Mars beobachten

Mars beobachten
Raumsonde Beschreibung dieses Bildes, auch unten kommentiert Künstlerische Darstellung von Mars Observer. Allgemeine Daten
Organisation JPL / NASA
Baumeister GE Astro Space
Programm Planetary Observer Programm
Feld Untersuchung der Marsoberfläche und -atmosphäre
Mission Art Orbiter
Status Fehler
Starten 25. September 1992
Startprogramm Titan III
COSPAR-Kennung 1992-063A
Technische Eigenschaften
Messe beim Start 2,573 kg
Ergole Hydrazin , Stickstoffperoxid
Einstellungskontrolle 3 Achsen stabilisiert
Energiequelle Solarplatten
Elektrische Energie 1.147 Watt
Hauptinstrumente
MAG / ER Magnetometer
GRS Gamma - Spektrometer
MOLA Laser Altimeter
PMIRR Infrarot - Radiometer
IHRE Infrarot - Spektrometer
MOC Kameras

Mars Observer ist eine Weltraummission der NASA ins Leben gerufen25. September 1992 deren Ziel es war, die Oberfläche, das Magnetfeld, die Atmosphäre und das Klima des Mars zu untersuchen . Es ist die einzige Sonde, die im Rahmen des Planetary Observer-Programms entwickelt wurde und die Herstellung kostengünstiger interplanetarischer Sonden durch Wiederverwendung von für terrestrische Satelliten entwickelten Komponenten ermöglichen sollte. Der Kontakt mit der Sonde ging am verloren21. August 1993Während des Transits zwischen Erde und Mars drei Tage vor dem Einsetzen in die Marsumlaufbahn aus einem teilweise unbestimmten Grund, da keine Telemetriedaten vorliegen. Die wahrscheinlichste von der Untersuchungskommission genannte Ursache ist ein Austreten der Treibmittel nach einer chemischen Reaktion in den Versorgungsleitungen, die zu einem Verlust der Lageregelung und zum Entladen der Batterien führte.

Kontext

Die Schlussfolgerungen des Wikingerprogramms

Beobachtungen der beiden Orbiter und der beiden Lander des Wikingerprogramms, das 1976 von der NASA zur Untersuchung des Mars gestartet wurde, hatten gezeigt, dass die Geschichte des Planeten sowohl geologisch als auch klimatisch und sowohl im Hinblick auf das Klima komplex war . Das Wikingerprogramm hatte so viele neue Fragen aufgeworfen, wie es gelöst hatte. Die Hauptfragen betrafen den Ursprung und die Geschichte von Oberflächenformationen, die ohne Gewissheit der Wirkung alter Flüsse in Seen zugeschrieben werden, die Organisation der Haupteinheiten der Erdkruste und die Verteilung von Mineralien auf ihrer Oberfläche, die Zusammensetzung und Dynamik des Polars Kappen sowie atmosphärische Zirkulation.

Um die wissenschaftlichen Ziele auf dem Gebiet der Sonnenexploration zu bestimmen, stützte sich die NASA zu dieser Zeit auf die Richtlinien des wissenschaftlichen Komitees COMPLEX ( Komitee für Planeten- und Monderkundung ), einem Ableger der American National Academy of Sciences . Der erste Bericht des Komitees über die Wikinger-Mission (veröffentlicht 1978) forderte ein umfangreiches wissenschaftliches Explorationsprogramm. Dies umfasste Fernerkundungsinstrumente und In-situ-Messungen und hatte das Ziel, die chemischen Eigenschaften der Marsoberfläche zu bestimmen, das atmosphärische Zirkulationssystem des Planeten zu identifizieren, sein Magnetfeld zu messen, seine innere Struktur zu spezifizieren und Bodenproben zu bringen zurück zur Erde, damit sie genau datiert werden können. In dem Bericht wurde die Entwicklung von mobilen Labors vorgeschlagen, die an der Oberfläche zirkulieren (Astromobile), oder von einer großen Anzahl fester Lander, die mit Waffen ausgestattet sind, um den umgebenden Boden, insbesondere in den Polarregionen, zu untersuchen. Der Bericht schloss die Suche nach einem Marsleben von seinen Zielen aus, da er der Ansicht war, dass es notwendig sei, den ökologischen und chemischen Kontext genau zu definieren, um die Ergebnisse der Instrumente, die für die Erkennung des Vorhandenseins von Leben verantwortlich sind, richtig interpretieren und somit vermeiden zu können Mehrdeutigkeiten im Zusammenhang mit Instrumenten resultieren aus Wikinger-Missionen.

Auf der Suche nach Kostenoptimierung

Die Wünsche des KOMPLEXEN Ausschusses stießen Ende der 1970er Jahre auf eine sehr ungünstige Haushaltssituation. Die kostspielige Entwicklung des amerikanischen Space Shuttles und das stagnierende Budget der NASA lassen wenig Geld für wissenschaftliche Missionen. Während dieser Zeit erhält nur eine Mission zur Erforschung des Sonnensystems grünes Licht ( Galileo ). In Anbetracht dieser Situation zwischen 1978 und 1989 befindet sich keine Raumsonde der amerikanischen Raumfahrtbehörde in der Umlaufbahn. Die NASA schuf 1981 das Solar System Exploration Committee , um eine Strategie zu definieren, die die Bedürfnisse von Wissenschaftlern umsetzt. Er stellt fest, dass die Reduzierung der Anzahl der Missionen automatisch zu einer Erhöhung der Kosten führt und dass ein Missionsmanager, der endlich grünes Licht erhalten hat, keinen Anreiz hat, innerhalb des Budgets zu bleiben. Innerhalb der NASA ist die einzige Ausnahme von dieser Abweichung das Explorer-Programm, das kleine wissenschaftliche Missionen zusammenbringt und über ein festes Jahresbudget verfügt, das es ihm ermöglicht, neue Projekte zu entwickeln, ohne jedes Mal die Zustimmung des US-Senats einzuholen (im Gegensatz zu anderen Weltraummissionen) ). Alle drei Jahre startet das Goddard Space Flight Center , das dieses Programm verwaltet, eine Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen zur Auswahl neuer Missionen. Die Einhaltung dieser Periodizität, die der wissenschaftlichen Gemeinschaft bekannt ist, ermutigt die für das Explorer-Programm verantwortliche Person, die Projekte innerhalb der ihnen zugewiesenen Budgetgrenzen zu halten.

Das NASA-Komitee beschließt, das Explorer-Programmmodell für Missionen zur Erforschung des Sonnensystems zu übernehmen. Darüber hinaus werden vom Ausschuss drei Faktoren ermittelt, die die Kosten beeinflussen: Vererbung, dh der Anteil der Komponenten, die direkt aus früheren Erfolgen stammen, die Komplexität der Mission und die während der Entwicklung am Projekt vorgenommenen Änderungen. Die Komplexität ergibt sich häufig aus der Anzahl der mitgeführten wissenschaftlichen Instrumente. Das Syndrom des letzten Schiffes, das das Schiff verlässt, veranlasst die NASA, die von der Mission getragenen Instrumente zu sammeln, um die Erwartungen von Wissenschaftlern zu erfüllen, die wissen, dass sie während des Jahrzehnts nur eine Chance haben werden. Das Komitee beschließt, die Missionen in zwei Hauptkategorien zu unterteilen: diejenigen, die auf beherrschten Technologien basieren, und diejenigen, die die Entwicklung neuer Technologien erfordern. Basierend auf Studien von JPL und Ames sowie Besuchen bei verschiedenen Satellitenherstellern ist das Komitee der Ansicht, dass Satelliten, die sich in einer Umlaufbahn um die Erde befinden, angepasst werden können, um Missionen zu internen Planeten (Mars, Venus) durchzuführen. Diese sogenannten Planetary Observer- Missionen müssen das Herzstück des Explorationsprogramms ( Kernprogramm ) bilden. Bei Missionen, deren Ziel sich außerhalb der Umlaufbahn des Mars befindet, führt die Umgebung zu übermäßigen Änderungen des Wärmeregulierungssystems, der Telekommunikation und der Energieerzeugung für diesen Raumfahrzeugtyp. Außerdem empfiehlt das Komitee die Entwicklung einer neuen Plattform, die an diese Einschränkungen angepasst ist, jedoch keine übermäßige Komplexität aufweist und modular aufgebaut ist, um den verschiedenen Missionen in Richtung der externen Planeten ohne allzu wichtige Änderungen gerecht zu werden. Drei Jahre nach der Veröffentlichung seiner Schlussfolgerungen definierte das Komitee eine neue Kategorie, das Augmented Program , das alle Missionen zusammenfasst, die technologischen Fortschritt erfordern: Lander , Raumfahrzeuge , Missionen zur Rückgabe von Proben vom Boden des Mars oder von Kometen. Durch die Gruppierung dieser Missionen, die angesichts der der NASA auferlegten Haushaltszwänge nicht zu entwickeln sind, versucht das Komitee, sie für Mitglieder der Reagan-Administration attraktiv zu machen, die als Technophile bekannt sind und für große technische Demonstrationen geeignet sind.

In den 1980er Jahren wurde das Kernprogramm für Entscheidungsträger in Washington attraktiver. Insbesondere eine der Missionen, Mars Geoscience / Climatology Orbiter , ist auf dem Vormarsch. Es ist in der Tat das Ergebnis der Fusion von zwei Missionen, die durchgeführt wurden, um ausreichende Unterstützung von der wissenschaftlichen Gemeinschaft zu erhalten: eine Mission zur Untersuchung der Marsoberfläche (topografische Vermessung, Mineralkartierung, Magnetfeld) und eine Mission zur Untersuchung der Marsatmosphäre . Der Zusammenschluss der beiden Projekte, zu denen sechs Instrumente gehören müssen, darunter zwei zur Untersuchung der Atmosphäre, macht das Projekt jedoch relativ komplex. Die OMB , die das Budget im Weißen Haus verwaltet, gibt 1983 ihre Zustimmung zur Entwicklung der Mission, die Mars Observer getauft wird. Sie lehnt jedoch ab, dass das Kernprogramm auf denselben Grundlagen wie das Explorer-Programm arbeitet (festes Jahresbudget zugewiesen und Befreiung von einer Vereinbarung des Senats).

Herstellerauswahl

Der Start einer Ausschreibung von Herstellern für den Bau eines wissenschaftlichen Satelliten erfolgte zuvor, nachdem die Definition der wissenschaftlichen Ziele und die Auswahl der Bordinstrumente abgeschlossen waren. Für Mars Observer wird unter Berücksichtigung der Entscheidung zur Anpassung eines vorhandenen Satellitentyps die Entscheidung umgekehrt. In der Ausschreibung werden nur die Masse der Nutzlast, der Energieverbrauch und der Grad der Präzision des Systems angegeben.

Entwicklung des Mars Observer- Projekts

Es wird 12 Jahre dauern, bis die erste Marsmission gestartet ist, um die Fragen zu beantworten, die sich aus den vom Wikingerprogramm gesammelten Daten ergeben. Mars Observer wird zunächst als Low-Cost - Mission entwickelt , um eine Verwendung von kommerzieller Satellitenplattform die einfache Integration von wissenschaftlichen Instrumenten. Doch sehr schnell nach dem effektiven Beginn der 1984 eingeleiteten Entwicklungen stiegen die Kosten: Das ursprüngliche Budget von 250 Millionen US-Dollar, einschließlich des Launchers, erreichte schließlich 850 Millionen US-Dollar (959 Millionen US-Dollar laut einer anderen Quelle). Das für das Projekt zuständige JPL-Zentrum gab das ursprüngliche Konzept aufgrund der Einfachheit und der Verwendung verfügbarer Komponenten schrittweise auf.

Wissenschaftliche Ziele

Die Mission Mars Observer zielt darauf ab, die Geologie und das Klima des Planeten Mars zu untersuchen. Die Ziele sind:

Technische Eigenschaften der Raumsonde

Die Sonde mit einer Masse von 2.573  kg, einschließlich 1.346  kg Treibmittel und 156  kg wissenschaftlicher Instrumente, stammt von den Telekommunikationssatelliten Satcom-K und DMSP / TIROS . Die Sonde hat eine rechteckige Form (2,1 × 1,5 × 1,1  m ) und setzt die beiden 6 Meter langen Pole des Magnetometers sowie den 5,5 Meter langen Ausleger, der die große Parabolantenne trägt, in die Umlaufbahn von Sonnenkollektoren. Diese bestanden aus 6 Platten, die einen Satz von 7 × 3,7 Metern bildeten und 1.147 Watt auf der Höhe der Marsumlaufbahn lieferten. Während des Transits zwischen Erde und Mars wurden nur vier Paneele eingesetzt, um die erzeugte Energie zu begrenzen.

Wissenschaftliche Instrumente

Die Raumsonde trägt 6 wissenschaftliche Instrumente: Mars Observer trägt sieben Instrumente:

Durchführung der Mission

Start August 1992Wenn die Mars Observer -Raumsonde an der Oberseite der TOS-Raketenstufe (einer IUS- Raketenstufe ) angebracht ist, wird die Baugruppe Ende des Monats auf dem Titan III CT-4- Trägerraketen platziert . Aber die24. AugustDer Hurrikan Andrew fegte durch Südflorida . Obwohl die Raumsonde unter der Verkleidung der Rakete sicher ist , ist sie mit Staub kontaminiert, der vom Hurrikan aufgewirbelt wird. Es muss aus seinem Launcher zerlegt und dann dringend gereinigt werden, da sich das Startfenster zum Planeten Mars öffnet16. September schließt an 13. Oktober. Endlich, das25. September 1992Die Titan III-Rakete startet von der Startbasis von Cape Canaveral und bringt Mars Observer in seine Umlaufbahn . Die Verantwortlichen der Mission beschließen, die Druckbeaufschlagung des Antriebssystems bei der Ankunft auf dem Mars zu verschieben, um eine Fehlfunktion zu vermeiden, die die Mission von Viking 1 behindert hatte . Die beiden Flugbahnkorrekturen werden gleichzeitig mit dem Antrieb im "Abblas" -Modus durchgeführt (das Treibmittel steht nicht unter Druck, wodurch der Schub verringert wird). Im März / April wurden erfolglose Versuche unternommen, Gravitationswellen zu erfassen, indem versucht wurde, ihren Doppler-Effekt auf den Funkaustausch zwischen Mars Observer und den Raumsonden Galileo und Ulysses zu ermitteln . Während des Transports auf den Planeten Mars, der GRS Gamma - Spektrometer ist auch mit den verwendeten Ulysses Detektoren und dem CGRO Gamma Weltraumobservatorium zu lokalisieren Quellen von Gammastrahlen-Ausbrüchen durch Triangulation . Es werden 11 Ereignisse dieses Typs erkannt, von denen sich eines in einem Teil des Raums befindet und 1 x 4 Bogenminuten beträgt. Das 21. AugustDrei Tage vor dem Einsetzen in die Umlaufbahn um den Mars startet das Steuerungssystem automatisch die Befehle, um die vom Hauptantriebssystem zur Vorbereitung des Manövers verwendeten Treibstofftanks unter Druck zu setzen. Die letzten Telemetriedaten von der Raumsonde werden unmittelbar vor dem Zünden der pyrotechnischen Ladungen empfangen, die das Öffnen der Kraftstoffventile auslösen sollten. Alle nachfolgenden Versuche, die Verbindung in den folgenden Monaten wiederherzustellen, schlagen fehl und die NASA formalisiert den Verlust der Raumsonde.

Schlussfolgerungen der Untersuchungskommission

Eine Untersuchungskommission wird ernannt, um den Ursprung des Vorfalls zu bestimmen, der zum Verlust von Mars Observer geführt hat . Die Schlussfolgerungen des Berichts lauten wie folgt:

Folgen

Mars Observer war die teuerste Raumsonde, die bisher von der NASA gestartet wurde. Das Scheitern dieser Mission führt zu einer vollständigen Überarbeitung der amerikanischen Strategie zur Erforschung des Sonnensystems. Die NASA beschließt nun, weniger hoch entwickelte Raumsonden zu starten, jedoch mit einem reduzierten Budget: Ziel ist es, im Falle eines Ausfalls nicht alles zu verlieren und gleichzeitig eine größere Anzahl von Missionen mit einem verkürzten Entwicklungszyklus durchzuführen. Das Motto des neuen Discovery-Programms lautet „besser, schneller, billiger“ . Die Ziele, die Mars Observer zugewiesen wurden, werden von den später gestarteten Mars-Sonden übernommen: Kopien der wissenschaftlichen Instrumente von Mars Observer werden daher an Bord der 1996 gestarteten Mars Global Surveyor- Sonden sein , Mars Climate Orbiter 1998, 2001 Mars Odyssey wurde 2001 und Mars Reconnaissance Orbiter 2005 gestartet.

Anmerkungen und Referenzen

Anmerkungen

Verweise

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Literaturverzeichnis

NASAAndere Arbeiten

Siehe auch

Zum Thema passende Artikel

Externe Links