- Qual é a informação mínima com o custo máximo?
- Estes são os lançamentos de estações espaciais para Marte.
Em 18 de novembro de 2013, um veículo de lançamento Atlas-V foi lançado do Cabo Canaveral com uma estação interplanetária automática MAVEN, projetada para estudar a atmosfera de Marte.
Todos os sistemas da plataforma de lançamento SLC-4 funcionaram perfeitamente - às 13:18, horário local, a vizinhança do cosmódromo estremeceu com o rugido poderoso do RD-180 (motores russos são usados em ambos os estágios do lançamento do Atlas-V veículo). Uma equipe cuspidor de fogo de 300 toneladas se separou da plataforma de lançamento e, aumentando drasticamente sua velocidade, correu para encontrar as estrelas. Em 27 minutos após entrar na órbita terrestre baixa de referência, os motores do estágio superior "Centauro" foram lançados: o MAVEN ganhou a segunda velocidade espacial e entrou na trajetória de partida para Marte.
A primeira manobra corretiva está marcada para 3 de dezembro. Em 10 meses, em 22 de setembro de 2014, a estação, tendo voado 300 milhões de quilômetros na escuridão gelada, deve entrar na órbita marciana. Uma missão científica com duração estimada de 1 ano terrestre começará.
O lançamento no âmbito do programa MAVEN tornou-se uma das principais intrigas no campo dos lançamentos espaciais em 2013 - a suspensão total ou parcial do trabalho das agências governamentais dos EUA a partir de 1 de outubro de 2013 colocou em risco a planejada expedição ao Planeta Vermelho, apesar a plena prontidão de todos os sistemas técnicos do foguete e do sistema espacial e também uma boa "janela de tempo" para o lançamento a Marte. Havia uma ameaça real de rompimento de todas as datas planejadas e de adiamento do lançamento do MAVEN para 2016.
E isso apesar do fato de que a própria espaçonave já estava no Cabo Canaveral desde agosto, passando por uma preparação intensiva para o voo, e um veículo de lançamento Atlas-V pronto estava esperando dentro da oficina de montagem do cosmódromo!
A situação absurda foi salva pelos advogados da NASA que encontraram uma brecha nas leis, segundo as quais o lançamento de uma sonda interplanetária atende aos critérios de exclusão do MAVEN da lista de cortes orçamentários forçados. O trabalho de cinco anos da equipe da Universidade do Colorado e do laboratório de pesquisa espacial da Universidade de Berkeley não foi em vão - uma estação interplanetária no valor de $ 671 milhões (a criação da própria sonda custou $ 485 milhões, outros 187 milhões foram gastos na preparação de pré-lançamento e na compra do veículo de lançamento Atlas-V) foi enviado com segurança ao alvo pretendido.
O MAVEN se tornou a 45ª missão a Marte e a décima missão de reconhecimento orbital da NASA nas proximidades do Planeta Vermelho. O nome da sonda é uma abreviatura complexa para Mars Atmosphere e Volatile EvolutioN, que reflete totalmente as tarefas da próxima expedição. O MAVEN foi projetado para estudar a atmosfera de Marte - uma fina concha gasosa, cuja pressão na camada próxima à superfície é de apenas 0,6% da atmosfera da Terra, e a composição do gás é completamente inadequada para a respiração humana (a atmosfera marciana é quase inteiramente - 95% - dióxido de carbono).
Um instantâneo do aparelho Viking, 1976
Mas mesmo essa atmosfera frágil continua a desaparecer continuamente - a pequena gravidade de Marte não é capaz de manter a camada de gás ao redor do planeta. Todos os anos, o vento cósmico "sopra" suas camadas superiores para o espaço, condenando Marte a se transformar em um bloco de pedra congelado, semelhante à Lua ou Mercúrio.
Mas quando isso deve acontecer? E como era Marte no passado distante, quando sua cápsula de gás ainda não havia sido descarregada com tanta força? Qual é a taxa de desaparecimento da atmosfera marciana em termos absolutos?
Isso é o que a espaçonave MAVEN deve descobrir: movendo-se em torno de Marte em uma órbita elíptica com um pericentro de 150 km e um apocentro de 6200 km, deve determinar o estado atual das camadas superiores e a natureza de sua interação com o vento solar. Estabeleça a taxa exata de perda de atmosfera, bem como os fatores que afetam esse processo. Determine a proporção de isótopos estáveis na atmosfera, que deve "lançar luz" sobre a história do clima marciano. Indiretamente, isso será capaz de responder à pergunta: existiam no passado condições que permitiam a presença de água líquida na superfície de Marte?
A única coisa que entristeceu os especialistas da NASA é que a nova sonda orbital, devido à sua órbita extremamente alongada, não pode ser usada como repetidora de sinais de rovers.
MAVEN passa por testes de centrifugação
Existem 8 instrumentos de última geração a bordo da sonda:
- um conjunto para estudo de partículas e campos (três analisadores de partículas do "vento solar", um sensor de ondas de Langmuir (oscilações de plasma) e um par de magnetômetros de indução);
- um espectrômetro ultravioleta, que permite determinar remotamente os parâmetros da atmosfera e da ionosfera de um planeta distante;
- espectrômetro de massa neutra e iônica para estudar a composição isotópica da atmosfera de Marte.
Impressionante equipamento científico e sistemas de suporte de vida, incluindo um sistema de controle de atitude, um computador de bordo, painéis solares e equipamentos para comunicação com a Terra, proporcionando troca de dados em velocidades de até 10 Mbit / s - todos cabem em uma caixa de 2, 3 x 2, 3 x 2 m (largura da sonda com painéis solares abertos - 11 m). A massa de dispositivos, sistemas e equipamentos científicos é de 809 kg.
Marte era semelhante à Terra no passado distante? O MAVEN definitivamente esclarecerá essa questão. O principal é chegar com segurança ao seu destino. E isso, como mostra a prática, é muito difícil …
Crônica de voos para Marte
Marte é o corpo celeste mais visitado e estudado, superando até mesmo a lua próxima a nós por esses critérios. Os pesquisadores são atraídos por muito: o tempo de voo relativamente curto (mesmo com as tecnologias existentes - menos de um ano). Condições de superfície adequadas: sem pressões e temperaturas extremas, radiação de fundo, iluminação e gravidade aceitáveis. De todos os planetas, Marte é o mais adequado para a busca de vida extraterrestre (mesmo no passado distante) e, no futuro, é adequado para pousar uma expedição tripulada em sua superfície.
No entanto, o caminho para o Planeta Vermelho está repleto de acidentes e destroços de espaçonaves: das 45 expedições lançadas, pouco mais da metade atingiu o Planeta Vermelho. E apenas alguns foram capazes de cumprir plenamente o programa planejado.
O espaço não perdoa a pressa e os menores erros. Muitos dos "exploradores de Marte" falharam em sua missão no início. Isso se refere principalmente à corrida espacial dos anos 60, quando, por instruções do partido e do governo, era necessário a todo custo lançar o aparelho e conquistar a prioridade no espaço. Como resultado, as estações "Mars 1960A", "1960B", "Mariner-8" morreram na atmosfera terrestre devido a acidentes com foguetes.
Ainda mais estações foram capazes de entrar em órbita de referência, mas não conseguiram alcançar a trajetória de partida: alguém ficou preso no LEO, como Phobos-Grunt, e mais tarde retornou à Terra na forma de uma bola de fogo incrivelmente brilhante; alguém não pegou a velocidade necessária para um vôo a Marte e desapareceu sem deixar vestígios nas vastas órbitas heliocêntricas ("Mariner-3"). No total, das 45 sondas lançadas, apenas 31 (incluindo MAVEN) foram capazes de atingir a trajetória calculada para o vôo a Marte. Para o crédito de nosso país, a primeira espaçonave a definir um curso para o Planeta Vermelho foi a sonda soviética Mars-1 (lançada em 1º de novembro de 1962). Infelizmente, o próximo parágrafo fala sobre ele.
Modelo da estação automática interplanetária "Marte-1"
O verdadeiro pesadelo começa durante o vôo de vários meses para o Vôo Vermelho. Um comando errado - e o dispositivo, tendo perdido a orientação, perde a capacidade de se comunicar com a Terra, transformando-se em lixo espacial inútil. Um incômodo semelhante ocorreu com a estação Mars-1 - um vazamento de nitrogênio dos cilindros do sistema de controle de atitude: a comunicação com a estação foi perdida a uma distância de 106 milhões de km da Terra. Outro dispositivo - "Zond-2" - sofreu com a divulgação incompleta de painéis solares: as falhas de energia resultantes causaram o mau funcionamento do equipamento de bordo, "Zond-2" silenciosamente morreu na frente de seus criadores. De acordo com cálculos balísticos, em 6 de agosto de 1965, uma sonda não guiada deveria passar nas proximidades de Marte.
A sonda japonesa Nozomi pereceu muito duramente e terrivelmente na vastidão do espaço. A falta de um veículo de lançamento próprio com a potência necessária tornou-se um mau presságio ao enviar uma expedição a um planeta distante, no entanto, os astutos japoneses esperavam ganhar a velocidade necessária através de complexas manobras gravitacionais nas proximidades da Terra e da Lua. Claro, nem tudo saiu como planejado - "Nozomi" saiu do curso. Os japoneses conseguiram calcular uma nova trajetória e novamente direcionar a estação para Marte, mesmo que estivessem 4 anos atrasados. Agora, o principal é resistir no espaço sideral por muito tempo. Infelizmente … Uma poderosa explosão solar danificou o frágil enchimento da sonda. Na hora de se aproximar de Marte, a hidrazina congelou nos tanques - não foi possível emitir um impulso de frenagem, e Nozomi em desespero passou 1000 km acima da superfície do Planeta Vermelho, sem nunca entrar em uma órbita quase marciana.
Em circunstâncias muito ofensivas, a sonda americana "Mars Observer" (1993) foi perdida - a comunicação com ela foi interrompida apenas alguns dias antes de chegar a Marte. A causa mais provável é uma explosão do motor devido ao vazamento de componentes de combustível.
A primeira a superar a difícil distância e transmitir uma fotografia em close do Planeta Vermelho foi a sonda americana Mariner 4, que voou nas proximidades de Marte em julho de 1965.
Vários veículos já se perderam na órbita de Marte.
Em 27 de março de 1989, a comunicação com a estação soviética "Phobos-2" foi perdida, que nessa época já estava em órbita de Marte há 57 dias. Durante o seu trabalho, "Phobos-2" transmitiu à Terra resultados científicos únicos sobre as características térmicas de Fobos, o ambiente de plasma de Marte e a erosão da sua atmosfera sob a influência do "vento solar". Infelizmente, a principal tarefa da missão - o pouso das minissondas PrOP-F e DAS na superfície de Fobos - falhou.
Em 1999, em circunstâncias curiosas, a estação americana "Mars Climate Orbiter" morreu, tendo queimado na primeira órbita na atmosfera do Planeta Vermelho. Uma investigação interna da NASA mostrou que os grupos de trabalho de especialistas usaram diferentes sistemas de medição - métricos e anglo-saxões tradicionais (pés, libras, polegadas). Desde então, a NASA proibiu as unidades de medida americanas - todos os cálculos são feitos exclusivamente em quilogramas e metros.
As portas da plataforma de pouso fecham em torno do rover Opportunity dobrado, 2003
Um problema muito grande aguarda qualquer um que se atreva a pousar na superfície de Marte - a atmosfera traiçoeira é muito fraca para contar com a força das linhas de pára-quedas, mas ainda muito densa para se aproximar da superfície em velocidade cósmica. Pode parecer incomum, mas Marte é um dos corpos celestes mais complexos em termos de pouso!
A aterragem ocorre em várias fases: motores de travagem, travagem aerodinâmica na atmosfera superior, um pára-quedas em desaceleração, motores com travão novamente, motores / airbags de aterragem suave ou uma “válvula de ar” única. O problema de estabilização é uma linha separada.
O objeto de fabricação humana mais pesado que poderia ser entregue à superfície do planeta foi o rover MSL, mais conhecido como "Curiosity" - um aparelho de 900 kg (peso no campo gravitacional de Marte - 340 kg). Mas, sejamos honestos, os especialistas em voo e observadores externos ficaram surpresos com a complexidade do esquema de pouso e os problemas encontrados durante a descida na atmosfera do planeta.500 mil linhas de código de programa, 76 rastejantes em uma determinada seqüência, separação do rover da plataforma suspensa no ar com os motores a jato ligados e uma descida suave de uma altura em cabos de náilon. Fantástico!
Planeta Marte: sem água, sem vegetação, habitado por robôs americanos.
Auto-retrato do rover Curiosity
Muitos heróis foram capazes de sobreviver à vibração e enormes sobrecargas nos estágios de lançamento e aceleração para Marte, resistiram ao frio severo do espaço sideral, mas morreram enquanto tentavam pousar em um corpo celestial insidioso. Assim, por exemplo, o soviético "Mars-2" caiu, tornando-se o primeiro objeto feito pelo homem na superfície de Marte (1971).
A primeira estação a fazer um pouso suave na superfície de Marte foi a Mars-3 soviética. Infelizmente, devido à descarga de corona que surgiu, a estação ficou fora de serviço 14 segundos após o pouso.
A sonda europeia "Beagle-2" (o módulo de aterrissagem da sonda orbital "Mars-Express") desapareceu sem deixar vestígios em 2003 - o dispositivo corajosamente entrou na atmosfera carmesim do planeta, mas depois disso nunca fez contato com o Terra …
Marte guarda seus segredos com segurança.
P. S. Em 21 de novembro de 2013, dois robôs Mars estão operando na superfície do Planeta Vermelho - Oportunidade (MER-B) e Curiosidade (MSL). O primeiro trabalhou nessas condições por 3586 dias - 39 vezes mais do que o período estimado e rastejou por 38 quilômetros de superfície durante esse tempo.
Existem três espaçonaves na órbita de Marte: Mars-Odysseus, Mars Orbital Reconnaissance (MRO) e a sonda europeia Mars-Express. O Odysseus foi o que durou mais tempo - sua missão já dura há treze anos.
Uma nova mudança está correndo para ajudar os veteranos - a sonda indiana Mangalyaan (lançada em 5 de novembro de 2013), bem como o já mencionado MAVEN. Esperemos que num futuro próximo a Rússia também participe ativamente na "regata marciana" - para 2016 e 2018. duas expedições conjuntas russo-francesas "Exomars" estão planejadas (um acordo de cooperação foi assinado em 14 de março de 2013). No mesmo 2018, a estação Phobos-Grunt 2 atualizada e mais avançada deve ir para Marte. Desta vez tudo correrá bem.
Câmera de alta resolução HiRISE a bordo do Martian Reconnaissance Orbital (MRO)
Pegadas do rover de oportunidade capturadas pelo MRO
Um panorama da área de Greeley Haven. Vista do Cabo York e da Cratera Endeavour. O panorama foi tirado pelo rover Opportunity durante o inverno de 2012.
