 Художественная визуализация Mars Observer на орбите вокруг Марса | |
| Тип миссии | Орбитальный аппарат Марса |
|---|---|
| Оператор | НАСА / Лаборатория реактивного движения |
| COSPAR ID | 1992-063A |
| SATCAT нет. | 22136 |
| Веб-сайт | в архиве |
| Продолжительность миссии | 331 день Провал миссии |
| Свойства космического корабля | |
| Автобус | Автобус Mars Observer (гибрид AS-4000-TIROS / DMSP) |
| Производитель | General Electric Astro Space |
| Стартовая масса | 1018 кг (2244 фунта) |
| Власть | 1147 Вт |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 25 сентября 1992 г., 17:05:01 UTC |
| Ракета | Коммерческий Titan III / TOS |
| Запустить сайт | Мыс Канаверал LC-40 |
| Конец миссии | |
| Последний контакт | 21 августа 1993 г., 01:00 UTC |
| Параметры орбиты | |
| Справочная система | Ареоцентрический |
| Большая полуось | 3766,159 км (2340,183 миль) |
| Эксцентриситет | 0,004049 |
| Наклон | 92,869 градусов |
| Эпоха | Планируется 6 декабря 1993 г. |
| Облет Марса (неудачная установка) | |
| Ближайший подход | 24 августа 1993 г. |
Космический аппарат Mars Observer , также известный как Mars Geoscience / Climatology Orbiter , был роботизированным космическим зондом, запущенным НАСА 25 сентября 1992 года для изучения поверхности, атмосферы, климата и магнитного поля Марса. Во время фазы межпланетного полета связь с космическим кораблем была потеряна 21 августа 1993 года, за три дня до выхода на орбиту . Попытки восстановить связь с космическим кораблем не увенчались успехом.
История миссии [ править ]
История [ править ]
В 1984 году Комитет по исследованию Солнечной системы объявил высокоприоритетную миссию на Марс. Марсианский орбитальный аппарат, получивший название Mars Geoscience / Climatology Orbiter , должен был расширить информацию, уже собранную программой Viking . Предварительные цели миссии предполагали, что зонд предоставит данные о магнитном поле планеты, обнаружение определенных спектральных линий минералов на поверхности, изображения поверхности с шагом 1 метр / пиксель и глобальные данные о высоте. [1]
Изначально планировалось запустить Mars Observer в 1990 году с помощью орбитального аппарата космического корабля "Шаттл" . Также предлагалась возможность использования одноразовой ракеты, если космический корабль был спроектирован с учетом определенных ограничений. [1] 12 марта 1987 года миссия была перенесена на 1992 год вместо других отложенных миссий ( Галилео , Магеллан , Улисс ) после катастрофы космического корабля " Челленджер" . [2] Наряду с задержкой запуска, перерасход бюджета потребовал устранения двух приборов для выполнения запланированного на 1992 год запуска. [3] [4]По мере развития разработки основные научные задачи были окончательно сформулированы следующим образом: [3] [5] [6]
- Определите общий элементный и минералогический характер материала поверхности.
- Определите глобально топографию и гравитационное поле.
- Установить природу марсианского магнитного поля .
- Определите временное и пространственное распределение, количество, источники и поглотители летучих веществ и пыли в течение сезонного цикла.
- Изучите структуру и циркуляцию атмосферы .
Общая стоимость программы оценивается в 813 миллионов долларов. [7]
Конструкция космического корабля [ править ]
Космический корабль Mars Observer имел массу 1018 кг (2244 фунта). Его автобус имел высоту 1,1 метра, ширину 2,2 метра и глубину 1,6 метра. Космический корабль был основан на предыдущих проектах спутников, изначально предназначенных и разработанных для орбиты Земли. Спутник RCA AS-4000 Ku-диапазона широко использовался для космических кораблей, силовых установок, тепловой защиты и солнечных батарей. Спутники RCA TIROS и DMSP Block 50-2 также использовались при внедрении системы управления ориентацией и артикуляцией (AACS), подсистемы управления и обработки данных и подсистемы питания в Mars Observer . Другие элементы, такие как компоненты на двухкомпонентном топливе и антенна с высоким коэффициентом усиления, были разработаны специально для этой миссии. [8][9] [10]
Контроль ориентации и движение [ править ]
- Космический корабль имел трехосную стабилизацию с четырьмя реактивными колесами и двадцатью четырьмя двигателями с 1346 кг топлива. Двигательная установка представляет собой двухкомпонентную систему с высокой тягой, состоящую из двухкомпонентного топлива из монометилгидразина и тетроксида азота для больших маневров, и гидразиновую монотопливную систему с более низкой тягой для незначительных корректировок орбиты во время полета. Из двухотопливных двигателей четыре, расположенные в кормовой части, выдают 490 ньютонов.тяги для коррекции курса, управления космическим кораблем во время маневра вывода на орбиту Марса и больших коррекций орбиты во время полета; еще четыре, расположенные по бокам космического корабля, обеспечивают 22 ньютона для управления маневрами крена. Из гидразиновых двигателей восемь обеспечивают 4,5 ньютона для управления маневрами по выравниванию орбиты; еще восемь обеспечивают 0,9 ньютона для смещения или «обесцвечивания» реактивных колес. Для определения ориентации космического корабля были включены датчик горизонта , звездный сканер с шестью щелями и пять датчиков солнца . [8] [10]
Связь [ править ]
- Для связи космический корабль включал в себя двухосную подвесную 1,5-метровую параболическую антенну с высоким коэффициентом усиления , установленную на 6-метровой стреле для связи с сетью дальнего космоса через X-диапазон с использованием двух транспондеров GFP NASA X-диапазона (NXT) и два блока детектора команд GFP (CDU). Также были включены шесть антенн с низким коэффициентом усиления и одна антенна со средним коэффициентом усиления для использования во время крейсерского полета, в то время как антенна с высоким коэффициентом усиления оставалась убранной, и для чрезвычайных мер, если связь через антенну с высоким коэффициентом усиления будет ограничена. . При трансляции в сеть Deep Space Network можно было достичь максимальной скорости 10,66 килобайт в секунду, в то время как космический корабль мог принимать команды с максимальной пропускной способностью 62,5 байта в секунду.[5] [8] [9] [10]
Мощность [ править ]
- Электроэнергия подавалась на космический корабль через шестипанельную солнечную батарею размером 7,0 метра в ширину и 3,7 метра в высоту и обеспечивала в среднем 1147 Вт на орбите. Для питания космического корабля, когда он был закрыт от Солнца, были включены две никель-кадмиевые батареи 42 А · ч ; батареи будут перезаряжаться, когда солнечная батарея будет получать солнечный свет. [5] [8] [9] [10]
Компьютер [ править ]
- Вычислительная система на космическом корабле представляла собой переоснащение системы, используемой на спутниках TIROS и DMSP. Полуавтономная система могла хранить до 2000 команд во включенных 64 килобайтах оперативной памяти и выполнять их с максимальной скоростью 12,5 команд в секунду; Команды также могли обеспечить достаточную автономную работу космического корабля до шестидесяти суток. Для записи данных были включены резервные цифровые магнитофоны (DTR), каждый из которых был способен хранить до 187,5 мегабайт для последующего воспроизведения в сети Deep Space Network. [8]
Научные инструменты [ править ]
| Камера наблюдения за Марсом ( MOC ) | ||||
| - см. схему |
Состоит из узкоугольных и широкоугольных телескопических камер для изучения метеорологии / климатологии и геолого-геофизических исследований Марса. [11]
| |||
| Лазерный высотомер Mars Observer ( MOLA ) | ||||
| - см. схему |
Лазерный высотомер используется для определения топографии на Марсе . [12]
| |||
| Термоэмиссионный спектрометр ( ТЭС ) | ||||
| - см. схему |
Использует три датчика (интерферометр Майкельсона, датчик солнечного отражения, широкополосный датчик яркости) для измерения теплового инфракрасного излучения для картирования минерального состава поверхностных пород, инея и состава облаков. [13]
| |||
| Инфракрасный радиометр модулятора давления ( PMIRR ) | ||||
Использует узкополосные радиометрические каналы и две ячейки модуляции давления для измерения атмосферных и приземных выбросов в тепловом инфракрасном диапазоне и видимый канал для измерения частиц пыли и конденсата в атмосфере и на поверхности в разные долготы и времена года. [14]
| ||||
| Гамма-спектрометр ( GRS ) | ||||
| - см. схему |
Записывает спектр гамма-лучей и нейтронов, испускаемых при радиоактивном распаде элементов, содержащихся на поверхности Марса. [15]
| |||
| Магнитометр и электронный рефлектометр ( MAG / ER ) | ||||
Использует компоненты бортовой телекоммуникационной системы и станции сети дальнего космоса для сбора данных о природе магнитного поля и взаимодействиях поля с солнечным ветром . [16]
| ||||
| Радионаучный эксперимент ( РС ) | ||||
Собирает данные о гравитационном поле и структуре марсианской атмосферы, уделяя особое внимание временным изменениям вблизи полярных регионов. [17]
| ||||
| Реле воздушного шара Марса ( MBR ) | ||||
Планируется как дополнение для получения данных с пенетраторов и наземных станций российской миссии «Марс-94», а также от пенетраторов, наземных станций, марсохода и воздушного шара из миссии « Марс-96 ». [18]
| ||||
[5] [9]
- Изображения космического корабля
Маркированная диаграмма Mars Observer .
Наблюдатель за Марсом в Центре обслуживания опасных грузов.
Техник по сборке космического зонда Mars Observer .
Наблюдатель за Марсом в чистой комнате.
Профиль миссии [ править ]
| Хронология операций | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
См. Ожидаемый график миссии Mars Observer . Пункты, отмеченные красным, были нереализованными событиями. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Запуск и траектория [ править ]
Mars Observer был запущен 25 сентября 1992 года в 17:05:01 UTC Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства с космического стартового комплекса 40 на станции ВВС на мысе Канаверал во Флориде, на борту коммерческой ракеты-носителя Titan III CT-4 . Полная последовательность сжигания длилась 34 минуты после того, как ступень перехода на твердотопливную орбиту вывела космический корабль на 11-месячную траекторию перехода к Марсу с конечной скоростью 5,28 км / с по отношению к Марсу. [10]
25 августа 1992 года внутри космического корабля было обнаружено загрязнение твердыми частицами. После полной инспекции, очистка была признана необходимой и была проведена 29 августа. Предполагаемой причиной загрязнения были меры, принятые для защиты космического корабля до того, как ураган Эндрю обрушился на побережье Флориды 24 августа. [10] [19] [20]
Схема Mars Observer в стартовой конфигурации.
Аппарат Titan III запускает космический корабль Mars Observer .
Схема межпланетной траектории Mars Observer .
Встреча с Марсом [ править ]
Mars Observer должен был выполнить маневр вывода на орбиту 24 августа 1993 года, но 21 августа 1993 года контакт с космическим кораблем был потерян. Вероятной причиной отказа космического корабля была утечка паров топлива и окислителя из-за неправильно спроектированной проверки ПТФЭ. клапан к общей системе наддува. Во время межпланетного полета смесь паров скопилась в питающих и напорных линиях, что привело к взрыву и их разрыву после перезапуска двигателя для стандартной коррекции курса. Подобная проблема позже повредила Акацуки.космический зонд в 2010 году. Хотя ни одна из основных задач не была достигнута, миссия предоставила данные о фазе межпланетного полета, собранные до даты последнего контакта. Эти данные будут полезны для последующих миссий на Марс. Научные инструменты, первоначально разработанные для Mars Observer, были размещены на четырех последующих космических кораблях для выполнения задач миссии: Mars Global Surveyor, запущенный в 1996 году, Mars Climate Orbiter, запущенный в 1998 году, Mars Odyssey, запущенный в 2001 году, и Mars Reconnaissance Orbiter, запущенный в 2005 году [21].
Первое изображение Марса, сделанное МОЦ 27 июля 1993 года.
Второй снимок Марса с помощью МОС , полученный через час после первого.
Одно из немногих цветных широкоугольных изображений Mars Observer .
Изображение Юпитера на пути к Марсу, полученное МОС .
Предполагаемые операции [ править ]
24 августа 1993 года Mars Observer развернулся на 180 градусов и зажег двигатели на двухкомпонентном топливе, чтобы замедлить космический корабль, выйдя на высокоэллиптическую орбиту. В течение следующих трех месяцев последующие маневры по «переходу на низкую орбиту» (TLO) будут выполняться по мере того, как космический корабль достигнет перицентра , что в конечном итоге приведет к примерно круговой 118-минутной орбите вокруг Марса. [22]
Основная миссия должна была начаться 23 ноября 1993 года, сбор данных за один марсианский год (примерно 687 земных дней). Ожидается, что первая глобальная карта будет завершена 16 декабря, после чего произойдет соединение Солнца, которое начнется 20 декабря и продлится девятнадцать дней, закончившись 3 января 1994 года; в это время операции миссии будут приостановлены, так как радиосвязь будет невозможна. [22]
Обращаясь к Марсу со скоростью примерно 3,4 км / с, космический корабль будет двигаться вокруг Марса по полярной орбите с севера на юг. Когда космический корабль вращается вокруг планеты, датчики горизонта указывают ориентацию космического корабля, в то время как реактивные колеса будут поддерживать ориентацию инструментов по направлению к Марсу. Выбранная орбита также была солнечно-синхронной, что позволяло всегда снимать дневную сторону Марса в середине дня каждого марсианского солнца . В то время как некоторые инструменты могут обеспечивать канал передачи данных в реальном времени, когда Земля находится в поле зрения космического корабля, данные также будут записываться на цифровые магнитофоны и воспроизводиться на Землю каждый день. Более 75 гигабайтОжидалось, что во время основной миссии будет получено научных данных, намного больше, чем во время любой предыдущей миссии на Марс. Ожидалось, что срок эксплуатации космического корабля будет ограничен подачей топлива и состоянием батарей. [22]
Потеря связи [ править ]
21 августа 1993 года, в 01:00 UTC, за три дня до запланированного выхода на орбиту Марса , произошла «необъяснимая» потеря связи с Mars Observer . [23] Новые команды отправлялись каждые 20 минут в надежде, что космический корабль отклонился от курса и сможет восстановить контакт. Однако попытка оказалась неудачной. [23] Неизвестно, смог ли космический корабль следовать своему автоматическому программированию и выйти на орбиту Марса, или он пролетел мимо Марса и теперь находится на гелиоцентрической орбите .
4 января 1994 года независимая комиссия по расследованию Морской исследовательской лаборатории объявила о своих выводах: наиболее вероятной причиной потери связи был разрыв топливного бака в двигательной установке космического корабля. [24] Считается, что гиперголическое топливо могло просочиться через клапаны в системе во время полета к Марсу, что позволило топливу и окислителю преждевременно объединиться до того, как достигнет камеры сгорания. Утечка топлива и газа, вероятно, привела к высокой скорости вращения, в результате чего космический корабль перешел в «аварийный режим»; это прервало сохраненную последовательность команд и не включило передатчик. [24] Двигатель был заимствован у одного из орбитальных спутников Земли и не был предназначен для бездействия в течение нескольких месяцев перед запуском.
| Цитата из отчета [24] |
|---|
| Поскольку телеметрия, передаваемая от Наблюдателя, была отключена, и последующие попытки определить местонахождение космического корабля или связаться с ним потерпели неудачу, совет не смог найти убедительных доказательств, указывающих на конкретное событие, которое привело к потере Наблюдателя. Однако после проведения обширного анализа комиссия сообщила, что наиболее вероятной причиной потери связи с космическим кораблем 21 августа 1993 года был разрыв стороны нагнетания топлива (монометилгидразин (MMH)) двигательной системы космического корабля. что приводит к утечке под давлением как газообразного гелия, так и жидкого MMH под тепловым одеялом космического корабля. Газ и жидкость, скорее всего, просочились бы из-под одеяла несимметричным образом, что привело бы к чистой скорости вращения. Эта высокая скорость вращения заставила бы космический корабль перейти в «аварийный режим», который прервал сохраненную последовательность команд и, таким образом, не включил передатчик. Кроме того, такая высокая скорость вращения мешала правильной ориентации солнечных батарей, что приводило к разрядке батарей. Однако эффект вращения может быть академическим, потому что выпущенный MMH, скорее всего, атакует и повредит критические электрические цепи внутри космического корабля. Исследование совета пришло к выводу, что отказ двигательной установки, скорее всего, был вызван непреднамеренным смешиванием и реакцией тетроксида азота (NTO) и MMH в титановых трубках для создания давления во время создания давления гелия в топливных баках. Эта реакция вызвала разрыв трубки, в результате чего гелий и MMH высвободились из трубки, что привело к катастрофическому вращению космического корабля и повреждению критических электрических цепей. |
Последствия [ править ]
Программа исследования Марса была официально сформирована после отказа Mars Observer в сентябре 1993 года. [25] Цели этой программы включают определение местоположения воды и подготовку к полетам на Марс с экипажем. [25]
См. Также [ править ]
- Исследование Марса
- Список миссий на Марс
- Программа планетарного наблюдателя
- Исследование космического пространства
- Беспилотные космические полеты
Ссылки [ править ]
- ^ a b Эберхарт, Джонатон (1986). «НАСА устанавливает датчики для возвращения на Марс в 1990 году». Новости науки . Общество науки и общественности. 239 (21): 330. DOI : 10,2307 / 3970693 . JSTOR 3970693 .
- ^ Волдроп, М. Митчелл (1987). «Компания предлагает НАСА купить ракету». Наука . Американская ассоциация развития науки . 235 (4796): 1568. Bibcode : 1987Sci ... 235.1568W . DOI : 10.1126 / science.235.4796.1568a . JSTOR 1698285 . PMID 17795582 .
- ^ a b «Возвращение на красную планету: Миссия наблюдателя за Марсом» (пресс-релиз). Лаборатория реактивного движения . 1 августа 1993 г. hdl : 2014/27541 .
- ^ Эберхарт, J. (1988). «Акт открытия: снова в дороге». Новости науки . Общество науки и общественности. 134 (15): 231. DOI : 10,2307 / 3973010 . JSTOR 3973010 .
- ^ а б в г Марк Уэйд. «Марс-наблюдатель» . Архивировано из оригинала на 20 января 2011 года . Проверено 23 декабря 2010 года .
- ^ a b c d e f g h Олби, Арден Л. (1988). "Семинар по науке о возврате проб с Марса". В Lunar and Planetary Inst . Лунно-планетный институт: 25–29. Bibcode : 1988msrs.work ... 25A .
- ^ Mars Observer, Мастер-каталог NSSDC
- ^ a b c d e "НАБЛЮДАТЕЛЬ MARS: ПАКЕТ ДАННЫХ ОБ ОБЗОР БЕЗОПАСНОСТИ ФАЗЫ 0" (пресс-релиз). RCA Astro-Electronics. 17 ноября 1986 г. hdl : 2060/19870011586 .
- ^ а б в г НАСА. «Марс-наблюдатель» . НАСА . Проверено 23 декабря 2010 года .
- ^ a b c d e f "MARS OBSERVER PRESS KIT" (пресс-релиз). НАСА. Сентябрь 1992 года. Архивировано 16 февраля 2004 года . Проверено 21 марта 2011 года .CS1 maint: unfit URL (link)
- ^ "Камера наблюдения за Марсом (MOC)" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
- ^ "Mars Observer Laser Altimeter (MOLA)" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
- ^ «Термоэмиссионный спектрометр (TES)» . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
- ^ "Инфракрасный радиометр модулятора давления (PMIRR)" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
- ^ "Гамма-спектрометр (GRS)" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
- ^ «Магнитометр и электронный рефлектометр (MAG / ER)» . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
- ^ "Radio Science (RS)" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
- ^ "Марсианский воздушный шар реле (MBR)" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
- ↑ Уилфорд, Джон Нобл (28 августа 1992 г.). «Mishap задерживает миссию на Марс» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 21 июня 2008 года .
- ↑ Уилфорд, Джон Нобл (26 сентября 1992 г.). "США запускают космический корабль в путешествие по Марсу" . Нью-Йорк Таймс . Проверено 21 июня 2008 года .
- ^ Браунфилд, Трой (21 августа 2018). «Когда необъяснимым образом исчез 5 000-фунтовый космический корабль» . Субботняя вечерняя почта . Проверено 3 марта 2021 года .
- ^ a b c "Марсианский наблюдатель: пресс-релиз по установке на орбиту Марса" (пресс-релиз). НАСА. Август 1993. Архивировано 16 февраля 2004 года . Проверено 21 марта 2011 года .CS1 maint: unfit URL (link)
- ^ a b Уилфорд, Джон Нобл (23 августа 1993 г.). «НАСА теряет связь с Mars Observer» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 17 июня 2008 года .
- ^ a b c Пресс-релиз Совета по отказу от наблюдателя за Марсом НАСА
- ^ а б Ширли, Донна. «Стратегия программы исследования Марса: 1995–2020» (PDF) . Американский институт аэронавтики и астронавтики . Архивировано из оригинального (PDF) 11 мая 2013 года . Проверено 18 октября 2012 года .
Внешние ссылки [ править ]
- Пресс-кит о запуске Mars Observer
- Профиль миссии Mars Observer от NASA Solar System Exploration
- Наблюдатель за Марсом в Мастер-каталоге NSSDC
- Потеря наблюдателя за Марсом в компании Malin Space Science Systems. Архивировано 27 марта 2010 года в Wayback Machine.
- НАСА - Марс-наблюдатель
