ExoMars Trace Gas Orbiter

ExoMars Trace Gas Orbiter

ExoMars Trace Gas Orbiter Schiaparelli Landerrel
NSSDC azonosító 2016-017A
Küldetés célja Mars keringSablon: Infobox szonda / karbantartás / cél
Ügyfél Európai ŰrügynökségESA ESA
RoskosmosSablon: Infobox szonda / karbantartás / kliens
Indító Proton-M / Bris-MSablon: Infobox szonda / karbantartó / hordozó rakéta
Építkezés
Felszállási tömeg 4332 kg (teljes felszállási tömeg),
3732 kg (keringő felszálló
tömeg) , 600 kg (szárazföldi felszálló tömeg)Sablon: Információs doboz szondája / karbantartása / felszálló tömege
Hangszerek
Sablon: Információs doboz szonda / karbantartás / műszerek

MATMOS, SOIR, NOMAD, EMCS, HiSCI, MAGIE

A küldetés menete
Kezdő dátum 2016. március 14., 09:31:42 UTCSablon: Infobox szonda / karbantartás / kezdési dátum
Indítóállás Baikonur 200/39Sablon: Infobox szonda / karbantartás / indítópad
Befejezés dátuma 2022 (tervezett)Sablon: Infobox szonda / karbantartás / befejezés dátuma
Sablon: Infobox szonda / karbantartás / előzmények
 
 2016. március 14 kezdődik
 
 2016. október 16 Schiaparelli-TGO elválasztás
 
 2016. október 19 TGO: Belépés a Mars pályájára
 
 2016. október 19 Schiaparelli: Belépés a marsi légkörbe és leszállás
 
 19.-23. 2016. október Schiaparelli: A Mars felszínének vizsgálata
 
 2016. december A Trace Gas Orbiter megváltoztatja a dőlést a végső pályára (74 °)
 
 2016. december Lebukás a pályán, T = 4-ről 1  szolra
 
 2017. január - december Légköri fékezés 400 km-es pályára
 
 2017. július 11 - augusztus 11 Napkapcsolat (a Nap a Föld és a Mars között áll)
 
 2018. április A tudományos küldetés kezdete; Váltó a NASA leszállóinak
 
 2022 december A Trace Gas Orbiter fő küldetésének vége
 
 2023 Relé funkció indítása az ExoMars roverhez
 

Az ExoMars Trace Gas Orbiter (rövid TGO , angol az [ExoMars-] nyoma gáz - Orbiter ) egy küldetése Európai Űrügynökség (ESA) részeként ExoMars -Projekt együttműködve az orosz űrügynökség Roskosmos hogy vizsgálja meg a Marsi légkör . A keringőt 2016. március 14-én indította el egy orosz Proton rakéta, és 2016. október 19-én került a Mars körüli pályára.

Az elsődleges cél a marsi légkörben zajló folyamatok jobb megértése, és biológiai vagy geológiai okokból olyan gázok vizsgálata, mint a metán és más nyomgázok. A keringő célja továbbá, hogy segítsen megtalálni a 2022-re tervezett ExoMars rover lehetséges leszállási helyeit, majd a Föld közvetítő állomásaként szolgáljon.

Ezenkívül a landoló Schiaparellit is szállították, amellyel a leszállási technikákat tesztelni kell a Marson. A partraszállási kísérlet során a rádiós kapcsolat megszakadt Schiaparellivel, és nem sikerült újra helyreállítani. Az ESA szerint „nem történt lágy leszállás”.

történelem

Az eredetileg tisztán európai projekt az évek során sok változáson ment keresztül. A pénzügyi volumen növekedésével kezdetben együttműködés alakult ki a NASA-val . Amikor ez 2012-ben ismét visszavonult, végül együttműködés jött létre a Roskosmosszal.

Nyomkövető gáz keringő

A TGO-t az ESA fejlesztette ki. A tudományos eszközöket Európában és Oroszországban egyaránt kifejlesztették. A legfontosabb feladat a metán és bomlástermékeinek vizsgálata, figyelembe véve a lehetséges biológiai okokat is. A tudományos küldetés 2018 áprilisában kezdődött, és várhatóan öt évig fog tartani. Amikor az ExoMars rover 2023-ban leszáll, a keringő a Föld felé közvetítő állomásként is szolgál.

A legfontosabb cél a metán és más nyomgázok jobb megértése a marsi légkörben. Mivel az amúgy is vékony marsi légkörben 1% -nál kevesebb komponens található, továbbra is fontos információkat nyújthatnak a lehetséges biológiai vagy geológiai tevékenységekről. A metánt korábban már kimutatták, és a koncentrációja is változott az idő múlásával és a különböző helyeken. Mivel a metán geológiai időben nagyon rövid életű, úgy gondolják, hogy jelenleg vannak aktív források ehhez a gázhoz. Az okok biológiai vagy kémiai folyamatok lehetnek. A földön a metánt az élőlények emésztés közben és emésztett iszapban termelik; Kémiai folyamatok, például a (széntartalmú) vas oxidációja vagy az ultraibolya sugárzás kölcsönhatása a meteorit anyaggal szintén lehetséges ok.

A műszereket különféle nyomgázok (metán, vízgőz, nitrogén-dioxid , etin (acetilén) ) detektálására tervezték, és három nagyságrenddel meghaladták a korábbi vizsgálatokat a pontosság szempontjából. Ezenkívül meg kell határozni a légkör összetételének és hőmérsékletének évszakos változásait a légkör modelljeinek finomítása érdekében. Ezenkívül a hidrogén egy méter mélységig nagyobb pontossággal detektálható. Ez segíthet megtalálni a felszín alatt elrejtett vizes jeget, vagy olyan nyomgázforrásokat, amelyek hatással lehetnek a jövőbeni leszállóhelyekre.

A NOMAD spektrográf nagy érzékenysége ellenére azonban a TGO mérések kezdeti értékelése nem tudta megerősíteni a metángáz jelenlétét a marsi légkörben.

A keringő szerkezete

ExoMars TGO (balra) a Schiaparellivel szemben a Mars Expressszel ; Az ExoMars TGO az eddigi legnagyobb és legnehezebb Mars-szonda.

A struktúra a korábbi ExoMars szcenáriókból származik, és nagyrészt a Proton hordozórakéta kapacitása határozza meg.

  • Szonda: 3,2 m × 2 m × 2 m napelemekkel (17,5 m fesztávolság) és 2000  W teljesítménnyel
  • Felszállási súly: 4332 kg (beleértve 112 kg tudományos műszert és 600 kg Schiaparelli-t)
  • Hajtás: Bipropellens ( metilhidrazin (MMH) üzemanyagként, kevert nitrogén-oxidok (MON-1) mint oxidálószer), 424  N fő motorral a Mars pályájára való belépéshez és egyéb főbb korrekciókhoz
  • Tápellátás: a napelemeken kívül két lítium-ion akkumulátor összesen 5100  Wh kapacitással
  • Kommunikáció: 2,2 m-es parabolikus nagy nyereségű antenna (High Gain Antenna - HGA, 65 Watt, X-Band) és három körsugárzó antenna (Low Gain Antenna - LGA) a földdel való kommunikációhoz, valamint a NASA Electra UHF adó-vevője, amellyel kommunikálni lehet landerek és roverek a felszínen

Hangszerek

A keringő a következő mérőeszközöket hordozza:

  • NOMAD ( Nadir and Occultation for MArs Discovery), három rendkívül érzékeny spektrométer , kettő az infravörös sugárzásra és egy az ultraibolya sugárzásra , amelyekkel nyomelemeket és a marsi atmoszféra egyéb összetevőit kell keresni.
  • ACS (Atmospheric Chemistry Suite), három infravörös eszköz, amelyet a marsi légkör kémiai vizsgálatára terveztek.
  • A CaSSIS ( színes és sztereó felületi képalkotó rendszer ), nagy felbontású kamera, pixelenként öt méteres felbontással (kb. 400 km magasságból), színes és sztereó képek készítéséhez a marsi felszínről, különösen azokról a területekről, ahol a a NOMAD és az ACS esetében a nyomgázok szivárgását észlelték.
A Hold-felderítő Orbiter FREND-szerű LEND eszköze
  • A FREND ( Fine Resolution Epithermal Neutron Detector ), egy neutrondetektor , amelynek állítólag a jég lerakódásait észleli a felszínen és egy méterrel a felszín alatt, és így létrehozza a Mars pontos vízjégtérképét.

A küldetés menete

Előkészületek és indulás

A vizsgálat után, és a komplett hardver a Thales Alenia Space in Cannes (Franciaország), azt együtt szállítani további földi berendezések december 17-én, 2015-konvoj Torino Olaszországban. A torinói Casselle repülőtérről mindent három járatban (2015. december 18, 20 és 22) repültek Antonov An-124-vel a Baikonur kozmodromba , majd egy tiszta helyiségben helyezték el a Mars előre történő szennyeződésének elkerülése érdekében .

A felszállás előkészítéséhez egy rögtönzött sátrat állítottak fel Baikonur egyik csarnokában annak biztosítására, hogy a TGO-t és a Schiaparellit ne szennyezzék a földi mikrobák. Ennek célja, hogy megfeleljen a bolygóvédelem szigorú követelményeinek , mivel a csarnokok önmagukban nem felelnek meg a Mars védelmére vonatkozó nyugati előírásoknak.

A további előkészületek során a Schiaparellit sűrített gáz héliummal és 45 kg hidrazin üzemanyaggal töltötték meg 2016 januárjában . A nagy nyomás alatt levő héliumra azért van szükség, hogy az üzemanyagot szivattyúk nélkül be tudják juttatni a motorokba. Állítólag összesen három üzemanyagtartály kilenc kismotort szállít, amelyeknek tovább kell lassítaniuk a leszállót, miután az ejtőernyő lelassította a Mars felszínére vezető úton. 2016. február 12-én a landert 27 csavarral csatlakoztatták a keringőhöz. Ezek a kapcsolatok feszes zárójelekből állnak, amelyek robbanóanyagok nélkül röviddel a Mars elérése előtt elválasztották Schiaparellit a keringőtől. 2016. február 23-ig a keringőt teljesen feltöltötték 1,5 tonna oxidálószerrel és egy tonna hidrazinnal. 2016. március 8-án a teljes űrhajót a Proton rakétára helyezték , amelyet néhány nappal később (2016. március 11-én) az indítópályára hoztak és függőlegesen állítottak fel az indításhoz.

A TGO-t Schiaparellivel együtt indították 2016. március 14-én, UTC-n 9: 31-kor, egy orosz Proton rakétával, a Baikonurban tervezett ütemterv szerint. A rajt után a Bris-M felső fokozatának összesen négy égő manővert kellett végrehajtania annak érdekében, hogy az űrhajót tíz órával később Mars felé küldhesse. UTC 20: 13-kor a Bris-M felső fokozatot sikeresen elválasztották a próbától. Az első kapcsolatot a szondától a darmstadti irányítóközponttal UTC 21: 29-kor. Hét hónapos repülés után a szonda 2016. október 19-én került a Mars pályájára.

A napenergia összefüggésben július / augusztusi 2017-ben a rádiókapcsolatot a földre megszakadt.

Nyomkövető gáz keringő

A keringő teljes méretű modellje a darmstadti ESOC épületében

A Föld Marshoz viszonyított kedvező helyzete miatt a szonda alig hét hónappal később, 2016 októberében jutott el a Marsra. Három nappal a cél előtt Schiaparelli elvált a keringőtől, hogy megkezdje ereszkedését a Mars felszíne felé. 2016. október 19-én a keringő kezdetben a Mars körüli magas elliptikus pályára fordult , majd légköri fékezéssel mintegy 400 km magas körpályára érkezett . Az optimális fékhatás és a műhold helyzetének stabilizálása érdekében a napelem moduljait egyfajta szárnyként használták. A periapist rendszeres korrekciós manőverekkel körülbelül 110 km magasságban tartották , és egyes esetekben a keringő a Mars felszínétől 103 km-re ért fel. Összességében az aerobraking képes volt csökkenteni az 1000 m / s-nál nagyobb sebességet, és az apoapsist az eredeti 33 200 km-ről 1050 km-re csökkentették. 2018. február 20-án befejeződött a légköri fékezés, és a TGO motorjával először 1050 × 200 km pályára került, amelyet április 9-ig 400 km magasságú körpályára korrigáltak. Ezután megkezdődött a tudományos küldetés, amelyet a darmstadti Európai Űrvezérlő Központ figyelemmel kísér.

Schiaparelli

A lander teljes méretű modellje a darmstadti irányítóközpontban (ESOC), az alsó és a felső védőpajzs ledobása után
A Mars felszínének előtti és utáni képe a NASA Mars Reconnaissance Orbiter segítségével: A 2016. október 20-án észlelt foltok a leszállógép (felül, fekete) és az ejtőernyő (fehér, lent) lezuhanási helyei. Jobb oldalon a bekeretezett terület nagyított ábrázolása.

A leszállónak 21 000 km / h körüli sebességgel kell elérnie a légkört, majd előbb hővédővel, majd ejtőernyővel csökkentenie kell a sebességét. Ezután a sebességet tovább kellett csökkenteni olyan hosszú fékrakétákkal, hogy a leszálló végül körülbelül két méterre tudott lebegni a marsi padló felett. Ebből a magasságból a földre kell esnie - egy deformálható alépítmény fogja el. A leszállás után a Földdel való kommunikációnak többek között a NASA keringőjén ( 2001-es Mars Odüsszea vagy Mars Felderítő Orbiter ) keresztül kell megvalósulnia.

Röviddel azután, hogy a várható leszálló tömege, ESA bejelentette, hogy a leszállóegység rádiókapcsolat a Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) található a Pune, India letörték A leszállási szakaszt. Ezzel egy időben megszakadt Schiaparelli rádiós kapcsolata a Mars Express űrhajóval . Az ESA szerint a mindkét forrás, valamint az anyahajó által rögzített és a Földre küldött adatok azt mutatták, hogy „a légkörbe való belépés és a süllyedés fázisai a várakozásoknak megfelelően haladtak, de a hátsó hőpajzs és az ejtőernyő utáni események eldőltek. egy meg nem tervezetten jelezze a tanfolyamot. Úgy tűnik, hogy a bevezetés a tervezettnél korábban történt. ”Ugyanakkor az ESA 2016. október 20-i kezdeti elemzésében bejelentette:„ Ami a motorokat illeti, biztosan elmondható, hogy rövid ideig gyújtottak. idő, de úgy tűnik, a vártnál hamarabb hagyták abba működésüket. ”A helytelen magatartás következménye az volt, hogy„ nem történt lágy leszállás. ”A leszállógép és az ejtőernyő ütközési helyét 2016. október 20-án határozták meg a Mars MRO felvételeinek felülete bizonyított; ugyanakkor az ESA 2016. október 21-én beszámolt: „Becslések szerint Schiaparelli két és négy kilométer közötti magasságból zuhant le, és ezért több mint 300 km / h sebességgel ütközött.” Lehetséges „, hogy hogy Lander az ütközéskor felrobbant, mert az üzemanyagtartályok valószínűleg még mindig tele voltak. "

Lásd még

web Linkek

Commons : ExoMars Trace Gas Orbiter  - képek, videók és audio fájlok gyűjteménye

Egyéni bizonyíték

  1. ↑ a b ExoMars Trace Gas Orbiter és Schiaparelli Mission (2016). In: exploration.esa.int. 2016. október 20., hozzáférés: 1016. október 28 .
  2. ↑ Mars szonda "Schiaparelli" még mindig hiányzik. In: Sueddeutsche.de . 2016. október 20.. Letöltve: 2016. október 28 .
  3. ↑ a b c Schiaparelli kiesési adatainak elemzése folyamatban van. In: ESA.int. 2016. október 20.. Letöltve: 2016. október 28 .
  4. ↑ A Mars metánja baktériumok helyett meteoritokból származik. In: Scinexx. 2012. május 31. , 2018. december 30 .
  5. ↑ ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO). In: exploration.esa.int. 2016. október 16., hozzáférés: 2016. október 28 .
  6. ↑ ExoMars Trace Gas Orbiter Instruments. In: A Mars robotkutatása. ESA, 2016. november 4., hozzáférés: 2018. december 30. (brit angol).
  7. ↑ Nadja Podbregar: Mars: Az eltűnt metán rejtélye. In: Scinexx. 2018. december 18., 2018. december 30 .
  8. ↑ ExoMars (Exobiológia a Marson). In: könyvtár.eoportal.org. Letöltve: 2016. október 28 .
  9. ↑ A NASA részvétele az ESA 2016. évi ExoMars Orbiter missziójában. In: mars.nasa.gov. 2016. október. Letöltve: 2016. október 28 .
  10. ↑ ExoMars Trace Gas Orbiter Instruments - A marsi légkör vizsgálata. In: exploration.esa.int. 2016. július 25, megtekintve 2016. október 28 .
  11. ↑ ExoMars Trace Gas Orbiter Instruments. FREND - Finom felbontású epitermális neutron detektor. In: exploration.esa.int. 2016. július 25, megtekintve 2016. október 28 .
  12. ↑ Az európai Mars-szonda megérkezik az indítóhelyre. In: Spaceflightnow.com. 2015. december 27 , 2016. január 5 .
  13. ↑ ExoMars keringő és lander párosodva véglegesen. In: Spaceflightnow.com. 2016. február 19., hozzáférés: 2016. február 22 .
  14. ↑ A Trace Gas Orbiter és Schiaparelli egyesítése. Videó. In: ESA.int. 2016. február 18., 2016. február 22 .
  15. ↑ A nyomkövető gázbetét üzemanyaga. In: ESA.int. 2016. február 23, megtekintve 2016. február 24 .
  16. ^ Összeszerelés befejeződött az ExoMars Proton launcherjéhez. In: Spaceflightnow.com. 2016. március 8., 2016. március 9 .
  17. ↑ Az ExoMars frissítéseket indít. In: ESA.int. 2016. március 11., Az eredetiből 2016. március 12-én archiválva ; megtekintve 2016. március 12-én .
  18. ↑ Armelle Hubault: Aerobraking lefelé, lefelé. In: ESA rakétatudományi blog. 2018. február 1, 2018. február 7 .
  19. ^ ESA: A szörfözés befejeződött. 2018. február 21, 2018. május 9 .
  20. ^ ESA: Az ExoMars készen áll a tudományos küldetés megkezdésére. 2018. április 9., hozzáférés: 2018. május 9 .
  21. ↑ A Mars Reconnaissance Orbiter látja a Schiaparelli leszállóhelyet. In: ESA.int. 2016. október 21. Letöltve: 2016. október 28 .