Mars Polar Lander

Už je isté, že sonda stroskotala na povrchu Marsu. Ešte sa však stále nevie presné miesto ani príčina zlyhania. Predpokladá sa, že išlo o chybu v brzdiacich motoroch. http://www.marspolarlander.com. Naposledy aktualizované 28. marca 2000

news

Informácie o stave sondy:

Utorok 25. januára 2000,

V riadiacom stredisku zachytili signály z Marsu. Pravdepodobne sa jednalo o vysielanie sondy MPL. Operátori vyslali signál sonde, ak je funkčná aby odpovedala. Doteraz sa tak však nestalo.

Štvrtok 16. decembra 2000,

Tento deň riadiaci pracovníci projektu zacielili výkonnú kameru Mars Global Surveyora na predpokladanú oblasť pristátia. Je isté, že sondu, ktorej rozmery sú príliš malé MGS nenájde. Avšak je tu nádej, že sa podarí nájsť aspoň jeho padák, samozrejme ak sa rozvinul.

Streda 7. decembra 2000

Už je isté, že so sondou sa spojenie nepodarí nadviazať. Nepodarilo sa nadviazať spojenie ani s dvoma malými penetrátormi. Uvidíme ako tento nezdar, ovplyvní ďaľší výskum Marsu.

Nedeľa 5. decembra 2000, večer

Minulú noc čakali všetci v JPL na príchod signálu ale ten neprišiel. Ešte je tu nádej, že spojenie sa uskutoční dnes o 10:50 PST. Včerajšia komunikácia mala za cieľ zistiť, či sa náhodou Lander nedostal do “pokojového módu” ihneď po pristátí. Druhý pokus mal za cieľ zadať inštrukcie Landerovi, aby začal hľadať Zem s použitím Antény stredného zisku (MGA).Doteraz boli všetky pokusy o kontakt vedené práve cez MGA. Ak je nejaký problém s MGA, ale sonda je takpovediac zdravá, možno sa podarí kontakt s použitím Mars Global Surveyora. Dúfajme, že sa to podarí a neprídeme o ďaľšiu sondu na Marse.

Sobota 4. decembra 2000, 8:45

Ticho ako v hrobe… Mars Polar Lander sa dotkol Marsu presne o 21 hodine 14 minúte a 45 sekunde nášho času. Od posledného krátkeho spojenia so Zemou, len niekoľko minút pred vstupom do riedkej atmosféry (21:03), však o ňom už nikdo nepočul. Kontakt s ním, až na niekoľko krátkych zapraskaní, ktoré mohli byť i náhodnou poruchou, sa bohužiaľ doteraz nepodarilo nadviazať. Technici boli neúspešní ako behom prvého 45 minútového okna, tak i niekoľko nasledujúcich… Širokopásmová anténa Landeru, ktorá by mala systematicky prehľadávať oblohu a pokúsiť sa nájsť vysielanie riadiaceho strediska zrejme nepracuje. Dôvodov môže byť hneď niekoľko: od toho, že Lander prešiel do tzv. pokojného režimu, že dosadol do veľmi zlého terénu až po fatálnu nehodu pri horúcom prelete atmosférou. Ďalšia nepríjemnosťou je aj to, že zatiaľ mlčia aj oba drobné penetrátory Admundsen a Scott: Retranslačný Mars Global Surveyor ich mal poprvýkrát zachytiť okolo 4:25 nášho času, výsledok bol bohužiaľ negatívny… Jedným z dôvodov však mohla byť jeho malá výška nad obzorom. Pre minisondy bol iba 22 stupňov vysoko…

Piatok 3. decembra 2000, 15:30

Podľa oficiálnej správy Jet Propulsion Laboratory urobil o 14:39 nášho času Mars Polar Lander drobnú korelciu dráhy osemsekundovým zapálením raketových motorov. Včerajší rozbor totiž ukázal, že sa sonda blíži do atmosféry pod strmejším uhlom ako sa predpokladalo.

predpoklad

Plánovaný scenár pristátia:

Poriadne sa pripútajte, Mars Polar Lander ide do finále. V piatok trieho decembra, o 21:15 nášho času, buď mäkko dosadne alebo sa v podobe ohnivej guli zrúti do terasovitej krajiny pri južnej polárnej čiapočke. V prvom prípade, po krátkych ale určite intenzívnych oslavách, nastane niekoľko mesiacov vynikajúceho štúdia malého miesta susednej planéty, v druhom sa na laboratórium tryskových motorov a celý americký úrad pre letectvo a kozmonautiku na dlho znesie tieň horkého sklamania. Obavy sú na mieste. Tohto roku v septembri, vďaka ľudskej chybe a predovšetkým sklamanie snáď všetkých kontrolných mechanizmov, špičkoví odborníci totiž stratili Mars Climate Orbiter - umelú družicu červenej planéty, ktorá bola dnešnému výsadkovému modulu rovnocenným partnerom. Výsledkom studenej sprchy je niekoľko desiatok technikov, vedcov a špecialistov najrôznejšieho druhu, ktorí boli na poslednú chvíľu napumpovaní do bezosporu zaujímavého projektu. Púhych desať dní pred príletom sa tak podarilo objaviť jednu závadu, ktorá mohla viesť k fatálnej nehode.

Mars Polar Lander sa pomocou rakety Delta II na cestu vydal 3. januára 1999. Od matičky Zeme sa po dvoch rokoch príprav, stavby a najrôznejších testov odpútal presne o 22:21 nášho času. O 66 sekúnd neskôr odpadli pomocné rakety, ktoré sa potom zrútili do Atlantiku, prvý stupeň naledoval v čase 4 minúty 32 sekúnd a druhý za ďalšiu pol hodiny. Potom sa zapálil tretí stupeň, ktorý sonde schovanej vo spoľahlivom kryte udelil dostatočnú rýchlosť k opusteniu gravitačného poľa Zeme. 53 minút po zážehu roztiahol Lander panely slnečných batérií, nadviazal rádiový kontakt s riadiacím strediskom a potvrdil, že je na ceste k Marsu. Nasledovalo 11 mesiacov nudného letu. 24. augusta špecialisti na základe záberov zo sondy Mars Global Surveyor, ale taktiež starších Vikingov a archaického Marineru 9, vybrali miesto pristátia: Mierne sa zvažujúca oblasť o výmere 4000 štvorcových kilometrov s polohou 76° južnej šírky 195° západnej dĺžkyasi osemsto kilometrov od južného pólu. Sondu tu 3. decembra privíta neskoršia jar, teplota okolo -60°C, mierny vánok a výborná viditeľnosť.

23. septembra došlo k nečakanej nehode Mars Cilame Orbiteru, ktorý mal byť prvou meteorologickou družicou Marsu a súčasne pracovať ako retranslačná stanica pre Lander a neskoršie výpravy. Nakoniec však s najväčšou pravdepodobnosťou neslávne zhorel v riedkej atmosfére. Výsledkom bola séria kontrol v týme pristávacieho modulu a odhalenia niekoľko potencionálne nebezpečných závad. Taktiež sa skomplikovalo spojenie so Zemou, ale sonda našťastie s menším obmedzením zvládne i priame vysielanie. V tomto okamihu, podľa správy z 1. novembra, je Mars Polar Lander vo skvelom stave a všetky jeho prístroje pracujú bez závad. Vo štvrtok, okolo 19:00 nášho času, urobil štvrtú plánovanú korekciu: Na 12,6 sekundy zapálil raketové motorčeky a upravil tak rýchlosť o 0,06 metru za sekundu (zhruba jeden kilometer za hodinu). Všetky informácie pritom potvrdzujú, že sa pohybuje po idálnej trajektórii. A to je nesmierne dôležité, letový koridor Marťanskou atmosférou je totiž len desať kilometrov široký, štyridsať kilometrov dlhý a začína 125 kilometrov nad povrchom.

Pokiaľ by sonda priletela po príliš strmom uhle, tak by nevydržal jej tepelný štít a Lander by rýchlo zhorel. Naopak, keby sa priblížil pod malým uhlom, mohol by sa od atmosféry odraziť a nenávratne sa vrátiť do kozmického priestoru. Preto sa v piatok ráno technici z riadiaceho strediska ešte raz uistia, či sa sonda pohybuje po presnej trase a urobia tak na poslednú chvíľu posledné úpravy. Poslednú možnosť dostanú asi šesť hodín pred vstupom do atmosféry, o pol tretej nášho času. Už niekoľko hodín predtým bude odstavený špeciálny program, ktorý sondu v neočakávaných prípadoch uvádzal do “pokojového stavu”. Niečo také už nemožno dovoliť. Potom už by to malo ísť ako po masle (dúfajme). O 15:39 sa Lander zorientuje podľa hviezd a stratí tak spojenie so Zemou. Krátko potom začne ohrievať raketové motory a o 18:34 taktiež kameru, ktorá urobí niekoľko záberov pri lete atmosférou. O 19:49, hodinu a dvadsaťšesť minút pred finálom, sa opäť ohlási riadiacemu stredisku a podá hlásenie o svojom stave. Nech už bude akékoľvek, žiadne opravy nebudú možné.

O 20:21 sa spustí pristávacia sekvencia: Zapojí sa autonomný navigačný systém, ktorý vyhodnotí okamžitú polohu, smer a rýchlosť letu. Desať minút pred pristátim, vo výške 960 kilometrov nad povrchom a pri rýchlosti 6,6 km/s, opustí sonda “obal” medziplanetárneho púzdra a prepne na vlastné elektrické akumulátory. O 18 sekúnd neskôr sa oddelí Admudsen a Scott, dva penetrátory. Rýchlosťou dvesto metrov za sekundu dopadú volným pádom šesťdesiat až sto kilometrov od Landeru a zaboria sa do hĺbky až jeden meter. Klúčovým vedeckým prístrojom, ktorý so sebou nesú, je analyzátor prítomnosti vody v okolnej hornine. Miniatúrny podávač odoberie vzorku o hmotnosti jednej desaťtisíciny gramu, ktorý ohreje laser a detektor sa potom pokúsi odhadnúť množstvo vodnej pary. Termometer zistí, ako rýchlo sa sonda po pádu ochladzovala a akcelerometer, ako probiehal samotný let a náraz na povrch. Experiment s dvojicou miniatúrnych sond (každá stála pätnásť miliónov dolárov) je dôležitý predovšetkým pre budúcnosť, kedy sa počíta s omnoho väčšími penetrátormy pre chemický rozbor hornín, meteorologické detektory a seizmografy.

O 21:10 vstúpy Lander rýchlosťou 6,9 kilometru za sekundu do riedkej atmosféry. Jeho tepelný štít sa ohreje na teplotu až 1300 stupňov Celzia, pričom sa očakáva preťaženie až 12 G. Do dosadnutia bude zostávať iba štyri a pol minúty. Vo výške o niečo väčšou než sedem kilometrov nad povrchom sa pri rýchlosti pätsto metrov za sekundu roztvorí brzdiaci padák. Desať sekúnd potom začne pracovať kamera pre panoramatické čiernobiele zábery behom zostupu a súčasne sa oddalí aerodynamický štít. V rovnakú chvíľu vznikne prvý záber, daľšie budú nasledovať s každé dve sekundy. Počíta sa s ôsmymi až šesťnástimi snímkami s rozlíšením od ôsmych metrov do dvanástych centimetrov, na prvom môže byť zachytený vzďalujúci sa tepelný štít, posledný už bude zahalený do motormi zvýreného prachu. Kamera so špeciálnym CCD čipom a objektívem s ohniskovou vzdialenosťou iba sedem milimetrov je umiestnená na spodku Landera tak, aby mala výhľad na povrch a zároveň ju nepoškodily spaliny unikajúce z brzdiacych motorov. Trinásť minút po deviatej hodine sa roztvoria pristávacie podpery a radar vzápetí zaháji riadený zostup.

Sonda bude vo výške dva a pol kilometra a k Marsu sa každou sekundou priblíži o 85 metrov. Oddelí sa padák a zapoja sa brzdiace motory. Palubný počítač sa pokúsi Lander natočiť tak, aby jeho panely boly optimálne nastavené slnečným lúčom. Vo výške dvanástych metrov bude pristávacia rýchlosť iba 2,4 m/s, raketové motory sa vypnú v okamihu kontaktu s povrchom. Na stredoeurópskych hodinách bude 21 hodín 15 minút a pár sekúnd, na miestnych marťanských päť ráno. Pokiaľ sa Lander neocitne v extrémne nevhodnom teréne, pokúsi sa len pár minút po dosadnutí roztvoriť panely slnečných baterií a natočiť svoju anténu smerom k Zemi. Vysunie sa taktiež meter a pol dlhá tyč s meteorologickým observatóriom a vzniknú prvé zábery okolia. Presne o 20:39 začne, aspoň podľa ideálneho scenára, prvý trištvrtehodinový prenos informácií do riadiaceho strediska. Netrpezliví technici sa tak konečne dozvedia, v akom stave sonda je, aké v jej okolí panujú podmienky a na počítačových monitoroch sa objevia i prvé, komprimované zábery krajiny.

Všetko bude k dispozícii na tlačovej konferencii, ktorá sa uskutoční v sobotu krátko pred poludním nášho času. Po vyhodnotení prvých informácií budú v sobotu ráno nasledovať prvé príkazy. V rovnakej dobe, sedem hodín po pristáti, sa taktiež poprvýkrát na pätnásť minút cez satelit Mars Global Surveyor so Zemou spojí dvojica penetrátorov. Súčasne k nám potečú daľšie zábery okolia Landeru a taktiež snímky urobené behom zostupu atmosférou. Prvý zvuk bude odvysielaný v priebehu soboty. Animácia z pristátia a panoramatický záber okolia sa objavý niekedy medzi šiestym a desiatym decembrom. Asi tretí alebo štvrtý deň misie začne pracovať i dvojmetrový manipulátor pre odber vzorkov z hĺbky až niekoľko desiatok centimetrov. Na jeho konci je tiež senzor na meranie teploty horniny a malá kamera s rozlíšením až štyridsať mikrónov určená k štúdiu povrchovej štruktúry okolných hornín.

Dalšie týždne Mars Polar Landeru vyplní intenzívna práca prerušovaná iba šesťhodinovou prestávkou k dobitiu akumulátorov. Behem miestneho leta meteorologické senzory pravidelne zaznamenajú tlak, teplotu, smer, rýchlosť vetra i vlhkosť v okolí. Stereoskopická kamera, podobná tej, kterú si so sebou priniesol pred dvoma rokmi Pathfinder, na jeden a pol metra vysokej tyči ukáže krajinu tak, ako by sme sami stáli na povrchu planéty. Na rozdiel od našich očí je však citlivejšia vo väčšom rozsahu vlnových dĺžok a má aj lepšie rozlíšenie. Diaľkový manipulátor odeberie niekoľko rôznych vzorkov a poskytne ich analyzátoru obsahu vodného ľadu a ztuhnutého oxidu uhličitého. Dozvieme sa tak odpovede na otázky: Ako je vlastne povrch pevný? Koľko je v ňom vodnej inovate? A ostatných tekutých látok? Naopak utajená zostane otázka, či je alebo bol na Marse život.

Miniatúrne laboratórium totiž nieje vybavené na hľadanie takých stôp. Pracovať bude i ruský laserový diaľkomer (lidar) pre meranie vodnej hmly a prachu v atmosfére. Tieto zložky dokáže nielen odhaliť, ale určí aj ich výšku nad povrchom. Jeho súčasťou je slávny, ale úmerne tomu i miniatúrny mikrofón, ktorý nám sprostredkuje niekoľko krátkych zvukových záznamov. Podľa optimistických predstáv skončí misia na začiatku marca. Samozrejme pokiaľ sa nedočkáme krachu behom pristátia, príliš silnej prachovej búrky či iných nečakaných prekvapení. V tej dobe totiž pre Mars Polar Lander prvýkrát zapadne Slnko. Sonda tak rýchlo zamrzne na -130 stupňov a na nasledujúci rok sa celkom odmlčí. Niektorí technici však tajne dúfajú, že sa ju po dlhej polárnej noci, v roku 2001 podarý opäť oživiť.

Kocky sú hodené a nám nezostáva než dúfať, že nám padne čo nejvyššie skóre. Pokiaľ bude Mars Polar Lander úspěšný, získame už za niekoľko týždňov dôležité informácie nielen o podobe samotnej planéty, ale napríklad i o tom, či skutočne niekedy na Marse panovaly rovnaké podmienky ako na Zemi a či sa tam kedysi skutočne mohol objaviť život…


			Takto mala sonda pristáť.

Jiří Dušek, prevzaté z IAN.

mpl

Technické údaje o sonde v skratke:

Táto sonda štartovala 3.januára 1999. Štartovacia hmotnosť bola 576 kg. Počas celého medziplanetárneho letu bude uzavretá v špeciálnom púzdre s ochranným štítom, modulom a všetkými potrebnými systémami, stabilizačným aj komunikačným, s anténou so stredným ziskom pre sopjenie v pásme X. Energetický systém tvoria dva panely slnečných batérií s celkovou plochou 3,1 m2, ktoré sa trvalo orientujú na Slnko. Počas letu možno uskutočniť až 5 malých korekcií dráhy, poslednú 7 hodín pred príletom. Väčšina systémov je rovnakých ako na Mars Climate Orbiter vrátane navigačnej jednotky a riadiaceho procesora RAD 600.

Pristátie sa uskutoční rovno z hyperbolickej príletovej dráhy rýchlosťou 6,9 km/s, použije sa pri tom mnoho systémov, ktoré sa osvedčili už pri projektoch Viking a Mars Pathfinder, najmä tepelné štíty a padáky. Kvôli spresneniu kontroly záverečnej fázy inštalovali aj vojenský štvorzväzkový radar. Na rozdiel od sondy Mars Pathfinder však pôjde o pristátie mäkké, riadiť ho bude motor, airbagy sa tentokrát nepoužijú. Desať minút po vstupe do atmosféry dosadne Mars Polar Lander, podobne ako voľakedy Vikingy, na trojnožku (vertikálna rýchlosť max. 2,4 km/s horizontálna 1 m/s). Hneď v prvý deň sa sonda uvedie do pracovnej polohy: najprv sa vyklopia okrajové časti slnečných panelov a nastaví sa anténa so stredným ziskom, potom sa vysunie stereoskopická anténa, tyč s meteorologickými prístrojmi a nakoniec začne pracovať aj mechanický manipulátor.


			Práce na sonde Mars Polar Lander.

Pristávací modul:

Pristávací modul má výšku 1,6 m a šírku 3,6 m, základné teleso skonštruovali z hliníkovej voštiny. Primárny komunikačný systém bude pre vysielanie využívať UHF - spojenie prostredníctvom satelitov Mars Polar Orbiter a Mars Global Surveyour.Rezervný systém umžňuje priame vysielanie a príjem povelov nastavitaľnou anténou so stredným ziskom, ktorá je pripevnená k hornej podstave telesa sondy.Energiu bude dodávať dvojica panelov slnečných batérií s plochou 2,9 m2, vybavená článkami GaAs/Ge.Každý panel sa skladá z dvoch plôch - pevnej a výklopnej. Na palube sa okrem toho nachádzajú aj akumulátory NiH2 s kapacitou 16 Ah.Elektroniku vybavili systémom aktívnej tepelnej regulácie. Sonda pristane na Severnom okraji južnej polárnej čiapočky, v rozmedzí 75 až 80 stupňov južnej šírky, koncom marťanskej juhopolárnej jari, keď budú svetelné podmienky optimálne.

Hmotnosť všetkých prístrojov sondy je 20 kg:

  • MARDI (Mars Descent Imager):
  • pristávacia kamera, začne pracovať 10 s po roztvorení padáka, teda asi vo výške 8 km. Vybavili ju širokouhlou optikou s rozlíšením 1,25 mrad/pixel a CCD záznamom. Má vyhotoviť 10 panchromatických zobrazení. Cieľom je získanie topografických a geologických údajov pre lepšiu náväznosť na údaje zo satelitov.
  • MVACS (Mars Volatiles and Climate Surveyor):
  • s hmotnosťou 17 kg tvoria štyri zariadenia:
  • stereokamera SSI(Surface Stereo Imager), ktorá sa osvedčila už na Pathfindere. Pracuje v rozsahhu 0,4 až 1,1 mikrometra s dvomi optickými systémami, okrem panoramatických
  • snímkov bude fotografovať aj činnosť ostatných prístrojov, magnetických terčíkov, umiestnených na sonde, ale aj východ a západ Slnka kvôli upresneniu vlastností atmosféry.
  • súbor meteorologických čidiel MET. Na výsuvnej tyči (1,2 m) sú čidlá pre meranie tlaku, teploty a rýchlosti vetra, prítomnosti vodných pár s možnosťou určiť (pomocou laserového detektora) obsah izotopov vody a oxidu uhličitého. Ďaľšie senzory rýchlosti vetra a teploty sú na sekundárnej tyči (0,9 m) a na povrchu sondy.
  • robotický manipulátor s dĺžkou 2 m pre odber vzoriek z povrchu, manipulácie s nimi a získanie informácií o materiáloch na povrchu i pod povrchom pomocou kamery a teplotnej
  • sondy, ktoré sú na ňom inštalované.
  • analyzátor TEGA (Thermal and Envolved Gas Analysis) na určenie chemického zloženia a množstva prachových látok pomocou skenovacieho kalorimetra v ôsmich vzorkách, ktoré
  • manipulátor odoberie.
  • laserový “radar” LIDAR (Light Detection and Ranging) s hmotnosťou asi 1 kg, ktorý postavili v Inštitúte Kozmičeskich Issledovanij (IKI) v Moskve, ten bude merať množstvo prachu a vodnej hmly v atmosfére vo výške 2 až 3 km nad sondou.Tento experiment NASA vybrala v novembri 1995 zo 40 návrhov predovšetkým vďaka spolupráci IKI s katedrou
  • fyzikálnej elektroniky Fakulty jadrovej a fizykálno-inžinierskej ČVUT v Prahe.Srdcom Lidaru je totiž unikátny český polovodičový vysielač, ktorého laserová dióda GaA1As emituje pulzy s energiou 400 nJ a trvaním 100 ns na vlnovej dĺžke 0,88 mikrometra s frekvenciou 2,5 kHz. Lidar sa má zapnúť niekoľko krát denne a zakaždým uskutočniť vyše 6 miliónov laserových výstrelov, ktoré umožnia priebežne merať výšku oblačnosti, zmeny koncentrácie aerosolí a odlíšiť minerálne látky od vodných kvapiek. K Lidaru je pripojený miniatúrny mikrofón s rozmermi 5x5x1 cm, s hmotnosťou 50 g a spotrebou 0,1 W, vďaka nemu budeme po prvýkrát počuť zvuky z iného sveta, vietor,piesočnú búrku a samozrejme aj vrzgot a škrípanie sondy. Táto myšlienka napadla dr. Carla Sagana, vývoj za 50 000 dolárov sponzorovala záujmová spoločnosť The Planetary Society. Mikrofón má internú pamäť, odvodenú od stolných počítačov, 10 sekúnd trvajúce akustické prenosy sa uskutočnia raz za týždeň.