2001 Mars Odyssey

2001 Mars Odyssey

Uitzicht kunstenaar van de orbiter Mars Odyssey 2001

2001 Mars Odyssey is een NASA-ruimtesonde in een baan in 2002 rond Mars. Deze orbiter relatief kleine erfenis van de "betere, snellere en goedkopere 'hoofddoelen zou een mineraal kaart en distributie van chemische elementen op het oppervlak van Mars stellen en de eventuele aanwezigheid van water te detecteren op met zijn drie wetenschappelijke instrumenten gedeeltelijk overgenomen van de Mars Observer.

Mars Odyssey heeft uitstekend voldaan aan zijn missie: de instrumenten van de ruimtesonde geholpen benadrukken grote hoeveelheden ijs opgeslagen in de twee polen en heeft bijgedragen aan de overvloed bijzonder belangrijk kalium markeren. De beeldspectrometer THEMIS werd gebruikt om een ​​globale kaart van Mars vast in zichtbaar licht en infrarood en toonde de aanwezigheid van grote concentraties olivine waaruit blijkt dat de droge periode begon maart weet dat er heel lang. Eindelijk de door de sonde gegevens werden gebruikt om de landingsplaatsen MER rovers selecteren. De sonde waarvan de missie werd verlengd tot 5 keer, blijft operationeel in 2012 meer dan tien jaar na de lancering. Het dient ook als een telecommunicatie relay tussen de Aarde en Mars landingsgestel zoals MER rovers.

Achtergrond: de erfenis van de Sneller Beter goedkoper beleid

1992 NASA lanceert Mars Observer orbiter maar drie dagen voor de verwachte datum van haar baan om Mars inbrengen, is het contact met de sonde verloor. Het falen van deze bijzonder kostbare taak leiden tot een volledige herziening van de Amerikaanse strategie van de verkenning van het zonnestelsel. NASA besloten om nu ruimtesondes lanceren minder verfijnde maar krap budget: het doel is niet om alles te verliezen in het geval van mislukking terwijl de realisatie van een groter aantal missies met een verkorte ontwikkelingscyclus. Dit is het "beter, sneller, goedkoper" die het motto van de nieuwe Discovery-programma geworden. Als onderdeel van dit programma en elke gunstige combinatie van Mars en de Aarde, NASA is van plan om zowel een ruimtesonde soort orbiter, die zijn opmerkingen moet maken vanuit een baan rond Mars, en een ander type stuur LG, de leiding van de grond op de bodem van Mars om wetenschappelijke gegevens te verzamelen. De doelstellingen die aanvankelijk werden toegewezen aan de Mars Observer pech, zijn verdeeld orbiters veel lichter het nieuwe programma: kopieën van wetenschappelijke instrumenten van Mars Observer worden daarom meegenomen Mars Global Surveyor worden gelanceerd in 1996, Mars Climate Orbiter, Mars Odyssey en Mars Reconnaissance Orbiter.

De eerste twee sondes van het nieuwe programma, in 1996 gelanceerd, perfect van hun taak te vervullen: de lander Mars Pathfinder landt op Mars en releases van de eerste mobiele robot extraplanétaire, Sojourner, die het gebied voor een paar weken verkent; zijn zijde orbiter Mars Global Surveyor is terug voor negen jaar een ongekende hoeveelheid gegevens over de atmosfeer, het oppervlak en de interne structuur van Mars. Volgens zijn plannen, NASA lanceerde eind 1998 / begin 1999 twee nieuwe probes, terwijl Mars weer in een gunstige positie, maar Mars Climate Orbiter en Mars Polar Lander zijn beide slachtoffers van mislukkingen drie maanden uit elkaar voordat het wetenschappelijke deel van hun missie begonnen. Geconfronteerd met deze reeks van katastrofisch mislukkingen duidelijk gerelateerd aan zijn nieuwe doctrine, NASA besloten om alle toekomstige missies van de Mars exploratie-programma, waaronder twee ruimtesondes Mars Surveyor 2001 finalisering schorten. De orbiter Mars Odyssey de toekomst, heeft vrijwel dezelfde kenmerken van de Mars Climate Orbiter of het verlies van de sonde is voornamelijk gekoppeld aan een menselijke fout. NASA beslist heel snel naar het groene licht voor de voltooiing van de Mars Odyssey te geven door de fabrikant Lockheed Martin. De lander Mars Surveyor 2001 Lander zal ondertussen ooit gelanceerd en zal vervangende onderdelen tank voor latere missies. De totale kosten van de Mars Odyssey wordt gewaardeerd op $ 297.000.000.

Doelen

De wetenschappelijke hoofddoel van Mars Odyssey is de verdeling van mineralen en chemische elementen in kaart op het oppervlak van Mars. De sonde moet ook:

  • bepalen de hoeveelheid waterstof opgeslagen op geringe diepte meestal in de vorm van waterijs
  • krijgen hoge resolutie infrarood thermische beelden van deze mineralen
  • informatie over de topologie van het oppervlak van Mars
  • Geef de straling omgeving van Mars in voorbereiding voor toekomstige bemande missies naar Mars.

Mars Odyssey moet ook dienen als een relais voor de communicatie tussen de Aarde en de VS versnelling of andere landen die op het oppervlak van Mars.

Technische kenmerken van de ruimtesonde

Mars Odyssey, die ongeveer de vorm van een kubus van 2,2 x 1,7 x 2,6 meter heeft, weegt 725 kg bij de lancering inclusief 331,8 kg en 44,5 kg van drijfgas wetenschappelijke instrumenten. Meerdere toestellen aangesloten op het sondelichaam en worden ingezet als de probe in de baan van de zonnepanelen, de grote antenne versterking en de mat 6 meters met het gammaspectrometer sensor. Het ruimtevaartuig is verdeeld in twee modules: de aandrijving eenheid omvat tanks, motoren en leidingen voor het circuleren van de drijfgassen. De apparatuur module omvat de uitrusting zorgen werking van de ruimtevaartuigen en wetenschappelijke instrumenten.

Platform

De sonde structuur is hoofdzakelijk vervaardigd uit aluminium met titanium onderdelen aan de stijfheid zorgen, terwijl het minimaliseren van de toename van de massa. De massa van de constructie is 81,7 kg.

Mars Odyssey bestaat uit verschillende soorten raketmotor. De meest krachtige motor, die hypergolische een mengsel van hydrazine en stikstoftetroxide verbrandt en heeft een minimum van 695 Newton stuwkracht, wordt slechts één keer gebruikt voor het inbrengen in een baan rond Mars. Voor koerscorrecties en regelen van de oriëntatie van de sonde heeft vier motoren 22 N. stuwkracht en 4 motoren stak N. 0.9. De drijfgassen worden inspuiten van onder druk helium opgeslagen in een speciale tank. Het hele aandrijfsysteem is een massa van 49,7 kg zonder drijfgas.

De elektrische stroom wordt geleverd door drie zonnepanelen met een totale oppervlakte van 7 m² beklede soort GaAs zonnecellen energie die nodig is indien opgeslagen in een nikkel-waterstof-accu van 16 ampère-uur. De panelen produceren 750 Watt op de baan van Mars en 1500 W bij de baan van de Aarde. De panelen zijn gemaakt nadat de sonde in een baan. Het gehele systeem beheert de productie en de regulering van energie een massa van 86 kg.

Telecommunicatie wordt uitgevoerd met X-band en UHF Aarde landers en rovers met op het oppervlak van Mars. De high gain schotelantenne 1,3 meter in diameter kunnen gelijktijdig worden gebruikt om instructies te ontvangen van de aarde en zenden de verzamelde wetenschappelijke gegevens. De high-gain antenne wordt ingezet zodra de voltooide aerobraking fase. Het kan worden georiënteerd met twee vrijheidsgraden. De sonde heeft ook een middel groot rechthoekig antennewinst van 7,1 cm in het midden van de high-gain antenne. Tot slot een kleine winst van 4,4 cm diameter antenne kan worden gebruikt in geval van nood of bij high-gain antenne gericht is naar de Aarde. Het gehele communicatiesysteem heeft een massa van 23,9 kg.

Orientation controle van de sonde op basis van drie paren redundante sensoren die elk bestaan ​​uit een ster zicht en een solar sensor. Om te veranderen zijn oriëntatie Mars Odyssey 2001 gebruikt zowel van de reactie wielen en kleine stuwraketten. De gehele oriëntatie besturingssysteem heeft een massa van 23,4 kg.

Scientific Instrumentation

Mars Odyssey sluit drie wetenschappelijke instrumenten die deels een erfenis van de noodlottige Mars Observer.

De imaging spectrometer-THEMIS

De imaging spectrometer Thermal Emission Imaging System regisseert in kaart brengen van de geologische rijkdommen van maart tot en via een high definition camera gekoppeld aan een spectrometer die actief zijn in het infrarood en zichtbaar licht. In infrared, het instrument gebruikt negen spectrale banden mineralen identificeren zoals carbonaten, silicaten, hydroxiden, sulfaten, hydrothermale silica, oxides en fosfaten. Deze multispectrale benadering moet met name mogelijk maken mineralen die vormen in aanwezigheid van water terwijl de geologische identificeren. Het instrument, dat is 54,5 cm lang 37 cm hoog en 28,6 cm breed, heeft een massa van 11,2 kg en verbruikt 14 watt.

De gamma-ray spectrometer GRS

De spectrometer gammastralen Gamma Ray Spectrometer wordt ook gebruikt om de componenten van het oppervlak van Mars te bepalen. Het oppervlak van de planeet wordt voortdurend getroffen door kosmische stralen zijn zeer energiek in de natuur. De componenten van de bodem reageert door het uitzenden van meer of minder energie neutronen. Deze opvallende draai van atoomkernen geboorte van twee processen: ofwel de neutron stuitert na contact met een deel van zijn energie naar de kern in de vorm van gammastralen herstelt wordt het neutron wordt geabsorbeerd door de kern onstabiel en Daarom radioactief en die ook de productie van gammastralen desintegreert. In beide gevallen is de energie van de gammastraling kan het type punt van afgifte te identificeren. De GRS spectrometer door het meten van de energie van de straling gereflecteerd door de grond, de overvloed in het waargenomen gebied elementen te meten en de verdeling ervan in kaart op het oppervlak van Mars. Het instrument wordt afgesloten door twee neutron spectrometers: ten eerste kan een groot aantal neutronen te detecteren, terwijl de tweede is gespecialiseerd in hoge energie neutronen. Deze sensoren worden gebruikt om de abundantie van waterstofatomen in de Mars bodem tot een diepte van minder dan één meter meet afleiden en de overvloed van waterijs. Voor de gamma-ray detector van het GRS instrument wordt niet gestoord door de gammastraling geëmitteerd door de satelliet van de metalen structuur wordt gepositioneerd aan het einde van een mat van 6,2 meter die wordt ingezet in het Na het in kaart brengen fase. Germanium kristalhart sensor wordt blootgesteld aan vacuüm de lage temperatuur die nodig is voor de werking realiseren. Maar de deeltjes raken de eindbestemmingen de kristallen en vermindering van de spectrale resolutie structuur. Dit vermogen wordt hersteld door het land tot 100 ° C gedurende enkele tientallen uren: deze temperatuur te bereiken, is een deksel gepositioneerd op het bakje met het kristal gesloten. GRS heeft een massa van 30,5 kg en verbruikt 32 Watt.

MARIE energie deeltjesdetector

Vanuit het perspectief van een toekomstige bemande missie naar Mars, Mars Odyssey omvat een instrument om het niveau van de meest gevaarlijke straling die kan worden bemand op de Aarde-Mars afstand en de baan rond Mars te beoordelen. Le Mars Radiation Milieu Experiment maatregel geïoniseerd energetische deeltjes die door de zon en de galactische kosmische straling oorsprong waarvan de energie is tussen de 15 en 500 MeV. MARIE is een spectrometer met een opening van 68 °. Het instrument, dat een massa van 3,3 kg heeft verbruikt 7 watt.

Verloop van de missie

Lancering en in een baan rond Mars

De Mars Odyssey ruimtesonde gelanceerd vanaf Cape Canaveral, Florida, 7 april 2001 door een Delta II raket-7425 en maart bereikte 24 oktober 2001 om 2:00 30. Na ongeveer 460 miljoen km, de sonde 24 oktober 2001 passes achter Mars op een hoogte van 300 km en ontsteekt de belangrijkste motor om zijn snelheid te verminderen en passen goed in een baan rond de planeet. De raketmotor van 695 Newton stuwkracht, die wordt gebruikt bij 19,7 minuten door verbranding ongeveer 262,8 kg stuwstof, de probe op een zeer elliptische polaire baan die in 18 uur en 36 minuten. Om zijn ronde lage baan om de aarde te bereiken, de sonde verandert het in de volgende drie maanden met behulp van atmosferische remtechniek ontwikkeld door Mars Global Surveyor. Deze techniek is op de hoogte van het ruimtevaartuig aan de perigee wijzigen zodat deze dringt door de bovenste lagen van de atmosfeer van Mars en wordt vertraagd door de weerstand gegenereerd. De snelheidsreductie bereikt elke baan veroorzaakt een verlaging hoogte Mars Odyssey het hoogtepunt en helpt om het geleidelijk van 27 000 tot 400 km. De operatie is delicaat, want als de sonde te laag wrijvingskrachten kan de vernietiging veroorzaken. Aan de andere kant de atmosfeer van Mars dichtheid en dikte variëren snel dus je moet voortdurend de evolutie van deze parameters en het perigeum hoogte aan te passen bij elke omwenteling. Deze controle van Mars weer wordt zowel verzekerd door Mars Global Surveyor en Mars Odyssey. Deze techniek bespaart meer dan 200 kg stuwstof. Atmosferische remmen fase eindigt 11 januari 2002. Met kleine sonde raketmotoren perigeum hoogte wordt verhoogd geleidelijk tot 400 km, terwijl de hoogte wordt verlaagd 500-400 km. Deze manoeuvres zijn afgerond op 30 januari 2002. De sonde is nu op een polaire zon-synchrone baan, dat maakt het vliegen van maart tot mei lokale uren van de middag. De antenne wordt ingezet high-gain 6 februari 2002.

De primaire missie

De eigenlijke wetenschappelijke missie begint 18 februari 2002 met start-up wetenschappelijke instrumenten. NASA ingenieurs komen 13 maart 2002 om opnieuw te starten de MARIE instrument brak in augustus 2001, terwijl het ruimtevaartuig was op weg naar Mars. In mei 2002 heeft de door spectrometers verzamelde gegevens Neutron GRS kan de aanwezigheid van water in een verhouding van 50% van het volume in de oppervlaktelaag van de zuidpool te bevestigen. Van haar kant de THEMIS instrument biedt dezelfde maand veelbelovende infrarood data duidelijk bovenop zeer verschillende geologische lagen te identificeren op het oppervlak van Mars. In juni 2002 wordt het gamma spectrometer detector ingeschakeld: de mat, die ondersteunt wordt ingezet. Medio oktober 2002 heeft de kooldioxide laag die de noordpool gedurende een deel van het jaar verdampt. GRS Het instrument dan blijkt dat de Noordpool bevat ook hoeveelheden water nog belangrijker dan die gedetecteerd op de Zuidpool een paar maanden eerder. Op 28 augustus 2003 heeft de MARIE instrument mislukt: MARIE een elektronische component is waarschijnlijk beschadigd door zonne-deeltje. Ingenieurs zullen niet in staat zijn om het opnieuw te starten.

De uitgebreide missie

Eerste en tweede uitbreiding

Op 24 augustus 2004 is de primaire taak van de Mars Odyssey eindigt, maar NASA goedkeuring gehecht aan een eerste verlenging van de missie tot en met september 2006, met het oog op de klimatologische verschijnselen die de planeet te vergelijken van het ene jaar op het andere. Zo kunnen wetenschappers de veranderingen in de polaire ijskap, of andere atmosferische verschijnselen te observeren. Deze uitgebreide missie helpt ook om waardevolle hulp aan Mars missies lopende of toekomstige bieden: bijna 85% van de door de MER rovers die in 2003 landde verzamelde gegevens, zal doorgeven aan Aarde door UHF communicatie relais Mars Odyssey . Daarnaast worden de gegevens door de orbiter verzameld helpen selecteer de landingsplaats van de Phoenix sonde sonde in 2008 gelanceerd Tenslotte zal Odyssey orbiter Mars Reconnaissance Orbiter, die wordt geplaatst in een baan rond de Rode Planeet te begeleiden maart 2006, het analyseren van de Martiaanse weer. Mars Odyssey, de Mars Reconnaissance Orbiter gebruikt inderdaad ijle atmosfeer van Mars te vertragen en over de definitieve baan worden geplaatst.

Derde en vierde uitbreiding: de orbitale shift

In oktober 2008 heeft de missie van de sonde wordt verlengd voor de derde keer tot september 2010. In deze nieuwe fase van de missie van de ruimtesonde, wordt de lokale vliegende tijd geleidelijk veranderd om het overlijden van 05:00 na drie uur en 45 minuten tot 's middags Deze verandering van de prestaties van de THEMIS instrument maar de GRS gamma spectrometer moet worden stilgelegd in deze tijd van overgang het te warm om bruikbare resultaten te leveren moeten verbeteren. Het veranderen van de rollover tijd is zeer geleidelijk en de nieuwe baan is bereikt in juni 2009. Een vierde verlenging tot en met augustus 2012 heeft besloten door te gaan met de schommelingen van het ene jaar op het andere fenomenen zoals studeren variaties die dekking door ijs poolkap, stofstormen en wolken. Deze uitbreiding moet het ook mogelijk om een ​​meer gedetailleerde kaart van de mineralogische samenstelling van het oppervlak van de planeet te tekenen. Een vijfde verlenging tot juli 2014 moeten zorgen voor dekking van de landing van Mars Science Laboratory gepland voor augustus 2012. Volgens een woordvoerder van het JPL sonde kon blijven uitvoeren tot 2016 en eventueel in -delà.

Relais landing Mars Science Laboratory

Op 8 juni, 2012 Mars Odyssey gaat in survival mode als het abnormaal gedrag van een van zijn reactiewielen gebruikt om de oriëntatie onder controle gedetecteerd. Dit incident komt op een slecht moment, omdat de verwachting is dat de sensor relais de door Mars Science Laboratory tijdens de afdaling naar de Martiaanse bodem die is gepland voor 6 augustus van dat jaar informatie. Na het testen van meer dan twee weken de werking van het reservewiel reactiewiel die niet waren geactiveerd sinds het begin van de missie, werd het ruimtevaartuig bruikbaar aangegeven en hervat zijn wetenschappelijke gegevensverzameling. De sonde begint weer even in survival mode dan 11 juli trad ze een kleine koerscorrectie. Maar de situatie opnieuw normaal is en op 24 juli een laatste manoeuvre om plaats beheert Mars Odyssey in een baan dat het in staat zal stellen om real-time gegevens doorgeven van MSL tijdens de landing. De andere twee sondes in een baan om Mars Express en Mars Reconnaissance Orbiter, ook opnemen van de uitgezonden door MSL gegevens, maar zal niet in de positie om onmiddellijk opnieuw te verzenden.

Belangrijkste resultaten

De GRS spectrometer en neutron spectrometers ermee verbonden geholpen om grote hoeveelheden ijs opgeslagen in de beide polen en de aanwezigheid van ijs en matige hoeveelheid middenbreedtegraden markeren. Hetzelfde instrument heeft bijgedragen aan het opstellen van de eerste kaart van de distributie van chemische elementen op het oppervlak van de planeet. GRS ingeschakeld in het bijzonder de samenstelling van de volgende te meten: waterstof, silicium, ijzer, kalium, thorium, chloor. De korst van de planeet twee keer bijzonder bevatten meer kalium dan de aardkorst. De studie bevestigde dat de belangrijkste elementen die nodig zijn voor het ontstaan ​​van leven op Mars aanwezig waren. De THEMIS instrument toonde hoge concentraties van olivijn in een van de canyons van de Valles Marineris die aantonen dat de droge periode die begon maart weet dat er heel lang. Een uitgebreide fotografische dekking van Mars in infrarood en zichtbaar licht werd uitgevoerd voor de eerste keer met een resolutie van 10 meter. Eindelijk de door de sonde gegevens werden gebruikt om de landingsplaatsen MER rovers in het bijzonder de site gekozen voor Opportunity Meridiani Planum vanwege zijn rijkdom in hematiet, een mineraal meestal gevormd op aarde in de aanwezigheid van water te kiezen. Het instrument MARIE vastgesteld dat de stralingsniveaus in een baan rond Mars is twee tot drie keer hoger dan die gemeten in baan om de aarde.

Oorsprong van de naam

Oorspronkelijk genaamd Mars Odyssey 2001 Mars Surveyor orbiter op om gelanceerd te worden over dezelfde periode als de lander Mars Surveyor Lander 2001. In mei 2000, NASA verlaten van het project op een missie bodem van Mars, vooral na sonde mislukkingen van Mars Climate Orbiter en Mars Polar Lander einde van 1999. Daarom is de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie veranderde de naam van de missie: 2001 Mars Odyssey natuurlijk herinnert aan het werk van de wetenschap schrijver -Fiction Arthur C. Clarke, vooral zijn roman 2001, A Space Odyssey.