Mars Observer - Mars Observer - Wikipedia
 Umělecké ztvárnění Mars Observer na oběžné dráze kolem Marsu | |
| Typ mise | Mars orbiter |
|---|---|
| Operátor | NASA / JPL |
| ID COSPARU | 1992-063A |
| SATCAT Ne. | 22136 |
| webová stránka | archivováno |
| Trvání mise | 331 dní Selhání mise |
| Vlastnosti kosmické lodi | |
| Autobus | Mars Observer bus (AS-4000-TIROS / DMSP hybrid) |
| Výrobce | General Electric Astro Space |
| Odpalovací mše | 1018 kilogramů (2244 lb) |
| Napájení | 1 147 wattů |
| Začátek mise | |
| Datum spuštění | 25. září 1992, 17:05:01 UTC |
| Raketa | Obchodní Titan III /TOS |
| Spusťte web | Mys Canaveral LC-40 |
| Konec mise | |
| Poslední kontakt | 21. srpna 1993, 01:00 UTC |
| Orbitální parametry | |
| Referenční systém | Areocentrický |
| Poloviční hlavní osa | 3 766 159 kilometrů (2 340 183 mil) |
| Excentricita | 0.004049 |
| Sklon | 92,869 stupňů |
| Epocha | Plánováno 6. prosince 1993 |
| Průlet kolem Mars (neúspěšné vložení) | |
| Nejbližší přístup | 24. srpna 1993 |
The Mars Observer kosmická loď, známá také jako Mars Geoscience / Climatology Orbiter, byl robotické vesmírná sonda zahájil NASA 25. září 1992 ke studiu povrchu, atmosféry, podnebí a magnetického pole na Marsu. Během meziplanetární fáze plavby byla komunikace s kosmickou lodí přerušena 21. srpna 1993, tři dny před orbitální vložení. Pokusy o obnovení komunikace s kosmickou lodí byly neúspěšné.
Pozadí mise
Dějiny
V roce 1984 stanovil Výbor pro průzkum sluneční soustavy misi s vysokou prioritou na Mars. Poté s názvem Mars Geoscience / Climatology OrbiterMarťan orbiter bylo plánováno rozšířit informace, které již shromáždila Vikingský program. Předběžné cíle mise očekávaly, že sonda poskytne data planetárního magnetického pole, detekce určitých spektrální čára podpisy minerálů na povrchu, obrazy povrchu v 1 Metr /pixel a globální údaje o nadmořské výšce.[1]
Mars Observer bylo původně plánováno na zahájení v roce 1990 a Raketoplán Orbiter. Navrhovala se také možnost použití spotřební rakety, pokud byla kosmická loď navržena tak, aby splňovala určitá omezení.[1] 12. března 1987 byla mise přeložena na zahájení v roce 1992, místo dalších nevyřízených misí (Galileo, Magellan, Ulysses ) po Raketoplán Vyzývatel katastrofa.[2] Spolu se zpožděním startu překročení rozpočtu si vyžádalo vyloučení dvou nástrojů, aby bylo dosaženo plánovaného zahájení v roce 1992.[3][4] Jak vývoj zrál, byly dokončeny cíle primární vědy jako:[3][5][6]
- Určete globální elementární a mineralogický charakter povrchového materiálu.
- Definujte globálně topografie a gravitační pole.
- Zjistěte povahu Marťana magnetické pole.
- Určete časové a prostorové rozdělení, početnost, zdroje a propady těkavých látek a prachu v sezónním cyklu.
- Prozkoumejte strukturu a oběh atmosféra.
Celkové náklady programu se odhadují na 813 milionů $.[7]
Kosmická loď design
The Mars Observer kosmická loď měla hmotnost 1018 kilogramů (2244 lb). Jeho autobus měřil 1,1 metru vysoký, 2,2 metru široký a 1,6 metru hluboký. Kosmická loď vycházela z předchozích návrhů satelitů, původně určených a vyvinutých pro oběžnou dráhu kolem Země. Satelitní design RCA AS-4000 Ku-band byl široce používán pro autobus kosmické lodi, pohon, tepelnou ochranu a solární pole. RCA TIROS a DMSP blok 50-2 satelitní návrhy byly také použity při implementaci systému řízení postojů a artikulace (AACS), subsystému velení a zpracování dat a subsystému napájení do Mars Observer. Další prvky, jako jsou bipropellantové komponenty a anténa s vysokým ziskem, byly navrženy speciálně pro tuto misi.[8][9][10]
Řízení postoje a pohon
- Kosmická loď byla tři osy stabilizovány se čtyřmi reakční kola a dvacet čtyři trysky s 1 346 kilogramy pohonné látky. Pohonný systém je bipropellantový systém monomethyl hydrazin / oxid dusičitý bipropellant s vysokým tahem pro větší manévry a nižší tah hydrazin monopropellant systém pro drobné orbitální korekce během mise. Z bipropellantních trysek, čtyři umístěné na zádi, poskytují 490 newtonů tahu pro korekce kurzu, ovládání kosmické lodi během manévru orbitálního vložení Marsu a velké korekce na oběžné dráze během mise; další čtyři, umístěné po stranách kosmické lodi, poskytují 22 newtonů pro ovládání manévrů při převrácení. Osm z hydrazinových trysek poskytuje 4,5 newtonů pro ovládání manévrů při oběžné dráze; dalších osm poskytuje 0,9 newtonů pro kompenzaci nebo „desaturaci“ reakčních kol. Pro určení orientace kosmické lodi, a horizontální senzor, 6-štěrbinový skener hvězd a pět sluneční senzory byly zahrnuty.[8][10]
komunikace
- Pro telekomunikace kosmická loď obsahovala dvouosou kardanový 1,5 metru, parabolický anténa s vysokým ziskem, namontovaný na 6metrovém výložníku pro komunikaci s Deep Space Network přes Pásmo X. pomocí dvou GFP NASA X-band transpondérů (NXT) a dvou GFP příkazových detektorových jednotek (CDU). Byla také zahrnuta sestava šesti antén s nízkým ziskem a jedné antény se středním ziskem, které se mají použít během fáze plavby, zatímco anténa s vysokým ziskem zůstala uložena, a pro pohotovostní opatření by měla být omezena komunikace prostřednictvím antény s vysokým ziskem . Při vysílání do sítě Deep Space Network bylo možné dosáhnout maximálně 10,66 kilobajtů za sekundu, zatímco kosmická loď mohla přijímat příkazy v maximální šířce pásma 62,5 bajtů za sekundu.[5][8][9][10]
Napájení
- Energie byla dodávána do kosmické lodi přes šest panelů solární pole, měřící 7,0 metru široký a 3,7 metru vysoký, a na oběžné dráze by poskytoval v průměru 1147 wattů. K napájení kosmické lodi uzavřený od Slunce, dva 42 A · h nikl-kadmiové baterie byly zahrnuty; baterie se dobíjely, když sluneční pole dostávalo sluneční světlo.[5][8][9][10]
Počítač
- Výpočtový systém na kosmické lodi představoval přestavbu systému používaného na satelitech TIROS a DMSP. Poloautonomní systém byl schopen uložit až 2 000 příkazů z 64 kB paměť s náhodným přístupem a provádět je maximální rychlostí 12,5 příkazů za sekundu; příkazy by také mohly zajistit dostatečný autonomní provoz kosmické lodi po dobu až šedesáti dnů. Pro záznam dat byly zahrnuty redundantní digitální magnetofony (DTR), z nichž každý dokázal uložit až 187,5 megabajtů pro pozdější přehrávání do sítě Deep Space Network.[8]
Vědecké nástroje
| Kamera pozorovatele Marsu (MOC) | ||||
 -viz diagram |
Skládá se z úzkopásmových a širokoúhlých teleskopických kamer pro studium meteorologie / klimatologie a geovědy na Marsu.[11]
| |||
| Laserový výškoměr Mars Observer (MOLA) | ||||
 -viz diagram |
A laserový výškoměr slouží k definování topografie z Mars.[12]
| |||
| Spektrometr tepelné emise (TES) | ||||
 -viz diagram |
Používá tři senzory (Michelsonův interferometr, senzor sluneční odrazivosti, širokopásmový senzor záření) k měření tepelných infračervených emisí k mapování minerálního obsahu povrchových hornin, mrazů a složení mraků.[13]
| |||
| Infračervený radiometr tlakového modulátoru (PMIRR) | ||||
 |
Používá úzkopásmové radiometrické kanály a dva články modulace tlaku pro měření atmosférických a povrchových emisí v tepelné infračervené oblasti a viditelný kanál pro měření prachových částic a kondenzátů v atmosféře a na povrchu v různých zeměpisných délkách a ročních obdobích.[14]
| |||
| Spektrometr gama záření (GRS) | ||||
 -viz diagram |
Zaznamenává spektrum gama paprsky a neutrony emitované radioaktivním rozpadem elementy obsažené na povrchu Marsu.[15]
| |||
| Magnetometr a elektronový reflektometr (MAG/ER) | ||||
 |
Využívá komponenty palubního telekomunikačního systému a stanice Deep Space Network shromažďovat údaje o povaze EU magnetické pole a interakce, s nimiž pole může mít solární bouře.[16]
| |||
| Radio Science experiment (RS) | ||||
 |
Shromažďuje údaje o gravitační pole a Marťanská atmosférická struktura se zvláštním důrazem na časové změny v blízkosti polárních oblastí.[17]
| |||
| Mars balónová štafeta (MBR) | ||||
Plánováno jako augmentace pro vrácení dat z penetrátorů a povrchových stanic ruské mise Mars '94 a z penetrátorů, povrchových stanic, roveru a balónu z Mars '96 mise.[18]
| ||||
- Snímky kosmické lodi
Označený diagram Mars Observer.
Mars Observer v zařízení pro nebezpečné služby s užitečným zatížením.
Technik montující Mars Observer vesmírná sonda.
Mars Observer v čisté místnosti.
Profil mise
| Časová osa operací | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Položky v Červené byly nerealizované události. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Start a trajektorie
Mars Observer byla zahájena dne 25. září 1992 v 17:05:01 UTC Národní úřad pro letectví a vesmír z Komplex vesmírného startu 40 na Stanice vzdušných sil Cape Canaveral na Floridě, na palubě a Komerční Titan III CT-4 nosná raketa. Celá sekvence hoření trvala 34 minut po tuhém palivu Přeneste oběžnou dráhu umístil kosmickou loď do 11měsíční trajektorie přenosu Marsu s konečnou rychlostí 5,28 km / s vzhledem k Marsu.[10]
25. srpna 1992 byla v kosmické lodi nalezena kontaminace částicemi. Po úplné kontrole bylo stanoveno, že je nutné provést čištění, které bylo provedeno 29. srpna. Podezřenou příčinou kontaminace byla opatření přijatá k ochraně kosmické lodi před dopadem na pevninu Hurikán Andrew který zasáhl pobřeží Floridy 24. srpna.[10][19][20]
Schéma pozorovatele Mars v konfiguraci startu.
Titan III vozidlo vypouštějící Mars Observer kosmická loď.
Schéma meziplanetární dráhy Mars Observer.
Setkání s Marsem
Mars Observer bylo naplánováno provést orbitální vložení manévr 24. srpna 1993, ale kontakt s kosmickou lodí byl ztracen 21. srpna 1993. Pravděpodobným důvodem selhání kosmické lodi byl únik par paliva a okysličovadla přes nesprávně navržený zpětný ventil PTFE do společného systému natlakování. Během meziplanetární plavby se směs par nahromadila v přívodních a tlakových potrubích, což vedlo k výbuchu a jejich prasknutí po restartu motoru za účelem pravidelné korekce kurzu. Podobný problém později ochromil Akatsuki kosmická sonda v roce 2010. Přestože nebylo dosaženo žádného z hlavních cílů, poskytla mise údaje o fázi meziplanetární plavby, shromážděné do data posledního kontaktu. Tato data by byla užitečná pro následné mise na Mars. Vědecké nástroje původně vyvinuté pro Mars Observer byly umístěny na čtyři následující kosmické lodě k dokončení cílů mise: Mars Global Surveyor zahájena v roce 1996, Mars Climate Orbiter zahájeno v roce 1998, 2001 Mars Odyssey zahájeno v roce 2001 a Mars Reconnaissance Orbiter zahájena v roce 2005.
Zamýšlené operace
24. srpna 1993 Mars Observer otočil by se o 180 stupňů a zapálil bipropellantní trysky, aby zpomalil kosmickou loď a vstoupil na vysoce eliptickou dráhu. Během příštích tří měsíců by se po dosažení kosmické lodi provedly následné „převody na nižší oběžnou dráhu“ (TLO) periapsis, což nakonec vedlo k přibližně kruhové, 118minutové oběžné dráze kolem Marsu.[21]
Primární mise měla začít 23. listopadu 1993, sběr dat během jednoho Marťanský rok (přibližně 687 pozemských dnů). První globální mapa měla být dokončena 16. prosince, poté bude následovat sluneční konjunkce počínaje 20. prosince a trvající devatenáct dní, končící 3. ledna 1994; během této doby by byl misijní provoz pozastaven, protože rádiový kontakt by nebyl možný.[21]
Sonda obíhá kolem Marsu přibližnou rychlostí 3,4 km / s a bude cestovat po Marsu po severu na jih, polární oběžné dráze. Když kosmická loď obíhá planetu, indikují horizontální senzory orientaci kosmické lodi, zatímco reakční kola by udržovala orientaci nástrojů směrem k Marsu. Zvolená oběžná dráha byla také synchronní se sluncem, což umožňovalo vždy zachytit denní stranu Marsu během každé odpoledne každé odpoledne Martian Sol. Zatímco některé přístroje mohly poskytovat datové spojení v reálném čase, když byla Země v pohledu na kosmickou loď, data by se také zaznamenávala na digitální magnetofony a každý den se přehrávala na Zemi. Více než 75gigabajty Očekávalo se, že vědecké údaje budou získány během primární mise, mnohem více než jakákoli předchozí mise na Mars. Očekávalo se, že konec životnosti kosmické lodi bude omezen dodávkou pohonné látky a stavem baterií.[21]
Ztráta komunikace
21. srpna 1993, v 01:00 UTC, tři dny před plánovaným termínem Mars orbitální vložení došlo k „nevysvětlitelné“ ztrátě kontaktu Mars Observer.[22] Nové příkazy byly zasílány každých 20 minut v naději, že kosmická loď opustila kurs a mohla znovu získat kontakt. Pokus však byl neúspěšný.[22] Není známo, zda byla kosmická loď schopna sledovat své automatické programování a jít na oběžnou dráhu Marsu, nebo zda letěla kolem Marsu a nyní je v heliocentrická oběžná dráha.
4. Ledna 1994 nezávislá vyšetřovací komise z Naval Research Laboratory, oznámili svá zjištění: nejpravděpodobnější příčinou ztráty komunikace bylo prasknutí palivové tlakové nádrže v pohonném systému kosmické lodi.[23] Věří se, že hypergolické palivo mohlo během plavby na Mars uniknout kolem ventilů v systému, což umožnilo předčasné spojení paliva a okysličovadla před dosažením spalovací komory. Unikající palivo a plyn pravděpodobně vedly k vysoké rychlosti otáčení, což způsobilo, že kosmická loď vstoupila do „pohotovostního režimu“; to přerušilo uloženou sekvenci příkazů a nezapnulo vysílač.[23] Motor byl odvozen z motoru náležejícího k orbitálnímu satelitu Země a nebyl navržen tak, aby ležel spící několik měsíců před vystřelením.
| Citováno ze zprávy[23] |
|---|
| Protože telemetrie přenášená z Observeru byla přikázána a následné snahy o lokalizaci nebo komunikaci s kosmickou lodí selhaly, představenstvo nebylo schopno najít přesvědčivé důkazy ukazující na konkrétní událost, která způsobila ztrátu Observeru. Po provedení rozsáhlých analýz však rada uvedla, že nejpravděpodobnější příčinou ztráty komunikace s kosmickou lodí 21. srpna 1993 bylo prasknutí strany natlakování pohonného systému kosmické lodi (monomethylhydrazin (MMH)), což má za následek tlakový únik jak plynného hélia, tak kapalného MMH pod tepelnou přikrývku kosmické lodi. Plyn a kapalina by s největší pravděpodobností unikly zpod přikrývky nesymetrickým způsobem, což by vedlo k čisté rychlosti otáčení. Tato vysoká rychlost otáčení by způsobila, že kosmická loď vstoupila do „pohotovostního režimu“, který přerušil uloženou sekvenci příkazů, a tak nezapnul vysílač. Navíc tato vysoká rychlost odstřeďování vylučovala správnou orientaci solárních polí, což vedlo k vybití baterií. Efekt rotace však může být akademický, protože uvolněná MMH by pravděpodobně zaútočila a poškodila kritické elektrické obvody uvnitř kosmické lodi. Studie výboru dospěla k závěru, že porucha pohonného systému byla s největší pravděpodobností způsobena neúmyslným smícháním a reakcí oxidu dusičitého (NTO) a MMH v trubkách pro natlakování titanu během natlakování palivových nádrží heliem. Tato reakce způsobila prasknutí hadičky, což mělo za následek uvolnění hélia a MMH z hadičky, což nutilo kosmickou loď do katastrofického otáčení a také poškodilo kritické elektrické obvody. |
Následky
The Mars Exploration Program byla formována oficiálně po neúspěchu pozorovatele Mars Observer v září 1993.[24] Cíle tohoto programu zahrnují určení polohy voda a příprava na mise s posádkou na Mars.[24]
Viz také
Reference
- ^ A b Eberhart, Jonathon (1986). „NASA nastavuje senzory pro návrat na Mars z roku 1990“. Vědecké zprávy. Společnost pro vědu a veřejnost. 239 (21): 330. doi:10.2307/3970693. JSTOR 3970693.
- ^ Waldrop, M. Mitchell (1987). "Společnost nabízí ke koupi NASA raketu". Věda. Americká asociace pro rozvoj vědy. 235 (4796): 1568. Bibcode:1987Sci ... 235.1568W. doi:10.1126 / science.235.4796.1568a. JSTOR 1698285. PMID 17795582.
- ^ A b „Návrat na rudou planetu: Pozorovatelská mise na Marsu“ (tisková zpráva). Laboratoř tryskového pohonu. 1. srpna 1993. hdl:2014/27541.
- ^ Eberhart, J. (1988). „Act of Discovery: On the Road Again“. Vědecké zprávy. Společnost pro vědu a veřejnost. 134 (15): 231. doi:10.2307/3973010. JSTOR 3973010.
- ^ A b C d Mark Wade. „Mars Observer“. Archivovány od originál 20. ledna 2011. Citováno 23. prosince 2010.
- ^ A b C d E F G h Albee, Arden L. (1988). „Workshop on Mars Sample Return Science“. In Lunar and Planetary Inst. Měsíční a planetární instance: 25–29. Bibcode:1988msrs.work ... 25A.
- ^ Mars Observer, hlavní katalog NSSDC
- ^ A b C d E „MARS OBSERVER: PHASE 0 SAFETY REVIEW DATA PACKAGE“ (tisková zpráva). RCA Astro-Electronics. 17. listopadu 1986. hdl:2060/19870011586.
- ^ A b C d NASA. „Mars Observer“. NASA. Citováno 23. prosince 2010.
- ^ A b C d E F „TISKOVÁ SOUPRAVA MARS OBSERVER“ (Tisková zpráva). NASA. Září 1992. Archivováno od originálu 16. února 2004. Citováno 21. března, 2011.CS1 maint: unfit url (odkaz)
- ^ „Mars Observer Camera (MOC)“. NASA / National Space Science Data Center. Citováno 19. února 2011.
- ^ „Mars Observer Laser Altimeter (MOLA)“. NASA / National Space Science Data Center. Citováno 19. února 2011.
- ^ „Spektrometr tepelné emise (TES)“. NASA / National Space Science Data Center. Citováno 19. února 2011.
- ^ „Infračervený radiometr tlakového modulátoru (PMIRR)“. NASA / National Space Science Data Center. Citováno 19. února 2011.
- ^ „Spektrometr gama záření (GRS)“. NASA / National Space Science Data Center. Citováno 19. února 2011.
- ^ „Magnetometr a elektronový reflektometr (MAG / ER)“. NASA / National Space Science Data Center. Citováno 19. února 2011.
- ^ „Radio Science (RS)“. NASA / National Space Science Data Center. Citováno 19. února 2011.
- ^ „Mars Balloon Relay (MBR)“. NASA / National Space Science Data Center. Citováno 19. února 2011.
- ^ Wilford, John Noble (28. srpna 1992). „Nehoda odkládá misi na Mars“. New York Times. Citováno 21. června 2008.
- ^ Wilford, John Noble (26. září 1992). „USA vypouštěly kosmickou loď na výlet po Marsu“. New York Times. Citováno 21. června 2008.
- ^ A b C „Mars Observer: Mars Orbit Insertion Press Kit“ (Tisková zpráva). NASA. Srpna 1993. Archivovány od originálu 16. února 2004. Citováno 21. března, 2011.CS1 maint: unfit url (odkaz)
- ^ A b Wilford, John Noble (23. srpna 1993). „NASA ztrácí komunikaci s pozorovatelem Marsu“. New York Times. Citováno 17. června 2008.
- ^ A b C Tisková zpráva rady pro selhání pozorovatele NASA Mars
- ^ A b Shirley, Donno. „Strategie programu Mars Exploration Programme: 1995–2020“ (PDF). Americký institut pro letectví a astronautiku. Archivovány od originál (PDF) 11. května 2013. Citováno 18. října 2012.
externí odkazy
- Zahájení tiskové soupravy Mars Observer
- Profil mise pozorovatele Marsu podle Průzkum sluneční soustavy NASA
- Mars Observer v NSSDC Master Catalog
- The Loss of Mars Observer ve společnosti Malin Space Science Systems. Archivováno 27.03.2010, na Wayback Machine
- NASA - Mars Observer
| Aktivní |
|    | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Minulost |
| |||||||||
| ||||||||||
| Budoucnost |
| |||||||||
| Průzkum |
| |||||||||
Mise jsou řazeny podle data spuštění. Podepsat † označuje poruchu na cestě nebo před vrácením zamýšlených dat mise. | ||||||||||