Марс — ближайшая к Земле планета, на которой к тому же, по предположениям учёных, может существовать жизнь. Именно это и сделало её таким важным и интересным объектом для изучения. Учёные отправляли аппараты как на планету, так и на её орбиту. И одним из таких аппаратов является Mars Global Surveyor.
Предназначение
Mars Global Surveyor – космический зонд, разработанный NASA, прибыл к цели 11 сентября 1997 года. Он является показателем прорыва NASA в науке, так как MGS стал первым кто, использовал саму атмосферу для торможения. При выполнении такого манёвра автоматический зонд несколько раз задевает верхние слои атмосферы. Благодаря силе трения он замедляется и выходит на орбиту, что позволяет сэкономить на топливе и бюджете.
Практически сразу после выхода на орбиту Mars Global Surveyor начал пересылать очень важные данные. С его помощью были обнаружены овраги, в которых, по предположениям сотрудников NASA, в прошлом могла течь вода. А присланные фотографии южного полюса напоминают швейцарский сыр. Учёным непросто объяснить, как появился такой уникальный ландшафт. Скорее всего, причиной этого является нахождение сухого льда в составе грунта.
Mars Global Surveyor имел важное значение в миссиях марсоходов Opportunity и Spirit: он помог выбрать подходящие зоны для их посадки, а также служил ретранслятором для передачи данных, пока с ним не была потеряна связь. Несмотря на то что MGS смог работать в 4 раза дольше, чем предполагали научные работники, потеря связи с ним произошла довольно неожиданно для всех. Это случилось 2 ноября 2006 года.
Задачи и цели:
Данная спец миссия имела довольно много целей и задач, вот некоторые из них:
- Охарактеризовать особенности поверхности и геологические процессы.
- Определить состав, концентрацию и физические свойства поверхностных минералов, горных пород и льда.
- Следить за погодой и атмосферой.
- Установить природу магнитного поля.
- Определить глобальную топографию, форму планеты и гравитационное поле.
- Цели, которые были достигнуты в дополнительное время своей работы:
- Наблюдение за ключевыми участками марсианской поверхности, например, за участками обнажения осадочных пород.
- Продолжение наблюдений за погодой и атмосферой.
- Поиск наиболее удобных площадок для посадки Phoenix 2007 и Curiosity 2011.
- Мониторинг изменений слоёв грунта, вызванных льдом и ветром.
Миссия в датах и цифрах
Миссия MGS длилась около 10 лет, значит, существует огромное количество числовых фактов о ней. Некоторые из них приведены ниже:
- 7 ноября 1996 года — запуск с мыса Канаверал.
- 12 ноября 1997 года — выход на рабочий режим вокруг планеты.
- 750 000 000 километров — расстояние, которое MGS преодолел за время пути до Марса.
- 300 суток — время в пути.
- 2 ноября 2006 — последний полученный сигнал.
- 154 млн долларов — стоимость разработки и строительства Mars Global Surveyor.
- 65 млн долларов — стоимость запуска.
- 20 млн долларов — стоимость операций миссии и анализа данных за один год.
- 378 километров — высота, удобная для составления карт, на которой находилась станция.
- 9 лет, 1 месяц — время, проведенное на орбите.
Основные характеристики
Немаловажное значение имеют и технические характеристики:
- Форма: прямоугольная коробка с крыловидными выступами, которые являются солнечными батареями.
- Масса при полной загрузке ракетного топлива — 1060 кг, или 2377 футов.
- Мощность — 980 Ватт.
- Источники питания — две солнечные батареи размером 3,53м х 1,85м каждая.
- Состоит из четырёх узлов: модуля оборудования, силового модуля, опорной конструкции солнечной батареи и опорной конструкции антенны с высоким коэффициентом усиления.
Научные инструменты
Всего на Mars Orbiter Surveyor находилось шесть встроенных научных приборов:
- Mars Orbiter Camera, или MOC – это трехкомпонентная система визуализации. Это означает, что она состоит из одной узко угольной и двух широкоугольных камер. MOC предназначена для съёмки с высоким пространственным разрешением. Это один из важнейших приборов на MGS, так как эта станция должна была помочь составить карту планеты.
- Mars Orbiter, или MOLA – это лазерный высотомер, который помогал картировать топографию планеты. Это было его основной, но не единственной задачей. Вторая его задача — характеристика отражательной способности поверхности. Также этот прибор помогал определять наиболее благоприятные места для посадки марсоходов.
- Термоэмиссионный спектрометр, или TES – это прибор, который измеряет инфракрасное излучение и используется для определения общего минерального состава участков земли размером до 9 кв. км. Кроме того, TES также сканирует марсианскую атмосферу, чтобы предоставить данные для изучения облаков и погоды.
- Магнитометр / Электронный рефлектометр, или MAG / ER использовался для измерения глобальных магнитных свойств Марса, которые дают представление о внутренней структуре планеты.
- Ультра-устойчивый генератор, или USO – прибор, который в сочетании с бортовым телекоммуникационным оборудованием и наземным оборудованием NASA составлял подсистему радио-науки, или RSS. Измерения RSS включают в себя радиоконтроль космического корабля для улучшения модели гравитационного поля и радио-покрытия для изучения структуры атмосферы.
- Марсово реле — антенна цилиндрической формы, которая использовалась для сбора данных, передаваемых геодезисту с марсоходов.
Обзор миссии
Инновации в инженерии. Благодаря новым методам построения станции, управления ей, Mars Global Surveyor пробыл на орбите очень долгое время. И это является свидетельством прорыва в инженерии. Его долгое пребывание в близости от планеты позволило научным работникам собрать огромное количество информации о марсианском ландшафте, смене времен года, погоде и атмосфере Красной планеты.
Аппарат имел ограниченное количество ракетного топлива на своем борту. При полном израсходовании этого топлива учёные лишились бы возможности управлять им и получать точные показания всех приборов. Поэтому в августе 2001 года своевременно была внедрена стратегия angular momentum management. И эта стратегия свела к минимуму использование двигателей и, соответственно, ракетного топлива. Идея этой стратегии состоит в том, что космический аппарат наклоняется назад под углом 16 градусов, и это эффективно сокращает потребление топлива на 800% за сутки.
MGS помог узнать больше о наличии воды на Красной планете. Исходя из данных, полученных этой станцией, люди науки смогли предположить, что на Марсе когда-то была вода и жизнь, а, возможно, есть и сейчас.
MGS помог по-новому взглянуть на Марс. Изначально он был создан для того, чтобы проходить круг по полярной орбите над марсианской поверхностью, делая её снимки. И несмотря на то что сигнал с этой станцией утерян, данные, полученные, все ещё продолжают изучаться специалистами.
Научные результаты
Миссия оказала огромное влияние на развитие науки и изучение Марса, поэтому следует выделить некоторые из её научных результатов:
- Станция способствовала нахождению следов воды и льда на поверхности, оценки её количества и концентрации. По исследованиям учёных, сейчас на Красной планете находится примерно в полтора раза больше воды, чем в Гренландии.
- MGS был собран огромный объем топографических данных, которые помогли составить карту.
- Было обнаружено, что планета имеет слоистую кору на глубине более 10 километров.
- Северное полушарие, вероятно, схоже по строению с южным, только большинство его кратеры погребены.
- Большинство объектов на поверхности Марса, подобно кратерам, были погребены, но затем недавно эксгумированы.
- Большая часть поверхности покрыта мантией — вулканическими породами.
- Заметили причину возникновения темных полос — их образование связано с гигантскими пылевыми вихрями.
- Обнаружили, что остаточная шапка южного полюса похожа на швейцарский сыр. Отверстия становятся больше с каждым годом.
- Было замечено, что климат Марса охладел за последние 20 лет.
Таким образом, Mars Global Surveyor оказал огромное влияние на развитие науки не только в США, но и во всем мире. Благодаря ему были значительно расширены знания о планете: строении, составе поверхности и атмосферы. Несмотря на то что сигнал с этим космическим аппаратом был потерян более 10 лет назад, данные, полученные им, все еще актуальны и помогают дальше исследовать Марс.