Mars Climate Orbiter

Vrámci amerického desaťročného programu nepilotovaného výskumu Mars Surveyor(riadi ho JPL z poverenia NASA), pripravili pre nedávne letové okno dve sondy.Ich cieľom je výskum počasia, vody a oxidu uhličitého, ako aj monitorovanie dlhotrvajúcich a náhlych klimatických zmien. Celkové náklady na obe sondy neprekročili 189,3 milióna dolárov.

Prvú vypustili po jednodennom odklade 10.decembra 1998. Pôvodne ju označovali ako Mars Surveyor 98 Orbiter, na jar 1998 však dostala meno Mars Climate Orbiter. Základné teleso má tvar hranola s rozmermi 2,1 x 1,6 x 2 m. Obsahovala pohonný modul,ktorý tvoria dva nosníky a dva voštinové panely s ochranným povrchom z kompozitných materiálov. K pohonnému modulu bol pripevnený trojsegmentový panel slnečných batérií s dĺžkou 5,5 a šírkou 2 m. Poslúžil ako aerodynamický štít.Na podstave pohonného modulu je na výklopnej tyči parabolická anténa, otočná v dvoch osiach. Na opačnej strane podstavy nainštalovali meracie prístroje, UHF anténu a akumulátory. Štartovacia hmotnosť sondy bola 629 kg.Pre spojenie so Zemou v pásme X slúžili vysielače, ktoré skonštruovali pre sondu Cassiny, tie vybavili polovodičovými zosilovačmi s výkonom 15 W. Hlavná parabolická anténa má priemer 1,3 m a skonštruovali ju pre vysielanie i príjem.Anténa so stredným ziskom je určená iba pre vysielanie, anténa s malým ziskom iba pre príjem. Na palube boli dva vedecké prístroje:

MARCI (Mars Color Imaging) je zobrazovací systém pre synoptické sledovanie globálnych procesov v atmosfére Marsu a pre štúdium interakcie atmosféry s povrchom. Celková hmotnosť nepresahuje 2 kg čo je o rád menej ako podobné zariadenie na sonde Mars Observer. Systém tvoria dve mniatúrne kamery (6x6x12), z ktorých má každá vlastnú optiku, ale rovnaké vybavenie v rovine ohniska (prvky CCD, Kodak KAI-1001 s rozlíšením 1024×1024 pixelov a s digitálnym procesorom signálov).Širokouhlá kamera pre globálne snímkovanie s rozlíšením 0,8 až 7,2 km/pixel(atmosferické útvary pri obzore s rozlíšením 4 km) má zorné pole 140 a pracuje v 7 spektrálnych pásmach. Druhá kamera pre exponovanie farebných zobrazení vytipovaných oblastí s rozlíšením 40 m/pixel má zorné pole 6 a pracuje v desiatich spektrálnych pásmach.

PMIIR (Pressure Modulator Infrared Radiometer) je deväť pásmový infračervený spektrometer, ktorý mal získavať profily teploty,obsahu prachu, vodných pár v atmosfére do výšky 80 km nad povrchom Marsu, pričom mal merať i radiačnú bilanciu povrchu. Vertikálne rozlíšenie je 5 km. Prístroj sleduje viditeľné žiarenie v širokopásmovom kanály a v ďaľších ôsmych kanáloch žiarenia od 6 po 50 mikrometrov so zameraním na oblasť vodných pár a oxidu uhličitého.Ide o rezervný exemplár pre sondu Mars observer z roku 1992 a do zostavy Mars Climate Orbiter ho vybrali až v júni 1995.

Konfigurácia sondy sa menila podľa fázy letu.Po navedení na medziplanetárnu dráhu bol vyklopený panel slnečných batérií a sonda sa zorientovala na Slnko.Plánované boli štyri korekcie dráhy, prvá sa uskutočnila 21.12.1998, pričom rýchlosť sa zmenila iba o 20 m/s. Pred príletom na Mars sa prevedie reorientácia sondy. Päť minút pred navedením na aerocentrickú dráhu (23. septembra 1999), uskutočný sa tlakovanie nádrží pomocou hélia, čo je, po havárii sondy Mars Observer dosť rizikový krok.Motor počas 17 minút zníži rýchlosť z 5,9 km/s na 4,7 km/s a uviedol tak Mars Climate Orbiter na elipsovitú záchytnú dráhu vo výške 160 až 39 000 km s periódou 29 hodín a sklonom 90 stupňov.

Ďaľšie manévre robili už len malé motorčeky. Pri kontrole systémov s krátkym žážehom sa znížila výška pericentra na 110 km, tak sa malo zahájiť pribrzďovanie pomocou atmosféry, pričom sa panel nastaví tak, aby mal maximálne účinnú plochu.Vonkajšia izolácia sondy je odolná proti ohrievaniu (až 0,46 W/cm štvorcový) i proti účinkom atomárneho atmosferického kyslíka. Hoci pribrzďovanie sondy malo trvať počas každého obletu iba niekoľko minút v blízkosti pericentra, po dvoch mesiacoch sa mala výška dráhy zmeniť na 90 až 405 km. 1.12.1999 sa malo využiť motorické zvýšenie rýchlosti v apocentre na to, aby sa sonda usadila na takmer kruhovej polárnej (tzv. mapovacej) dráhe vo výške 405 km. Sonda mala byť synchronizovaná so Slnkom, takže cez zostupný uzol dráhy mala prelietať okolo 16. hodiny marťanského času.

V tejto dobe sa už k Marsu približuje aj ďaľšia sonda (Mars Polar Lander), avšak ešte nevieme ako to s touto sondou nakoniec dopadne. Mars Climate Orbiter sa mal zmeniť na retranslačnú stanicu. Každý sol mala prelietať desaťkrát denne, zakaždým po 5 minútach v dosahu blížiacej sa sondy. Túto úlohu mala ukončiť 8.2.2000, o necelý mesiac neskôr sa mala venovať výhradne výskumnej činnosti, ktorá mala trvať celý marťanský rok, teda 687 dní.Potom sa prístroje vypoja a sonda by zostala v úspornom stabilizačnom režime. Retranslácii sa mala venovať až do 15.1.2002, vtedy mala prenášať údaje zo sondy, ktorá pristane na povrchu Marsu v januári 2002. Misia sa pôvodne mala skončiť až 1.12.2004, avšak ľudskou chybou sa skončila omnoho skôr a tak skomplikovala nasledujúce misie.

Štart sondy Mars Climate Orbiter.

• Dátum štartu: 10. decembra 1998
• Rozmery: hranol 2,1 x 1,6 x 2 m
• Hmotnosť: 629 kg (z toho 291 kg palivo)
• Phohon: hlavný raketový motor, 5 trysiek s ťahom 22 N, 4 trysky s ťahom po 9 N
• Palivo: hydrazín, Na2O3, monometylhydrazín
• Energetický zdroj: tri panely slnečných baérií s plochou 11 m2, akumulátor NiH2
• Spojenie so sondou na povrchu: prenosová rýchlosť 128 kbit/s, UHF reyranslátorom(400 MHz)