Марс, как и другие небесные тела, является интересным объектом для изучения. Ведь он таит много нераскрытых тайн. Поэтому NASA регулярно посылает на эту планету космические аппараты. Одним из наиболее успешных исследователей планеты считается Mars Pathfinder.
Миссия
Событие запуска Mars Pathfinder, свершилось 4 декабря 1996 года. Посадка произошла 4 июля 1997 года в равнине Хриса. Хотя планировалось, что миссия MESUR Pathfinder продлится от 7 до 30 марсианских суток, ровер успешно работал почти 90 сол. Связь прервалась только после 7 октября. Последняя передача сведений произошла в 10:23 UTC 27.09.1997. Менеджеры предпринимали попытки обновить связь с Mars Pathfinder 5 месяцев. Надежды угасли и они прекратили посылать сигналы для восстановления связи 10 марта 1998 года. Проект Mars Pathfinder являлся одной из первых миссий класса NASA Discovery.
Он был разработан для исследования:
- геологии и морфологии поверхности в масштабе от 1 до 100 м;
- геохимии почв;
- горных пород;
- особенностей почвы;
- особенностей пыли;
- атмосферы динамики Марса.
Изучение различных материалов, предоставленных учёным, позволит провести исследования ранней дифференциации и эволюции коры, а также ранних условий, которые были на этой планете.
Программа Mars Pathfinder, была организована NASA Discovery. Для её осуществления потребовалось 3 года разработок, а стоила она менее 150 млн долларов.
Mars Pathfinder позволила продемонстрировать простую, недорогую систему по фиксированной цене для размещения научной полезной нагрузки на поверхности Марса. Она стоила 1/15 от стоимости программы Викинг. А ещё программа показала преданность NASA экономичным исследованиям, выполнив миссию на сумму 280 миллионов долларов. В эту смету вошёл и запуск ракеты-носителя. А также она показала мобильность и полезность мини-ровера на исследуемой планете.
Задачи миссии
- Доказать, что разработка «более быстрого, качественного и дешёвого» космического корабля была возможной.
- Одной из задач спускаемого аппарата Марс Pathfinder стала возможность снимать стереоснимки и делать цветные фото.
- А ещё он должен был искать свидетельств признаки жизни.
- В задачи входило накопление сведений о климате планеты. Что могло прояснить прошлые события на двух планетах, и дало бы возможность спрогнозировать климатические перемены на Земле.
- Марс Pathfinder занимался поиском ресурсов, которые пригодились бы во время экспедиций людей на эту планету.
Спускаемый аппарат
Mars Pathfinder был первоначально разработан как демонстрация технологии способа доставки инструментального посадочного модуля и роботизированного марсохода на поверхность Красной планеты. Pathfinder не только достиг этой цели, но и вернул беспрецедентное количество данных и пережил свой основной расчётный срок службы.
Характеристики аппарата
Марс Патфингер весил 895 кг. Его размеры: 1,5 x 2,65 м. Он имел 3 панели солнечных батарей. Их площадь 2,8 м2. Которые обеспечивали аппарат энергией 35 Вт в ясный день. А ещё имелись аккумуляторы.
Его оснастили антеннами двух типов. Они делились на приборы высокого и низкого усиления. Последние нужны были, потому что иногда энергии для функционирования устройства высокого усиления не было достаточно. В таких случаях сведения получали по ним. Тогда их скорость снижалась до 40—150 бит/с. Другой тип устройств мог сохранять связь на скорости больше 8 Кбит/с. Функционированием механизма занимался компьютер RAD 6000. На борту находился устройство метеокомплекса ASI/MET.
Научные инструменты
- Рентгеновский спектрометр Alpha Proton — Определяет элементный состав горных пород и почв.
- Три камеры — предоставляли изображения окружающей местности для геологических исследований и документировали рабочие характеристики местности.
- Прибор для определения структуры атмосферы и пакет метеорологии — измерял марсианскую атмосферу во время спуска и проводил метеорологические измерения в точке прибытия.
Посадка
Место десантирования выбрали в северном полушарии одном из самых скалистых частей Марса называемом Ares Vallis. Этот район представлял важный научный интерес, он содержал большое разнообразие камней, где когда-то текла вода. Поверхность в районе равнины Хриса была относительно безопасной. Координаты приземления: 19.13 градуса северной, 33,22 градусов на западе.
Как это было
Он вошёл в атмосферу планеты и приземлился, используя новаторскую систему, включающую входную капсулу, сверхзвуковой парашют, твёрдые ракеты и огромные подушки безопасности для смягчения удара.
Этапы посадки:
- Марс Pathfinder непосредственно влетел в атмосферу планеты со скоростью 6,1 км/с, используя аэродинамическую оболочку входа в капсулу (капсулу). Её получили из оригинальной конструкции посадочного аппарата Viking Mars. Аэротруба была сделана из задней оболочки и абляционного теплозащитного экрана для замедления до 370 м/с, где был надут сверхзвуковой парашют с дисковым зазором, для замедления его спуска сквозь атмосферу планеты до 68 м/с.
- Бортовой компьютер корабля использовал бортовые акселерометры для вычисления нужного момента накачки парашюта. Через 20 секунд теплозащитный экран был выпущен пиротехнически.
- Ещё через 20 секунд он отделился и опустился с задней стенки на 20-метровую уздечку.
- При достижении 1,6 км над землёй, компьютер использовал радар для вычисления высоты и скорости снижения. Эти сведения применялись компьютером для вычисления времени последующих событий посадки.
- Когда аппарат опустился на высоту 355 метров над землёй, воздушные камеры были надуты меньше чем за секунду. При этом применялись 3 твердотопливных ракетных двигателя с каталитическим охлаждением. Они генерировали газ. Подушки безопасности создали из четырёх соединённых многослойных мешков. Их спроектировали и испытали для учёта ударов под углом пасти до 28 м/с. Из-за того, что подушки безопасности рассчитаны на вертикальные удары не больше 15 м/с, 3 сплошных ответных ракеты вмонтировали над корпусом в задней стенке.
- Ракеты запустили на высоте 98 метров над землёй. Бортовой компьютер выбрал оптимальное время для запуска ракет и разрезания уздечки. Это нужно было для того, чтобы скорость была снижена примерно до 0 м/с на расстоянии 15–25 м над землёй.
- Через 2,3 секунды, когда ракеты всё ещё стреляли, разрезал уздечку на высоте примерно 21,5 м над землёй и приземлился на поверхность планеты. Ракеты взлетали и взлетали с задней оболочки и парашюта (с того времени их замечали на орбитальных снимках).
- Столкновение с поверхностью произошло на скорости 14 м/с. Первый отскок имел высоту 15,7 м и продолжал отскакивать от поверхности как минимум ещё 15 раз. Весь период входа, спуска и посадки (EDL) был завершён за 4 минуты.
- Как только посадочный модуль перестал вращаться, подушки безопасности сдулись и втянулись в направлении посадочного модуля, используя четыре лебёдки, вмонтированные на «лепестках» посадочного модуля. Созданный, чтобы выровнять аппарат от любой начальной ориентации, Mars Pathfinder, как оказалось, катился вправо.
Марсоход Соджорнер
Ровер Соджорнер был разработан как технологическая демонстрация нового способа доставки спускаемого аппарата. А также он — первый роботизированный ровер на поверхности красной планеты. Mars Pathfinder не только выполнил эту задачу, но и возвратил беспрецедентный объём данных и пережил отведённую ему жизнь.
Характеристики марсохода
Масса всего Соджорнер со всем оснащением равнялась 15,5 кг. А при функционировании на Марсе вес был 10,6 кг. Его размеры составляли 0,65 x 0,48 x 0,3 м. В нём применялись 11 двигателей постоянного тока. Созданы они были фирмой Maxon Motor. Мощь каждого составляла 3,2 Вт. Они могут функционировать при температуре до –100 C.
Научные инструменты
- Многоспектральная стереоизображающая система IMP (включает в себя Магнитометр и Анемометр).
- Атмосферные и метеорологические датчики.
Система управления Sojourner
Соджорнер является шестиколёсным транспортным средством. Задачи управления Sojourner были распределены на 6 двигателей колёс. На одно колесо приходился 1 двигатель. Четыре из них отвечали за направление движения. Ещё один двигатель Mars Pathfinder отвечал за спектрометр.
Источник питания
Электропитание марсоход Sojourner производила 1 панель солнечной батареи. В её составе было 234 фотоэлектрических элементов. Эти компоненты созданы на базе арсенида галлия. Мощность батареи 15 Вт, вес — 0,340 кг, а площадь равнялась 0,22 м2.
Ход миссии
Максимальная скорость передвижения по поверхности составила один сантиметр в секунду, общей сложности он проехал около 100 метров, не более 12 метров от станции Pathfinder. Предназначенный для миссии продолжительностью 7 солов с возможным продлением до 30 сол, Sojourner rover был фактически активен в течение 83 сола (85 земных дней). Базовая станция провела последний сеанс связи с Землёй в 3:23 утра по тихоокеанскому летнему времени 27 сентября 1997 года. Роверу нужна была базовая станция для связи, несмотря на то, что она всё ещё функционировала в момент окончания связи.
Результаты миссии
Миссия провела серию научных исследований: анализ атмосферы Марса его климата, геологии и состава пород.
От приземления до последней передачи сведений 27 сентября 1997 года Mars Pathfinder предоставил 2,3 млрд битов информации, больше 16 500 изображений с посадочного аппарата и 550 изображений с ровера, а также более 15 химических анализов горных пород и почвы и обширные данные о ветрах и других погодных факторах. Результаты Соджорнер ровер исследований, проведённых научными приборами как на посадочной, так и на ровере, позволяют предположить, что когда-то исследуемая планета была тёплой и имела жидкую воду.
Mars Pathfinder был успешной разработкой. Функционировал аппарат большее количество времени, чем рассчитывали его создатели. Миссия принесла исследователям много полезных фактов. Благодаря, Mars Pathfinder учёные смогли понять некоторые тайны планеты.