- Jaka jest minimalna informacja przy maksymalnym koszcie?
- To są starty stacji kosmicznych na Marsa.
18 listopada 2013 r. z Przylądka Canaveral wystrzelono rakietę Atlas-V z automatyczną stacją międzyplanetarną MAVEN, zaprojektowaną do badania atmosfery Marsa.
Wszystkie systemy wyrzutni SLC-4 działały doskonale - o godzinie 13:18 czasu lokalnego okolice kosmodromu zadrżały od potężnego ryku RD-180 (w obu etapach startu Atlas-V używane są silniki rosyjskiej produkcji). pojazd). 300-tonowy zespół ziejący ogniem oderwał się od wyrzutni i gwałtownie zwiększając prędkość rzucił się na spotkanie gwiazd. W 27 minut po wejściu na referencyjną niską orbitę okołoziemską wystrzelono silniki górnego stopnia „Centaur”: MAVEN uzyskał drugą prędkość kosmiczną i wszedł na trajektorię odlotu na Marsa.
Pierwszy manewr naprawczy zaplanowano na 3 grudnia. Za 10 miesięcy, 22 września 2014 roku, stacja po przebyciu 300 milionów kilometrów w lodowatej czerni powinna wejść na orbitę Marsa. Rozpocznie się misja naukowa o szacowanym czasie trwania 1 roku ziemskiego.
Wystrzelenie w ramach programu MAVEN stało się jedną z głównych intryg w dziedzinie startów kosmicznych w 2013 roku - całkowite lub częściowe zawieszenie prac agencji rządowych USA od 1 października 2013 roku naraziło na ryzyko planowaną wyprawę na Czerwoną Planetę, mimo pełna gotowość wszystkich systemów technicznych rakiety i systemu kosmicznego, a także dobre „okno czasowe” na wystrzelenie na Marsa. Zaistniała realna groźba przerwania wszystkich zaplanowanych terminów i przesunięcia uruchomienia MAVEN na 2016 rok.
I to pomimo tego, że sam statek kosmiczny był już na przylądku Canaveral od sierpnia, intensywnie przygotowywany do lotu, a gotowy pojazd startowy Atlas-V czekał w hali montażowej kosmodromu!
Absurdalną sytuację uratowali prawnicy NASA, którzy znaleźli lukę w prawie, zgodnie z którą uruchomienie sondy międzyplanetarnej spełnia kryteria wykluczenia MAVENA z listy przymusowych cięć budżetowych. Pięcioletnia praca pracowników University of Colorado i laboratorium badań kosmicznych University of Berkeley nie poszła na marne - stacja międzyplanetarna o wartości 671 mln USD (samo stworzenie sondy kosztowało 485 mln USD, kolejne 187 mln zostały wydane na przygotowanie do startu i zakup rakiety nośnej Atlas-V) został bezpiecznie wysłany do zamierzonego celu.
MAVEN stał się 45. misją na Marsa i dziesiątą orbitalną misją rozpoznawczą NASA w pobliżu Czerwonej Planety. Nazwa sondy to złożony skrót od Mars Atmosphere i Volatile EvolutioN, co w pełni oddaje zadania nadchodzącej wyprawy. MAVEN jest przeznaczony do badania atmosfery Marsa - cienkiej gazowej powłoki, której ciśnienie w warstwie przypowierzchniowej wynosi zaledwie 0,6% ziemskiej atmosfery, a skład gazu jest całkowicie nieprzydatny do ludzkiego oddychania (marsjańska atmosfera jest prawie w całości - 95% - dwutlenek węgla).
Migawka aparatu Wikingów, 1976
Ale nawet ta słaba atmosfera nieustannie zanika - mała grawitacja Marsa nie jest w stanie utrzymać powłoki gazowej wokół planety. Każdego roku kosmiczny wiatr „zdmuchuje” jego górne warstwy w kosmos, skazując Marsa na przekształcenie się w zamarznięty blok kamienia, podobny do Księżyca czy Merkurego.
Ale kiedy powinno to nastąpić? A jak wyglądał Mars w odległej przeszłości, kiedy jego powłoka gazowa nie była jeszcze tak silnie wyładowana? Jakie jest tempo zanikania atmosfery marsjańskiej w wartościach bezwzględnych?
Oto, co powinien wykombinować statek kosmiczny MAVEN: poruszając się po orbicie eliptycznej o perycentrum 150 km i apocentrum 6200 km, powinien określić aktualny stan górnych warstw i charakter ich interakcji z wiatrem słonecznym. Ustal dokładną szybkość utraty atmosfery, a także czynniki wpływające na ten proces. Określ proporcje stabilnych izotopów w atmosferze, które powinny „rzucić światło” na historię marsjańskiego klimatu. Pośrednio będzie to w stanie odpowiedzieć na pytanie: czy w przeszłości istniały warunki, które pozwalały na obecność ciekłej wody na powierzchni Marsa?
Jedyne, co zasmuciło specjalistów NASA, to fakt, że nowa sonda orbitalna, ze względu na swoją niezwykle wydłużoną orbitę, nie może być wykorzystywana jako powtarzacz sygnałów z łazików.
MAVEN przechodzi testy wirówkowe
Na pokładzie sondy znajduje się 8 najnowocześniejszych instrumentów:
- zestaw do badania cząstek i pól (trzy analizatory cząstek „wiatru słonecznego”, czujnik fal Langmuira (oscylacje plazmy) oraz para magnetometrów indukcyjnych);
- spektrometr ultrafioletowy, który pozwala zdalnie określić parametry atmosfery i jonosfery odległej planety;
- spektrometr mas neutralnych i jonowych do badania składu izotopowego atmosfery Marsa.
Imponująca aparatura naukowa i systemy podtrzymywania życia, w tym system kontroli położenia, komputer pokładowy, panele słoneczne i sprzęt do komunikacji z Ziemią, zapewniający wymianę danych z prędkością do 10 Mbit/s – wszystko mieści się w obudowie o wymiarach 2, 3 x 2, 3 x 2 m (szerokość sondy z otwartymi panelami słonecznymi - 11 m). Masa urządzeń, systemów i aparatury naukowej wynosi 809 kg.
Czy Mars był podobny do Ziemi w odległej przeszłości? MAVEN na pewno wyjaśni tę kwestię. Najważniejsze jest bezpieczne dotarcie do celu. A to, jak pokazuje praktyka, jest bardzo trudne …
Kronika lotów na Marsa
Mars jest najczęściej odwiedzanym i najczęściej badanym ciałem niebieskim, przewyższającym nawet bliski nam księżyc pod względem tych kryteriów. Naukowców przyciąga wiele: stosunkowo krótki czas lotu (nawet przy istniejących technologiach - mniej niż rok). Odpowiednie warunki powierzchni: brak ekstremalnych ciśnień i temperatur, dopuszczalne promieniowanie tła, oświetlenie i grawitacja. Ze wszystkich planet Mars jest najbardziej odpowiedni do poszukiwania życia pozaziemskiego (nawet w odległej przeszłości), aw przyszłości nadaje się do lądowania ekspedycji załogowej na jego powierzchni.
Jednak droga do Czerwonej Planety jest zaśmiecona wypadkami i szczątkami ze statków kosmicznych: z 45 rozpoczętych ekspedycji nieco ponad połowa dotarła na Czerwoną Planetę. I tylko nieliczni byli w stanie w pełni zrealizować zaplanowany program.
Kosmos nie wybacza pośpiechu i najmniejszych błędów. Wielu „odkrywców Marsa” nie powiodło się na początku swojej misji. Dotyczy to przede wszystkim kosmicznego wyścigu lat 60., kiedy to na polecenie partii i rządu za wszelką cenę konieczne było uruchomienie aparatu i uzyskanie pierwszeństwa w kosmosie. W rezultacie stacje „Mars 1960A”, „1960B”, „Mariner-8” zginęły w ziemskiej atmosferze w wyniku wypadków z rakietami nośnymi.
Jeszcze więcej stacji było w stanie wejść na orbitę referencyjną, ale nie mogło osiągnąć trajektorii odlotu: ktoś utknął na LEO, jak Phobos-Grunt, a później wrócił na Ziemię w postaci olśniewająco jasnej kuli ognia; ktoś nie osiągnął prędkości niezbędnej do lotu na Marsa i zniknął bez śladu na rozległych heliocentrycznych orbitach („Mariner-3”). W sumie z 45 wystrzelonych sond tylko 31 (w tym MAVEN) było w stanie osiągnąć obliczoną trajektorię lotu na Marsa. Na korzyść naszego kraju, pierwszym statkiem kosmicznym, który obrał kurs na Czerwoną Planetę, była radziecka sonda Mars-1 (wystrzelona 1 listopada 1962 r.). Niestety, mówi o nim następny akapit.
Model międzyplanetarnej automatycznej stacji „Mars-1”
Prawdziwy koszmar zaczyna się podczas wielomiesięcznego lotu do Red Flight. Jedno złe polecenie - a urządzenie, tracąc orientację, traci zdolność komunikowania się z Ziemią, zamieniając się w bezużyteczne kosmiczne śmieci. Podobna uciążliwość wystąpiła ze stacją Mars-1 - wyciek azotu z cylindrów systemu kontroli położenia: utracono łączność ze stacją w odległości 106 mln km od Ziemi. Inne urządzenie – „Zond-2” – ucierpiało z powodu niepełnego ujawnienia paneli słonecznych: wynikające z tego przerwy w dostawie prądu spowodowały awarię urządzeń pokładowych, „Zond-2” po cichu wymarł przed swoimi twórcami. Według obliczeń balistycznych 6 sierpnia 1965 r. niekierowana sonda miała przelecieć w pobliżu Marsa.
Japońska sonda Nozomi zginęła bardzo ciężko i strasznie w bezkresie kosmosu. Brak własnej rakiety nośnej o niezbędnej mocy stał się złym omenem podczas wysyłania ekspedycji na odległą planetę, niemniej sprytni Japończycy mieli nadzieję uzyskać niezbędną prędkość poprzez złożone manewry grawitacyjne w pobliżu Ziemi i Księżyca. Oczywiście wszystko nie poszło zgodnie z planem – „Nozomi” zboczył z kursu. Japończykom udało się obliczyć nową trajektorię i ponownie skierować stację na Marsa, nawet jeśli byli spóźnieni o 4 lata. Teraz najważniejsze jest trzymanie się w kosmosie przez długi czas. Niestety… Potężny rozbłysk słoneczny uszkodził delikatne wypełnienie sondy. Do czasu zbliżenia się do Marsa hydrazyna zamarzła w zbiornikach - nie można było wydać impulsu hamowania, a Nozomi w rozpaczy przeleciała 1000 km nad powierzchnią Czerwonej Planety, nigdy nie wchodząc na orbitę bliską Marsa.
W bardzo ofensywnych okolicznościach amerykańska sonda "Mars Observer" (1993) została utracona - komunikacja z nią została przerwana na kilka dni przed przybyciem na Marsa. Najbardziej prawdopodobną przyczyną jest wybuch silnika z powodu wycieku składników paliwa.
Pierwszą, która pokonała trudną odległość i przekazała zbliżoną fotografię Czerwonej Planety, była amerykańska sonda Mariner 4, która przeleciała w pobliżu Marsa w lipcu 1965 roku.
Wiele pojazdów zginęło już na orbicie Marsa.
27 marca 1989 r. utracono łączność z radziecką stacją „Fobos-2”, która do tego czasu znajdowała się już na orbicie Marsa od 57 dni. Podczas swojej pracy „Fobos-2” przekazał na Ziemię unikalne wyniki badań naukowych dotyczących charakterystyki termicznej Fobosa, środowiska plazmowego Marsa i erozji jego atmosfery pod wpływem „wiatru słonecznego”. Niestety, główne zadanie misji - lądowanie minisond ProP-F i DAS na powierzchni Fobosa - nie powiodło się.
W 1999 roku, w dziwnych okolicznościach, amerykańska stacja „Mars Climate Orbiter” zginęła, wypalając się na pierwszej orbicie w atmosferze Czerwonej Planety. Wewnętrzne śledztwo NASA wykazało, że grupy robocze specjalistów stosowały różne systemy pomiarowe - metryczny i tradycyjny anglosaski (stopy, funty, cale). Od tego czasu NASA zakazała amerykańskich jednostek miar - wszystkie obliczenia są dokonywane wyłącznie w kilogramach i metrach.
Drzwi platformy do lądowania zamykają się wokół złożonego łazika Opportunity, 2003 r.
Na każdego, kto odważy się wylądować na powierzchni Marsa, czekają bardzo duże kłopoty - zdradliwa atmosfera jest zbyt słaba, by polegać na sile lin spadochronowych, ale wciąż zbyt gęsta, by zbliżyć się do powierzchni z kosmiczną prędkością. Może to zabrzmieć niecodziennie, ale Mars jest jednym z najbardziej złożonych ciał niebieskich pod względem lądowania!
Lądowanie odbywa się w kilku etapach: hamowanie silników, hamowanie aerodynamiczne w górnej atmosferze, zwalniający spadochron, ponowne hamowanie silników, miękkie lądowanie silników/poduszek powietrznych lub unikalny „zawór powietrza”. Osobną linią jest problem stabilizacji.
Najcięższym obiektem stworzonym przez człowieka, jaki mógł zostać dostarczony na powierzchnię planety, był łazik MSL, lepiej znany jako „Curiosity” – aparat ważący 900 kg (waga w polu grawitacyjnym Marsa – 340 kg). Ale bądźmy szczerzy, specjaliści od lotów i obserwatorzy zewnętrzni byli zdumieni złożonością planu lądowania i problemami napotkanymi podczas schodzenia w atmosferę planety.500 tysięcy linijek kodu programu, 76 petard w określonej kolejności, oderwanie łazika od platformy wiszącej w powietrzu z włączonymi silnikami odrzutowymi i łagodne zejście z wysokości na nylonowych linkach. Fantastyczny!
Planeta Mars: bez wody, bez roślinności, zamieszkana przez amerykańskie roboty.
Autoportret łazika Curiosity
Wielu bohaterów było w stanie przetrwać wibracje i ogromne przeciążenia na etapach startu i przyspieszenia na Marsa, przetrwało dotkliwe zimno kosmosu, ale zginęło podczas próby lądowania na podstępnym ciele niebieskim. Na przykład sowiecki „Mars-2” rozbił się, stając się pierwszym obiektem stworzonym przez człowieka na powierzchni Marsa (1971).
Pierwszą stacją, która wykonała miękkie lądowanie na powierzchni Marsa, był radziecki Mars-3. Niestety, z powodu powstałego wyładowania koronowego stacja zepsuła się 14 sekund po wylądowaniu.
Sonda europejska „Beagle-2” (moduł lądowania sondy orbitalnej „Mars-Express”) zniknęła bez śladu w 2003 roku - urządzenie śmiało wkroczyło w karmazynową atmosferę planety, ale potem nigdy nie nawiązało kontaktu z planetą. Ziemia …
Mars bezpiecznie trzyma swoje sekrety.
PS Na dzień 21 listopada 2013 r. na powierzchni Czerwonej Planety działają dwa łaziki marsjańskie - Opportunity (MER-B) i Curiosity (MSL). Pierwszy pracował w tych warunkach przez 3586 dni, czyli 39 razy dłużej niż przewidywany okres i czołgał się w tym czasie po powierzchni 38 kilometrów.
Na orbicie Marsa znajdują się trzy statki kosmiczne: Mars-Odysseus, Mars Orbital Reconnaissance (MRO) oraz europejska sonda Mars-Express. Najdłużej przetrwał Odyseusz – jego misja trwa już trzynasty rok.
Na pomoc weteranom pędzi nowa zmiana – indyjska sonda Mangalyaan (uruchomiona 5 listopada 2013 r.), a także wspomniany wcześniej MAVEN. Miejmy nadzieję, że w niedalekiej przyszłości Rosja weźmie również aktywny udział w „regatach marsjańskich” – na lata 2016 i 2018. planowane są dwie wspólne ekspedycje rosyjsko-francuskie „Exomars” (umowa o współpracy została podpisana 14 marca 2013 r.). W tym samym 2018 roku zaktualizowana i bardziej zaawansowana stacja Phobos-Grunt 2 powinna trafić na Marsa. Tym razem wszystko pójdzie dobrze.
Kamera HiRISE o wysokiej rozdzielczości na pokładzie Marsjan Reconnaissance Orbital (MRO)
Ślady łazika Opportunity uchwycone przez MRO
Panorama obszaru Greeley Haven. Widok na Cape York i krater Endeavour. Panoramę wykonał łazik Opportunity podczas zimowania w 2012 roku.
