- Wat is de minimale informatie tegen de maximale kosten?
- Dit zijn de lanceringen van ruimtestations naar Mars.
Op 18 november 2013 werd een Atlas-V-draagraket gelanceerd vanaf Cape Canaveral met een automatisch interplanetair station MAVEN, ontworpen om de atmosfeer van Mars te bestuderen.
Alle systemen van het SLC-4-lanceerplatform werkten perfect - om 13:18 lokale tijd huiverde de nabijheid van de Cosmodrome van het krachtige gebrul van de RD-180 (motoren van Russische makelij worden gebruikt in beide fasen van de Atlas-V-lancering voertuig). Een vuurspuwend team van 300 ton brak weg van het lanceerplatform en rende, terwijl het zijn snelheid sterk opvoerde, naar de sterren. In 27 minuten nadat ze de referentiebaan om de aarde waren binnengegaan, werden de motoren van de bovenste trap "Centaur" gelanceerd: MAVEN behaalde de tweede ruimtesnelheid en ging het vertrektraject naar Mars in.
De eerste corrigerende manoeuvre is gepland op 3 december. Over 10 maanden, op 22 september 2014, zou het station, dat 300 miljoen kilometer in de ijzige duisternis heeft gevlogen, in de baan van Mars moeten komen. Een wetenschappelijke missie met een geschatte duur van 1 aards jaar zal beginnen.
De lancering in het kader van het MAVEN-programma werd een van de belangrijkste intriges op het gebied van ruimtelanceringen in 2013 - de volledige of gedeeltelijke opschorting van het werk van Amerikaanse overheidsinstanties vanaf 1 oktober 2013 bracht de geplande expeditie naar de Rode Planeet in gevaar, ondanks de volledige gereedheid van alle technische systemen van het raket- en ruimtesysteem en ook een goed "tijdvenster" voor de lancering naar Mars. Er was een reële dreiging van verstoring van alle geplande data en het uitstellen van de lancering van MAVEN naar 2016.
En dit ondanks het feit dat het ruimtevaartuig zelf al sinds augustus op Cape Canaveral was en een intensieve voorbereiding voor de vlucht onderging, en een kant-en-klaar Atlas-V-lanceervoertuig wachtte in de montagewerkplaats van de cosmodroom!
De absurde situatie werd gered door NASA-advocaten die een maas in de wetten vonden, volgens welke de lancering van een interplanetaire sonde voldoet aan de criteria om MAVEN uit te sluiten van de lijst van gedwongen bezuinigingen. Het vijfjarige werk van het personeel van de Universiteit van Colorado en het ruimteonderzoekslaboratorium van de Universiteit van Berkeley was niet voor niets - een interplanetair station ter waarde van $ 671 miljoen (de creatie van de sonde zelf kostte $ 485 miljoen, nog eens 187 miljoen werden besteed aan voorbereiding voor de lancering en aankoop van het Atlas-V draagraket) veilig naar het beoogde doel werd gestuurd.
MAVEN werd de 45e missie naar Mars en de tiende NASA orbitale verkenningsmissie in de buurt van de Rode Planeet. De naam van de sonde is een complexe afkorting voor Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN, die de taken van de aanstaande expeditie volledig weerspiegelt. MAVEN is ontworpen om de atmosfeer van Mars te bestuderen - een dunne gasvormige schil, waarvan de druk in de nabije oppervlaktelaag slechts 0,6% van de aardatmosfeer is, en de gassamenstelling is volledig ongeschikt voor menselijke ademhaling (de atmosfeer van Mars is bijna volledig - 95% - kooldioxide).
Een momentopname van het Viking-apparaat, 1976
Maar zelfs deze dunne atmosfeer blijft continu verdwijnen - de kleine zwaartekracht van Mars is niet in staat om de gasschil rond de planeet te houden. Elk jaar "blaast" de kosmische wind zijn bovenste lagen de ruimte in, waardoor Mars gedoemd is te veranderen in een bevroren blok steen, vergelijkbaar met de maan of Mercurius.
Maar wanneer zou dit moeten gebeuren? En hoe was Mars in het verre verleden, toen zijn gasschil nog niet zo sterk was ontladen? Wat is de mate van verdwijning van de atmosfeer van Mars in absolute termen?
Dit is wat het MAVEN-ruimtevaartuig zou moeten uitzoeken: bewegend rond Mars in een elliptische baan met een pericentrum van 150 km en een apocentrum van 6200 km, zou het de huidige toestand van de bovenste lagen en de aard van hun interactie met de zonnewind moeten bepalen. Bepaal de exacte snelheid van het verlies van atmosfeer, evenals de factoren die dit proces beïnvloeden. Bepaal de verhouding van stabiele isotopen in de atmosfeer, die "licht moeten werpen" op de geschiedenis van het Marsklimaat. Indirect zal dit de vraag kunnen beantwoorden: waren er in het verleden omstandigheden die de aanwezigheid van vloeibaar water op het oppervlak van Mars mogelijk maakten?
Het enige dat NASA-specialisten bedroefd, is dat de nieuwe orbitale sonde, vanwege zijn extreem langgerekte baan, niet kan worden gebruikt als een repeater van signalen van rovers.
MAVEN ondergaat centrifugetesten
Er zijn 8 ultramoderne instrumenten aan boord van de sonde:
- een set voor het bestuderen van deeltjes en velden (drie analysatoren van deeltjes van de "zonnewind", een sensor van Langmuir-golven (plasma-oscillaties) en een paar inductie-magnetometers);
- een ultraviolet-spectrometer, waarmee op afstand de parameters van de atmosfeer en de ionosfeer van een verre planeet kunnen worden bepaald;
- neutrale en ionische massaspectrometer voor het bestuderen van de isotopensamenstelling van de atmosfeer van Mars.
Indrukwekkende wetenschappelijke apparatuur en levensondersteunende systemen, waaronder een houdingscontrolesysteem, een boordcomputer, zonnepanelen en apparatuur voor communicatie met de aarde, die gegevensuitwisseling mogelijk maakt met snelheden tot 10 Mbit / s - passen allemaal in een behuizing van 2, 3 x 2, 3 x 2 m (sondebreedte bij open zonnepanelen - 11 m). De massa van apparaten, systemen en wetenschappelijke apparatuur is 809 kg.
Was Mars in het verre verleden vergelijkbaar met de aarde? MAVEN zal dit probleem zeker ophelderen. Het belangrijkste is om veilig op je bestemming te komen. En dit is, zoals de praktijk laat zien, erg moeilijk …
Kroniek van vluchten naar Mars
Mars is het meest bezochte en meest bestudeerde hemellichaam en overtreft zelfs de maan dicht bij ons volgens deze criteria. Onderzoekers worden door veel aangetrokken: de relatief korte vliegtijd (zelfs met bestaande technologieën - minder dan een jaar). Geschikte oppervlaktecondities: geen extreme drukken en temperaturen, acceptabele achtergrondstraling, verlichting en zwaartekracht. Van alle planeten is Mars het meest geschikt voor het zoeken naar buitenaards leven (zelfs in het verre verleden), en in de toekomst is het geschikt om een bemande expeditie op het oppervlak te laten landen.
Het pad naar de Rode Planeet is echter bezaaid met ongelukken en puin van ruimtevaartuigen: van de 45 gelanceerde expedities bereikte iets meer dan de helft de Rode Planeet. En slechts enkelen waren in staat om het geplande programma volledig te vervullen.
De ruimte vergeeft geen haast en de kleinste fouten. Veel van de "ontdekkingsreizigers van Mars" faalden in het begin in hun missie. Dit verwijst vooral naar de ruimtewedloop van de jaren 60, toen het in opdracht van de partij en de regering koste wat kost moest worden gelanceerd om het apparaat te lanceren en voorrang te krijgen in de ruimte. Als gevolg hiervan stierven de stations "Mars 1960A", "1960B", "Mariner-8" in de atmosfeer van de aarde als gevolg van ongelukken met draagraketten.
Nog meer stations konden in de referentiebaan komen, maar konden het vertrektraject niet bereiken: iemand kwam vast te zitten op LEO, zoals Phobos-Grunt, en keerde later terug naar de aarde in de vorm van een oogverblindend heldere vuurbal; iemand haalde niet de benodigde snelheid voor een vlucht naar Mars en verdween spoorloos in de enorme heliocentrische banen ("Mariner-3"). In totaal waren van de 45 gelanceerde sondes er slechts 31 (inclusief MAVEN) in staat om het berekende traject naar de vlucht naar Mars te bereiken. Tot eer van ons land was de Sovjet-sonde Mars-1 (gelanceerd op 1 november 1962) de eerste van het ruimtevaartuig dat koers zette naar de Rode Planeet. Helaas vertelt de volgende paragraaf over hem.
Model van het interplanetaire automatische station "Mars-1"
De echte nachtmerrie begint tijdens de maandenlange vlucht naar Red Flight. Eén verkeerd commando - en het apparaat, dat zijn oriëntatie heeft verloren, verliest het vermogen om met de aarde te communiceren en verandert in nutteloos ruimteschroot. Een soortgelijke overlast deed zich voor met het Mars-1-station - een stikstoflek uit de cilinders van het houdingscontrolesysteem: de communicatie met het station ging verloren op een afstand van 106 miljoen km van de aarde. Een ander apparaat - "Zond-2" - leed aan onvolledige openbaarmaking van zonnepanelen: de resulterende stroomuitval veroorzaakte een storing in de apparatuur aan boord, "Zond-2" stierf stilletjes uit voor de ogen van zijn makers. Volgens ballistische berekeningen zou op 6 augustus 1965 een ongeleide sonde in de buurt van Mars passeren.
De Japanse sonde Nozomi kwam zeer hard en verschrikkelijk om in de uitgestrektheid van de ruimte. Het ontbreken van een eigen lanceervoertuig met de nodige kracht werd een slecht voorteken bij het sturen van een expeditie naar een verre planeet, niettemin hoopten de sluwe Japanners de nodige snelheid te krijgen door complexe zwaartekrachtmanoeuvres in de buurt van de aarde en de maan. Natuurlijk ging niet alles volgens plan - "Nozomi" ging natuurlijk. De Japanners slaagden erin een nieuw traject te berekenen en het station opnieuw naar Mars te leiden, ook al liepen ze 4 jaar achter op schema. Nu is het belangrijkste om lang in de ruimte te blijven. Helaas … Een krachtige zonnevlam beschadigde de kwetsbare vulling van de sonde. Tegen de tijd dat Mars naderde, bevroor hydrazine in de tanks - het was niet mogelijk om een remimpuls af te geven, en Nozomi passeerde in wanhoop 1000 km boven het oppervlak van de Rode Planeet, zonder ooit in een baan rond Mars te komen.
Onder zeer offensieve omstandigheden ging de Amerikaanse sonde "Mars Observer" (1993) verloren - de communicatie ermee werd slechts een paar dagen voor aankomst op Mars onderbroken. De meest waarschijnlijke oorzaak is een motorexplosie als gevolg van lekkage van brandstofcomponenten.
De eerste die de moeilijke afstand overwon en een close-upfoto van de Rode Planeet doorstuurde, was de Amerikaanse sonde Mariner 4, die in juli 1965 in de buurt van Mars vloog.
Een aantal voertuigen was al verloren in de baan van Mars.
Op 27 maart 1989 ging de communicatie met het Sovjetstation "Phobos-2" verloren, dat tegen die tijd al 57 dagen in een baan om Mars was. Tijdens zijn werk heeft "Phobos-2" unieke wetenschappelijke resultaten naar de aarde verzonden over de thermische kenmerken van Phobos, de plasmaomgeving van Mars en de erosie van zijn atmosfeer onder invloed van de "zonnewind". Helaas is de hoofdtaak van de missie - de landing van mini-sondes PrOP-F en DAS op het oppervlak van Phobos - mislukt.
In 1999, onder merkwaardige omstandigheden, kwam het Amerikaanse station "Mars Climate Orbiter" om, nadat het tijdens de eerste baan in de atmosfeer van de Rode Planeet was uitgebrand. Uit een intern NASA-onderzoek bleek dat de werkgroepen van specialisten verschillende meetsystemen gebruikten - metrisch en traditioneel Angelsaksisch (feet, pounds, inches). Sindsdien heeft NASA Amerikaanse meeteenheden verboden - alle berekeningen worden uitsluitend in kilogram en meter gemaakt.
De deuren van het landingsplatform sluiten rond de opgevouwen Opportunity rover, 2003
Iedereen die op het oppervlak van Mars durft te landen, wacht zeer grote problemen - de verraderlijke atmosfeer is te zwak om te vertrouwen op de kracht van parachutelijnen, maar nog steeds te dicht om het oppervlak met kosmische snelheid te naderen. Het klinkt misschien ongebruikelijk, maar Mars is een van de meest complexe hemellichamen op het gebied van landing!
De landing vindt plaats in verschillende fasen: remmen van motoren, aerodynamisch remmen in de bovenste atmosfeer, een vertragende parachute, opnieuw remmen van motoren, zachte landing motoren / airbags of een unieke "luchtklep". Het probleem van stabilisatie is een aparte lijn.
Het zwaarste door de mens gemaakte object dat aan het oppervlak van de planeet kon worden afgeleverd, was de MSL-rover, beter bekend als "Curiosity" - een apparaat met een gewicht van 900 kg (gewicht in het zwaartekrachtveld van Mars - 340 kg). Maar laten we eerlijk zijn, de vluchtspecialisten en externe waarnemers stonden versteld van de complexiteit van het landingsschema en de problemen die zich voordoen tijdens de afdaling in de atmosfeer van de planeet.500 duizend regels programmacode, 76 squibs in een bepaalde volgorde, scheiding van de rover van het platform dat in de lucht hangt met de straalmotoren aan en een zachte afdaling van een hoogte op nylon kabels. Fantastisch!
Planeet Mars: geen water, geen vegetatie, bewoond door Amerikaanse robots.
Zelfportret van de Curiosity-rover
Veel helden waren in staat om trillingen en enorme overbelastingen te overleven in de stadia van lancering en versnelling naar Mars, doorstonden de strenge kou van de ruimte, maar stierven terwijl ze probeerden te landen op een verraderlijk hemellichaam. Dus, bijvoorbeeld, de Sovjet "Mars-2" stortte neer en werd het eerste door de mens gemaakte object op het oppervlak van Mars (1971).
Het eerste station dat een zachte landing op het oppervlak van Mars maakte, was de Sovjet Mars-3. Helaas, door de ontstane corona-ontlading viel het station 14 seconden na de landing uit.
De Europese sonde "Beagle-2" (de landingsmodule van de orbitale sonde "Mars-Express") verdween in 2003 spoorloos - het apparaat stapte stoutmoedig in de karmozijnrode atmosfeer van de planeet, maar maakte daarna nooit meer contact met de Aarde …
Mars bewaart zijn geheimen veilig.
P. S. Op 21 november 2013 opereren twee Marsrovers op het oppervlak van de Rode Planeet - Opportunity (MER-B) en Curiosity (MSL). De eerste werkte 3586 dagen onder die omstandigheden - 39 keer langer dan de geschatte periode en kroop in die tijd over het oppervlak van 38 kilometer.
Er zijn drie ruimtevaartuigen in een baan om Mars: Mars-Odysseus, Mars Orbital Reconnaissance (MRO) en de Europese sonde Mars-Express. De Odysseus duurde het langst - zijn missie is al dertien jaar aan de gang.
Er komt een nieuwe ploeg om de veteranen te helpen - de Indiase sonde Mangalyaan (gelanceerd op 5 november 2013), evenals de eerder genoemde MAVEN. Laten we hopen dat Rusland in de nabije toekomst ook actief zal deelnemen aan de "Martiaanse regatta" - voor 2016 en 2018. twee gezamenlijke Russisch-Franse expedities "Exomars" zijn gepland (een samenwerkingsovereenkomst werd ondertekend op 14 maart 2013). In dezelfde 2018 zou het bijgewerkte en meer geavanceerde Phobos-Grunt 2-station naar Mars moeten gaan. Deze keer zal alles goed gaan.
HiRISE-camera met hoge resolutie aan boord van de Martian Reconnaissance Orbital (MRO)
Opportunity rover voetafdrukken vastgelegd door MRO
Een panorama van het Greeley Haven-gebied. Uitzicht op Cape York en Endeavour Crater. Het panorama is gemaakt door de Opportunity rover tijdens overwintering in 2012.
