Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Программа исследования Марса ( MEP ) - это долгосрочное мероприятие по исследованию планеты Марс , финансируемое и возглавляемое НАСА . Основанная в 1993 году, MEP использовала орбитальные космические аппараты , спускаемые аппараты и марсоходы для изучения возможностей жизни на Марсе , а также климата и природных ресурсов планеты . [1] Программа управляется НАСА Директората научных миссий по Дуга McCuistion из отдела науки Планетарного . [2]В результате сокращения бюджета НАСА на 2013 финансовый год на 40% была сформирована группа планирования программ Марса (MPPG), призванная помочь переформулировать MEP, объединив руководителей технологических, научных, человеческих и научных миссий НАСА. [3] [4]

Управление [ править ]

Группа анализа программы исследования Марса (MEPAG), впервые созвавшаяся в октябре 1999 года, позволяет научному сообществу внести свой вклад в планирование и определение приоритетов Программы исследования Марса. Миссии по исследованию Марса, как и большинство миссий НАСА, могут быть довольно дорогостоящими. Например, марсоход НАСА Curiosity (приземлившийся на Марс в августе 2012 года) имеет бюджет, превышающий 2,5 миллиарда долларов. [5] У НАСА также есть цели сотрудничества с Европейским космическим агентством (ЕКА) для проведения миссии по возвращению на Землю образца марсианской почвы, которая, вероятно, будет стоить не менее 5 миллиардов долларов и займет десять лет. [6]

Цели [ править ]

Астробиология , климатология и геология были общими темами в миссиях программы исследования Марса, таких как марсоход для исследования Марса (слева) и Марсианская научная лаборатория (справа).

Согласно НАСА, у Европарламента есть четыре основные цели, все из которых связаны с пониманием потенциала жизни на Марсе. [7]

  • Определите, возникала ли когда-либо жизнь на Марсе - чтобы понять потенциал обитаемости Марса , необходимо определить, была ли когда-либо жизнь на Марсе., который начинается с оценки пригодности планеты для жизни. Основная стратегия в отношении MEP, получившая название «Следуй за водой», - это общая идея о том, что там, где есть жизнь, есть вода (по крайней мере, в случаях на Земле). Вполне вероятно, что если бы жизнь когда-либо и возникла на Марсе, потребовался бы запас воды, который существовал бы в течение значительного количества времени. Таким образом, главная цель MEP - найти места, где вода есть, была или могла быть, например, высохшие русла рек, под поверхностью планеты и в полярных ледяных шапках Марса. Помимо воды, жизни также нужны источники энергии для выживания. Обилие супероксидовделает жизнь на поверхности Марса маловероятной, что, по сути, исключает солнечный свет как возможный источник энергии для жизни. Поэтому необходимо искать альтернативные источники энергии, такие как геотермальная и химическая энергия . Эти источники, которые оба используются формами жизни на Земле, могут быть использованы микроскопическими формами жизни, живущими под поверхностью Марса. Жизнь на Марсе также можно искать, находя подписи прошлой и настоящей жизни или биосигнатуры . Относительное содержание углерода, а также расположение и формы, в которых он может быть найден, могут сообщить, где и как могла развиться жизнь. Кроме того, наличие карбонатных минералов , а также тот факт, что атмосфера Марсасостоит в основном из углекислого газа , говорят ученые, что вода, возможно, была на планете достаточно долго, чтобы способствовать развитию жизни. [8]
  • Охарактеризуйте климат Марса - Еще одна цель MEP - охарактеризовать как текущий, так и прошлый климат Марса , а также факторы, влияющие на изменение климата на Марсе. В настоящее время известно, что климат регулируется сезонными изменениями ледяных шапок Марса, перемещением пыли в атмосфере и обменом водяного пара между поверхностью и атмосферой. Чтобы понять эти климатические явления, нужно помочь ученым более эффективно моделировать прошлый климат Марса, что дает более глубокое понимание динамики Марса. [9]
  • Охарактеризуйте геологию Марса - Геология Марса отличается от геологии Земли, среди прочего, своими чрезвычайно большими вулканами и отсутствием движения коры. Цель MEP - понять эти отличия от Земли, а также то, как ветер, вода, вулканы, тектоника, кратеры и другие процессы сформировали поверхность Марса. Камни могут помочь ученым описать последовательность событий в истории Марса, определить, было ли на планете изобилие воды, путем идентификации минералов, которые образуются только в воде, и определить, было ли когда-то на Марсе магнитное поле (которое указывало бы на Марс). в какой-то момент являясь динамичной планетой, подобной Земле). [10]
  • Подготовка к человеческому исследованию Марса - А человеку миссии на Марс представляет массивную инженерная задачу. Поскольку поверхность Марса содержит супероксиды и не имеет магнитосферы и озонового слоя для защиты от излучения Солнца, ученым необходимо будет тщательно понять как можно больше динамики Марса, прежде чем можно будет предпринять какие-либо действия для достижения цели высадки людей на Марс. . [11]

Проблемы [ править ]

Более тонкая атмосфера Марса делает операции по входу, спуску и посадке прибывающих наземных космических кораблей более сложными.

Миссии по исследованию Марса исторически имели один из самых высоких показателей отказов для миссий НАСА [12], что можно объяснить огромными инженерными проблемами этих миссий, а также некоторым невезением. [ неоднозначно ] [13] Со многими целями MEP, включая вход, спуск и посадку космических кораблей (EDL) на поверхность Марса, такие факторы, как атмосфера планеты, неровность поверхности и высокая стоимость воспроизведения марсианских среды для тестирования вступают в игру. [14]

По сравнению с Землей атмосфера Марса примерно в 100 раз тоньше. В результате, если бы десантный аппарат спустился в атмосферу Марса, он бы замедлился на гораздо меньшей высоте и в зависимости от массы объекта, возможно, не успел бы достичь предельной скорости. Чтобы задействовать супер- или дозвуковые замедлители, скорость должна быть ниже пороговой, иначе они не будут эффективными. Следовательно, должны быть разработаны технологии, позволяющие замедлить десантное судно настолько, чтобы было достаточно времени для выполнения других необходимых процессов посадки перед посадкой. [14] Атмосфера Марса значительно меняется в течение марсианского года., что не позволяет инженерам разработать систему EDL, общую для всех миссий. Часто возникающие пыльные бури повышают более низкую температуру атмосферы и уменьшают плотность атмосферы, что в сочетании с чрезвычайно изменчивой высотой на поверхности Марса вынуждает консервативный выбор места посадки, чтобы обеспечить достаточное замедление корабля. [14]Поскольку последовательности Mars EDL длятся всего 5–8 минут, соответствующие системы должны быть несомненно надежными. В идеале это должно быть подтверждено данными, полученными путем проведения широкомасштабных испытаний различных компонентов систем EDL при наземных испытаниях. Однако затраты на воспроизведение сред, в которых эти данные были бы актуальны с точки зрения среды Марса, значительно высоки, что приводит к тому, что испытания проводятся исключительно на земле или имитируются результаты испытаний с использованием технологий, полученных из прошлых миссий. [14]

Часто неровная и каменистая местность Марса делает посадку и пересечение поверхности планеты серьезной проблемой.

Поверхность Марса чрезвычайно неровная, на ней есть скалы , гористая местность и кратеры. Для десантного корабля идеальная площадка для приземления должна быть ровной и свободной от мусора. Поскольку эту местность на Марсе найти практически невозможно, шасси должно быть очень устойчивым и иметь достаточный дорожный просвет, чтобы предотвратить проблемы с опрокидыванием и нестабильностью при приземлении. Кроме того, системы замедления этих спускаемых аппаратов должны включать подруливающие устройства, направленные на землю. Эти двигатели должны быть спроектированы таким образом, чтобы они работали только в течение очень короткого промежутка времени; если они активны и направлены на каменистую почву более чем на несколько миллисекунд, они начинают рыть траншеи, запускать небольшие камни в шасси и вызывать дестабилизирующее противодавление на посадочный модуль.[14]

Найти подходящую площадку для посадки - значит оценить размер камня с орбиты. Технология для точного определения размера горных пород диаметром менее 0,5 метра с орбиты еще не разработана, поэтому вместо этого распределение размеров горных пород выводится на основе их отношения к тепловой инерции на основе теплового отклика места посадки, измеренного спутниками, которые в настоящее время вращаются вокруг Марса. Reconnaissance Orbiter Марс также помогает этому делу в том смысле , что его камеры можно увидеть скалы более 0,5 м в диаметре. [14]Наряду с возможностью опрокидывания посадочного модуля на наклонных поверхностях большие топографические особенности, такие как холмы, холмы, кратеры и траншеи, создают проблему помех для наземных датчиков. Радар и доплеровский радар могут ошибочно измерять высоту во время снижения, а алгоритмы, нацеленные на точку приземления посадочного модуля, могут быть «обмануты», чтобы освободить посадочный модуль слишком рано или поздно, если корабль проходит над холмами или траншеями при спуске. [14]

История [ править ]

Фон [ править ]

Утрата Mars Observer в 1993 году вызвала формирование сплоченной программы исследования Марса.

Хотя в древние времена его наблюдали вавилоняне , египтяне , греки и другие, только после изобретения телескопа в 17 веке Марс стал предметом глубокого изучения. [15] Первая попытка отправить зонд на поверхность Марса, получившего прозвище «Марсник-1», была предпринята СССР в 1960 году. Зонд не смог выйти на околоземную орбиту, и миссия окончательно провалилась . Невыполнение задач миссии было обычным явлением в миссиях, предназначенных для исследования Марса; примерно две трети всех космических кораблей, предназначенных для Марса, потерпели неудачу до того, как можно было начать какие-либо наблюдения. [12]Сама программа исследования Марса была официально сформирована после неудачной попытки Mars Observer в сентябре 1992 года [1], которая была первой миссией НАСА на Марс после проектов Viking 1 и Viking 2 в 1975 году. Космический корабль, который был основан на модифицированном Коммерческий спутник связи, находящийся на околоземной орбите (например, спутник SES Astra 1A ), несут на себе полезную нагрузку инструментов, предназначенных для изучения геологии, геофизики и климата Марса с орбиты. Миссия завершилась в августе 1993 года, когда связь была потеряна за три дня до запланированного выхода космического корабля на орбиту . [16]

2000-е [ править ]

В 2000-х годах НАСА учредило программу Mars Scout Program как кампанию в рамках программы исследования Марса, направленную на отправку серии небольших недорогих роботизированных миссий на Марс , выбранных на конкурсной основе из инновационных предложений научного сообщества с ограничением бюджета в 485 миллионов долларов США. . Первым роботизированным космическим кораблем в этой программе был Phoenix , который использовал посадочный модуль, первоначально изготовленный для отмененной миссии Mars Surveyor 2001 . Феникс был одним из четырех финалистов, выбранных из 25 предложений. [17] Четыре финалиста были Phoenix, MARVEL, SCIM ( Сбор образцов для исследования Марса.), и самолет Марса ARES («Аэросъемка окружающей среды регионального масштаба»). [17] SCIM была миссией по возврату образцов, в которой использовалась бы траектория свободного возврата и аэрогель для захвата марсианской пыли и возвращения ее на Землю [17] (см. Также: миссия Stardust ). MARVEL был орбитальным аппаратом, который занимался поиском вулканизма, а также анализировал различные компоненты атмосферы Марса. [17] Название является аббревиатурой от Mars Volcanic Emission и Life Scout , и он был предназначен для обнаружения газов от жизни, если она там была. [17] ARES был концепцией самолета для Марса для изучения нижних слоев атмосферы и поверхности. [17]15 сентября 2008 года НАСА объявило, что выбрало MAVEN для второй миссии. [18] [19] [20] Бюджет этой миссии составлял не более 475 миллионов долларов США. [21] После всего двух выборов Управление науки НАСА объявило в 2010 году, что Mars Scout будет включен в программу Discovery , которая была пересмотрена, чтобы можно было предлагать миссии на Марс. [22] InSight , миссия по сейсмологии и геологии на Марс, была в конечном итоге выбрана в качестве двенадцатой миссии программы Discovery.

2010-е [ править ]

В 2013 финансовом году произошло значительное сокращение бюджета отдела планетарной науки НАСА на 300 миллионов долларов, что привело к отмене участия агентства в программе ЕКА ExoMars и к переоценке программы исследования Марса в целом. [33] [34] [35] В феврале 2012 года в Вашингтоне, округ Колумбия, была созвана группа планирования программ Марса (MPPG) для обсуждения концепций миссий-кандидатов на период запуска 2018 или 2020 [36] [35] в рамках известной инициативы как Mars Next Generation. [36] [37] [38] Целью MPPG было разработать основы для архитектуры программного уровня для роботизированного исследования Марса, которая согласуется с администрацией Обамы.задача отправки людей на орбиту Марса в десятилетие 2030-х годов [35], тем не менее, остается ответом на основные научные цели Десятилетнего обзора NRC 2011 года для планетологии. [39] MPPG использовала неконсенсусные, индивидуальные вклады как государственных служащих НАСА, так и сотрудников подрядчиков, за принятие окончательных решений исключительную ответственность НАСА.

Непосредственное внимание MPPG было сосредоточено на сборе нескольких вариантов концепции миссий для окна запуска на Марс 2018 и 2020 годов. [35] При бюджете в 700 миллионов долларов , включая ракету-носитель , предполагалось, что миссия будет ограничена орбитальным аппаратом . [37] [40] Краткосрочные идеи были приняты во внимание при раннем планировании миссии в период 2018–2024 годов, а среднесрочные и долгосрочные идеи послужили основой для планирования архитектуры программного уровня на 2026 год и далее. [41] Стратегии, разработанные для такой миссии, включали миссию по возврату образцов.где образцы почвы помещаются на орбиту Марса в конце 2020-х или начале 2030-х годов, анализ почвы на месте и изучение поверхности и глубин Марса перед миссией по возврату образцов и / или миссией с экипажем. [35] Изученные концептуальные миссии, соответствующие бюджетным требованиям в размере от 700 до 800 миллионов долларов США, включали в себя орбитальный аппарат Next Mars (NeMO) для замены телекоммуникационных услуг стареющих спутников и стационарный посадочный модуль для исследования и отбора образцов, подходящих для более позднего использования. вернуться на Землю. [35] До заключения MPPG Комитет по ассигнованиям Палаты представителейПодкомитет по коммерции, правосудию и науке утвердил бюджет в апреле 2012 года, который восстановил 150 миллионов долларов США в бюджете планетарной науки с оговоркой о необходимости проведения миссии по возврату проб. [33] Окончательный отчет MPPG был составлен в августе 2012 года и опубликован в сентябре. [42] [43] [44] В конечном итоге, одобрив миссию по возврату образцов, эта рекомендация повлияла на бюджетный процесс НАСА на 2014 финансовый год. [45]

Миссии [ править ]

Список [ править ]

Хронология [ править ]

Mars 2020InSightMAVENMars Science LaboratoryPhoenix (spacecraft)Mars Reconnaissance OrbiterMars Exploration Rover2001 Mars OdysseyMars Surveyor '98Mars Global Surveyor

См. Также [ править ]

  • Исследование Марса
  • Список миссий на Марс
  • Список миссий НАСА

Ссылки [ править ]

Примечания

  1. ^ Серийный номер отображается в скобках.
  2. ^ a b Миссия проводилась в рамках программы Mars Scout Program.

Цитаты

  1. ^ а б Ширли, Донна. «Стратегия программы исследования Марса: 1995–2020 годы» (PDF) . Американский институт аэронавтики и астронавтики . Архивировано из оригинального (PDF) 11 мая 2013 года . Проверено 18 октября 2012 года .
  2. ^ Маккуистион, Дуг. «Дуг МакКуистион, директор программы НАСА по исследованию Марса» . НАСА . Архивировано из оригинального 19 октября 2015 года . Проверено 18 октября 2012 года .
  3. Хаббард, Г. Скотт (28 августа 2012 г.). «Марсианская программа следующего десятилетия» . The Huffington Post . Проверено 18 октября 2012 года .
  4. ^ Гарвин, Джеймс. «О группе планирования программы Mars» . НАСА . Проверено 18 октября 2012 года .
  5. ^ Леоне, Дэн. «Марсианской научной лаборатории нужно на 44 миллиона долларов больше, чтобы летать, как показывает аудит НАСА» . Космические новости . Проверено 24 октября 2012 года .
  6. ^ де Селдинг, Питер. «Исследование: возврат образца Mars займет 10 лет, а стоимость - 5 миллиардов долларов» . Космические новости . Проверено 24 октября 2012 года .
  7. ^ "Научная тема программы исследования Марса" . Программа исследования Марса . НАСА . Проверено 18 октября 2012 года .
  8. ^ «Цель 1: определить, возникла ли когда-либо жизнь на Марсе» . Программа исследования Марса . НАСА . Проверено 18 октября 2012 года .
  9. ^ «Цель 2: охарактеризовать климат Марса» . Программа исследования Марса . НАСА . Проверено 18 октября 2012 года .
  10. ^ «Цель 3: охарактеризовать геологию Марса» . Программа исследования Марса . НАСА . Проверено 18 октября 2012 года .
  11. ^ «Цель 4: Подготовка к исследованию Марса человеком» . Программа исследования Марса . НАСА . Проверено 18 октября 2012 года .
  12. ^ а б «Хронология исследования Марса» . Офис программы истории НАСА . Проверено 18 октября 2012 года .
  13. О'Нил, Ян (22 марта 2008 г.). «Проклятие Марса» . Вселенная сегодня . Проверено 18 октября 2012 года .
  14. ^ Б с д е е г Браун, Роберт (2007). «Проблемы входа, спуска и посадки на Марс» (PDF) . Журнал космических аппаратов и ракет . 44 (2): 310. Bibcode : 2007JSpRo..44..310B . CiteSeerX 10.1.1.463.8773 . DOI : 10.2514 / 1.25116 . Архивировано из оригинального (PDF) 26 мая 2010 года . Проверено 18 октября 2012 года .  
  15. ^ «История исследования Марса» . Программа исследования Марса . НАСА . Проверено 18 октября 2012 года .
  16. ^ "Марс-наблюдатель" . Программа исследования Марса . НАСА . Проверено 18 октября 2012 года .
  17. ^ a b c d e f НАСА выбирает для изучения четыре концепции миссии Mars Scout
  18. ^ «НАСА выбирает миссию« MAVEN »для изучения атмосферы Марса» . НАСА. 15 сентября 2008 г.
  19. ^ НАСА выбирает предложения для будущих миссий на Марс и исследований
  20. ^ «НАСА откладывает миссию разведчика Марса до 2013 года» . НАСА. 21 декабря 2007 г.
  21. ^ JPL.NASA.GOV: Пресс-релиз
  22. ^ Программа Скаутов НАСА прекращена.
  23. ^ Scout миссии - Марс Новости
  24. ^ NASA SELECTS ПЕРВЫЙ MARS SCOUT КОНЦЕПЦИИ ДАЛЬНЕЙШЕГО ИЗУЧЕНИЯ (2001)
  25. ^ Предложение Юго-Западного исследовательского института для миссии Mars Scout на орбите выбрано для изучения НАСА
  26. ^ "АРЕС - Предлагаемая миссия разведчика на Марс" . НАСА. 17 января, 2007. Архивировано из оригинального 28 марта 2010 года.
  27. ^ ARES Mars Aircraft youtube.com видео модели и тестового полета
  28. ^ CHRONOS - Путешествие по истории Марса
  29. ↑ a b Mumma, Майкл Дж. (20 февраля 2009 г.). «Сильный выброс метана на Марс северным летом 2003 г.» (PDF) . Наука . 323 (5917): 1041–1045. Bibcode : 2009Sci ... 323.1041M . DOI : 10.1126 / science.1165243 . PMID 19150811 .  
  30. Нил Ф. Коминс - Открытие существенной Вселенной (2012) - Страница 148
  31. ^ R. Haberle, et al. - Миссия "Открытие Паскаля": миссия сети климата Марса (2000)
  32. ^ Предложение Hailstorm [ постоянная мертвая ссылка ] (.pdf)
  33. ^ а б Браун, Адриан. «MSL и программа NASA по исследованию Марса: где мы были, куда мы идем» . Космическое обозрение . Проверено 24 октября 2012 года .
  34. Morning Jr., Фрэнк (14 февраля 2012 г.). "Подразделения НАСА надеются на роботизированную миссию на Марс 2018" . Авиационная неделя . Проверено 27 февраля 2012 года .
  35. ^ a b c d e f "О группе планирования программы Mars" . Проверено 20 июля 2012 года .
  36. ^ a b Леоне, Дэн (24 февраля 2012 г.). «НАСА совершает набеги на бюджет внешних планет для финансирования быстрого старта перезагрузки Марса» . Космические новости . Проверено 25 февраля 2012 года .
  37. ^ a b Эрик Хэнд (28 февраля 2012 г.). «В условиях урезания бюджета американские ученые на Марс надеются на возможную миссию в 2018 году» . Природа . Проверено 28 февраля 2012 года .
  38. Кейт Тейлор (16 апреля 2012 г.). «НАСА призывает идеи для будущих миссий на Марс» . TG Daily . Проверено 16 апреля 2012 года .
  39. ^ "Стратегия науки | Исследование солнечной системы НАСА" . Solarsystem.nasa.gov . Архивировано из оригинального 21 июля 2011 года . Проверено 23 февраля 2016 года .
  40. Стивен Кларк (27 сентября 2012 г.). «Возврат образца остается в центре внимания марсианской программы НАСА» . Космический полет сейчас . Проверено 28 сентября 2012 года .
  41. ^ "Концепции для будущих миссий на Марс - журнал Astrobiology" . Astrobio.net . 29 мая 2012 года . Проверено 23 февраля 2016 года .
  42. ^ "НАСА - вехи группы планирования программы Марса" . Nasa.gov . Проверено 23 февраля 2016 года .
  43. ^ [1] [ мертвая ссылка ]
  44. ^ «Резюме заключительного отчета» (PDF) . Nasa.gov . 25 сентября 2012 . Проверено 23 февраля 2016 года .
  45. ^ "Комитет NRC по астробиологии и планетологии (CAP + S)" (PDF) . Nasa.gov . 23 мая 2012 года . Проверено 23 февраля 2016 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Программа исследования Марса в Лаборатории реактивного движения
  • Группа анализа программы исследования Марса (MEPAG) в Лаборатории реактивного движения