Organisaatio | NASA |
---|---|
Rakentaja | Lockheed Martin |
Ohjelmoida | Marsin maanmittaja |
Ala | Tutkimus Marsin ilmakehästä |
Tehtävän tyyppi | Kiertelijä |
Tila | Epäonnistuminen |
Muut nimet | Mars Surveyor '98 Orbiter |
Tuoda markkinoille | 11. joulukuuta 1998 |
Launcher | Delta II 7425 |
Tehtävän loppu | 23. syyskuuta 1999 |
COSPAR-tunniste | 1998-073A |
Sivusto | http://mars.jpl.nasa.gov/msp98/orbiter/ |
Massa käynnistämisen yhteydessä | 629 kg |
---|---|
Massasoittimet | 44 kg |
Ergols | Hydratsiini |
Ponneaineen massa | 291 kg |
Asenteen hallinta | 3-akselinen vakaa |
Energian lähde | Aurinkopaneelit |
Sähkövoima | 500 W. (maaliskuu) |
MARCI | Näkyvät / infrapunakamerat |
---|---|
PMIRR | Näkyvä ja infrapunasäteilijä |
Mars Climate Orbiter (entinen Mars Surveyor Orbiter ) on toinen kahdesta avaruusluotaimet kuin avaruusjärjestö Yhdysvalloissa , The NASA käynnisti vuonna 1998 tutkimaan planeetan vuonna Maaliskuu . Tämä Orbiter on tutkittava meteorologian ja Marsin , The veden kiertokulun ja hiilidioksidi , jotta voidaan paremmin mallissa nykyinen ilmapiiri planeetan mutta myös rekonstruoida menneen ilmaston muutoksiin.
Mars Climate Orbiter on pieni kiertorata, jonka laukaisumassa on 629 kg, mukaan lukien 291 kg ponneaineita, joita käytetään pääasiassa kiertoradalle asettamiseen. Avaruuskoettimessa on kaksi instrumenttia: kamera, joka mahdollistaa kuvien ottamisen näkyvässä valossa ja infrapunassa, sekä radiometri, joka kerää tietoja samoilla aallonpituuksilla.
Mars Climate Orbiter käynnistetään 11. joulukuuta 1998raketti Delta II 7425. Seitsemän kuukauden matkan jälkeen Maan ja Marsin välillä se aloitti työntöliikkeet Marsin kiertoradalla23. syyskuuta 1999. NASAn insinöörien tekemän sekaannuksen jälkeen, jonka NASAn avaruustieteen ohjelmien päällikkö Edward Weiler myöhemmin myönsi puolisydämellisesti, koetin menee liian matalalle kiertoradalle, joka tuhoutuu suurella nopeudella matkustettaessa. Marsin ilmapiiri. Tosiasiallisesti Lockheed-yrityksen ilmoittamat arvot jarrumoottorin työntövoimille ilmaistiin imperiumin yksikköinä, mutta NASA: n insinöörien mielestä tiedot olivat kansainvälisessä järjestelmässä alihankintasopimuksen mukaisesti . Laskentaohjelmistossa käytetyt arvot olivat siis virheellisiä. Tämä epäonnistuminen, jota muutama kuukausi myöhemmin seurasi Mars Polar Landerin epäonnistuminen, ravistaa voimakkaasti Yhdysvaltain avaruusjärjestöä. Se kuulostaa Surveyor-ohjelman päättymiseltä, jossa määrättiin kahden edullisen Marsin-operaation käynnistämisestä joka toinen vuosi (joka kerta, kun laukaisuikkuna Marsille avautuu ). Se ei kuitenkaan kyseenalaista halpojen virkamatkojen politiikkaa, joka jatkuu sen jälkeen hyvin menestyksekkäästi.
Avaruustutkimuksen alusta lähtien planeetta Mars on ollut aurinkokunnan etsintäkäyntien suosikkikohde . Toisin kuin muut aurinkokunnan planeetat , Mars on epäilemättä kokenut aikaisemmissa olosuhteissa melko samanlaisia olosuhteita kuin maan päällä hallitsevat olosuhteet, jotka pystyivät, mutta tämä on vielä vahvistettava, sallia elämän ilmestymisen. Marsilla on tällä hetkellä edelleen ilmakehänsä ja vesi pinnallaan, ja sen läheisyyden ansiosta avaruuskoettimien lähettäminen sinne on suhteellisen helppoa. Mars on myös välttämätön kohde, jos avaruusjärjestöt onnistuvat kehittämään kunnianhimoisen miehitetyn avaruusohjelman, ja tästä näkökulmasta on tarpeen suorittaa tiedustelutehtäviä.
Ensimmäinen ihmiskone, joka laskeutuu sujuvasti Marsiin, on Neuvostoliiton laskeutuva Mars 3 ,2. joulukuuta 1971, mutta kosketus koettimeen menetettiin vasta 20 sekuntia laskeutumisen jälkeen. Tämä epäonnistuminen johtuu Marsin pölymyrskystä . Marsin laskeutumisen ensimmäinen menestys tulee20. heinäkuuta 1976, onnistuneesti laskeutunut amerikkalainen Viking- operaatio , jonka kaksi laskeutuja lähettävät värivalokuvia ja tieteellistä tietoa yli 6 vuoden ajan.
NASA käynnistyy vuonna 1992, operaation Mars Observer kulkiessaan 17 vuotta siitä, kun Yhdysvaltain ohjelman Viking ja hänen viimeinen tehtävä Viking 2 . Mutta kolme päivää ennen Marsin kiertoradalle asetettua aikataulua, yhteys avaruuskoettimeen menetetään. Mars Observer on kallein NASAn laukaisema koetin , ja se menetetään ennen tehtävänsä suorittamista (813 miljoonaa dollaria tuolloin). Tämä epäonnistuminen johti Yhdysvaltojen planeettojen tutkimusstrategian tarkistamiseen: sen on nyt sallittava useampien koettimien lähettäminen tiukalla budjetilla, jotta kaikki menetetään epäonnistumisen yhteydessä. Uuden Mars Surveyor -ohjelman motto on " parempi, nopeampi, halvempi " . Osana tätä ohjelmaa Marsin ja Maan jokaisessa suotuisassa yhteydessä (ts. Noin kahden vuoden välein) NASA aikoo lähettää sekä kiertoradatyyppisen avaruuskoettimen , jonka on suoritettava havaintonsa Marsin kiertoradalta, että toisen , vastuussa olevan laskeutumistyypin. laskeutumiseen Marsin maaperälle tieteellisen tiedon keräämiseksi. Etsivät suurtuotannon, NASA kulkee 1995 kanssa Lockheed Martinin Astronautics sisään Denver sisään Colorado rakentamista varten näiden avaruusluotaimet alhaisin kustannuksin. Kaksi ensimmäistä koetinta käynnistettiin vuonna 1996 ja täyttivät tehtävänsä onnistuneesti: Mars Pathfinder -laskija (lukuun ottamatta Lockheedin kanssa tehtyä sopimusta) laskeutui Marsille ja julkaisi ensimmäisen planeetan ulkopuolisen mobiilirobotin Sojournerin , joka tutustui ympäristöön muutaman viikon ajan. kiertorata Mars Global Surveyor palauttaa yhdeksän vuoden aikana ennennäkemättömän määrän tietoa Marsin ilmakehästä, pinnasta ja sisäisestä rakenteesta.
Suunnitelmiensa mukaisesti NASA kehittää kaksi uutta avaruuskoetinta vuonna 1998 laukaisemiseksi: Mars Climate Orbiter ja Mars Polar Lander . Mars Climate Orbiterin on otettava alukseen kaksi Mars Observer -sondilla tuhottua instrumenttia ja toimittava Marsin sääasemana. Mars Polar Lander vastaa pintatoiminnoista. Marsin etsinnän alusta avaruusaluksilla on ollut ensimmäinen laskeutunut korkeilla leveysasteilla napan lähellä oleville alueille tutkiakseen siellä olevaa vesi- ja hiilidioksidikiertoa. Kahden vuoden 1998 avaruuskoettimen operaation kustannusten arvioidaan olevan 327,6 miljoonaa dollaria 98 dollaria, mukaan lukien 193 miljoonaa niiden kehittämiseen, 91,7 miljoonaa niiden laukaisuun ja 42,8 miljoonaa operaation aikana.
Tehtävänsä täyttämiseksi Mars Climate Orbiterin on kiertävä auringon synkronisella kiertoradalla 421 km : n korkeudessa, jotta se voi ohittaa jokaisen päiväntasaajan kiertoradan kello 16.30 päivän puolella. Tämä kiertorata tarjoaa tasaiset valaistusolosuhteet. Kuten Venusian Magellan -koetin ja Mars Global Surveyor -anturi , Mars Climate Orbiterin on käytettävä ilmajarrua saavuttaakseen kiertoradan: tämä tekniikka mahdollistaa Marsin ympärillä kiertoradalle pääsemiseksi tarvittavan ponneaineen määrän vähentämisen. Alkuperäinen kiertorata on voimakkaasti elliptinen, ja sitten koetin suorittaa 44 päivän ajan jokaisessa perigeen läpikulussa sukelluksen tiheämpään ilmakehään, joka hidastamalla sitä vähentää apogeeninsa lähes pyöreälle kiertoradalle.
Operaation tärkeimmät tieteelliset tavoitteet liittyvät veden jakautumiseen Marsissa sekä menneisyyden ja nykyisen ilmaston tutkimiseen. Lämpötilan vuoksi, joka ylittää hyvin harvoin 0 ° C, vettä jää varastoitumaan napakorkkeihin ympäri vuoden. Mutta sitä esiintyy epäilemättä myös maaperässä fysikaalisesti ja kemiallisesti sekoitettuna muiden maaperän osien kanssa. Lämpötilojen mallinnus pinnan alla olevissa matalissa kerroksissa osoittaa, että polaarialueilla on todennäköisesti vesijäätä. Laitteiden on analysoitava päivittäinen ja kausiluonteinen ilmastosykli, mitattava pakkasjäänteet ja tunnistettava pinnan ja ilmakehän vuorovaikutukset, jotta planeetan globaali järjestelmä ymmärrettäisiin paremmin. Muut tärkeimmät tavoitteet ovat:
Koettimen on toimittava myös Mars Polar Lander -laitteen radiolähettimenä 3 kuukauden operaationsa ajan.
Mars Climate Orbiter on 2 metriä korkea ja 1,6 metriä leveä suuntaissärmiäinen esine. Rakenne koostuu kennopaneeleista, jotka on valmistettu hiilikomposiitista ja alumiinista . Koetin on sen liikkeitä 8 mono-ponneaine mikro- ponneaineita polttaminen hydratsiinia , joista neljä 22 newtonia ja työntövoiman varten liikeradan korjauksia ja neljä 0,9 N suunta korjauksia. Avaruussondi on vakautettu kolme akselia . Suunta määräytyy tähtimittarin , aurinkokeräinten ja kahden inertiayksikön avulla . Suunta korjataan joko mikropotkurilla tai kolmella reaktiopyörällä . Insertoimalla kiertämään Mars suoritetaan pääasiassa keulapotkurin tyyppi LEROS 1B tarjoavat 640 N työntövoiman ja polttamalla seosta hydratsiinia ja typen peroksidi .
Televiestinnässä käytetään 1,3-metristä X-kaistalla toimivaa parabolista antennia, joka on kehitetty Cassini - Huygens -tehtävään . Energiaa tuottaa kolme aurinkopaneelia, jotka tuottavat 500 wattia Marsin kiertoradalla. Nämä paneelit ovat säädettävissä ja niiden kokonaispituus on 5,5 metriä. Koetin on 16 Ah nikkeli / vety akkuja . Aurinkopaneelit on suunniteltu tarjoamaan ilmajarru koettimelle Marsin ympärillä olevan operaation ensimmäisessä vaiheessa. Ajotietokone käyttää IBM RAD 6000 -prosessoria, joka voidaan kellottaa taajuuksilla 5 MHz , 10 MHz tai 20 MHz . Muisti koostuu 128 Mt on tavanomaisen RAM-muistia ja 18 megatavua on flash-muisti . Lisäksi UHF-vastaanottimen on oltava mahdollista vastaanottaa tietoja planeetan pinnalla sijaitsevista tehtävistä, erityisesti Mars Polar Lander -operaatiosta, jotta ne välitetään sitten maapallolle. Kaikki laitteet on kopioitu, lukuun ottamatta akkua ja pääpotkuria.
Koettimessa on kaksi tieteellistä instrumenttia, jotka on johdettu Mars Observer -operaation aluksella olevista :
MARCI ( Mars Surveyor Color Imager ) -kamera koostuu kahdesta kamerasta , joista toinen on laajakulmainen ja toinen keskilinssi . Molemmat toimivat useilla spektrikaistoilla : UV , näkyvä ja infrapuna . Nämä ovat pienoisversioita Mars Observer -kameroista (20 kertaa kevyempiä). Laajakulmainen kamera tarjoaa päivittäiset ja globaalit näkymät ilmakehästä paikkatarkkuudella, joka voi vaihdella välillä 1 - 7,2 km / pikseli käytetyn virtausnopeuden mukaan. Keskikulmaobjektiivikamera on omistettu seuraamaan Marsin pintaa mahdollisten muutosten havaitsemiseksi. Sen resoluutio on 40 metriä pikseliä kohti.
Radiometri PMIRR ( Pressure modulaattori Infrapuna Radiometer ) toimii näkyvän ja infrapunasäteilyn. Tämä laite oli tarkoitettu Marsin ilmakehän paineen, lämpötilan, pilvien, pölyn ja vesihöyryn tutkimiseen ja erityisesti näiden parametrien alueellisiin ja ajallisiin vaihteluihin. Sen avulla voidaan tutkia maaperän ilmakehän rakennetta 80 km: n korkeudelle pystysuunnassa 5 km / pikseli . Se mittaa auringonpaistetta ja pinnan palauttamia lämpövirtauksia.
Kaavio PMIRR: stä.
Kaavio MARCI: n laajakulmakamerasta.
Kaksi MARCI-kameraa.
Käynnistys Mars-ikkunaan avautuu 10. joulukuuta ja sulkeutuu 17. joulukuuta. Toinen, epäedullisempi laukaisuikkuna (johon sisältyy pidempi ilmajarrutusvaihe saapuessa) kestää 18: stä 18: een25. joulukuuta. Mars Climate Orbiter on panemassa Delta II 7425 raketti , joka vie pois Cape Canaveral pohja päälle11. joulukuuta 1998, Yhden päivän kuluttua Laukaisuikkuna avattu ja Marsiin . Avaruussondi sijoitetaan tyypin 2 Marsia kohti kulkevalle liikenneradalle (ts. Se kulkee yli 180 ° kiertoradalla Auringon ympäri), pidemmälle kuin Mars Pathfinder -tyypin 1 liikerata, mutta sallii saapumisen hitaammin. Yhdeksän ja puolen kuukauden matkalla Marsiin avaruuskoetin pitää aurinkopaneelinsa käännettynä kohti aurinkoa ja ylläpitää kosketusta maapalloon matalan ja keskivahvaisen antennin avulla. 12 päivää laukaisun jälkeen PMIRR-instrumentin jäähdyttimen ovi avattiin, jotta lämpösäätöjärjestelmä mukautuu avaruusympäristöön. Neljä kurssikorjausta on suunniteltu.
Ensimmäinen muutos liikeradalla, joka muuttaa nopeutta 19,1 m / s, suoritetaan työntövoiman ollessa päällä21. joulukuutakorjata laukaisuun liittyvät poikkeamat ja siirtyä tarkemmin kohti tavoitettaan. Lentoradalla tehdään hienosäätö4. maaliskuuta (0,86 m / s) ja 25. heinäkuuta. Maahenkilöstö tajuaa, että avaruuskoetin ei ole tarkalleen aiotulla tiellä, mutta heidän huomionsa häiritsee aurinkopaneelin liitoksen toimintahäiriö, joka asettaa Mars Climate Orbiterin selviytymistilaan . Ongelman ratkaiseminen ja kiertotavan valmistelu kestää kuusi viikkoa, jos poikkeama ilmenee uudelleen kiertoradalle asetettaessa tai ilmajarruvaiheiden aikana. Neljäs kurssikorjaus tehdään15. syyskuuta. Tämän liikkeen jälkeen tehtyjen laskelmien mukaan avaruuskoettimen on päästävä kiertoradalle, joka kulkee 173 km: n korkeudella suunnitellun 210 km: n sijasta, mutta tämän etäisyyden ei katsota aiheuttavan vaaraa avaruuskoettimelle ja viides suoritettava lentoradan korjaus päällä20. syyskuuta ei suoriteta.
Vähän ennen kiertoradalle asettamista 23. syyskuuta 1999, Mars Climate Orbiterin aurinkopaneelit taitetaan avaruuskoettimen rungon yli ja aluksella oleva viestintä konfiguroidaan uudelleen lähettämään vain yksi kantaja. Navigointiviranomaiset ilmoittavat, että avaruuskoetin kulkee lopulta 110 km: n päässä planeetalta, mikä on edelleen hyväksyttävää. Avaruusaluksen päämoottori ammuttiin aikataulun mukaan kello 9.49 UT, paljon maahallinnan helpottamiseksi. Tämän työntövaiheen, jonka on hidastettava avaruuskoettimen asettamista Marsin kiertoradalle, on kestettävä 16 minuuttia ja 23 sekuntia. Viisi minuuttia Marsin ampumisen jälkeen Climate Orbiter kulkee planeetan takana, keskeyttäen viestinnän. Jos kaikki olisi mennyt hyvin, avaruuskoettimen olisi pitänyt tulla esiin 20 minuuttia myöhemmin planeetan toisella puolella ja ilmoittaa läsnäolostaan lähettämällä radiosignaali. Mutta tätä ei koskaan vastaanoteta.
Tällä hetkellä esitetään useita hypoteeseja, ja insinöörit haluavat uskoa, että avaruuskoetin on selvinnyt, mutta ei voi enää kommunikoida syystä tai toisesta. Mutta tekemällä uudelleen reittilaskelmat he ymmärtävät, että avaruuskoetin on itse asiassa ohittanut 57 km planeetalta. Tällä korkeudella ja sen nopeuden (noin 6 km / sekunnissa) vuoksi jo suhteellisen tiheä Marsin ilmakehä tuhosi Mars Climate Orbiterin. 98 km: n korkeuden alapuolella kitkan aiheuttama lämmitys on pitänyt sammuttaa tietyt laitteet, kun taas 85 km: n kohdalla järjestelmä, joka ohjaa suuntaa, ei enää pysty kompensoimaan vastavoimia, avaruusanturi on käsistä. . Aurinkopaneelien on täytynyt irrota pian sen jälkeen, ja koettimen runko purettiin todennäköisesti joko tällä tai seuraavalla kiertoradalla. Mars Climate Orbiter, jonka ei pitäisi laskeutua Marsin maaperään, oli käynyt läpi kevyet puhdistamismenettelyt. Tämä tahaton paluu on myös pahin tapaus toisen planeetan saastumisessa avaruusajan alusta lähtien.
Heti tämän epäonnistumisen jälkeen perustetaan komissio havaitsemaan tämän liikerata-anomalian alkuperä. Tutkijat antavat johtopäätöksensä heti29. lokakuuta (raportti julkaistaan 1 kpl helmikuu 2000). Koettimen suunnitelleiden Lockheed-insinöörien kehittämä ohjelmisto välitti mikropotkurien työntövoiman brittiläisissä mittayksiköissä ( punta- voimasekunnit), kun taas JPL-navigointitiimin ohjelmisto, joka sai nämä tiedot kurssin korjausten laskemista varten tiedot metrijärjestelmän yksikköinä ( newton · sekunti ), ts. aliarviointikerroin 4,5! Pienet lentoradakorjaukset, jotka tehtiin Marsiin kulkun aikana ja jotka tehtiin virheellisten laskelmien perusteella, olivat joka kerta tuoneet avaruuskoettimen hieman lähemmäksi Marsin pintaa ja johtaneet lopulta sen tuhoutumiseen.
Muutamaa kuukautta myöhemmin 3. joulukuuta 1999, kaksoisavaruanturi Mars Polar Lander on myös todennäköisesti menetetty suunnitteluvirheen takia. Kaksi Deep Space 2 -läpivientiä , jotka käyttävät Mars Polar Landeria emolaivana ja vapautetaan vähän ennen ilmakehän paluuta, eivät anna uusia uutisia sen jälkeen. Kolmen marsilaisen avaruuskoettimen menetys muutaman kuukauden välein on valtava pettymys NASA: lle ja erityisesti avaruusjärjestön ylläpitäjälle Daniel Goldinille , "paremman, nopeamman, halvemman". Halvemman promoottorille ) . JPL menetti myös edullisen WIRE- avaruusteleskoopin vuoden 1999 alussa ja pian laukaisun jälkeen jäähdytysnesteen vuotamisen vuoksi suunnitteluvirheen vuoksi. Goldin, jättäen julkisen anteeksipyynnön matkan aikana Jet Propulsion Laboratorylle (ohjelman perustamisen hallinnoija), päättää säilyttää päätöksensä suosia edullisia tehtäviä aurinkokunnan tutkimiseen. Hän vahvistaa, että on mahdotonta palata aiempaan erittäin kalliiden tehtävien politiikkaan. Tutkintalautakunta korosti, että menetettyjen virkamatkojen kustannuksia oli kehityksen alusta alkaen aliarvioitu noin 30 prosentilla. Goldin ilmoittaa, että tästä lähtien näiden operaatioiden budjetti on mukautettu heidän tarpeisiinsa. Seuraavat Marsin ja Discovery-ohjelman tehtävät antavat tämän strategian tosiasiallisesti tuottaa hedelmää keskeytymättömällä menestyssarjalla, mutta estämättä kuitenkaan täysin kunnianhimoisempien tehtävien kehittämistä ( Mars Science Laboratory ).
Lähitulevaisuudessa, NASA päättää peruuttaa käynnistämistä kahden Mars Surveyor 2001 antureista : laskeutuja oli sisällyttää Rover , nimeltään Athena, valmiudet hyvin samankaltainen MER -mönkijöiden . Marsin etsimiseksi onneksi Mars Global Surveyor -kiertoradan samaan aikaan keräämät tiedot osoittavat, että Mars ei aina ollut kuiva planeetta. NASA virkamiehet painostuksesta tutkijat, päätti laatia uuden dual tehtävän, Mars Exploration Rover (MER), joissa molemmissa on Rover , joka pystyy opiskelun Marsin geologia in situ . Kopiot kahdesta kadonneesta tieteellisestä instrumentista viedään Mars Reconnaissance Orbiter -laivalle