- Was sind die minimalen Informationen bei den maximalen Kosten?
- Dies sind die Starts von Raumstationen zum Mars.
Am 18. November 2013 startete von Cape Canaveral aus eine Atlas-V-Trägerrakete mit einer automatischen interplanetaren Station MAVEN, die die Atmosphäre des Mars untersuchen sollte.
Alle Systeme der SLC-4-Abschussrampe funktionierten perfekt – um 13:18 Uhr Ortszeit erbebte die Umgebung des Kosmodroms vom mächtigen Dröhnen der RD-180 (in beiden Phasen des Atlas-V-Starts werden in Russland hergestellte Triebwerke verwendet Fahrzeug). Ein 300 Tonnen schweres feuerspeiendes Team löste sich von der Startrampe und stürmte mit stark zunehmender Geschwindigkeit auf die Sterne zu. 27 Minuten nach Eintritt in die erdnahe Referenzumlaufbahn starteten die Triebwerke der Oberstufe „Centaur“: MAVEN erreichte die zweite Raumgeschwindigkeit und trat in die Abflugbahn zum Mars ein.
Das erste Korrekturmanöver ist für den 3. Dezember geplant. In 10 Monaten, am 22. September 2014, soll die Station, die 300 Millionen Kilometer in der eisigen Dunkelheit geflogen ist, in die Umlaufbahn des Mars eintreten. Eine wissenschaftliche Mission mit einer geschätzten Dauer von 1 Erdenjahr wird beginnen.
Der Start im Rahmen des MAVEN-Programms wurde 2013 zu einer der Hauptintrigen im Bereich der Weltraumstarts – die vollständige oder teilweise Einstellung der Arbeit der US-Regierungsbehörden zum 1. Oktober 2013 gefährdete die geplante Expedition zum Roten Planeten trotz die volle Bereitschaft aller technischen Systeme des Raketen- und Weltraumsystems und auch ein gutes "Zeitfenster" für den Start zum Mars. Es drohte eine echte Unterbrechung aller geplanten Termine und die Verschiebung des Starts von MAVEN auf 2016.
Und das, obwohl das Raumschiff selbst bereits seit August in Cape Canaveral war, sich intensiv auf den Flug vorbereitete und in der Montagehalle des Kosmodroms eine fertige Atlas-V-Trägerrakete wartete!
Die absurde Situation wurde von NASA-Anwälten gerettet, die eine Gesetzeslücke fanden, wonach der Start einer interplanetaren Sonde die Kriterien erfüllt, die MAVEN von der Liste der erzwungenen Haushaltskürzungen ausschließen. Die fünfjährige Arbeit der Mitarbeiter der University of Colorado und des Weltraumforschungslabors der University of Berkeley war nicht umsonst - eine interplanetare Station im Wert von 671 Millionen US-Dollar (die Erstellung der Sonde selbst kostete 485 Millionen US-Dollar, weitere 187 Millionen US-Dollar) wurden für die Vorbereitung des Starts und den Kauf der Atlas-V-Trägerrakete aufgewendet) wurde sicher zum vorgesehenen Ziel geschickt.
MAVEN wurde die 45. Mission zum Mars und die zehnte NASA-Orbitalaufklärungsmission in der Nähe des Roten Planeten. Der Name der Sonde ist eine komplexe Abkürzung für Mars Atmosphere und Volatile EvolutioN, die die Aufgaben der bevorstehenden Expedition voll und ganz widerspiegelt. MAVEN wurde entwickelt, um die Atmosphäre des Mars zu untersuchen - eine dünne Gashülle, deren Druck in der oberflächennahen Schicht nur 0,6% der Erdatmosphäre beträgt und die Gaszusammensetzung für die menschliche Atmung völlig ungeeignet ist (die Marsatmosphäre ist fast vollständig - 95% - Kohlendioxid).
Eine Momentaufnahme des Viking-Apparats, 1976
Aber auch diese fadenscheinige Atmosphäre verschwindet kontinuierlich – die geringe Schwerkraft des Mars kann die Gashülle nicht um den Planeten herum halten. Jedes Jahr "weht" der kosmische Wind seine oberen Schichten in den Weltraum und verurteilt den Mars dazu, sich in einen gefrorenen Steinblock zu verwandeln, ähnlich dem Mond oder Merkur.
Aber wann soll das passieren? Und wie war der Mars in ferner Vergangenheit, als seine Gashülle noch nicht so stark entladen war? Wie hoch ist die absolute Geschwindigkeit des Verschwindens der Marsatmosphäre?
Das soll die Raumsonde MAVEN herausfinden: Auf einer elliptischen Umlaufbahn mit einem Perizentrum von 150 km und einem Apozentrum von 6200 km um den Mars herumbewegt, soll sie den aktuellen Zustand der oberen Schichten und die Art ihrer Wechselwirkung mit dem Sonnenwind ermitteln. Ermitteln Sie die genaue Verlustrate der Atmosphäre sowie die Faktoren, die diesen Prozess beeinflussen. Bestimmen Sie das Verhältnis der stabilen Isotope in der Atmosphäre, das „Licht in die Geschichte des Marsklimas bringen“soll. Damit lässt sich indirekt die Frage beantworten: Gab es in der Vergangenheit Bedingungen, die das Vorhandensein von flüssigem Wasser auf der Marsoberfläche ermöglichten?
Das einzige, was die NASA-Spezialisten betrübt, ist, dass die neue Orbitalsonde aufgrund ihrer extrem verlängerten Umlaufbahn nicht als Repeater für Signale von Rovern verwendet werden kann.
MAVEN durchläuft Zentrifugentest
An Bord der Sonde befinden sich 8 hochmoderne Instrumente:
- ein Set zur Untersuchung von Teilchen und Feldern (drei Analysatoren von Teilchen des "Sonnenwindes", ein Sensor für Langmuir-Wellen (Plasmaschwingungen) und ein Paar Induktionsmagnetometer);
- ein Ultraviolett-Spektrometer, mit dem die Parameter der Atmosphäre und Ionosphäre eines fernen Planeten aus der Ferne bestimmt werden können;
- neutrales und ionisches Massenspektrometer zur Untersuchung der Isotopenzusammensetzung der Marsatmosphäre.
Beeindruckende wissenschaftliche Ausrüstung und Lebenserhaltungssysteme, darunter ein Lagekontrollsystem, ein Bordcomputer, Sonnenkollektoren und Geräte zur Kommunikation mit der Erde, die einen Datenaustausch mit Geschwindigkeiten von bis zu 10 Mbit / s ermöglichen - alles passt in ein Gehäuse von 2, 3 x 2, 3 x 2 m (Sondenbreite bei offenen Sonnenkollektoren - 11 m). Die Masse von Geräten, Systemen und wissenschaftlichen Geräten beträgt 809 kg.
War der Mars in ferner Vergangenheit der Erde ähnlich? MAVEN wird diese Frage auf jeden Fall klären. Die Hauptsache ist, sicher ans Ziel zu kommen. Und das ist, wie die Praxis zeigt, sehr schwierig …
Chronik der Flüge zum Mars
Der Mars ist der am meisten besuchte und am meisten untersuchte Himmelskörper und übertrifft sogar den Mond in unserer Nähe nach diesen Kriterien. Forscher reizt vieles: die relativ kurze Flugzeit (selbst bei bestehenden Technologien - weniger als ein Jahr). Geeignete Oberflächenbedingungen: keine extremen Drücke und Temperaturen, akzeptable Hintergrundstrahlung, Beleuchtung und Schwerkraft. Von allen Planeten eignet sich der Mars am besten für die Suche nach außerirdischem Leben (auch in ferner Vergangenheit) und in Zukunft für die Landung einer bemannten Expedition auf seiner Oberfläche.
Der Weg zum Roten Planeten ist jedoch übersät mit Unfällen und Trümmern von Raumfahrzeugen: Von 45 gestarteten Expeditionen erreichte etwas mehr als die Hälfte den Roten Planeten. Und nur wenige konnten das geplante Programm vollständig erfüllen.
Der Weltraum verzeiht keine Eile und die kleinsten Fehler. Viele der "Marsforscher" scheiterten am Anfang mit ihrer Mission. Dies bezieht sich hauptsächlich auf den Weltraumwettlauf der 60er Jahre, als es auf Anweisung von Partei und Regierung um jeden Preis erforderlich war, den Apparat zu starten und Priorität im Weltraum zu erreichen. In der Folge starben die Stationen "Mars 1960A", "1960B", "Mariner-8" durch Unfälle mit Trägerraketen in der Erdatmosphäre.
Noch mehr Stationen konnten in die Referenzumlaufbahn gelangen, aber die Abflugbahn nicht erreichen: Jemand blieb auf LEO hängen, wie Phobos-Grunt, und kehrte später in Form eines blendend hellen Feuerballs zur Erde zurück; jemand erreichte nicht die nötige Geschwindigkeit für einen Flug zum Mars und verschwand spurlos in den riesigen heliozentrischen Umlaufbahnen ("Mariner-3"). Insgesamt konnten von 45 gestarteten Sonden nur 31 (einschließlich MAVEN) die berechnete Flugbahn zum Marsflug erreichen. Zur Ehre unseres Landes war die sowjetische Sonde Mars-1 (gestartet am 1. November 1962) die erste Raumsonde, die Kurs auf den Roten Planeten nahm. Leider erzählt der nächste Absatz von ihm.
Modell der interplanetaren automatischen Station "Mars-1"
Der wahre Albtraum beginnt während des monatelangen Fluges nach Red Flight. Ein falscher Befehl - und das Gerät, das die Orientierung verloren hat, verliert die Fähigkeit, mit der Erde zu kommunizieren, und verwandelt sich in nutzlosen Weltraumschrott. Ein ähnliches Ärgernis trat bei der Mars-1-Station auf - ein Stickstoffleck aus den Zylindern des Lagekontrollsystems: Die Kommunikation mit der Station ging in einer Entfernung von 106 Millionen km von der Erde verloren. Ein anderes Gerät - "Zond-2" - litt unter der unvollständigen Offenlegung von Sonnenkollektoren: Die daraus resultierenden Stromausfälle führten zu Fehlfunktionen der Bordausrüstung, "Zond-2" starb leise vor den Augen seiner Schöpfer aus. Nach ballistischen Berechnungen sollte am 6. August 1965 eine ungelenkte Sonde in der Nähe des Mars vorbeikommen.
Die japanische Sonde Nozomi ist in den Weiten des Weltraums sehr hart und schrecklich ums Leben gekommen. Das Fehlen einer eigenen Trägerrakete mit der nötigen Leistung wurde zum bösen Omen, wenn man eine Expedition zu einem fernen Planeten schickte, dennoch hofften die gerissenen Japaner, durch komplexe Gravitationsmanöver in der Nähe von Erde und Mond die nötige Geschwindigkeit zu gewinnen. Natürlich lief nicht alles nach Plan - "Nozomi" lief vom Kurs ab. Den Japanern gelang es, eine neue Flugbahn zu berechnen und die Station erneut zum Mars zu lenken, auch wenn sie 4 Jahre hinter dem Zeitplan lagen. Jetzt gilt es vor allem, lange im Weltraum durchzuhalten. Leider … Eine starke Sonneneruption beschädigte die zerbrechliche Füllung der Sonde. Als sich der Mars näherte, fror Hydrazin in den Tanks ein - es war nicht möglich, einen Bremsimpuls abzugeben, und Nozomi passierte verzweifelt 1000 km über der Oberfläche des Roten Planeten, ohne jemals eine Marsnahe Umlaufbahn zu erreichen.
Unter sehr offensiven Umständen ging die amerikanische Sonde "Mars Observer" (1993) verloren - die Kommunikation mit ihr wurde nur wenige Tage vor der Ankunft auf dem Mars unterbrochen. Die wahrscheinlichste Ursache ist eine Motorexplosion durch Auslaufen von Kraftstoffkomponenten.
Die erste, die die schwierige Entfernung überwand und eine Nahaufnahme des Roten Planeten übermittelte, war die amerikanische Sonde Mariner 4, die im Juli 1965 in die Nähe des Mars flog.
Mehrere Fahrzeuge gingen bereits in der Umlaufbahn des Mars verloren.
Am 27. März 1989 ging die Kommunikation mit der sowjetischen Station "Phobos-2" verloren, die sich zu diesem Zeitpunkt bereits 57 Tage in der Marsumlaufbahn befand. Während seiner Arbeit hat "Phobos-2" der Erde einzigartige wissenschaftliche Ergebnisse über die thermischen Eigenschaften von Phobos, die Plasmaumgebung des Mars und die Erosion seiner Atmosphäre unter dem Einfluss des "Sonnenwindes" übermittelt. Leider ist die Hauptaufgabe der Mission - die Landung der Minisonden PrOP-F und DAS auf der Oberfläche von Phobos - fehlgeschlagen.
1999 ging unter merkwürdigen Umständen die amerikanische Station "Mars Climate Orbiter" zugrunde, nachdem sie auf der ersten Umlaufbahn in der Atmosphäre des Roten Planeten ausgebrannt war. Eine interne Untersuchung der NASA ergab, dass die Arbeitsgruppen von Spezialisten unterschiedliche Messsysteme verwendeten – metrische und traditionelle angelsächsische (Fuß, Pfund, Zoll). Seitdem hat die NASA amerikanische Maßeinheiten verboten – alle Berechnungen erfolgen ausschließlich in Kilogramm und Metern.
Die Türen der Landeplattform schließen sich um den gefalteten Opportunity-Rover, 2003
Auf jeden, der es wagt, auf der Marsoberfläche zu landen, warten große Schwierigkeiten – die tückische Atmosphäre ist zu schwach, um sich auf die Stärke von Fallschirmlinien zu verlassen, aber immer noch zu dicht, um sich der Oberfläche mit kosmischer Geschwindigkeit zu nähern. Es mag ungewöhnlich klingen, aber der Mars ist einer der komplexesten Himmelskörper in Bezug auf die Landung!
Die Landung erfolgt in mehreren Stufen: Bremsmotoren, aerodynamisches Bremsen in der oberen Atmosphäre, ein verlangsamender Fallschirm, wieder Bremsmotoren, weiche Landemotoren / Airbags oder ein einzigartiges „Luftventil“. Das Problem der Stabilisierung ist eine eigene Linie.
Das schwerste von Menschenhand geschaffene Objekt, das an die Oberfläche des Planeten gebracht werden konnte, war der MSL-Rover, besser bekannt als "Curiosity" - ein 900 kg schweres Gerät (Gewicht im Gravitationsfeld des Mars - 340 kg). Aber seien wir ehrlich, die Flugspezialisten und externen Beobachter waren fassungslos über die Komplexität des Landeschemas und die Probleme, die beim Abstieg in der Atmosphäre des Planeten auftraten.500.000 Zeilen Programmcode, 76 Squibs in einer bestimmten Reihenfolge, Trennung des Rovers von der in der Luft hängenden Plattform mit eingeschalteten Düsentriebwerken und ein sanfter Abstieg aus der Höhe an Nylonseilen. Fantastisch!
Planet Mars: kein Wasser, keine Vegetation, bewohnt von amerikanischen Robotern.
Selbstporträt des Curiosity-Rovers
Viele Helden waren in der Lage, Vibrationen und enorme Überlastungen in den Stadien des Starts und der Beschleunigung zum Mars zu überstehen, widerstanden der starken Kälte des Weltraums, starben jedoch beim Versuch, auf einem heimtückischen Himmelskörper zu landen. So stürzte beispielsweise der sowjetische "Mars-2" ab und wurde das erste von Menschenhand geschaffene Objekt auf der Marsoberfläche (1971).
Die erste Station, die eine sanfte Landung auf der Marsoberfläche machte, war die sowjetische Mars-3. Leider ging die Station 14 Sekunden nach der Landung aufgrund der entstandenen Koronaentladung außer Betrieb.
Die europäische Sonde "Beagle-2" (das Landemodul der Orbitalsonde "Mars-Express") verschwand im Jahr 2003 spurlos - das Gerät trat kühn in die karmesinrote Atmosphäre des Planeten, kam danach aber nie mehr mit dem Erde …
Der Mars bewahrt seine Geheimnisse sicher auf.
P. S. Seit dem 21. November 2013 operieren zwei Mars-Rover auf der Oberfläche des Roten Planeten - Opportunity (MER-B) und Curiosity (MSL). Der erste arbeitete unter diesen Bedingungen 3586 Tage lang - 39-mal länger als der geschätzte Zeitraum und kroch während dieser Zeit über die Oberfläche von 38 Kilometern.
In der Umlaufbahn des Mars befinden sich drei Raumsonden: Mars-Odysseus, Mars Orbital Reconnaissance (MRO) und die europäische Sonde Mars-Express. Der Odysseus dauerte am längsten – seine Mission dauert bereits das dreizehnte Jahr.
Eine neue Schicht rast, um den Veteranen zu helfen - die indische Sonde Mangalyaan (gestartet am 5. November 2013) sowie die bereits erwähnte MAVEN. Hoffen wir, dass Russland in naher Zukunft auch aktiv an der "Marsregatta" teilnimmt - für 2016 und 2018. zwei gemeinsame russisch-französische Expeditionen "Exomars" sind geplant (Kooperationsvertrag wurde am 14. März 2013 unterzeichnet). Im selben Jahr 2018 sollte die aktualisierte und fortschrittlichere Phobos-Grunt 2-Station zum Mars fliegen. Diesmal wird alles gut gehen.
HiRISE hochauflösende Kamera an Bord des Martian Reconnaissance Orbital (MRO)
Von MRO erfasste Opportunity-Rover-Fußabdrücke
Ein Panorama des Greeley Haven-Bereichs. Blick auf Cape York und den Endeavour-Krater. Das Panorama wurde vom Opportunity-Rover während der Überwinterung im Jahr 2012 aufgenommen.
