WikiDer > Марс 96

Mars 96

Марс 96
Mars96 Assembly.jpg
Тип миссииОрбитальный аппарат Марса
Спускаемый аппарат
Пенетратор
ОператорРосавиакосмос
COSPAR ID1996-064A
SATCAT нет.24656
Продолжительность миссииОшибка запуска
Свойства космического корабля
Стартовая масса6,180 кг (13,620 фунтов)
Начало миссии
Дата запуска16 ноября 1996 г., 20:48:53 (1996-11-16UTC20: 48: 53Z) универсальное глобальное время
РакетаПротон-К/ D-2
Запустить сайтБайконур 200/39
ПодрядчикВКС
Конец миссии
Дата распада18 ноября 1996 г. (1996-11-19)
Параметры орбиты
Справочная системаГеоцентрический
РежимНизкая Земля
 

Марс 96 (иногда называют Марс 8) был неудачным Марс миссия, запущенная в 1996 г. для исследования Марса Российские космические войска и не имеющий прямого отношения к советской Программа зондирования Марса с таким же названием. После неудачного горения второй четвертой ступени сборка зонда снова вошла в атмосферу Земли, разрушив более 200-мильный участок Тихий океан, Чили, и Боливия.[1] В Марс 96 космический корабль был основан на Зонды Фобоса запущен на Марс в 1988 году. В то время они были новой конструкции, и оба в конечном итоге потерпели неудачу. Для Марс 96 Разработчики полагали, что они исправили недостатки зондов «Фобос», но ценность их усовершенствований так и не была продемонстрирована из-за разрушения зонда на этапе запуска.

Однако это была очень амбициозная миссия и самая тяжелая межпланетная станция, запущенная на тот момент. В состав миссии входили орбитальный аппарат, наземные станции и наземные пенетраторы. Миссия включала большой набор инструментов, предоставленных Индией, Францией, Германией, другими европейскими странами и США. Подобные инструменты с тех пор летали на Марс Экспресс, запущен в 2003 году. Ученый проекта Александр Захаров.

Научные цели

Марс 96 был предназначен для решения нескольких проблем, касающихся нашего понимания Марса. Научная цель миссии состояла в том, чтобы проанализировать историю эволюции поверхности, атмосферы и внутреннего строения планеты. Во время круиза должны были быть проведены другие исследования, такие как астрофизические исследования. Их можно разбить на несколько категорий.

Марсианская поверхность

Исследования поверхности Марса должны были включать глобальную топографическую съемку, минералогическое картирование, состав почвы, а также исследования криолитозоны и ее глубинной структуры.

Атмосфера

Исследования атмосферы должны были включать исследования климата, содержания определенных элементов, ионов и химических веществ, таких как вода, углекислый газ, озон и другие, общий глобальный мониторинг, изменения давления во времени и характеристики аэрозолей.

Внутренняя структура

Исследования строения планеты должны были найти толщину коры, изучить марсианское магнитное поле, изучить тепловой поток, поиск возможных действующих вулканов и изучение сейсмической активности.

Плазменные исследования

Плазменные исследования заключались в изучении силы и ориентации магнитного поля, изучении ионов и энергетического состава плазмы во время межпланетного полета и вблизи Марса, а также изучении магнитосферы и ее границ.

Астрофизические исследования

Астрофизические исследования должны были проводиться во время межпланетного полета. Они включали исследования космических гамма-всплесков и изучение колебаний Солнца и других звезд.

Дизайн космического корабля

Модель орбитального аппарата Mars 96

Орбитальный аппарат

В Марс 96 Орбитальный аппарат представлял собой 3-осевой космический корабль со стабилизацией по солнцу и звезде, который был основан на конструкции Орбитальные аппараты Фобоса. У него были разворачивающиеся антенны с высоким и средним усилением. По обе стороны от космического корабля были прикреплены две большие солнечные панели. У него также была сбрасываемая двигательная установка, которую нужно было отделить через некоторое время после выхода на орбиту Марса. Сверху корабля были прикреплены две наземные станции. К двигательной установке были прикреплены два пенетратора. У него также была система MORION, которая была центральным интерфейсом, микропроцессором и системой памяти. Полная масса с топливом составляла 6180 кг. Его масса составляла 3159 кг.

Наземная станция Mars 96

Наземная станция

Каждая наземная станция была заключена в аэрозольную оболочку высотой около 1 метра и диаметром около 1 метра. Каждая станция имела блок обработки данных станции (SDPI) для управления работой станции, блок связи с передатчиком и приемником для передачи данных, а также блок питания, состоящий из двух радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГов), батареи и электроники для контроль заряда аккумулятора. На каждой наземной станции также был компакт-диск с научно-фантастическими рассказами, звуками и изображениями, которые вдохновили на исследование Марса. Он был задуман как подарок будущим исследователям-людям. Ожидаемый срок службы каждой наземной станции составлял один год.

Марс 96 Пенетратор

Пенетратор

Каждый Penetrator состоял из двух основных структур: носовой части и кормовой части. Когда Penetrator ударил по поверхности, носовая часть была предназначена для отделения и погружения на 5–6 метров в поверхность, в то время как кормовая часть оставалась на поверхности, соединенной с носовой частью проводами. Носовая часть содержала вспомогательное оборудование и часть анализирующего пакета, в то время как кормовая часть содержала остальную часть анализирующего пакета и радиооборудование. Каждый пенетратор питался от радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГ) и батареи. Ожидаемый срок службы каждого пенетратора составлял один год.

Научные инструменты

Орбитальный аппарат

Инженерная модель зонда и посадочного модуля Mars 96 в Центр Стивена Ф. Удвар-Хейзи Вирджиния, США.
АРГУС
Платформа ARGUS состояла из двух телекамер и картографического спектрометра. ARGUS имел собственную многопроцессорную систему управления, навигационную телекамеру (не относящуюся к двум другим), систему сбора данных с памятью 1,5 Гбит, систему терморегулирования и систему калибровки в полете. Он был разработан для наведения прикрепленных к нему инструментов с высокой точностью по всем трем осям.
PAIS
Платформа PAIS была разработана для установки и наведения инструментов SPICAM, EVRIS и PHOTON.
HRSC
Стереоскопическая телекамера высокого разрешения (HRSC) была разработана для проведения подробных топографических исследований и изучения атмосферных структур облаков, яркости конечностей и характеристик терминаторов. Это была одна из камер, установленных на платформе АРГУС. Дизайн был повторно использован в Марс Экспресс Камера HRSC.
WAOSS
Широкоугольная стереоскопическая телекамера (WAOSS) была разработана для глобального наблюдения за Марсом с течением времени с целью изучения движения облаков, изменений поверхности из-за пыльных бурь и других долгосрочных наблюдений за поверхностью и атмосферой. Он был смонтирован на платформе АРГУС.
ОМЕГА
Спектрометр для картографирования в видимой и инфракрасной области спектра (OMEGA) был разработан для составления карты состава поверхности Марса, состоящего из вулканических и осадочных пород, почв, заморозков и льдов. Также предполагалось нанести на карту основные газообразные и твердые компоненты атмосферы. Он был смонтирован на платформе АРГУС.
PFS
Планетарный Фурье-спектрометр был разработан для проведения специализированных исследований поверхности и атмосферы. Атмосферные исследования включали мониторинг трехмерных полей температуры и давления, глобальное картографирование ветров, вариации воды и окиси углерода в пространстве и времени, а также оптическую толщину, фазовую функцию, распределение по размерам и химический состав аэрозолей. Исследования поверхности включали температурные и теплофизические свойства грунтов, минералогический состав поверхности, поверхностные конденсаты и альтиметрию.
ТЕРМОСКАН
Картографический радиометр был разработан для определения тепловой инерции почвы, отслеживания суточной и сезонной динамики температурного режима, поиска аномальных источников тепла и тепловых исследований атмосферы.
СВЕТ
Картографический спектрометр высокого разрешения был разработан для спектрофотометрии Марса в полосах поглощения некоторых горных пород, которые могут существовать, с целью определения их состава, изучения природы аэрозолей и преобразования данных TERMOSCAN в цифровую форму, совместимую с системой MORION.
СПИКАМ
Основными задачами многоканального оптического спектрометра были определение вертикальных профилей озона, водяного пара, монооксида углерода, аэрозолей и температуры в средней и нижней атмосфере, диагностика ионосферы, глобальное распределение водяного пара и построение плотности. модель атмосферы. Он был смонтирован на платформе ПАИС.
УВС-М
Ультрафиолетовый спектрофотометр должен был найти распределение водорода, гелия и кислорода в верхних слоях атмосферы, определить содержание дейтерия в атмосфере, сделать профиль атмосферы на большой высоте и найти нейтральный компонент межпланетной среды.
LWR
Длинноволновый радар использовался в экспериментах GRUNT и PLASMA. Цели GRUNT заключались в изучении подстилающей поверхности марсианских криолитосфер, определении глубины залегания ледяных пород и их географического распределения, а также оценке диэлектрических параметров почвы. Целью PLASMA было изучение глобального распределения высотных профилей электронной плотности в верхней ионосфере с целью изучения динамики взаимодействия солнечного ветра с атмосферой Марса.
ФОТОН (или ФОТОН)
Гамма-спектрометр должен был составить карту элементного состава горных пород с высоким пространственным разрешением и высокой точностью, а также определить содержание природных радиоактивных элементов и основных породообразующих элементов. Он был смонтирован на платформе ПАИС.
НЕЙТРОН-С
Нейтронный спектрометр был разработан для исследования содержания воды в поверхностных слоях марсианской почвы.
MAK
Счетверенный масс-спектрометр был разработан для определения состава верхней атмосферы и ионосферы, измерения высотных профилей ионного и нейтрального состава атмосферы, измерения и обновления изотопных соотношений, а также измерения сезонных и суточных изменений атмосферы и ионосферы.
АСПЕРА
Спектрограф ионов энергии и массы и формирователь изображения нейтральных частиц были разработаны для измерения взаимодействия плазмы и нейтралов вблизи Марса.
Инженерная модель FONEMA
FONEMA
Быстрый всенаправленный несканирующий анализатор энергии и массы ионов был разработан для исследования тонкой структуры, динамики и происхождения плазмы, близкой к марсианской, с помощью измерений функций трехмерного распределения горячих ионов с высоким временным разрешением.
ДИМИО
Всенаправленный ионосферный масс-спектрометр был разработан для исследования динамики ионосферы и ее взаимодействия с солнечным ветром.
МАРИПРОБ
Спектрометры ионосферной плазмы были разработаны для измерения ионосферы Марса и конвекции холодной плазмы в магнитосфере.
МАРЕМФ
Электростатический анализатор и Магнитометр должен был произвести измерения вектора магнитного поля и трехмерного распределения электронов и ионов в плазменной среде Марса и в солнечном ветре.
ELISMA
Волновой комплекс был разработан для измерения взаимодействия солнечного ветра с плазменной средой Марса, выявления нестабильностей в ионосфере и магнитосфере, изучения волн атмосферного происхождения, генерируемых песчаными бурями и молниями, глобального картирования конвекции плазмы, определения распределения тепловой температуры плазмы. и плотность до высоты 300 км, и контролировать динамические отношения между верхней атмосферой и нижней ионосферой.
SLED
Спектрометр заряженных частиц низкой энергии был разработан для проведения подробных исследований излучения энергичных частиц в марсианской среде и мониторинга космических лучей низкой энергии во время межпланетного полета.
PGS
Прецизионный гамма-спектрометр был разработан для измерения гамма-излучения от поверхности Марса, мощных солнечных вспышек и гамма-всплесков.
ЛИЛАС-2
Исследование космических и солнечных гамма-всплесков должно было найти локализацию источника гамма-всплесков с высокой точностью, проанализировать особенности поглощения низких энергий в спектрах и изучить тепловое излучение на стадии затухания гамма-излучения. -лучевой взрыв.
ЭВРИС
Инструмент EVRIS Investigations of Oscillations in Stars был разработан для исследования пульсаций, вращения и внутренней структуры звезд, а также для измерения фотометрических микропеременностей, вызванных этими колебаниями. Он был смонтирован на платформе ПАИС.
СОЯ
Фотометр солнечных колебаний был разработан для изучения внутренней структуры Солнца.
РАДИУС-М
Комплекс радиационно-дозиметрического контроля был разработан для изучения радиации во время межпланетного полета и вблизи Марса, прогнозирования дозы облучения космического корабля, контроля дозиметрии на борту космического корабля, изучения распространения заряженных частиц в межпланетном пространстве и оценки опасности метеоритов для космического корабля.

Наземная станция

Две наземные станции, каждая из которых имеет:

MIS
Система метеорологических приборов имела датчик температуры, датчик давления, датчик относительной влажности, оптический датчик глубины (ODS) для сравнения интенсивности прямого и рассеянного солнечного света и ионный анемометр, используемый для обнаружения ионного тока и ионизации атмосферы.
DPI
Прибор фазы спуска имел акселерометр и датчик температуры.
АЛЬФА
В Рентгеновский спектрометр альфа-частиц был разработан для измерения элементного состава марсианских почв.
ОПТИМИЗМ
ОПТИМИЗМ содержал магнитометр, сейсмометр, инклинометр и блок электроники.
DesCam
Фазовая камера спуска предназначена для съемки во время спуска с парашютом.
PanCam
Панорамная камера была разработана, чтобы снимать телевизионную панораму ландшафта вокруг станции Surface.
MOx
Эксперимент Mars Oxidant Experiment был разработан для изучения присутствия окислителя в марсианской почве и атмосфере.
MAPEx
Пластик и кремний зарегистрировали излучение для эксперимента по микроэлектронике и фотонике. Помещен на этикетку компакт-диска.

Пенетратор

Два пенетратора, каждый из которых имеет:

ТВ-камера
Предназначен для получения панорамного изображения окружающего ландшафта и наблюдения за возможной активностью (например, вулканической активностью).
МЕКОМ МЕТЕО НАБОР
Предназначен для измерения метеорологических параметров поверхности на месте.
ГАММА-спектрометр PEGAS
Предназначен для оценки элементного состава поверхностных пород Марса.
РЕНТГЕНОВСКИЙ спектрометр ANGSTREM
Предназначен для оценки элементного состава подземных пород.
Спектрометр АЛЬФА АЛЬФА-П
Предназначен для оценки химического состава горных пород.
НЕЙТРОН НЕЙТРОН-П спектрометр
Предназначен для измерения влажности и плотности горных пород.
Акселерометр GRUNT
Предназначен для исследования механических характеристик путем получения силы сопротивления / времени, профиля скорости / времени, профиля и глубины проникновения.
ТЕРМОЗОНД
Предназначен для тепловых и физических исследований поверхностного слоя горных пород.
Сейсмометр КАМЕРТОН
Предназначен для изучения строения земной коры.
Магнитометр ИМАП-6
Предназначен для изучения собственного магнитного поля Марса и магнитных свойств горных пород.

Планируемая миссия

Запуск

Запуск должен был состояться 16 ноября 1996 г. Протон 8К82К / 11С824Ф ракета. Это четырехступенчатая ракета в конфигурации, которая до этого летала только дважды, оба раза для запуска космического корабля Фобос к Марсу в 1988 году. Первые три ступени должны были сгореть до истощения топлива. Четвертая ступень, называемая Блок D-2, затем должна была загореться, чтобы поместить ее и космический корабль в парковочная орбита вокруг Земли. Позже он должен был повторно зажечься, чтобы начать маневр закачки через Марс. После остановки четвертой ступени космический корабль должен был отделиться, развернуть антенны и использовать двигательную установку для завершения сгорания. После этого космический корабль должен был развернуть солнечные батареи и научную платформу PAIS.

Межпланетный круиз

Круиз должен был занять около 10 месяцев. В пути планировалось два корректировки курса. Астрофизические исследования также должны были проводиться во время межпланетного полета. Прибытие на Марс было запланировано на 12 сентября 1997 года.

Пребытие

За четыре-пять (предпочтительно за пять) дней до прибытия космический корабль должен был высвободить обе наземные станции для приземления в двух разных местах в северном полушарии. После высвобождения космический корабль совершит маневр отклонения, чтобы изменить траекторию орбитального аппарата на пролетный путь в рамках подготовки к выводу на орбиту. В подходящий момент, когда главный двигатель двигательной установки обращен в направлении полета, космический корабль должен будет замедлиться и выйти на орбиту Марса. Начальная орбита Марса будет иметь перицентр 500 км, апоапсис около 52000 км, с периодом обращения 43,09 часа.

Посадка наземной станции

Пока орбитальный аппарат выполнял выведение на орбиту, обе наземные станции должны были совершить мягкую посадку на Марс. Обе последовательности посадки были идентичны. Они начали с того, что корабль замедлился за счет аэродинамического давления. На высоте 19,1 км парашют развернется, после чего произойдет разделение теплозащитного экрана на 18,3 км и надувание подушек безопасности на 17,9 км. Когда посадочный модуль, смягченный подушками безопасности, ударяется о землю, парашют отделяется. В конце концов, подушка безопасности остановилась. После этого обе подушки безопасности разделятся, открывая посадочный модуль. Четыре лепестка откроются, и посадочный модуль подаст сигнал орбитальному аппарату, когда он пройдет над местом посадки.

Орбита Марса

Первой задачей, которую должен был выполнить орбитальный аппарат после выхода на орбиту Марса, было получение сигнала от обеих наземных станций для подтверждения посадки. Окно для посадки пенетраторов будет через семь-двадцать восемь дней после выхода на орбиту Марса. Первичная научная фаза орбитального аппарата не могла начаться до тех пор, пока оба пенетратора не были выпущены и двигательная установка не была выброшена за борт.

Посадка пенетратора

Посадка каждого пенетратора будет идентична. Все началось с раскрутки Penetrator для обеспечения устойчивости с последующим отделением от орбитального корабля. Пенетратор запустит твердотопливный ракетный двигатель, который начнет сбрасывать его с орбиты. Через 20–22 часа «Пенетратор» столкнется с марсианской атмосферой. Затем он задействует тормозное устройство. При ударе передняя часть отделяется и входит глубже, чем основная часть. Затем он выполняет сеанс связи с орбитальным аппаратом для подтверждения посадки.

Фаза начальной научной работы орбитального аппарата

Примерно через месяц после выхода на орбиту, после того, как пенетраторы будут выпущены, орбитальный аппарат сбросит свою двигательную установку. Двигательная установка помешает развертыванию прибора LWR и платформы ARGUS, и ее необходимо выбросить, прежде чем начнется этап первичных научных исследований. Номинальная миссия орбитального аппарата длилась бы один земной год. После того, как двигательная установка была выброшена за борт, орбитальный аппарат имел систему тяги малой мощности для поддержания орбиты. Во время номинальной фазы облет Деймоса был возможен, но облет Фобоса был возможен только после номинальной миссии. Если бы расширенный полет был одобрен, аэродинамическое торможение в течение двух-трех месяцев сократило бы орбитальный период примерно до девяти часов.

Марс 96 на стартовой площадке

Провал миссии

Ракета стартовала 16 ноября 1996 года в 20:48:53 UTC. Ракета исправно вышла на парковочную орбиту. Запланированное второе сжигание Блок D-2 четвертый этап не состоялся. Космический корабль отделился, а затем автоматически запустил двигатель. К сожалению, без горения четвертой ступени космический корабль опустил перигей обратно в атмосферу Земли, вызывая повторный вход. Четвертая ступень снова вышла на более позднюю орбиту. Между американскими и российскими источниками существуют разногласия по поводу сроков.[2]

Выводы

Комиссия по обзору не смогла определить, Марс 96 авария произошла из-за выхода из строя разгонного блока ракеты «Протон» Блок Д-2 или неисправности Марс 96 сам космический корабль. Комиссия по расследованию отказов пришла к выводу, что отсутствие данных телеметрии во время критических частей миссии не позволило установить причину отказа. Авария произошла при втором возгорании разгонного блока «Протонный блок Д-2», когда космический корабль находился вне зоны действия российских наземных станций.

В Марс 96 космический корабль нес 200 граммов плутоний-238 в виде небольших гранул. Они были спроектированы так, чтобы выдерживать жару и удары, и, как полагают, пережили повторный вход. Ступень блока Д-2 не принесла плутония. Предполагается, что космический корабль разбился где-то в овале длиной 320 км и шириной 80 км с юго-запада на северо-восток с центром в 32 км к востоку от Икике, Чили. Никакие части космического корабля или разгонного блока не были восстановлены.[3]

Судьба плутониевого топлива

Первоначально считалось, что Марс 96 сборка сгорела в атмосфере, и обломки упали в Тихий океан.[2] Однако в марте 1997 г. Космическое командование США признал, что неправильно рассчитал траекторию входа спутника в атмосферу. «Через несколько недель после повторного входа нам стало известно о нескольких сообщениях очевидцев события повторного входа в атмосферу», - написал майор Стивен Бойлан, начальник отдела СМИ Космическое командование США в Колорадо-Спрингс. «После дальнейшего анализа мы считаем разумным, что удар действительно был нанесен на сушу».[1]

Марс 96 нес четыре узла, предназначенные для входа в атмосферу Марса, два наземных пенетратора и две наземные станции. Они почти наверняка пережили бы попадание в атмосферу Земли. Два поверхностных пенетратора были спроектированы таким образом, чтобы выдерживать удар о землю. Несмотря на это, а также на тот факт, что четыре сборки несли в сумме 200 граммов плутоний-238 Что касается топлива, то на сегодняшний день русские не предприняли никаких восстановительных работ.[1]

Миссии на Марсе 96

Ряд более поздних миссий, как запланированных, так и успешных, основаны на технологии Марс 96, например, ESA Марс Экспресс (запущен в 2003 г.), NetLander (аннулировано) и его преемник MetNet (предлагается к запускам в 2016–2019 гг.). Некоторые конструкции аппаратуры Марса 96 использовались для Марс 500 эксперименты.[4]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Джеймс Оберг (6 марта 1999 г.). «Зонд, упавший на Землю». Новый ученый. Получено 9 сентября, 2009.
  2. ^ а б Игорь Лиссов с комментариями Джима Оберга (19 сентября 1996 г.). «Что на самом деле случилось с« Марсом-96 »?». Федерация американских ученых (www.fas.org). Получено 9 сентября, 2009.
  3. ^ Провал на Марсе 96 - Хронология от запуска до возвращения в атмосферу
  4. ^ «Архивная копия видеоконференции Москва-Пекин:« Проект Марс-500 - предварительные результаты »- ОБНОВЛЕНИЕ». Архивировано из оригинал 18 августа 2011 г.. Получено 6 февраля, 2011.
  • Ликин В. и др., Харри А.-М., Липатов А. и др. Сложный спускаемый аппарат для научного исследования Марса: научные цели и реализация малой станции «Марс-96», планетарной и космической Science, 46, 717–737, 1998.

внешняя ссылка