingsstel såsom MER rovers.

Baggrund: arven fra Faster Bedre Billigere politik

1992 NASA lancerer Mars Observer Orbiter, men tre dage før den forventede dato for sin Mars kredsløb indsættelse, er kontakt med sonden tabt. Den manglende af denne særligt kostbare opgave medføre en gennemgribende revision af den amerikanske strategi om udforskning af solsystemet. NASA besluttet at iværksætte rumsonder nu mindre sofistikeret, men stramt budget: Målet er ikke at miste alt i tilfælde af fejl, samtidig med at realiseringen af ​​et større antal missioner med en forkortet udviklingscyklus. Dette er den "bedre, hurtigere, billigere" som blev mottoet for det nye Discovery-program. Som en del af dette program og hver gunstig sammenhæng Mars og Jorden, NASA planlægger at sende både en plads Probe Orbiter type, som skal gøre sine bemærkninger fra kredsløb om Mars, og en anden type LG, der står for jord på Mars jord til at indsamle videnskabelige data. Målsætningerne, der oprindeligt er tildelt til Mars Observer uheldige, fordeles mellem orbiters meget lettere det nye program: derfor taget kopier af videnskabelige instrumenter Mars Observer om bord Mars Global Surveyor at blive lanceret i 1996, Mars Klima Orbiter, Mars Odyssey og Mars Reconnaissance Orbiter.

De første to sonder af det nye program, der blev lanceret i 1996, perfekt opfylde deres mission: delstaterne Mars Pathfinder lander på Mars og frigiver den første mobile robot extraplanétaire, Sojourner, der udforsker området for et par uger; hans side Orbiter Mars Global Surveyor vender tilbage i ni år en hidtil uset mængde data på atmosfæren, overfladen og interne struktur Mars. Ifølge hans planer, NASA lanceret i slutningen af ​​1998 / begyndelsen af ​​1999 to nye sonder, mens Mars er igen i en gunstig position, men Mars Climate Orbiter og Mars Polar Lander er begge ofre for svigt med tre måneders mellemrum før har startet videnskabelige del af deres mission. Stillet over for denne række af katastrofale svigt klart relateret til sin nye doktrin, besluttede NASA at suspendere alle fremtidige missioner sin Mars udforskning program, herunder to rumsonder Mars Surveyor 2001 nærmer sig sin afslutning. Orbiter, Mars Odyssey fremtiden, har meget lignende karakteristika Mars Climate Orbiter eller tab af sonden er primært knyttet til menneskelige fejl. NASA beslutter meget hurtigt at give grønt lys til færdiggørelsen af ​​Mars Odyssey af fabrikanten Lockheed Martin. Den lander Mars Surveyor 2001 Lander i mellemtiden vil nogensinde lanceret og vil give reservedele tank til efterfølgende missioner. De samlede udgifter til Mars Odyssey er vurderet til $ 297.000.000.

Mål

Den videnskabelige hovedformål med Mars Odyssey er at kortlægge fordelingen af ​​mineraler og kemiske elementer på overfladen af ​​Mars. Sonden skal desuden:

  • bestemme mængden af ​​hydrogen opbevaret ved lavvandede dybder hovedsagelig i form af vandis
  • opnå høj opløsning infrarøde termiske billeder af disse mineraler
  • give oplysninger om topologi af overfladen af ​​Mars
  • Angiv stråling miljø Mars i forberedelse til fremtidige bemandede missioner til Mars.

Mars Odyssey bør også tjene som et relæ til kommunikation mellem Jorden og amerikansk gear eller andre lande placeret på overfladen af ​​Mars.

Tekniske karakteristika rumsonden

Mars Odyssey, som har tilnærmelsesvis form som en kasse på 2,2 × 1,7 × 2,6 meter, vejer 725 kg ved lancering herunder 331,8 kg og 44,5 kg af drivmiddel videnskabelige instrumenter. Flere enheder er knyttet til sonden kroppen og er indsat, når sonden i kredsløb solpaneler, den store antenne gain og mat 6 meter er forsynet med gamma spektrometer sensoren. Den rumfartøj er opdelt i to moduler: fremdrivningsenheden omfatter tanke, motorer og ledninger til cirkulation af drivmidler. Udstyret Modulet omfatter udstyr, som sikrer driften af ​​rumfartøjer og videnskabelige instrumenter.

Perron

Sonden struktur er i det væsentlige fremstillet af aluminium med titanium dele for at sikre stivheden samtidig minimere stigningen i massen. Massen af ​​strukturen er 81,7 kg.

Mars Odyssey omfatter flere typer af raketmotor. Den mest kraftfulde motor, der brænder hypergolske en blanding af hydrazin og nitrogentetroxid og har et minimum på 695 Newton fremstød, bruges kun én gang til indsættelse i kredsløb omkring Mars. Til kursus korrektioner og styre orienteringen af ​​sonden har fire motorer 22 N. stak og 4 motorer stak N. 0.9. Drivmidlerne injiceres i motoren ved tryk helium lagres i en dedikeret tank. Hele fremdriftssystem udgør en masse på 49,7 kg uden drivgas.

Den elektriske strøm leveres af tre solpaneler, der har et samlet areal på 7 m² belagt typen GaAs solceller til energi, som er nødvendig, hvis det opbevares i en nikkel-brint batteri på 16 amperetimer. Panelerne producerer 750 watt på Mars 'bane og 1500 W i Jordens bane. Panelerne er lavet, når sonden i kredsløb. Hele systemet styre produktion og regulering af energi har en masse på 86 kg.

Telekommunikation udføres med X-band og UHF Earth landere og rovere med på overfladen af ​​Mars. Den høje gain parabol 1,3 meter i diameter kan bruges samtidigt at modtage instruktioner fra Jorden og transmittere de indsamlede videnskabelige data. Den høje forstærkning antennen er indsat, når den færdige 'Aerobraking' fase. Det kan være orienteret med to frihedsgrader. Sonden har også et medium stor rektangulær antenne gevinst på 7,1 cm i midten af ​​high-gain antenne. Endelig en lille gevinst på 4,4 cm i diameter antenne kan bruges i nødstilfælde, eller når high-gain antenne peger mod Jorden. Hele kommunikationssystem har en masse på 23,9 kg.

Orientering kontrol sonden er baseret på tre par redundante sensorer hver består af en stjerne syn og en sol sensor. For at ændre dens orientering Mars Odyssey 2001 bruger begge reaktions- hjul og små raketmotorer. Hele orientering styresystem har en masse på 23,4 kg.

Videnskabelig Instrumentering

Mars Odyssey integrerer tre videnskabelige instrumenter, som er delvis en arv fra den ulyksalige Mars Observer.

Den billeddannende spektrometer-THEMIS

Den billeddannende spektrometer Thermal Imaging System Emission dirigerer kortlægning af geologiske ressourcer fra marts til via en high definition kamera koblet til et spektrometer der opererer i det infrarøde og synligt lys. I det infrarøde, instrumentet anvender ni spektralbånd at identificere mineraler såsom carbonater, silicater, hydroxider, sulfater, hydrotermiske silicaer, oxider og phosphater. Denne multi-spektral metode bør navnlig gøre det muligt at identificere mineraler, der dannes i nærvær af vand, samtidig med at den geologiske indstilling. Det middel, som er 54,5 cm lang 37 cm høj og 28,6 cm bred, har en masse på 11,2 kg og forbruger 14 watt.

Gamma ray spektrometer GRS

De spektrometer gammastråler Gamma ray Spectrometer bruges også til at bestemme komponenterne i overfladen af ​​Mars. Overfladen af ​​planeten rammes konstant af kosmiske stråler er meget energisk karakter. Komponenterne i jorden reagerer ved at udsende mere eller mindre energi neutroner. Disse slående tur af atomkerner fødslen til to processer: enten neutron- bounces efter at bringe en del af sin energi til kernen, som genopretter form af gammastråler er neutron absorberes af kernen bliver ustabil og Derfor radioaktive og som sønderdeles også producerer gammastråler. I begge tilfælde energien af ​​gammastråler kan identificere den type emne, der har udstedt den. GRS spektrometer ved at måle energien i den reflekteres af jorden stråling, for at måle den overflod i de observerede området elementer og for at kortlægge fordelingen heraf på overfladen af ​​Mars. Instrumentet er afsluttet ved to neutron spektrometre: den første er i stand til at detektere en lang række neutroner, mens den anden er specialiseret i højenergineutroner. Disse sensorer anvendes til at måle den overflod af hydrogenatomer til stede i marsjorden til en dybde på mindre end en meter og udlede den overflod af vand-is. For gamma-ray detektor af GRS instrumentet ikke forstyrres af gammastråling, der udsendes af satellitten af ​​metalstrukturen, er det placeret ved enden af ​​en måtte på 6,2 meter, som er indsat i Efter kortlægningen fase. Germanium krystal hjerte sensoren skal udsættes for vakuum for at opnå den lave temperatur, som er nødvendig for driften. Men partiklerne rammer enden ændrer krystal og reducere spektrale opløsning struktur. Denne evne er genoprettet ved at bringe den til 100 ° C i tocifrede timer: at nå denne temperatur, er et dæksel anbragt på beholder indeholdende krystallen lukket. GRS har en masse på 30,5 kg og forbruger 32 watt.

MARIE partikelenergien detektor

Set fra en fremtidig bemandet rummission til Mars, Mars Odyssey indeholder et instrument til at vurdere niveauet af den farligste stråling, der kunne bemandet på Jorden-Mars distance og kredsløb omkring Mars. Le Mars Radiation Environment Experiment foranstaltning ioniseret energirige partikler, der udsendes af solen og galaktiske kosmiske stråler oprindelse, hvis energi er mellem 15 og 500 MeV. MARIE et spektrometer med en åbning på 68 °. Instrumentet, der har en masse på 3,3 kg forbruger 7 watt.

Gennemførelsen af ​​missionen

Lancering og i kredsløb omkring Mars

Mars Odyssey rumfartøj er lanceret fra Cape Canaveral, Florida 7 April 2001 af en Delta II-raket-7425 og marts nåede 24 oktober 2001 på 2:00 30. Efter ca. 46.000.000 mil, sonden 24. oktober til 2001 passager bag Mars i en højde på 300 km og antænder sin hovedmotor reducere sin hastighed og passer godt ind i kredsløb om planeten. Raketmotoren 695 Newton tryk, som anvendes i 19,7 minutter ved brænding ca. 262,8 kg af drivmiddel, sonden på en meget excentrisk polær bane dækket i 18 timer og 36 minutter. For at nå sit cirkulære lave kredsløb om Jorden, sonden ændrer den i de følgende tre måneder ved hjælp atmosfærisk bremseteknik udviklet af Mars Global Surveyor. Denne teknik er at ændre højden på rumfartøjer ved perigee så det trænger de øvre lag af Mars atmosfære og er bremset af træk genereret. Reduktionen hastighed opnået i hver bane forårsager et fald i højde Mars Odyssey til klimaks og hjælper med at bringe det gradvist fra 27 000 til 400 km. Operationen er delikat, fordi hvis sonden er for lav friktionskræfter kan forårsage dens ødelæggelse. På den anden side atmosfæren i Mars 'tæthed og tykkelse varierer hurtigt, så du er nødt til konstant at overvåge udviklingen af ​​disse parametre, og tilpasse perigee højde ved hver omdrejning. Denne overvågning af Mars vejr sikres både af Mars Global Surveyor og Mars Odyssey. Denne teknik sparer mere end 200 kg af drivmiddel. Atmosfærisk bremsefase ender 11 Jan 2002. Med små sonde raketmotorer perigee højde hæves gradvist til 400 km, mens højden sænkes fra 500 til 400 km. Disse manøvrer er afsluttet den 30. januar 2002. Sonden er nu på en polær sol-synkron bane, der gør det at flyve fra marts til maj lokale timer om eftermiddagen. Antennen er indsat high-gain 6 februar 2002.

Den primære mission

Den faktiske videnskab mission begynder 18 Februar 2002 med start-up videnskabelige instrumenter. NASA ingeniører ankommer 13 mar 2002 at genstarte MARIE instrumentet brød i august 2001, mens rumfartøjet var på vej til Mars. I maj 2002 indsamlet af spektrometre data neutronstjerner GRS kan bekræfte tilstedeværelsen af ​​vand i en andel på 50% i volumen ved overfladen lag af den sydlige pol. For sin del af THEMIS instrumentet giver samme måned lovende infrarøde data til at identificere klart oven meget forskellige geologiske lag på overfladen af ​​Mars. I juni 2002, er gamma spektrometer detektor tændt: måtten som understøtter er indsat. Medio oktober 2002 kuldioxid lag, der dækker den nordlige pol i en del af året fordamper. GRS Instrumentet viser da, at nordpolen også indeholder mængder vand endnu vigtigere end de opdages på Sydpolen et par måneder tidligere. Den 28. august 2003 MARIE instrumentet mislykkes: MARIE en elektronisk komponent er sandsynligvis blevet beskadiget af sol partikel. Ingeniører vil ikke være i stand til at genstarte den.

Den udvidede mission

Første og anden forlængelse

Den 24. august, 2004 primære mission Mars Odyssey ender, men NASA godkendt en første forlængelse af missionen til september 2006 med henblik på at sammenligne de klimatiske fænomener påvirker planeten fra det ene år til det andet. Således kan forskerne observere ændringer i indlandsisen, eller andre atmosfæriske fænomener. Denne udvidede mission hjælper også til at yde værdifuld bistand til Mars-missioner igangværende eller fremtidige: næsten 85% af de indsamlede af MER rovers, der landede i 2003 data, vil passere til Jorden gennem UHF kommunikation relæ Mars Odyssey . Desuden vil data indsamlet af Orbiter hjælpe vælge landingsstedet for Phoenix sonden sonde lanceret i 2008. Endelig vil Odyssey vejlede Orbiter Mars Reconnaissance Orbiter, som er placeret i kredsløb omkring den røde planet I marts 2006 analysere Mars vejr. Som Mars Odyssey, den Mars Reconnaissance Orbiter bruges faktisk svag Mars atmosfære til at sætte farten ned og placeres på sin endelige bane.

Tredje og fjerde forlængelse: orbital skift

I oktober 2008 mission sonden forlænges for tredje gang frem til september 2010. I denne nye fase af missionen af ​​rumsonden, er den lokale flyvetid gradvist ændret til vedtagelsen af ​​05:00 efter tre timer og 45 minutter til middag Denne ændring skulle forbedre ydeevnen af ​​THEMIS instrument, men det GRS gamma spektrometer skal lukkes ned på denne tid af overgang det for varmt til at give brugbare resultater. Ændring af rollover tid er meget gradvis og den nye bane er nået i juni 2009. En fjerde forlængelse indtil august 2012 er besluttet at fortsætte med at studere variationerne fra år til de andre fænomener som variationer, der påvirker dækningen af ​​is polar cap, støvstorme og skyer. Denne udvidelse bør også gøre det muligt at tegne et mere detaljeret kort over den mineralogiske sammensætning af overfladen af ​​planeten. En femte forlængelse indtil juli 2014, bør sikre dækning af landing af Mars Science Laboratory planlagt for august 2012. Ifølge en talsmand fra JPL sonde kunne fortsætte driften indtil 2016 og eventuelt i -delà.

Relay landing Mars Science Laboratory

Den 8. juni 2012 Mars Odyssey går i overlevelse mode, da den registrerer unormal adfærd af en af ​​dens reaktion hjul, som anvendes til at styre dens orientering. Denne hændelse kommer på et dårligt tidspunkt, fordi det forventes, at sensoren relæer oplysningerne fra Mars Science Laboratory under sin nedstigning til Mars jord, der er planlagt for august 6 i samme år. Efter at have testet i over to uger driften af ​​reservehjulet reaktion hjul, der ikke havde været aktiveret siden begyndelsen af ​​missionen blev rumfartøjet erklæret brugbar og genoptager sin videnskabelige dataindsamling. Sonden starter igen kortvarigt i overlevelse mode derefter 11 juli hun udførte et lille kursus korrektion. Men situationen atter er normal og den 24. juli en endelig manøvre til plads styrer Mars Odyssey i en bane, der vil gøre det muligt at videresende realtidsdata fra MSL under sin landing. De andre to sonder i kredsløb, Mars Express og Mars Reconnaissance Orbiter, også optage videregivet af MSL data, men vil ikke være i stand til at videresende det samme.

Vigtigste resultater

GRS spektrometer og neutron spektrometre forbundet med det bidraget til at fremhæve store mængder af is, der er gemt i de to poler og tilstedeværelsen af ​​is og mere moderat mængde mellembreddegrader. Samme instrument har været med til at udarbejde det første kort over fordelingen af ​​kemiske elementer på overfladen af ​​planeten. GRS aktiveret navnlig at måle sammensætningen af ​​følgende: hydrogen, silicium, jern, kalium, thorium, chlor. Skorpen af ​​planeten to gange især indeholde mere kalium end Jordens skorpe. Undersøgelsen bekræftede, at de vigtigste elementer, der er nødvendige for fremkomsten af ​​liv var til stede på Mars. Den THEMIS instrument viste høje koncentrationer af olivin i en af ​​kløfterne i Valles Marineris der viser, at den tørre periode, der startede i marts ved der meget længe. En omfattende fotografisk dækning af Mars i infrarødt og synligt lys blev udført for første gang med en opløsning på 10 meter. Endelig de oplysninger, som sonden blev brugt til at udvælge de landingssteder MER rovers især webstedet valgt til Opportunity Meridiani Planum på grund af sin rigdom i hæmatit, et mineral som regel dannet på Jorden i tilstedeværelse af vand. Instrumentet MARIE fastslået, at de strålingsniveauer i kredsløb omkring Mars var to til tre gange højere end målt i kredsløb om Jorden.

Oprindelsen af ​​navnet

Oprindeligt kaldet Mars Odyssey 2001 Mars Surveyor Orbiter at blive lanceret på nogenlunde samme periode som landeren Mars Surveyor Lander 2001. I maj 2000 NASA opgav projektet på en mission Martian jord, især efter sonde svigt i Mars Climate Orbiter og Mars Polar Lander udgangen af ​​1999. Derfor er den amerikanske rumfartsorganisation ændret navnet på missionen: 2001 Mars Odyssey naturligvis minder arbejde videnskab forfatter -Fiction Arthur C. Clarke, især hans roman 2001 A Space Odyssey.

Forrige artikel 550 år BC. AD