Főnix (űrszonda)

Főnixi
űrszonda A kép leírása, az alábbiakban szintén kommentálva A Phoenix szonda a Marson (a művész benyomása ). Általános adatok
Szervezet NASA
Építész Lockheed Martin
Program Mars cserkészprogram
Terület Mars megfigyelés
Küldetés típusa Lander
Állapot Küldetése befejeződött
Dob 2007. augusztus 4
Indító Delta II 7925
Az operatív misszió kezdete 2008. május 25
Feladat vége 2008. november 2
Időtartam 157 nap
Élettartam 92 nap
COSPAR azonosító 2007-034A
Webhely http://phoenix.lpl.arizona.edu/
Technikai sajátosságok
Szentmise induláskor 670 kg
leszállás  : 410 kg
Tömeghangszerek 55 kg
Ergols Hidrazin
Energiaforrás Napelemek
Pálya
Leszállás 2008. május 25
Fő eszközök
SSI Sztereó képalkotó
TEGA Analyzer a gáz
KEDD Leszálló kamera
MECA Mikroszkópos és elektrokémiai analizátor
TALÁLKOZOTT Meteorológiai állomás

Phoenix egy amerikai űrszonda származó NASA , hogy leszállt 2008. május 25a Mars bolygó földjén, a Vastitas Borealis régióban, az északi sarki sapka közelében . Az űrszondának, amely nem mobil, a helyszínen elemeznie kell a talaj és a légkör összetételét, hogy megválaszolja azokat a kérdéseket, amelyeket az amerikai űrből származó Mars Odyssey keringő megerősít a víz jelenlétéről a sarki sapka szintjén. ügynökség. Fő célkitűzései olyan adatok összegyűjtése, amelyek lehetővé teszik a Mars vízforgalmának rekonstrukcióját ma és a múltban, a talajban található szerves és illékony molekulák (különösen a víz és a metán) azonosítására annak meghatározása érdekében, hogy ez lehetővé teheti-e az élet bizonyos formáinak létezését, és végül tanulmányozza a bolygó ezen sarkvidékének éghajlatát.

A Phoenix nagyrészt újrafelhasználja a Mars Climate Orbiter és a Mars Polar Lander kudarcai miatt törölt küldetésekhez kifejlesztett alkatrészeket . A Mars földjére leszálló gép tömege 350 kg, és számos műszerrel (55 kg) rendelkezik, köztük két kémiai analízis laboratóriummal, távirányítós lapáttal vett mikroszkópokkal, kamerákkal és időjárási állomással ellátott talajmintákkal. Ez a program első űrhajója a márciusi cserkészben , amely alacsony költséggel (420 millió dollár vagy Phoenix esetében 304 millió euró) gyűjti össze a Mars-küldetéseket , hogy gyorsan reagáljon egy megcélzott tudományos célkitűzésre.

Míg küldetésének időtartamát három hónapban határozták meg, az űrhajó november 2-ig, több mint öt hónapig élte túl. A misszió teljesítette a ráruházott összes célt. A Phoenix mechanikus kotrógépével kilenc árkot ásott, feltárva a sekély mélységben jelenlévő vízjégréteget. A MECA fedélzeti laboratóriuma több talajmintát elemzett, kimutatva a karbonátok és perklorátok jelenlétét . A kamerák és a lidar lehetővé tette a nagy magasságban történő havazás és a fagyrétegek megfigyelését.

Kontextus

A Mars Climate Orbiter és a Mars Polar Lander misszióinak kudarcát követően a NASA úgy dönt, hogy befejezi Mars Surveyor programját, és Mars-küldetéseit két részhalmazra osztja fel. Egyrészt a fel nem fedezett költségű missziókat, másrészt a Mars Scout programba csoportosított missziókat, amelyek átveszik a Discovery program koncepcióját  : mérsékelt költségek (kezdetben 325 millió USA dollár) érdekében gyorsan fejleszteni kell őket. az a cél, hogy egyetlen célt érjünk el egy egyszerűsített szervezettel, amely egy tudós (vezető kutató, PI) felelőssége alá tartozik. Az első, 2007 augusztusában indítandó misszióra vonatkozó pályázati felhívás sikeres volt: egyetemek és kutatóközpontok 24 missziót, köztük leszállókat, rovereket, vitorlázó repülőgépeket, penetrátorokat ... mutatnak be. 2001 júniusában 10 projektet választottak ki, majd 2002 decemberében négy missziót választottak ki döntősnek; SCIM, ARES, Marvel és Phoenix. A NASA az utóbbit választotta, amelynek célja a bolygó északi pólusa közelében leszállni, és ott tanulmányokat végezni a talaj és a légkör összetételéről.

A Phoenix több eszközt is átvesz a Mars Surveyor űrszondától , amelynek programját 2001-ben a Mars Polar Lander küldetés kudarcát követően törölték (innen ered a neve, amely a Phoenixre , a legendás madárra utal, aki újjászületett hamu).

Tudományos célok

A célkitűzések a Phoenix küldetése összhangban vannak a prioritásokat, amelyeket a amerikai űrkutatási hivatal a Mars-kutatás  : keressen víz vagy pontosabban „, hogy vizsgálja meg a történelem a folyékony víz, amely már létezett az marsi sarki a legutóbbi, csak 100 000 évvel ezelőtt ”. Végül a mikrobiális élet nyomait keresik, ezt a célt különítették el a Viking program során az 1970-es években, ami kevésbé volt alkalmas az extrémofil organizmusok kimutatására, mivel ez a fajta szervezet akkor még nem volt ismert. Hasonlóképpen, az 1997-es Pathfinder -től, de a 2008-ban még aktív Spirit és Opportunity-től eltérően , a Phoenix-et exobiológiai küldetéssel bízzák meg  : egy robotkarnak ki kell fejtenie az 50  perces mélységig az örökfagyot , ott talajmintákat kell vennie, majd meg kell tennie. fedélzeti minilaboratórium elemzi. A cél annak meghatározása, hogy 100 000 évvel ezelőtt jelen volt-e folyékony víz a Marson, és növekedhettek-e ott mikrobák. A tudósok elképzelése szerint különösen ellenálló mikrobiális telepek továbbra is létezik, „alvó”, a pincében és várja a jobb körülmények között, mint ahogy az a Földön , ahol extremofil baktériumok találtak képes fennmaradó nyugvó hosszú. Évmilliók. Az ilyen szervezetek felfedezése azonban nem a küldetés egyetlen célja. A leszállóegység is felelős tanulmányozza a meteorológia a bolygó megfigyelésével légkör a Mars 20-ig  km a magasságban .

A NASA 8 célkitűzést fogalmazott meg annak érdekében, hogy a küldetés teljes sikernek minősüljön:

  1. Sikeres lágy leszállás olyan körülmények között, amelyek biztosítják a megfelelő elektromos áramtermelést;
  2. Készítsen 360 ° -os panorámát a leszállóhely valódi színeivel;
  3. Szerezzen be kalibrált spektrumokat a Mars felszínének három különböző helyéről, beleértve a sziklákat és a talajt is;
  4. A légkör fő jellemzőinek meghatározása érdekében a küldetés időtartama alatt mérjen hőmérsékletet és nyomást;
  5. Biztosítson talajmintákat TEGA és MECA készülékekhez, amelyek két különböző mélységi szinten vettek;
  6. Legalább három talajmintát elemezzen TEGA-val a H 2 O arányának meghatározásáhoztárolt, többek között hidratált ásványok és jég formájában. Végezze el a légkör mintájának elemzését a tömegspektrométerrel;
  7. Három talajmintát elemezzen a MECA műszerrel a hidratált kémia meghatározásához. Három mintát is elemezzen mikroszkóp segítségével;
  8. Adja meg a mintavétel előtt és után elemzett 8 minta kontextusát fényképezéssel.

Oldalválasztás

A Phoenix űrszonda jellemzői lehetővé teszik, hogy a 35 ° és az északi szélesség 72 ° közötti régióban landoljon. A MER roverekhez hasonlóan a leszállóhely kiválasztása több műhely után történik, amelyen tudósok és mérnökök gyűltek össze, hogy azonosítsák a legérdekesebb helyszíneket, figyelembe véve a műszaki korlátokat. Négy 20 ° hosszúságú és 7 ° szélességi körzetet választottak ki előre, de az első műhelyből (2004. december) a 130 ° K hosszúságra összpontosított régió a kedvenc. A régió sík, kevés akadálya van (sziklája), és mindenekelőtt jó talajrétege van a jég felett. Kiválasztását követően a régió fotográfiai felderítési kampány tárgyát képezi, az MRO pálya nagyfelbontású kamerája HiRISE segítségével, amely 2006 októberében ér véget. A 30 cm-es felbontással készült képekből  kiderül, hogy a területet valójában sziklák borítják. kockázatot jelentenek. A Mars Odyssey THEMIS eszközével készített képek felhasználásával az első durva kiválasztáshoz, majd a HiRISE-hez a terep jellemzőinek finomítása érdekében 2007 januárjában három leszállási zónát azonosítottak, amelyek közül az egyik kiemelkedik és ki van választva.

Az űrszonda műszaki jellemzői

A Phoenix űrszonda több berendezést is átvesz a Mars Surveyor-tól , amely küldetést 2000-ben állítottak meg a fejlesztés során a Mars Polar Lander kudarca után , amely 1999-ben zuhant le a Marson . Phoenix egy sor olyan eszközt indít, amelyeket e két géptől örököltek, de a küldetéshez módosítottak. Az űrszonda, amelynek össztömege 670  kg , három részegységből áll:

A körutazás padlója

A Phoenix körutazás támogatja a Föld és a Mars közötti átmenetet. Ez biztosítja a repülési rendszerek (fedélzeti számítógép, a pályamódosítások motorjai stb.) Számára szükséges energiát ebben a szakaszban. A körutazás szíve egy rövid, 95 centiméter átmérőjű henger, amelyhez két napelem két oldalon van rögzítve, amelyek a tengerjáró szakasz szárnyfesztávolságát 3,4 méterre teszik. A telepített berendezések közé tartoznak alacsony és közepes erősítésű antennák, X-sávú rádióadó , két napkollektor és két csillagkereső . A körutazás működése részben a hővédő pajzsba helyezett berendezéseken alapul. Tehát a pálya korrekciójához vagy az űrben való tájékozódásához a körutazás szakaszában 8 kis rakétamotort használnak 2 csoportosítással (1 motor 4 newton tolóerővel a helyzetszabályozáshoz és 1 motor 15, 6 newton a pálya korrekciójához), a fúvókákat. amelyekből a hátsó hőpajzsból 4 nyílás nyílik . Hasonlóképpen, szállítás közben a futómű fedélzeti számítógépe ellenőrzi a műveleteket. A körutazási szakaszt hét perccel a marsi légkörbe való belépés megkezdése előtt elejtik. A körutazás szakasza 82 kilogrammos.

A hőpajzs

A hővédő pajzs biztosítja a leszállógép hővédelmét az atmoszférikus visszatérés során, amikor a színpad nagy sebességgel (kb. 6 kilométer / másodperc) behatol a marsi légkör vastagabb rétegeibe, és az előlap hőmérsékletét körülbelül 1500  ° C-ra emeli . A hőpajzs két elemből áll, amelyek mind kúp alakúak, mind pedig 2,64 méter átmérőjűek: a laposabb elülső pajzs körülbelül 60 centiméter magas, tömege 110 kg. Ő megy át a legmagasabb hőmérséklet-emelkedésben. A hátsó pajzs körülbelül 1 méter magas, tömege 62 kg. Ez a futóművet beburkoló héj megvédi a hőtől az SLA-561 típusú ablatív bevonatnak köszönhetően, amely vastagabb rétegekben borítja a felületét a szabadon látható első lökhárítón. A hátsó pajzs olyan ejtőernyőket tartalmaz, amelyek csökkentik az ereszkedési sebességet, amint az első hővédő pajzsot elengedik.

A leszálló

A leszálló hordozza az űrszonda hasznos terhelését, és az űrszonda egyetlen része a Mars földjén landol . 1,5 méter átmérőjű emelvény formájában, 3 lábra helyezve, ütéselnyelő rendszerrel. Tömege 410  kg, beleértve 59  kg tudományos műszereket és 67 kg hajtóanyagokat. Lábtöve és a test alsó része közötti magassága 53 centiméter, míg az időjárás-érzékelőket tartó oszlop teteje 2,2 méterre emelkedik. A pontos magasság csökkenthető a lábak összezúzásával a leszállás becsapódása következtében, amely megközelítőleg 25 centiméter lehet. A landoló szárnyfesztávolsága a napelemek telepítése után 5,5 méter. A két , 1,8 méter átmérőjű, szabályos decagon alakú napelemek területe 4,2 m². Két lítium-ion akkumulátort szállítanak , amelyek kapacitása 25 amper óra.

A felső szintre telepített berendezés tartalmaz egy spirális UHF antennát, amely adatokat továbbít a marsi pályáknak, amelyek továbbítják őket a Földre. Az átviteli sebesség 128 kilobit / másodperc a felfelé irányuló kapcsolaton (adatok és telemetria küldése) és 8 vagy 32 kilobit a parancsok fogadásához). Azt jelenti, hogy az X sávban két antennát erősítenek a földdel való közvetlen kommunikációhoz, 2 kilobit / s sebességgel (felfelé és lefelé irányuló kapcsolat). Az avionika egy hőszigetelt házban van elhelyezve, amely az emelvény alatt helyezkedik el. Ez magában foglalja különösen a fedélzeti számítógépet, amely a misszió során ellenőrzi a műveleteket, beleértve a Marsra való átutazást és a marsi talajon történő ereszkedést. Ez a berendezés létezik két példányban alapuló mikroprocesszor RAD6000 Version radiodurcie a PowerPC futó 5, 10 vagy 20 MHz-es . A tudományos adatokat tömeges memória típusú flash memóriában és 74 megabájt kapacitású RAM-ban tárolják . A legfelső polcra csatolt videolemez 70 országból több mint 250 000 ember nevét tartalmazza, és a Marssal kapcsolatos irodalmi műveket tartalmaz, köztük Percival Lowell, HG Wells, Isaac Asimov, Ray Bradbury és sok más író műveit.

Tudományos eszközök

55 kilogramm össztömeggel a Phoenix műszerek a legfejlettebbek a Marson, különösen egy kis kemence, ahol a mintákat melegítik, hogy meghatározzák jellemzőik alakulását a hőmérséklet függvényében.

Az RA robotkar

Az RA robotkarot (angolul Robotic Arm ) a Jet Propulsion Laboratory biztosítja . A titánból és alumíniumötvözetből készült, 2,35 méter hosszú robotkar lehetővé teszi a Phoenix számára, hogy a végéhez rögzített kis lapáttal akár 50 centiméter mélységig is ásson a földbe, mintákat gyűjtsön és más eszközökhöz továbbítsa elemzés céljából. Négy szabadságfoka van, és 80  newton erejét képes kifejteni .

A RAC robotkaros kamera

A fényképezőgép karos robot RAC-ot ( Robot Arm Camera ) az Arizonai Egyetem és a Max Planck Intézet biztosítja . A kar végén elhelyezve apró, színes LED-ek sokaságát tartalmazza piros , kék vagy zöld megvilágítású képek készítéséhez . A lencsét eltávolítható átlátszó fedél védte a portól . Ez a kamera vette képeket a minták által összegyűjtött kotrógép a földre . Végül nem készített képet a kar által ásott árkok falairól, és nem is lehetett a szomszédos sziklák közelében mozgatni textúrájuk vizsgálatára.

SSI sztereó képalkotó

Az SSI képalkotó sztereó (English Surface Stereo Imager ) a lander szeme . Ez abból ered, hogy eszköz által hordozott szonda Mars Pathfinder és a Mars Polar Lander , de javult, köszönhetően az érzékelők felbontás hasonló robotok amerikai Spirit és az Opportunity , a kamera ISS kerülhet képek sztereoszkopikus a színek a leszállóhelyet, gyakorlatilag az emberi magasság (2 méterrel a marsi felszín felett). A hangszert az Arizonai Egyetem gyártja .

A kerekek a szűrőket , hogy a kamera megfigyelni 12 hullámhosszak különböző (az lila közel infravörös ) a talaj , a ég és a sun . Az elvégzett panorámaképek lehetővé tették a leszállóhely geológiájának jellemzését , a sziklák és a talaj ásványainak azonosítását , valamint térképek készítését, amelyek lehetővé tették a robotkar mozgásának meghatározását . Az ég felé fordulva a kamera megvizsgálhatta a víz jégkristályaiból, valamint a Mars légkörében szuszpendált porból álló felhőt ( a nap részéről a por részecskéinek fényének csillapításával ).

TEGA gázelemző

Az analizátor a gáz TEGA (angol Termál és Evolved Gas Analyzer ) egy eszköz, amelyet a University of Arizona és a University of Texas . Kis sütőket és tömegspektrométert tartalmaz . Ezt az eszközt használják a robotkar által összegyűjtött talaj- és jégminták elemzésére . A Phoenix TEGA hasonló tulajdonságokkal rendelkezik a készülék az azonos nevű a Mars Polar Lander szonda , és ez az első eszköz keresni szerves vegyületek marsi talajban, mivel a Viking szondák a 1976 .

Talajminta elemzéséhez a robotkar néhány centiméteres kis árkot ás a talajba, amelyből talajmintát vesznek. Ezt a robotkar kamerája lefényképezi , majd a TEGA 8 kemencéjének egyikébe helyezi (méretük megközelítőleg egy kis tintapatron mérete ). A LED-dióda megerősíti, hogy a talajminta lerakódott. Ezután a mintát fokozatosan nagyon magas hőmérsékletre (kb. 1000 ° C ) hozzák. Noha csak napelemek működtetik , a TEGA elérheti ezt a hőmérsékletet, mivel a melegítendő minta tömege nagyon alacsony volt ( kb. 100 milligramm ). Során fokozatos melegítés , a minta felszabadítja a víz és a CO 2 , valamint a benne található különféle ásványi anyagokban csapdába eső különféle illékony anyagok . Az illékony anyagokat nagyon érzékeny tömegspektrométerrel végzik, amely pontosan képes mérni a hevítés során felszabaduló anyagok tömegét (és ezáltal a természetét), valamint a koncentrációját . Használat után a sütő már nem használható. A TEGA kaloriméterként is működik , mivel a kemencék bizonyos hőmérsékletre hozásához szükséges energiát szabályozzák. Összességében a TEGA-nak 8 talajmintát kell elemeznie.

A MarDI leszálló kamera

A kamera raid kedd (angolul március Descent Imager ) által kifejlesztett, a kaliforniai cég által Malin Űrtudományi Rendszerek kell tenni képeket nagylátószögű és színét a leszállóhelyet során az ereszkedést a Mars felszínén, ugyanúgy, mint a TÍZCENTES kamera a robotok Spirit és Lehetőség . A MARDI-nak közvetlenül a hőpajzs kilökése után kellett működnie, és 20 képet kell készítenie az alatta lévő régióról. Ezen adatok alapján a kutatók számára lehetővé kell tenni, hogy jellemezze geológiailag a leszállóhelyet, és épít egy modell digitális in 3D ahonnan Phoenix működni fog. Sajnos egy programozási hiba arra késztette a NASA mérnökeit, hogy programozzák a kamerát. Az ereszkedés során tehát nem készültek képek.

A MECA mikroszkópos és elektrokémiai analizátor

A MECA mikroszkópos és elektrokémiai analizátor (angolul Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer ) a Jet Propulsion Laboratory , a Neuchâtel Egyetem és az Arizonai Egyetem által gyártott eszköz . A MECA kísérlet egy kis laboratórium, amelyet a marsi talaj számos tulajdonságának elemzésére terveztek . Három eszközt tartalmaz:

A laboratórium négy kis főzőpohárból állt, ahol a méréseket végezték . Miután egy talaj mintát gyűjtöttünk a robot karja és főzőpohárba öntjük, a főzőpoharat volt keverve egy oldatot , majd az elegyet körülbelül egy nap. Az elektródák különböző oldott anyagok jelenlétét és koncentrációját mérték . A kísérlet két reaktív pellet hozzáadásával zárult. Az első pellet felszabadította a savat a lehetséges karbonátok kimutatása és a csak savas közegben oldódó fajok mérése céljából . A második pelletet szulfátok és oxidáló molekulák kimutatására szánták  ;

  • A második eszköz egy sor két mikroszkópok e tanulmány a talaj részecskéket különböző nagyítások  ;
    • az első mikroszkóp, egy optikai mikroszkóppal , például létezik minden Labs , volt felbontású 4 mikron per pixel . A színes LED-ek közül ( piros , zöld , kék és ultraibolya ) megvilágította a mintát, lehetővé téve a talaj különböző alkotóelemeinek (részecske ásványi anyag , jeges víz stb.) Megjelenését;
    • a második mikroszkóp lenyűgözőbb volt, mint az első: atomerő-mikroszkóp volt . A fény- vagy elektronmikroszkóppal ellentétben az atomerőmikroszkóp nem az anyagot látásból, hanem inkább megérintésével tanulmányozza . Az atomerő-mikroszkóp elve meglehetősen egyszerű: az eszköz rendkívül kicsi szenzort használ (amelyet a szakemberek tüskének neveznek), hogy megérezze a minta felületét, és nagyon pontos 3D-s ábrázolást készítsen róla. A FAMARS néven ismert atomerő-mikroszkóp célja a talaj nanometrikus skálán történő vizsgálata volt, és 10 nm-nél kisebb részecskéket kellett megfigyelni. A hangszeren nyolc kis tüske volt, amelyek nagyon rugalmas karokhoz voltak rögzítve . Ha az egyik érzékelő szennyeződött vagy megsérült a mérés során, akkor egy másik léphet a helyére. Amikor mind a nyolc érzékelő használatban volt, az atomi erő mikroszkóp már nem működhetett. A FAMARS volt az első atomerőmikroszkóp, amelyet valaha a Marsra küldtek .
  • A MECA kémiai laboratórium

  • Az egyik LWC nedves laboratórium funkcionális diagramja.

  • Az egyik WLC fényképe.

  • A négy WLC.

Mielőtt vizsgálja optikai és atomerő mikroszkóp, a gyűjtött minták a robotkar kerülnek a mintatartó adott tulajdonságokkal: a mobil kerék hordozó 69 különböző hordozók , honnan mágnesek a ragadós lapok , lemezek meghatározására keménység , töredékek textíliák és fémek stb. Ez a rendszer lehetővé tette különböző kölcsönhatások kialakulását a talajrészecskék és a szubsztrátok között;

A MECA kísérletet korábban a Mars Surveyor 2001 szondára szerelték fel . Ennek a küldetésnek az egyik célja az ember Marsra érkezésének előkészítése volt , meghatározva a marsi felszín lehetséges veszélyeit. A MECA csomag célja különösen jellemzésére por , azonosítani nemkívánatos kölcsönhatást emberek és elektronikus rendszerek ( adhéziós , kopás , korrózió , toxicitás , elzáródás, sugárzás , rövidzárlat ), és lehetővé teszik a tervezési a ház rendszerek és űrruhákhoz számára spacewalks (EVA) . Nem biztos, hogy ezek az itt részletesen ismertetett célok továbbra is relevánsak, annak ellenére, hogy George Bush elnök a Holdra való visszatérés űrkutatási terve és a vörös bolygó emberi felfedezése volt. Az egyetlen cél kapcsolódik emberes küldetések úgy tűnik, hogy a tanulmány a víz tartalmát a talaj által neutron spektrometriával amelyet aztán extraháljuk és használt a személyzet.

MET időjárás állomás

Az időjárás állomás MET ( meteorológiai állomás ) egy olyan eszköz, amelyet a Kanadai Űrügynökség . Ez magában foglalja a nyomás és a hőmérséklet -érzékelők , valamint a LIDAR , egy eszköz, hasonló a radar de rövid kibocsátásának lézer fény helyett impulzusok rádióhullámok . A Phoenix az első meteorológiai állomás a Mars északi sarki régiójában . A hőmérséklet-érzékelők többsége 1,2 méter magas oszlopra van felszerelve . A nyomásérzékelőket a futómű belsejében helyezték el . Az időjárási rendszer adatokat gyűjt a robotkarra szegecselt hőelemekről is . LIDAR fölött volt a test a leszállóegység és arra használták, hogy tanulmányozzák a aeroszolok időjárás és a felhők a jég . Kicsit úgy működik, mint a radar. Energiaimpulzusokat bocsát ki és észleli visszhangjukat, amikor a különböző akadályoktól visszaverődnek. A radartól eltérően a Lidar nem rádióhullámokat bocsát ki , hanem lézerfény-impulzusokat (2500 fényimpulzus másodpercenként a közeli infravörösben ). Egy lézerdióda kiküldött felvillanó fény, amelynek megtérülési időzítve , hogy keresse meg és jellemzésére a felhők jég és a por a marsi légkörben egy rövid távolságon ( 2 a 3 km-re ). Ennek az eszköznek a fő célja az volt, hogy meghatározza a leszállóhely feletti légkörben lebegő por mennyiségét.  

A misszió lebonyolítása

Indítás és átszállítás a Marsra (2007. augusztus - 2008. május)

A kilövési ível 22 nap között a 3. és2007. augusztus 24. Augusztus 4-én 9 órakor, 26 perc 34 perc UTC-kor a Phoenix felszállt a Canaveral-fokról egy Delta II 7925 rakéta fedélzetén . Az űrszondát nagyon precíz pályára állították, és az augusztus 10-én végrehajtott korrekciós manőverhez nem volt szükség delttére - V mint 18  m / s . A2008. április 10, az űrhajó hajtóműveit 35 másodpercig használják a pályájának korrigálására, hogy a leszállás a Green Valley nevű területen történjen . Ezt azért választották, mert a legmagasabb a víz koncentrációja a sarki sapkákon kívül.

Leszállás a Marson (2008. május 25.)

A Mars Odyssey , a Mars Reconnaissance Orbiter és a Mars Express pályája megváltozott, hogy ezek az űrszondák megfigyelhessék Phoenix-et, amikor az újra visszatér a Mars légkörébe és leszáll. Misszió meghiúsulása esetén e három keringő jelenléte lehetővé teszi a NASA számára, hogy elegendő adatot gyűjtsön a történtek megértéséhez, és ha a leszállás jól sikerül, az elvégzett méréseknek lehetővé kell tenniük a fázis optimalizálását a jövőbeni űrszondák számára. Az MRO-nak sikerül lefényképeznie az ejtőernyője alá függesztett Phoenix-et. Ez az első alkalom, hogy egy űrhajónak sikerült lefényképeznie egy másikat a földre érés során.

Tíz hónapos és 679 millió kilométeres utazás után az űrhajó a Mars szélére érkezik 2008. május 25. A leszállási szakasz akkor kezdődik, amikor az űrszonda belép a légkör felső rétegeibe, körülbelül 125 kilométeres magasságba, 5,8  km / s ( 21 000  km / h ) sebességgel . Az ereszkedés körülbelül 7 percet vesz igénybe. A tér szonda lelassít, erőteljesen védi a hőszigetelő lappal a hő által generált súrlódás. Az ejtőernyőt megmagyarázhatatlan 7 másodperces késéssel nyitják ki, miközben a már nem szükséges hővédő pajzsot felengedik. Nem sokkal ezután a Phoenix aktiválta magasságmérő radarját, hogy biztosítsa ereszkedésének utolsó szakaszát. Csakúgy, mint a Viking 1 és a Viking 2 (1976-ban), de a Mars Pathfinder-től (1997-ben) és a Spirit and Opportunity roverektől (2004-ben) ellentétben , a Phoenix nem légzsákokat használ, hanem retro-rakétákat. 900 méterre a felszíntől elengedi ejtőernyőjét, majd megkezdi a szabad zuhanást, amelyet tizenkét retrórakétája segítségével lelassít, és így végsebességét 2,4  m / s-ra csökkenti .

A leszállás UTC 23: 38-kor történik. A Phoenix a hatodik űrhajó, amely simán landol a marsi talajon. A tér szonda partra a várt módon a vastitas borealis régió közelében a Northern poláris sapka (68 ° északi szélesség, 233 ° keleti hosszúság ), ahol a nagy készletek jeges detektáltunk a felszín alatt orbitális szondák. Ez egy síkság, ahol teljesen nincsenek sziklák, és amelynek hőmérséklete körülbelül -100  ° C körül van . Az űrszonda vízszinteshez viszonyított dőlése csak 7 fok. A Phoenix körülbelül 25 km- re leért  a tervezett leszállási zóna közepétől. A leszállást megerősítő rádiójelet UTC-n 23: 53-kor kapták meg a Földön, 15 perces késleltetés után.

Mars Geolocation.jpg Város helye Március 3 Város helye Viking 1 Város helye Viking 2 Város helye Mars Pathfinder Város helye Szellem Város helye Lehetőség Város helye Főnix Város helye Kíváncsiság Város helye Kitartás Város helye Beagle 2 Város helye Schiaparelli Város helye InSight Város helye Március 6 Város helye Március 2

Phoenix helyzete a Marson landolt más űrszondákhoz képest .

Földi műveletek (2008. június - október)

Műszerek üzembe helyezése és üzembe helyezése

A Mars északi féltekéjén tavasz vége. A nyári napfordulót június 25-re tervezik. Ebben a nagy szélességi fokon (> 68 °) található régióban a Nap soha nem nyugszik: az első naplemente szeptember elején várható. A napelemeket a leszállás után 15 perccel helyezzük üzembe, hogy a por ideje leülepedjen. A napelemeknek lehetővé kell tenniük egyrészt az energiaellátást a tudományos műszerek és fedélzeti berendezések számára, hanem a szonda berendezés hőmérsékletének fenntartását is, amely nem lenne képes ellenállni a környezeti hidegnek. Az első képeket két órával a leszállás után küldik el, miután a napelemek elkezdték tölteni a leszállógép akkumulátorait. Másnap (2. föld) különféle eszközöket vetnek be, beleértve a robotkarot is. 30-án a csuklós teleszkópos árboc végén található kamera figyeli a talajt a szonda lábai között: a leszállást lehetővé tevő retrórakéták robbanása felemelte a homokot, kemény és tiszta anyagot tárva fel, helyben bemutatva a mini-t. lekerekített üregek. Valószínűleg egy jégfolt. Röviddel ezután a meteorológiai árbocot és a sztereó kamerát helyezték el, és továbbították a helyszín első képeit. A táj a legkevésbé látványos a Marson: egyenletesen lapos, apró kavicsokkal és barázdákkal borított, sokszögű struktúrákat alkotva, amelyek a horizontig terjednek. Már a Mars körül keringő szondák észlelik ezeket a sokszögeket a fagyás és az olvadás váltakozása okozza ezen a sarkvidéken.

Tudományos adatgyűjtés

A mérnökök, miután megbizonyosodtak arról, hogy az összes rendszer normálisan reagál, június 2-án a távirányító kar árkot ás, hogy mintákat vigyen a mini laborokba. A képeken látható, hogy a homok egy része tapad a lapáthoz. 6-án (9. föld) Phoenix elmélyíti ezt az első árkot (először megkeresztelték a Szívek Knave-jét, majd Dodo-t ), és alján egy nagyon tiszta anyagot észlel. Ezután egy második árkot ( Baby Bear ) ásnak az elsőtől jobbra. 8-tól 11-ig (11.-14. Emelet) a nyolc mini kemence egyikét a TEGA (Thermal and Evolved-Gas Analyzer) elemzőhöz csatlakoztatva töltjük meg. 11-én a robotkar mikroszkóp alatt juttatja a részecskéket. Szilikon ragasztóval hozták ki a földből, amelyhez ragadtak. Az első eredményeket 12-én tették közzé. 13-án (16. föld) Phoenix új árkot ás a két előző közelében, 35  cm hosszú, 22  cm széles és 8  cm mély. A készlet neve Dodo-Goldilocks lesz . A porszerű narancssárga talaj alatt felszínre kerülő fehér anyag továbbra is jelen van. 17-én (20. föld) Phoenix új árkot, Hófehérkét ás, a földet jellemző egyik sokszög közepén.

18-án és 19-én a számítógépes memória telítési problémái miatt a képadatok elvesznek: a TEGA minisütőnek köszönhetően az első elemzés eredményeit érintő problémák elvesznek. 20-án a NASA két képet adott közzé Dodo-Goldilocksról , amelyek pontosan ugyanolyan látószöggel és azonos megvilágítással készültek. Június 15-én, illetve 19-én vették őket. Úgy tűnik, hogy a hármas árok alján látható fehér anyag kissé csökkent. Az a tény, hogy ez alatt a négy nap alatt szublimálódott, kizárja a szikes természetet. A tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy száraz jégről van szó. Július 31-én (Sol 34) ez a hipotézis megerősítést nyert a vett minta elemzésének köszönhetően, amely hővel érintkezve gőzt bocsát ki. Élete során Phoenix más árkokat ás ( La Mancha , Neverland , Cupboard , Pet Donkey ...) (lásd a 79-es talajon lévő szekrény fotóját ), amelyek több mennyiségű föld mozgatására kényszerítik. (Vö. A földön készített fotóval 134. ábrán a Pet Donkey árokból származó kavicshalom látható ). Tevékenységei több hétig folytatódtak, feltárva a tél beköszöntét, amely véget vet tevékenységének (lásd például a 144. földön készült fényképet, amelyen a hófehér árkot borító fagy látható ). A szonda a 151-es föld alatt továbbítja utolsó képét: egy vékony fagyréteget látunk, amely az egész tájat lefedi.

A küldetés vége

A marsi tél különösen súlyos a Mars pólusainak szintjén, mint a Földön, a fényszint jelentős csökkenése és a napok rövidsége miatt. Október 27-én váratlan porvihar érte a régiót, és az akkumulátorokat nem sikerült feltölteni, ami túlélési üzemmódba kapcsolta a leszállót . Október 28-tól a napelemek már nem tudnak elegendő energiát szolgáltatni a szondához ahhoz, hogy normálisan működhessen, és egyes fűtőellenállások deaktiválva vannak, hogy a kamera és az időjárási állomás minimálisan működhessen az első megnyilvánulásokra vonatkozó adatok összegyűjtése érdekében télen, és tanulmányozza a szén-dioxid jéglerakódásainak kialakulását. Fűtés hiányában a kotrógép működése leáll. A mért hőmérséklet éjszaka -100 ° C-ra csökken, míg nappal a jégfelhők és a mérsékelt porviharok csökkentik a fényerőt és ezért a napelemek által szolgáltatott energiát. Az elemek éjszakai teljes kimerülésének elkerülése érdekében az összes nem alapvető fontosságú berendezést kikapcsolják. November 2-án, 152 th nap a misszió, Phoenix küldött utolsó jelet a Földre.

A következő hónap folyamán a pályakezdők megpróbálják újracsatlakozni a landerrel. Az utolsó kísérletet november 30-án teszi meg a Mars Odüsszea . Az űrszondát hivatalosan elveszettnek tekintik, bár egy " Lazarus módot  " terveztek , amely lehetővé teszi a szonda elektronikájának újraindítását a marsi tél végén. A Mars Reconnaissance Orbiter 2009 nyár elején fényképeket készít a leszállási helyről. A marsi pályák 2010. január és május között számos kísérletet tesznek az űrszonda felébresztésére, a nyári napfordulónak megfelelően. Nem kapunk választ. Az MRO fotói azt mutatják, hogy a két napelem egyikén nincs árnyék, ami azt jelzi, hogy a tél folyamán valószínűleg széttört a leadott szén-dioxid jég súlya alatt. Az ejtőernyő minden nyoma is eltűnt.

Tudományos eredmények

A misszió teljesítette a ráruházott összes célt. A Phoenix mechanikus kotrógépével kilenc árkot ásott, feltárva a sekély mélységben jelenlévő vízjégréteget. Több talajmintát elemzett, kimutatva a karbonátok és perklorátok jelenlétét . A kamerák és a lidar lehetővé tette a nagy magasságban történő havazás és a fagyrétegek megfigyelését.

A víz jelenlétének megerősítése

Ennek a vizes jégnek a létezéséről már a Mars Odüsszeia megfigyeléseinek köszönhetően tudtak . Ezeket a Phoenix műszerek megfigyelései in situ megerősítik. A Phoenix által készített különféle fényképek azt mutatták, hogy eltűnt egy fehér anyag, amely a szonda robotkarja által ásott árokban volt. A NASA állítása szerint ez az anyag vízjég, amely a napfény hatására szublimálódott. A 2008. július 31, a fagyos víz jelenléte az északi sark marsi talajában megerősítést nyert, köszönhetően a Phoenix robotkarja által vett minta elemzésének, amely rögzíti a hő által leadott gőzöket.

A perklorátok felfedezése

A marsi talajminták elemzése jelentős mennyiségű perklorát (1%) és CaCO3 karbonát (3–5%) jelenlétét mutatja .

  • Az első két árok, amelyet a Phoenix kotrógép ásott a marsi talajban.

  • Az árokban felfedezett fényes anyag négy nap elteltével tűnt el: a jég volt az, amely szublimációval elpárologtatott, miután kitett.

  • A jég szublimálását bemutató fényképek színes változata.

Meteorológiai megfigyelések

Meteorologically, Phoenix azt tapasztaljuk, hogy a tavasz , a tömeg fontos a jég sarki van magasztos és formák felhők jég. A lander adatokat nyújtott a kialakulását, időtartamát és a felhők mozgásának, köd és egyéb viharok a por . Értékes információkat nyújtott a felszíni szélsebességről is. Másrészt a talajminták elemzése nem adott pozitív eredményt a szerves anyag jelenlétében.

Hivatkozások

  1. (in) "  Vision and Voyages for Planetary Science in the Decade 2013-2022  " [PDF] , Amerikai Kutatások Nemzeti Tanácsa,2011. április
  2. A Phoenix Mars Scout Mission 2007 missziótervezési áttekintése , p.  6.
  3. A Phoenix Mars Scout Mission 2007 missziótervezési áttekintése , p.  8–9
  4. Sajtókészlet: Főnixi indító misszió az északi Mars-sarkvidéken , p.  6.
  5. A Naprendszer robotkutatása - 4. rész: A modern korszak 2004-2013 , p.  242-243
  6. Sajtókészlet: Főnixi indító misszió az északi Mars-sarkvidéken , p.  6.
  7. A Naprendszer robotkutatása - 4. rész: A modern korszak 2004-2013 , p.  239–240
  8. Sajtókészlet: Főnixi indító misszió az északi Mars-sarkvidéken , p.  6.
  9. (in) "  Küldetés; Robotikus kar (RA)  ” , a Phoenix Mars Misszióban , Arizonai Egyetem (hozzáférés : 2018. november 12. )
  10. (in) "  Mission: Robotic Arm Camera (RAC)  " a Phoenix Mars Mission , Arizonai Egyetem (megtekintés: 2018. november 12. )
  11. (in) "  Mission: Surface Stereo Imager (SSI)  " a Phoenix Mars Mission-en , Arizonai Egyetem (hozzáférés: 2018. november 12. )
  12. (in) "  Mission: Thermal and Evolved Gas Analyzer (TEGA)  " on Phoenix Mars Mission , Arizonai Egyetem (megtekintés: 2018. november 12. )
  13. (in) "  Mission: March Descent Imager (MARDI)  " a Phoenix Mars Mission-en , Arizonai Egyetem (megtekintés: 2018. november 12. )
  14. (in) "  Mission: Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer (MECA)  " on Phoenix Mars Mission , Arizonai Egyetem (megtekintés: 2018. november 12. )
  15. (in) "  Misszió: Meteorológiai állomás (MET)  " a Phoenix Mars Mission-en , Arizonai Egyetem (hozzáférés: 2018. november 12. )
  16. Arizonai Egyetem: A NASA kiválasztja az UA „Phoenix” misszióját a Marsra , 2003. augusztus 4
  17. "  Egy hét a levegőben és a kozmoszban  ", Air et Cosmos , n o  2121,2008. április 18, P.  7 ( ISSN  1240-3113 )
  18. A Phoenix szonda, amelyet nővérei figyeltek a leszállásra
  19. A Viking 1 és a Viking 2 után 1976-ban, a Pathfinder 1996-ban, a Spirit és az Opportunity 2004-ben
  20. AFP Agence France-Presse: A Phoenix amerikai szonda biztonságosan landolt a Marson , 2008. május 26-án.
  21. A szol egy marsi napnak felel meg, azaz 24 óra 39 perc
  22. http://orbitmars.futura-sciences.com/galerie_images/picture.php?/695/category/65
  23. áttekintés: http://orbitmars.futura-sciences.com/galerie_images/picture.php?/739/category/65 ; részlet nézet: http://orbitmars.futura-sciences.com/galerie_images/picture.php?/734/category/65
  24. http://orbitmars.futura-sciences.com/galerie_images/picture.php?/764/category/65
  25. http://orbitmars.futura-sciences.com/galerie_images/picture.php?/820/category/65
  26. http://orbitmars.futura-sciences.com/galerie_images/picture.php?/793/category/65
  27. http://orbitmars.futura-sciences.com/galerie_images/picture.php?/815/category/65
  28. http://orbitmars.futura-sciences.com/galerie_images/picture.php?/811/category/65
  29. http://orbitmars.futura-sciences.com/galerie_images/picture.php?/785/category/65
  30. http://orbitmars.futura-sciences.com/galerie_images/picture.php?/728/category/65
  31. (fr) http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronautique/d/sur-mars-phoenix-est-a-lagonie-au-seuil-de-lhiver-arctic_16985/ A Marson , Főnix haldoklik az északi-sarki tél küszöbén, Futura Sciences, 2008. október 11
  32. (in) "  A kommunikáció vége a Phoenixszel  " a http://www.nasa.gov oldalon ,2008. november 10(megtekintés : 2008. november 11. )
  33. A Naprendszer robotkutatása - 4. rész: A modern korszak 2004-2013 , p.  253–256
  34. "  Mission Space és a Science News / NASA Jet Propulsion Laboratory  " a NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) (megajándékozzuk 1 -jén szeptember 2020 ) .
  35. Eltűnő jég színesben , 2008. június 20
  36. (in) "  NASA űrhajó megerősíti marsi víz, Mission Extended  " a http://phoenix.lpl.arizona.edu ,2008. július 31(hozzáférés : 2008. július 31 )
  37. "  Phoenix, a mérleg: lakhatósági indexek  " , a futura-sciences.com oldalon ,2009. március 15
  38. A Phoenix-re "szélérzékelőt" telepítettek, ebben az esetben egy kis golyót lógott a vezeték végén. A vezeték dőlése megadta a szél sebességét, míg a labda alatt elhelyezett tükör a szél irányát adta. Egy videó mutatja, hogy ez a rendszer működik: http://orbitmars.futura-sciences.com/galerie_missions/img/wind1.gif
  39. http://orbitmars.futura-sciences.com/mars-actu-suite.php?id_news=328

Bibliográfia

NASA
  • en) „  Főnixi misszió az északi Mars-sarkon  ” , NASA / JPL ,2007. augusztus, P.  48 ( online olvasás )A misszió sajtójának bemutatása a Phoenix indításának részeként
  • en) „  Főnixi leszállási misszió az északi Mars-sarkvidéken  ” , NASA / JPL ,2008. május, P.  47 ( online olvasás )Bemutató a misszió sajtójának a Phoenix Mars leszállásával kapcsolatban
  • (en) Jim Taylor és Stan Butman et all : "  Phoenix Telecommunications  " , DESCANSO Design and Performance Summary Series , NASA / JPL,2010. augusztus, P.  138 ( online olvasás )A távközlési berendezések részletes leírása
Projekt megjelenítése
  • (in) Barry Goldstein és Robert Shotwell , "  Főnix - Az első cserkészmisszió március  " , IEEEAC , n °  # 15792008, P.  17 ( ISBN  1-4244-1488-1 , online olvasás )A projekt előrehaladása
  • (en) Mark D. Garcia és Kenneth K. Fujii , „  A Phoenix Mars Scout Mission missziótervezési áttekintése  ” , AAS , vol.  07, n o  247,2007, P.  15 ( online olvasható )A projekt előrehaladása
  • (en) PH Smith et all , „  Bevezetés a Phoenix-misszió speciális szakaszába: A leszállási hely jellemzésének kísérletei, a küldetés áttekintése és a várható tudomány  ” , FÖLDTUDOMÁNYI KUTATÁSOK JOURNAL , vol.  113, n o  E00A18,2008. október 15, P.  16 ( DOI  10.1029 / 2008JE003083 , online olvasás )A projekt bemutatása, fedélzeti tapasztalatok és várható eredmények
Szintéziskönyvek
  • (en) Paolo Ulivi és David M. Harland , A Naprendszer robotkutatása: 4. rész: A modern kor 2004–2013 , Springer Praxis,2014, 567  p. ( ISBN  978-1-4614-4811-2 )
  • (en) Peter J. Westwick, a feketébe: JPL és az amerikai űrprogram, 1976-2004 , New Haven, Yale University Press ,2006, 413  p. ( ISBN  978-0-300-11075-3 ) - A sugárhajtómű laboratóriumának története 1976 és 2004 között
  • (en) Erik M. Conway, Feltárás és mérnöki munka: A sugárhajtómű laboratóriuma és a Mars keresése , Baltimore, Johns Hopkins University Press ,2015, 418  p. ( ISBN  978-1-4214-1605-2 , online olvasás ) - A sugárhajtómű laboratórium marsi kutatási programjának története
Az eszközök és az eredmények leírása
  • (en) John H. Hoffman, Roy C. Chaney és mtsai. , "  Phoenix Mars Mission Evolved-Gas Analyzer The Thermal  " , Journal of the American Society for Mass Spectrometry , vol.  19, n o  10,2008. október, P.  16 ( DOI  10.1016 / j.jasms.2008.07.015 , online olvasás )A TEGA eszköz bemutatása
  • (en) B. Sutter, WV Boynton és mtsai. , „  A karbonát kimutatása a marsi talajban a főnixi leszállóhelyen: laboratóriumi vizsgálat és összehasonlítás a Thermal and Evolved Gas Analyzer (TEGA) adatokkal  ” , Icarus , vol.  298,2011. december, P.  290-296 ( DOI  10.1016 / j.icarus.2011.12.002 , online olvasás )Az eredményeket a TEGA eszköz szolgáltatta
  • (en) Samuel P. Kounaves, Michael H. Hecht et al. , "  A MECA nedves kémiai laboratóriuma a 2007-es Phoenix Mars Scout Landeren  " , FÖLDTANI KUTATÁSI FOLYÓIRAT , vol.  114, n o  E00A19,2009. február, P.  1–20 ( DOI  10.1029 / 2008JE003084 , online olvasás )MECA műszer nedves béléssejtek
  • (fr) Peter A. Taylor, David C. Catling és mtsai. , „  Hőmérséklet-, nyomás- és szélmérő műszerek a Phoenix meteorológiai csomagjában  ” , FÖLDTANI KUTATÁSI FOLYÓIRAT , vol.  113, n °  E00A10,2008. július, P.  1–8 ( DOI  10.1029 / 2007JE003015 , online olvasás )Az időjárási állomás leírása: a hőmérséklet-, nyomás- és szélmérő érzékelők leírása

Lásd is

Kapcsolódó cikkek

Külső linkek