Syvä tila 2

Deep Space 2 Space
Probe Yksi kahdesta DS2-läpiviennistä ilman kirjekuorta, joka suojaa sitä laskeutuessaan kohti Marsin pintaa. Yleisdata

Organisaatio	JPL ( NASA )
Rakentaja	JPL / Lockheed Martin
Ohjelmoida	Uusi vuosituhat
Ala	Kokeellinen avaruusalus
Tehtävän tyyppi	Penetrator
Kopioiden määrä	2
Tila	Epäonnistuminen
Tuoda markkinoille	3. tammikuuta 1999
Launcher	Delta II
Tehtävän loppu	3. joulukuuta 1999
COSPAR-tunniste	DEEPSP2
Sivusto	www.jpl.nasa.gov/nmp/ds2

Tekniset ominaisuudet

Massa käynnistämisen yhteydessä	3,57  kg

Deep Space 2 , lyhennettynäDS2, on kokeellinen tila Tehtävänäavaruushallinnon Yhdysvalloissa, TheNASA. Tämä New Millennium -ohjelmantoinen tehtäväaloitettiin vuonna 1999. Se sisältää kaksiidenttistäläpivientityyppistäavaruusmikrokoettinta, joiden yksikköpaino on 3,57 kilogrammaa, ja niiden oli määrä muodostaa ensimmäinen testi tällaisesta avaruusaluksesta. Tämän uuden tekniikan pitäisi viime kädessä mahdollistaa se, että planeettojen pinnalle voidaan asentaa anturiverkko edullisin kustannuksin pääasiassa seismisten ja säätietojen keräämiseksi. Tuolloin kehitystä uuden vuosituhannen ohjelma oliosa NASA: n uuden strategiannopeammin, halvemmalla, parempaa("nopeammin, halvemmalla, parempaa" inEnglanti), joka suosii kohdistettuja interplanetaarisia tehtäviä, edullisesti ja hyvin lyhyt kehityksen aikana.

Mars Polar Lander -avaruusanturin matkustajat käynnistettiin3. tammikuuta 1999, nämä kaksi mikrokoettinta vapautetaan kantaja-avaruusaluksellaan sen viimeisen lähestymisen aikana Mars- planeetalle saman vuoden 3. joulukuuta. Kun he olivat kulkeneet Marsin ilmakehän läpi ilman jarrulaitetta ( laskuvarjo tai retro-raketti ), heidän täytyi tunkeutua suurella nopeudella (noin 190  metriä sekunnissa ) planeetan etelänavan maaperään ja uppoutua noin 60 senttimetrin syvyyteen . Minikoettimen irrotettavaan alaosaan sijoitettujen laitteiden oli mitattava maaperän lämmönjohtavuus ja kovuus ja havaita mahdollinen veden läsnäolo.

Mars Polar Landerin pudottamat kaksi läpäisijää eivät antaneet mitään merkkejä elämästä vapautumisensa jälkeen. Operaation ennenaikaisen päättymisen tutkinnasta vastaava valiokunta esitti useita hypoteeseja niiden epäonnistumisen alkuperästä, jotka kaikki korostivat tämän uuden tyyppisen koneen kehittämiseksi tehtyjen testien riittämättömyyttä. Mars Polar Landerin ja muutama kuukausi aiemmin Mars Climate Orbiterin menetys samanaikaisesti auttoi muuttamaan nopeamman, halvemman, paremman politiikkaa ottamalla enemmän huomioon kustannukset, jotka mahdollistivat operaation epäonnistumisen riskin pienentämisen.

Konteksti: New Millennium -ohjelma

New Millennium (NMP) -ohjelma on osa uutta NASA aurinkokunnan tutkimus strategiaa perustettua sen ylläpitäjä Daniel Goldin 1990-luvun alussa. Tavoitteena on kehittää tehtäviä, jotka ovat halvempia kuin aikaisemmin, mutta sen seurauksena yhä useammat ja nopeammin kehitetty: siihen liittyvä iskulause on nopeampi, halvempi, parempi . Mutta tällä muutoksella on vaikutuksia uuden avaruusteknologian kehitykseen. Tähän asti näitä oli testattu operatiivisten tehtävien puitteissa hyödyntämällä niiden erittäin suuria budjetteja: Cassinin operaatio oli siis testannut flash-muistien käyttöä ensimmäistä kertaa . Tämä vaihtoehto ei ole enää mahdollista uusien tehtävien yhteydessä, jotka edellyttävät kustannusten rajoittamiseksi täysin hiottujen tekniikoiden käyttöä. Nämä tehtävät edellyttävät kuitenkin uuden avaruusteknologian kehittämistä, joka mahdollistaa pienentämisen, kustannusten alentamisen ja suorituskyvyn parantamisen. Tämän tarpeen hoitamiseksi Charles Elachi , NASA: n Jet Propulsion Laboratoryn (JPL) johtaja , tarjoaa Goldinille uuden ohjelman, joka yhdistää tehtäviä, jotka on kehitetty nopeammin, halvemmin, paremmin omistettu näiden uusien tekniikoiden pätevöitymiselle. käyttöönottoa operatiivisissa tehtävissä. Näitä tekniikoita ovat ionien työntövoima ja tunkeutumistyyppisten avaruuskoettimien tuotanto . Tämän ohjelman tehtävien päätavoitteet ovat siis ennen kaikkea teknisiä, ja tieteelliset edut ovat toissijainen tavoite. SisäänHeinäkuu 1995, Amerikan kongressi hyväksyy uuden vuosituhannen ohjelman käynnistämisen . Ohjelman hallinta on uskottu JPL: lle, jonka päätehtävä NASA: n perustamisesta lähtien on planeettojen välisten tehtävien kehittäminen. Vuonna 1998 käynnistetyn ohjelman ensimmäinen projekti on Deep Space 1 , jonka päätavoitteena on validoida ionien työntövoiman käyttöä planeettojen välisissä tehtävissä.

Deep Space 2 -tehtävä

Deep Space 2 on uuden vuosituhannen ohjelman toinen tehtävä. Se sisältää kaksi pientä avaruusluotaimet muutaman kilogrammaa lävistimen tyyppiä. Operaation projektinjohtaja on Sarah Gavit ja tieteellisten kokeiden päällikkö Suzanne Smrekar. Molemmat ovat osa suihkumoottorilaboratoriota .

Penetrator-tyyppiset avaruuskoettimet

Lävistimen on varustettu kone mittauslaitteita ja suunniteltu vapautettavaksi korkeudessa: ilman laite vähentää nopeutta, se uppoaa maahan, jotta kerätä tietoja. Yhdysvaltain armeija testasi konseptia ensimmäisen kerran 1970-luvulla. Ilma-alukselta pudotettuina nämä armeijan läpiviennit varustettiin seismometreillä tai muilla laitteilla joukkojen liikkeiden havaitsemiseksi. Avaruusoperaation yhteydessä sisennyslaite asettaa teoriassa saataville instrumentteja planeetan pinnalle käyttämättä tavallisia monimutkaisia ​​laitteita, jotka asettivat pehmeän laskeutumisen: laskuvarjo , retro-raketti , järjestelmän asennon hallinta , tutka , laskuteline ... Avaruuden koko koetin pienenee huomattavasti, mikä vaikuttaa positiivisesti sen kustannuksiin. Läpiviennin keveys ja alhaiset kustannukset mahdollistavat teoriassa suuren määrän avaruusaluksia planeetan pinnalle ja siten useita mittausasemia, jotka helpottavat meteorologisten prosessien tutkimista tai seismisten aaltojen analysointia. Projektit, kuten MESUR , MetNet tai NetLander (kaikki eivät valmistuneet vuonna 2018) perustuvat tähän konseptiin. Ottaen huomioon tunkeutuvan laitteen alennetut kapasiteetit kantaja-alusta, jolla on omat tavoitteensa, voidaan käyttää ottamaan vastuu maapallon ja tutkittavan planeetan välisestä kauttakulusta. Ensimmäinen tunkeutuja avaruusalueella kehitetään Venäjän Mars 96 -operaation puitteissa . Mars 96: n tunkeutujien pituus on 2 metriä , halkaisija 17 senttimetriä ja massa 125 kiloa. Valitettavasti avaruuskoetin tuhoutuu heti kun se laukaistaan. Japanin avaruusjärjestö kehittyy samaan aikaan kuin Deep Space 2 Lunar-A operaation , joka huolehtii myös läpiviennit on 12-13 kiloa. Ne on pudotettava kiertoradalta ja tunkeuduttava kuun maaperään nopeudella 300  metriä sekunnissa . Mutta alun perin vuonna 2002 suunniteltu käynnistysmatka peruutettiin vuonna 2007 budjettisyistä.

• Myötäpäivään testatut läpivientimallit, jotka johtivat Deep Space 2: n omaksumaan muotoon .

• Kaksi Deep Space 2 -sondia ovat näkyvissä Mars Polar Lander -risteilyalueen kummallakin puolella tässä valokuvassa, mukaan lukien takalämpösuojus.

Hankkeen edistyminen

Aluksi Deep Space 2 -hankkeen tarkoituksena on sijoittaa seismometrit Marsin pinnalle päiväntasaajan leveysasteilla. Projekti kehittyy, kun virkamiehet päättävät käyttää Mars Polar Lander (MPL) -avaruuskoetinta kantaja-aluksena. Tämän avaruuskoettimen on vapautettava kaksi mikrokoettinta juuri ennen ilmakehään palaamistaan ja päästävä Marsin ilmakehään seuraamalla yksittäisiä reittejä. Laskeutuvan MPL: n on laskeuduttava etelänavan lähelle ja tunkeilijat, joilla ei ole itsenäisyyttä vaihtaa reittiään, joutuvat valitsemaan saman määränpään. Napa-alueilla esiintyvät lämpötilat lyhentävät kuitenkin huomattavasti paristojen käyttöikää, jotka ovat ainoa mikrolähettimien käytettävissä oleva energialähde. Näissä olosuhteissa seismometrin suorittamat lukemat suoritettaisiin liian lyhyessä ajassa merkittävän tieteellisen panoksen antamiseksi. Projektipäälliköt pakotetaan korvaamaan seismometri uudella hyötykuormalla, jonka tavoitteena on analysoida maaperässä olevia haihtuvia elementtejä: tähän sisältyy veden läsnäolon vahvistaminen pinnalla, mikä on todennäköinen hypoteesi kohdeleveydestä. Mikrokoettimien käyttöikä maassa on rajoitettu muutamaan tuntiin.

Deep Space 2 -hankkeessa on monia vaikeuksia sen kehittämisen aikana, koska tilavuus ja massa pienenevät huomattavasti - sen massa on sadasosa NASAn tuolloin kehittämistä pienimmistä avaruuskoettimista - ja rajoituksiin, jotka liittyvät maahan saapumisolosuhteisiin ( esiintyvyys, hidastuvuus). Kehityksen edetessä tieteellisten välineiden käytettävissä oleva massa pienenee.

• massan ja tilavuuden kasvattamiseksi alun perin suunnitellaan, että televiestintäjärjestelmä, jonka on lähetettävä tietoja maapallolle Marsin kiertoradalla Mars Global Surveyor -laitteena releenä , perustuu yhteen hybridipiiriin, mutta sen perustamisessa on huomattavia vaikeuksia. kohdassa vaaditaan luopumaan tästä ratkaisusta. 12 kuukautta ennen Deep Space 2 : n julkaisua projektiryhmän on korvattava tämä piiri klassisella elektronisella kortilla, joka on sekä suurempi että kuluttaa enemmän energiaa. Massarajoituksen noudattamiseksi on välttämätöntä luopua paineanturista, joka on yksi alun perin suunnitelluista tieteellisistä välineistä.
• tunkeutuja saavuttaa Marsin maaperän nopeudella noin 200 metriä sekunnissa (noin 650  kilometriä tunnissa). Sen elektronisten komponenttien ja paristojen on siksi kestettävä 60 000 g: n hidastuvuus . Tämän varmistamiseksi tehdään erittäin työläitä iskutestejä: elektronisiin osiin tuodaan ammuksiin, jotka ammutaan maahan ilmatykeillä. Tulokset analysoidaan laboratoriossa. Paristoissa käytettävät komponentit, jotka on valittu niiden kylmäkestävyyden mukaan, pyrkivät räjähtämään iskujen aikana.
• avaruuskoetin koostuu kahdesta osasta, jotka irtoavat törmäyshetkellä ja jotka on liitetty toisiinsa litteällä napakaapelilla, joka mahdollistaa energian ja datan siirtämisen. Pinnalla olevan takaosan muodon kehittäminen vie monia kokeita (siinä on radiolaitteet, joita käytetään yhteydenpitoon Maan kanssa). Se ei saa upota yli 10 senttimetriä maahan tai palata takaisin. Suoritetut testit ovat epätäydellisiä, koska ne eivät mahdollista validoida iskunkestävyyttä kaikentyyppisissä maastoissa, joita todennäköisesti esiintyy Marsilla.
• napanuoran, jonka alkupituus on 2 metriä, käyttämä tilavuus on liian suuri. Iskutestit osoittivat, että koettimen etuosa upposi vain kerran ( 50 testistä ) yli metrin syvyyteen, kaapeli lyhennettiin 1 metriin .
• Paristojen kehittäminen, jotka kykenevät toimimaan sekä -78  ° C: n lämpötilassa että kestämään 60 000 g: n hidastuvuuden, on yksi tärkeimmistä hankkeen vaikeuksista, kun otetaan huomioon käytettyjen komponenttien räjähdysluonne.

Projektiryhmän on luovuttava kaikkien suunniteltujen testien suorittamisesta. Siksi se ei koskaan pystynyt suorittamaan iskutestiä täydellisellä ja toiminnallisella sisäkkeellä, joten se ei voinut varmistaa, että se toimisi iskun jälkeen. Projektiryhmä ei myöskään voinut testata tunkeutuneen radiolähettimen ja Mars Global Surveyor -radalla olevan aluksen välisen tiedonsiirron toimintaa .

On odotettavissa, että mikrokoettimet saapuvat maahan pitämällä suuntaansa täysin passiivisella tavalla, piste eteenpäin ja akselin poikkeamatta yli 10 ° pystysuorasta. Testit suoritetaan ääntä nopeampi tuulitunnelissa (korkeintaan Mach 3 ) ja hypersonic tunnelin ( Mach 5 ) ja Jet Propulsion Laboratory . Sillä subsonic nopeuden testit , projektiryhmä käyttää tiloja Venäjän ilmailu- tutkimuslaitos TsNIIMash vuonna Kaliningradissa, joka voi tuottaa ominaisuuksia Marsin kaasukehän.

Deep Space 2: n kehityskustannukset ovat 26,5  miljoonaa dollaria, johon lisätään 2 miljoonaa dollaria toimintavaiheeseen ja 1,2 miljoonaa dollaria rajapintojen kehittämiseen Mars Polar Lander -alustan avaruusanturiin . Kaksi kehitettyä avaruuskoetinta on nimetty ”Scottiksi” ja “Amundseniksi” ensimmäisten maapallon etelänavalle tulleiden tutkijoiden Robert Falcon Scottin ja Roald Amundsenin kunniaksi .

Tavoitteet

Tehtävän päätavoitteena on testata tekniikoita, joiden avulla tulevissa tehtävissä voidaan ottaa käyttöön pienoiskoettimien verkko edullisin kustannuksin, jotta voidaan luoda anturiverkko planeetan pinnalle. Tunkeutumisratkaisun pitäisi mahdollistaa alentaa niin suuren määrän avaruusalusten käyttöönottokustannuksia. Tässä yhteydessä Deep Space 2 -operaation pitäisi mahdollistaa validoida tämän saavuttamiseksi käytetyt eri tekniikat:

• täysin passiivinen ilmakehään palaava ajoneuvo (ilman asennonhallintajärjestelmää);
• elektroniset komponentit, jotka ovat hyvin integroituneita ja kestävät sekä erittäin matalia lämpötiloja että voimakkaita hidastuksia (60000 g );
• tekniikat tietojen keräämiseksi maanpinnan alapuolella.

Tieteellisesti tavoitteena on selvittää, onko Marsin pinnan alla vesijäätä , ja arvioida maan pintakerrosten lämpöominaisuudet. Toissijaisena tavoitteena on myötävaikuttaa ilmakehän tiheyden määrittämiseen ja mitata maaperän kovuus ja tunnistaa mahdollisuuksien mukaan muutaman senttimetrin ja muutaman desimetrin paksuisten pintakerrosten läsnäolo).

• Tässä valokuvassa näkyvät kannattimet, jotka kiinnittävät mikrokoettimen Mars Polar Landeriin (punainen korkki on suoja, joka ei ole osa avaruusanturia).

• Deep Space 2: n laskeutumismoduuli koostuu kartiomaisesta etuosasta ja pallomaisesta takaosasta.

• Avaruussondi vie vain pienen osan laskuyksikön etuosassa olevasta tilavuudesta halutun suuntauksen säilyttämiseksi laskeutumisen aikana.

Tekniset ominaisuudet

Kaksi läpivientiä ovat identtisiä. Kukin läpivienti käsittää laskeutumismoduulin ja sen sisällä itse avaruuskoettimen, joka käsittää kaksi osaa: yläosan, joka ei uppo kokonaan maahan, ja alaosan kuoren muodossa, joka uppoaa jopa metrin korkeuteen maahan ja sillä on välineitä, jotka on tarkoitettu sen analysointiin.

Laskeutumismoduuli

Laskeutumismoduuli on koripallon kokoinen (27,5  cm korkea ja halkaisija 35  cm ), ja se on vastuussa avaruuskoettimen suojaamisesta korkealta lämpötilalta, jonka se kokee ilmakehän paluun aikana. Laskeutumismoduulin muodolla on keskeinen rooli avaruusanturin vakaudessa. Tehtävänsä suorittamiseksi avaruuskoettimen on pidettävä sopiva pinta (kartiomainen pinta) osoitettuna eteenpäin ja laskeutuessaan akselinsa on tehtävä 10 ° kulma pystysuorasta. Näiden ehtojen on täytyttävä seuraavista rajoituksista huolimatta:

• koetin vapautetaan emosuonesta suunnassa, joka ei todennäköisesti ole toivottua (sivusuuntainen poisto);
• se ei hyöty mistään aktiivisesta vakautusjärjestelmästä (pyöriminen, potkurit);
• toisin kuin tähän mennessä kehitetyt marsilaiset koettimet, laskeutumisen loppuvaihetta ei ajeta, ja sen on pidettävä suuntaansa passiivisesti maahan, siis äänenvoimakkuuden tilassa, kun taas jälkimmäinen tuottaa epävakautta.

Kaikkien näiden rajoitusten ratkaisemiseksi laskeutumismoduulin etuosalla on kartiomainen muoto, jonka puolikulma on 45 ° tavallisen 70 °: n sijasta, mikä vähentää vastuskerrointa , kun taas tavanomaisemmalla tavalla takaosa on osa palloa. Toinen näiden rajoitusten selviytymiseen käytetty ominaisuus on massakeskipisteen lasku , joka sijaitsee kauas eteenpäin. Tämän saavuttamiseksi avaruusanturi itse käyttää vain laskeutumismoduulin etuosaa, kun taas maahan uppoavan avaruusanturin alaosa on upotettu yläosaan korkeuden pienentämiseksi.

Laskeutumismoduulin rakenne on kuori, joka on valmistettu 0,8 millimetrin paksuisesta piikarbidista . Etupuolella oleva (valkoinen) osa, jonka lämpötila nousee eniten, on suojattu kerroksella runsaasti piitä ja huokoista materiaalia, nimeltään SIRCA-SPLIT ( piikyllästetty uudelleenkäytettävä keraaminen ablaattori - toissijainen polymeerikerros-kyllästetty tekninen ) jonka paksuus on 1 senttimetri nenässä (eniten alttiina) ja kestää 2000  ° C: n lämpötilan pitäen sisäosan noin -40  ° C: n lämpötilassa . Vähemmän paljaana oleva takaosa on suojattu FRCI-kerroksella ( kuituinen tulenkestävä komposiittieriste ). Avaruussondi on kiinnitetty laskeutumismoduuliin kolmella titaanikiinnikkeellä . Laskeutumismoduulin massa on 1,2 kilogrammaa.

Sisäosan yläosa

Avaruussondin yläosa on suunnilleen 10,5 senttimetriä korkean sylinterin muotoinen, halkaisijaltaan 13,6 senttimetriä ja painaa 1,737 kiloa. Se käsittää radiolähettimen, jolla on pitkä antennin 12,7 senttimetrin ja toimivat S-kaistan , joka lähettää datan maan kanssa nopeudella kahdeksan  kiloa bittiä sekunnissa . Litium ja tionyylikloridi akun , jonka kapasiteetti on 600  mA tunnin valtuudet radiolähetin sekä muut laitteet, siis ne on asennettu alaosaan tilan anturi. Akkutyypillä on erityistä käyttöä hyvin kylmällä säällä ( −80  ° C ). 200 gramman painoinen akku sisältää kahdeksan D- kennoa . Tämä avaruuskoettimen osa sisältää myös kiihtyvyysanturin, joka kerää tietoja tieteelliselle linssille ja aurinkokeräimelle .

Sisäosan alaosa

Avaruussondin alaosa on muotoiltu 10,6 senttimetrin pituiseksi kuoreksi, jonka halkaisija on 3,9 senttimetriä ja paino 670 grammaa. Se on kytketty edelliseen kaapelilla. Se sisältää kiihtyvyysanturin , lämpötila-anturit, maaperän näytteenottojärjestelmän ja näyteanalyysijärjestelmän, jonka on tunnistettava vesi. Mikro hoitaa virtauksen toiminnan käyttämällä 80C51 mikroprosessori 128  kilotavua ja RAM-muistia ja 128 kilotavua Uudelleenohjelmoitavat EEPROM-tyyppinen lukumuisti sekä liitännät on analoginen järjestelmiin .

• Avaruussondin kaksi osaa ja niitä yhdistävä kaapeli.

• Avaruussondin toiminta.

• Mikro sijaitsee alemman tilan osa koetin ohjaa virtausta näytteen kerääminen ja analysointi toimintaa.

Tieteelliset välineet

Kummassakin avaruuskoettimessa on neljä pientä instrumenttia. Näiden päätavoitteena on osoittaa, että pätevät tieteelliset mittaukset voidaan suorittaa tunkeutumistyyppisellä laitteella huolimatta sen koosta ja maan kosketuksen raakuudesta. Aluksella on neljä instrumenttia.

• avaruuskoettimen yläosassa on kiihtyvyysanturi , jonka on mitattava nopeuden muutokset 75 kilometrin korkeudesta maanpintaan asti törmäykseen maan kanssa. Herkkyys on 38  milli g ja mittaukset tehdään taajuudella 20  hertsiä . Näitä tietoja olisi käytettävä mitattaessa ilmakehän kerrosten tiheyttä, jonka resoluutio on 1 kilometri ilmakehän paluun alkaessa ja 100 metriä laskeutumisen loppua kohti.
• toisen kiihtyvyysanturin, joka sijaitsee avaruuskoettimen alaosassa, on mitattava hidastuvuus törmäyksessä maahan ja tunkeutumisen tämä osa maahan. Välineen avulla on mahdollista mitata kiihtyvyyden välillä 10000 ja 30000  g : n tarkkuudella 10  g . Mittaukset suoritetaan taajuudella 25 kilohertsiä. Tämän välineen tulisi auttaa tunnistamaan ylitetyn maaperän luonne.
• mikrotunnistimessa on alaosassaan järjestelmä näytteen ottamiseksi. Passiiviset näytteenottojärjestelmät (diat tai reiät) on testattu menestyksekkäästi. Käytettyyn järjestelmään kuuluu halkaisijaltaan 9 millimetrin ruuvi , jonka isku on 9 millimetriä. Se käynnistetään sähkömoottorilla, jonka teho on 1  watti . Kerätty maaperänäyte, jonka massa on alle 100 milligrammaa, putoaa 160 kuutiometrin kuppiin, joka sitten suljetaan ja kuumennetaan. Termistorit mitata muutoksia lämpötilan, jonka avulla on mahdollista päätellä tietyt maaperän ominaisuuksien ja erityisesti veden läsnä ollessa jäätä. Poistuvat kaasut valaistaan viritettävällä diodilaserilla, joka lähettää valoa kapealla kaistalla (oletusarvoisesti 1,37  mikrometriä ), jonka aallonpituutta muutetaan vaihtamalla syöttöjännitettä. Säteilyn vaimennus kaasulla mitataan fotodiodilla . Sammutuspiikin läsnäolo, kun sopiva aallonpituus on saavutettu, osoittaa veden läsnäolon. Koko tämä koe on erittäin pienikokoinen: näytteenottojärjestelmä on 11 kuutiosenttimetriä ja painaa 50 grammaa, elektroniikka on 4,8 kuutiosenttimetriä ja painaa 10 grammaa, kun taas laser painaa 1 grammaa ja 0,3 kuutiosenttimetriä. Virrankulutus on 1,5 watin huippu.

• kahden lämpötila-anturin, jotka sijaitsevat avaruusanturin alaosan kahdessa päässä, on oltava mahdollista määrittää lämmönjohtavuus mittaamalla nopeus, jolla iskun lämmitetyn maan lämpötila muuttuu.

• Veden havaitsemiskokeilu

• Vedenilmaisujärjestelmä: 1 ilmaisin ( valodiodi ) - 2 linssiä - 3 laser - 4 peili - 5 kanavaa, jonka kautta kaasua poistuu.

• Näytteen keräysjärjestelmä (paino: 50 g): 1 Mikro-moottori - 2 Pignon - 3 kartiohammaspyörävaihteisto - 4 jouset pora - 5 - 6 Auger - 7 poran kärki.

Tehtävän suorittaminen

Laukaisusta Marsiin saapumiseen

Deep Space 2 käynnistettiin3. tammikuuta 1999Mars Polar Lander -avaruusanturilla Delta II -raketin avulla . Kaksi läpivientiä on kiinnitetty maapallon ja Marsin välisen kauttakulun aikana risteilyalueen keskiosaan. Kaksi pientä konetta on peitetty joustavalla lämpöpinnoitteella, jonka on suojattava niitä avaruuden kylmältä. Tässä tehtävän vaiheessa he ovat täysin passiivisia, eikä mikään käyttöliittymä yhdistä heitä risteilyvaiheeseen. 3. joulukuuta 1999, viisi minuuttia ennen Mars Polar Landerin saapumista Marsin ilmakehään, risteilyvaihe heitetään pois. Tämä toiminta käynnistää pyroteknisen mekanismin, jonka on sallittava tunkeutujien vapautuminen. Kahdeksantoista sekuntia laskutelineen ja risteilyasteen välisen erotuksen jälkeen laukaistaan ​​pienet räjähdysaineet, jotka aiheuttavat kahden läpiviennin työnnön. Samanaikaisesti pienten koettimien sisäinen tietokone aktivoituu ja alkaa tarkistaa koettimen kuntoa. Vapautushetkellä tunkeutujia ei ole suunnattu oikein ja heillä ei ole mitään aktiivisia keinoja, joiden avulla he voivat muuttaa tätä tilaa. Mutta sakeutuvassa ilmapiirissä pienet koettimet suuntaavat itsensä automaattisesti muodonsa ja massakeskipisteensä ansiosta siten, että lämpötilan nousulta parhaiten suojatut kasvot asetetaan eteenpäin.

Suunniteltu lasku Marsin maaperälle

Kun lämpöpinnoite altistetaan yli 1600  ° C: n lämpötiloille , se palaa ja poistuu nopeasti. Ablatiivisen lämpösuojamateriaalin on kestettävä tämä lämpötila. Pieni koetin hidastetaan 20 g: lla . Koettimen nopeus, joka oli noin 6  kilometriä sekunnissa vapautuksen aikaan, on vain noin 200  metriä sekunnissa tämän ilmakehän jarrutuksen jälkeen. Ilman laskuvarjoa tai propulsiojärjestelmää se saapuu tällä nopeudella Marsin maaperään noin 25 ° kulmassa pystysuorasta. Kahden koettimen tulisi koskettaa maata noin 60 kilometrin päässä Mars Polar Landerin laskeutumispaikasta ja olla 10 kilometrin päässä toisistaan . Kun avaruusalus osuu maahan, avaruuskoettimen ympärillä oleva laskeutumismoduuli puhkeaa. Kuoren muotoisen sisennyksen etuosa uppoaa maahan noin metrin syvyyteen, kun taas takaosa pysyy pinnalla. Tämä alakokoonpano, jonka antenni nousee maanpinnan yläpuolelle, toimii tiedonsiirtoreleenä maapallon kanssa Mars Mars -kierroksen kautta Marsin kiertoradalla. Pieni porakone, joka sijaitsee etuosassa, ottaa maaperänäytteen, joka sitten analysoidaan läsnä olevan veden määrän määrittämiseksi. Anturit mittaavat maaperän lämpötilan. Nämä tiedot välitetään maapallolle. Tunkeutujien tehtävän pitäisi päättyä noin kaksi tuntia saapumisensa Marsin maaperälle, mutta sitä voidaan jatkaa, kunnes energiaa tuottavat paristot ovat tyhjät.

Laskutelineiden menetys

Laskeutumista seuraavina päivinä mitään signaalia tunkeutuneilta radiolähettimiltä ei vastaanotettu. Yhteys Mars Polar Landeriin on myös menetetty. Sen jälkeen kun on yritetty muodostaa yhteys avaruuskoettimiin suuria maanpäällisiä parabolisia antenneja käyttäen, Deep Space 2 -koettimet ja Mars Polar Lander katsotaan kadonneiksi7. joulukuuta.

Tehtävän epäonnistumisen tutkinnan tulokset

NASA: n operaation häviämisen jälkeen luomalla tutkintalautakunnalla ei ole telemetriaa, joka kykenisi ohjaamaan tutkimusta epäonnistumisensa alkuperään. Monia hypoteeseja arvioidaan analysoimalla projektiryhmän tekemiä testejä. Useat niistä joko joko suljetaan kokonaan pois tai pidetään epätodennäköisinä tutkintalautakunnan toimesta: ongelma antureiden erottamisesta kuljetusaluksesta, paristojen ennenaikainen käynnistyminen, laskeutumismoduulin vika ilmakehän paluun aikana, huono liikerata joka olisi siirtänyt laskeutumispaikan pois suunnitellusta ja olisi asettanut mittapäät kiertoradan Mars Global Surveyor (MGS) -alueen ulkopuolelle , rakenteen vika törmäyshetkellä, ongelmat lähettimen tai MGS-radiovastaanotin tai tiedonsiirtoprotokollien yhteensopimattomuus, anturien väärä käsittely maassa, mikä olisi heikentänyt iskuille herkkää materiaalia valmistettua laskeutumismoduulia, yhden markkinoilla ostetun komponentin vikaantuminen. Lopuksi säilytetään neljä mahdollista poikkeavuuksien lähdettä, jotka kaikki ovat seurausta epätäydellisistä tai epärealistisista testeistä, jotka johtuvat nopeamman, halvemman ja paremman politiikan projektiryhmälle asettamista kustannus- tai aikarajoituksista  :

• läpiviennit olisivat voineet iskeä joko jään peittämää pintaa (epätodennäköistä), joka napa-alueiden alhaisissa lämpötiloissa on yhtä kova kuin kallio, ja olisivat saaneet avaruuskoettimen pomppimaan, tai päinvastoin pehmeän materiaalin pintakerros (havaittu MGS-kiertoradalla), joka olisi vaimentanut iskuja ja estänyt tunkeutumisen maahan. Kummassakaan tapauksessa indenter ei olisi ollut lopullisessa operatiivisessa asemassa.
• elektroniikka tai akku eivät kestäneet iskuja. Projektiryhmä (yli viisikymmentä) suoritti lukuisia testejä, mutta ei koskaan lentokonfiguraatiossa. Viimeistä toimitettua ja lopullisesti käytettyä akkua ei koskaan testattu, ja sitä pidettiin pätevänä ominaisuuksiensa vuoksi, jotka olivat samanlaiset kuin edellisen erän, jota se oli voitu testata.
• avaruuskoetin käyttää sateenvarjoradiotennia, jonka avulla se voi saavuttaa neljännesaallon pienemmällä pituudella. Mutta tämän tyyppisellä antennilla sen päihin syntyy suhteellisen korkea sähkökenttä. Tämä olisi voinut käynnistää ionisaatioprosessin Marsin erityisissä ilmakehän olosuhteissa, mikä olisi vähentänyt huomattavasti radiolähettimen tehoa ja heikentänyt radiopäästöjä. Projektiryhmä ei ollut suorittanut radiolähettimen toimintatestiä Marsin ilmakehän toistavissa olosuhteissa.
• avaruuskoetin makasi kyljellään: radioantenni, jota ei ollut suunniteltu toimimaan tässä kokoonpanossa, olisi lähettänyt liian heikon radiosignaalin vastaanotettavaksi.

Epäonnistumisen seuraukset

Tämä epäonnistuminen, etenkin kantorakettialuksena toimineen Mars Polar Landerin ja muutama kuukausi aiemmin Mars Climate Orbiterin epäonnistuminen ovat katkera takaisku NASA: lle, erityisesti avaruusjärjestön Danielin ylläpitäjälle. Goldin , "paremman, nopeamman, halvemman" promoottori . JPL hävisi myös vuoden 1999 alussa, pian sen lanseeraamisen jälkeen, pienen infrapuna- avaruusteleskoopin WIRE suunnitteluvirheestä johtuvan jäähdytysnesteen vuotamisen vuoksi. Goldin julkisen anteeksipyynnön aikana Jet Propulsion Laboratory -matkalle (ohjelman hallinnoiva laitos) ilmoittaa säilyttävänsä päätöksensä suosia edullisia tehtäviä aurinkokunnan tutkimiseen. Hän vahvistaa, että on mahdotonta palata aiempaan erittäin kalliiden tehtävien politiikkaan. Goldin ilmoitti kuitenkin niiden tutkijoiden johtopäätöksistä, jotka olivat korostaneet menetettyjen tehtävien alirahoitusta, jotka olivat ilmeisiä hankkeiden alusta alkaen (arvioitu noin 30 prosentiksi), Goldin ilmoitti, että lähetystöille on vastedes suunnattu budjetti heidän tarpeisiinsa . Seuraavat Marsin ja Discovery- ohjelman tehtävät antavat tämän strategian tosiasiallisesti tuottaa hedelmää keskeytymättömällä menestyssarjalla estämättä täysin paljon kunnianhimoisempien tehtävien kehittämistä ( Mars Science Laboratory ). Lukuisia läpitunkevia hankkeita tutkitaan myöhemmin, mutta yksikään vuonna 2018 ei ylittänyt tutkimusvaihetta.

Huomautuksia ja viitteitä

Huomautuksia

1. Havainnollistamaan raskaiden planeettojenvälisten operaatioiden kehitysjakson pituutta: Cassini Huygens -operaation suunnittelu alkoi 1980-luvulla, se käynnistettiin vuonna 1997, se saavutti tavoitteensa ( Saturnus- planeetta ) vuonna 2004 ja se valmistui vuonna 2017. Galileo- avaruuskoettimen suunnittelu alkoi vuonna 1975, mutta se käynnistettiin vuonna 1989 eli 14 vuotta myöhemmin.
2. Kaapeliin päällystetty pinnoite varmistaa, että sen eristys osoittautuu hauraaksi, eikä salli kaapelin kelaamista liian tiukasti.
3. Ranskan avaruusjärjestön, CNES: n toimittama Mars Global Surveyor -kierrälähetin on suunniteltu keräämään tietoja, jotka on lähettänyt ilmapallo, jonka Venäjän avaruuskoetin Mars 96 oli tarkoitus vapauttaa Marsin ilmakehään .

Viitteet

1. Aurinkokunnan robottitutkimus, osa 3 Wow and Woes 1997-2003 , s.  196.
2. Lehdistöpaketti: Mars Polar Lander / Deep Space 2 , s.  47.
3. Deep Space 2: Marsin mikrotunnistustehtävä , s.  27013.
4. Planetary Landers and entry probes , s.  238-246.
5. Planetary Landers and entry Probes , s.  289.
6. Planetary Landers and entry probes , s.  292.
7. Planetary Landers and entry probes , s.  293.
8. Planetary Landers and entry probes , s.  295.
9. Planetary Landers and entry probes , s.  297.
10. Aurinkokunnan robottitutkimus, osa 3 Wow and Woes 1997-2003 , s.  300.
11. (in) "  Lyhyesti  " päälle verkkosivuilla Deep Space 2 (JPL) , NASA / Jet Propulsion Laboratory (näytetty 19 marraskuu 2018 ) .
12. Aurinkokunnan robottitutkimus, osa 3 Wow and Woes 1997-2003 , s.  301.
13. (in) "  objektiivinen Mission  " päälle verkkosivuilla Deep Space 2 (JPL) , NASA / Jet Propulsion Laboratory (näytetty 19 marraskuu 2018 ) .
14. Lehdistöpaketti: Mars Polar Lander / Deep Space 2 , s.  6.
15. Planetary Landers and entry Probes , s.  290-291.
16. (in) "  osuusjärjestelmään (AeroShell)  " päälle verkkosivuilla Deep Space 2 (JPL) , NASA / Jet Propulsion Laboratory (näytetty 19 marraskuu 2018 ) .
17. (in) "  Aftbody  " päälle verkkosivuilla Deep Space 2 (JPL) , NASA / Jet Propulsion Laboratory (näytetty 19 marraskuu 2018 ) .
18. (in) "  litiumakku  " päälle verkkosivuilla Deep Space 2 (JPL) , NASA / Jet Propulsion Laboratory (näytetty 29 marraskuu 2018 ) .
19. (in) "  pillistä  " päälle verkkosivuilla Deep Space 2 (JPL) , NASA / Jet Propulsion Laboratory (näytetty 19 marraskuu 2018 ) .
20. (in) "  mikro  " päälle verkkosivuilla Deep Space 2 (JPL) , NASA / Jet Propulsion Laboratory (näytetty 29 marraskuu 2018 ) .
21. Deep Space 2: Marsin mikrotunnistustehtävä , s.  27013-27030.
22. Deep Space 2: Marsin mikrotunnistustehtävä , s.  27016-27021.
23. Deep Space 2: Marsin mikrotunnistustehtävä , s.  27021-27023.
24. Syvä avaruus 2: Marsin mikrotunnistustehtävä , s.  27023-27026.
25. (in) "  Näyte / Water Experiment  " päälle verkkosivuilla Deep Space 2 (JPL) , NASA / Jet Propulsion Laboratory (näytetty 29 marraskuu 2018 ) .
26. Deep Space 2: Marsin mikrotunnistustehtävä , s.  27026-27027.
27. Aurinkokunnan robottitutkimus - osa 3 Wow and Woes 1997-2003 , s.  304-305.
28. (in) Philippe Labro, "  Deep Space 2  " (näytetty 19 marraskuu 2018 ) .
29. (in) "  Mission tapahtumia  " on sivustolla Deep Space 2 (JPL) , NASA / Jet Propulsion Laboratory (näytetty 19 marraskuu 2018 ) .
30. (in) "  Mars Polar Lander Mission Status  " päälle verkkosivuilla Deep Space 2 (JPL) , NASA / Jet Propulsion Laboratory ,7. joulukuuta 1999.
31. Raportti Mars Polar Lander- ja Deep Space 2 -operaation menetyksestä , s.  147-149.
32. Aurinkokunnan robottitutkimus - osa 3 Wow and Woes 1997-2003 , s.  306.

Bibliografia

 : tämän artikkelin lähteenä käytetty asiakirja.

NASA: n lehdistöpaketti tehtävässä

• (en) NASA, Press kit: Mars Polar Lander / Deep Space 2 , NASA,Joulukuu 1999( lue verkossa ). NASAn toimittama lehdistöpaketti Mars Polar Landerin asettamiseksi kiertoradalle ja Deep Space 2: n vapauttamiseksi.

Tieteellisen instrumentoinnin kuvaus

• ( fr ) Suzanne Smrekar , David Catling et ai. , "  Deep Space 2: Mars Microprobe Mission  " , Journal of Geophysical Research , voi.  104, n o  E11,25. marraskuuta 1999, s.  27013-27030 ( DOI  10.1029 / 1999JE001073. , Lue verkossa ). 

Maanmittaus 98 Tehtävävaurioiden tutkimustulokset

• (en) NASA, raportti Mars Polar Landerin ja Deep Space 2 -operaation menetyksestä , NASA,Maaliskuu 2000( lue verkossa ) , s.  178. Tutkintaselostus Mars Polar Landerin ja Deep Space 2: n menetyksestä.

Muu

• (en) Paolo Ulivi ja David M Harland, aurinkokunnan robottitutkimus, osa 3 wow ja woes 1997-2003 , Springer Praxis,2012( ISBN  978-0-387-09627-8 ). Yksityiskohtainen kuvaus vuosina 1997-2003 käynnistetyistä avaruuskoettimien tehtävistä (asiayhteys, tavoitteet, tekninen kuvaus, edistyminen, tulokset).
• (en) Andrew J. Ball, James RC Garry, Ralph D. Lorenz ja Viktor V. Kerzhanovichl, Planetary Landers and entry Probes , Cambridge University Press,2007, 340  Sivumäärä ( ISBN  978-0-521-12958-9 ). 

Katso myös

Aiheeseen liittyvät artikkelit

• Mars Polar Lander
• Penetrator
• Uusi vuosituhat -ohjelma
• Mars-planeetan tutkiminen

Ulkoiset linkit

• (en) Operaation virallinen verkkosivusto (NASA / JPL)
• (fr) Nirgal.net -sivusto, joka on omistettu Deep Space 2: lle