Феникс (космический аппарат)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Phoenix

Аппарат «Феникс» (рис. художника)
Организация	НАСА
Производитель	Lockheed Martin
Задачи	спускаемый аппарат
Ракета-носитель	Delta II 7925
NSSDC ID	2007-034A
Сайт	Phoenix Home
Масса	350 кг
Запуск	4 августа 2007
Шаблон: Просмотр • Обсуждение • Править

Phoenix Mars Lander («Феникс») — посадочный модуль НАСА для изучения Марса, работавший в 2008 году. Феникс стал первым аппаратом, запущенным по программе Mars Scout. На его борту находился комплекс приборов, позволяющих изучать геологическую историю воды, а также исследовать среду, с целью выявления условий, благоприятных для жизни микроорганизмов.^[1][2]

«Феникс» — шестой аппарат, полностью успешно севший на поверхность Марса. Также «Феникс» стал первым аппаратом, успешно совершившим посадку в полярном регионе Марса.

Техническое и научное руководство в проекте «Феникс» осуществляли Лаборатория реактивного движения и Университет Аризоны соответственно, изготовлением аппарата занималась компания Lockheed Martin Space System, Канадское космическое агентство снабдило зонд метеокомплексом. Кроме того, проект шёл при партнёрстве университетов США, Канады, Швейцарии, Дании, Германии и Великобритании.^[3][4]

Запуск аппарата состоялся 4 августа 2007 года, успешная посадка произошла 25 мая 2008 года. Последние сеанс связи с аппаратом прошёл 2 ноября 2008 года, и 10 ноября этого же года было объявлено об окончании миссии.^[5][6]

Содержание 1 О миссии 2 Цели проекта 3 Программа научных исследований 4 Научное оборудование 4.1 Средство визуального исследования Марса 4.2 Камера механической руки 4.3 Механическая рука и метеорологическая станция 4.4 Микроскопы 4.5 Масс-спектрометр 4.6 Фотографирование на спуске 5 Хронология миссии 5.1 Запуск 6 Научные результаты 7 Галерея 8 Текущее состояние 9 Интересные факты 10 Ссылки 11 Примечания

[править] О миссии

«Феникс» предназначен для углублённого исследования марсианского грунта, а также изучения атмосферы и метеорологических наблюдений. Аппарат впервые произвёл бурение поверхности на месте посадки вблизи северного полюса Марса, где орбитальный аппарат «Одиссей» обнаружил большие запасы подземного льда. Одна из задач — обнаружить следы жизни. Аппарат не способен к передвижению по поверхности планеты. Значительная часть научного оборудования и технических систем «Феникса» унаследована от неудачной миссии Mars Polar Lander и от несостоявшейся миссии Mars Surveyor 2001 Lander, что определило относительно невысокую стоимость проекта — $420 млн.

В рамках проекта NASA выполняло запуск устройства, Университет штата Аризона курировал создание оборудования, установленного на космическом аппарате, а компания Lockheed Martin сконструировала и построила собственно сам корабль. В задачи Jet Propulsion Laboratory, подразделения Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology), входят управление маневрированием марсианского зонда в космосе, а также расчет траектории движения. Помимо этого JPL взяла на себя посадку корабля на поверхность Красной планеты. «Мозгом» аппарата является его бортовой компьютер BAE Systems RAD6000, построенный на базе RISC-процессоров, использующих 32-разрядную архитектуру IBM Power и работающий под управлением ОСРВ VxWorks. Среди функций компьютера, устойчивого к значительным перепадам температур и имеющего защиту от радиации, — навигация, а также управление научным оборудованием и электропитанием космического аппарата.

Из 420 млн долл., потраченных на проект, 325 млн составил грант, полученный Университетом штата Аризона. Это учебное заведение также приютило у себя Центр управления, который командует космическим кораблём во время миссии и получает от него научные результаты.

[править] Цели проекта

Аппарат, который приземлился в зоне марсианской Арктики, призван ответить на три ключевых вопроса: пригодны ли полярные районы Марса для жизни, тает ли там периодически лед и как менялись погодные условия в зоне приземления в исторический период, а также исследовать особенности марсианского климата. Главной задачей миссии является поиск воды на Красной планете. «За водой» — именно так звучит неофициальный лозунг проекта. К тому же ожидается, что Phoenix Mars Lander станет ещё одной ступенькой на пути к будущему полёту на Марс людей.18 июня 2008 г. этот зонд нашёл лёд, который потом растаял. 1 августа 2008 г., после тщательного исследования, оказалось, что это вода.

[править] Программа научных исследований

Все научное оборудование, установленное на Phoenix, призвано решать задачи в пяти областях естествознания — гидрологии, геологии, химии, биологии и метеорологии. Polar Lander приземлился в районе полюса Марса между 65 и 75 градусами северной широты. Миссия рассчитана на 150 марсианских дней, в течение которых будет выдвинута механическая рука, задачей которой будет выкопать (вернее — выцарапать) яму во льду глубиной около полуметра и доставить полученные образцы грунта в мини-лаборатории космического корабля. Ожидается, что лёд и осадочные породы могут содержать органические вкрапления, свидетельствующие о существовании жизни на Красной планете.

Учёные надеются, что подобно земным пустыням, которые на первый взгляд кажутся безжизненными, но не являются таковыми, полярные пустыни Марса могут в настоящем или в прошлом быть обитаемыми — несмотря на то, что последний дождь там шёл, вероятно, несколько миллионов лет назад. Согласно некоторым расчётам, каждые 50 тыс. лет из-за вариаций орбиты на Марсе происходит потепление климата, в ходе которого лёд тает. И есть крошечная вероятность, что живые организмы, находящиеся в анабиозе, возвращаются в эти периоды к жизни.

[править] Научное оборудование

В целом Phoenix несет семь различных приборов, все вместе они способны исследовать зону высадки максимально комплексно.

[править] Средство визуального исследования Марса

В состав оборудования корабля входит построенная в Университете штата Аризона оптическая система Surface Stereo Imager (SSI). Она состоит из двух камер, смонтированных на выдвижной башенке высотой около 2 м, и предназначена для визуального исследования планеты. Система позволит получать стереоизображения арктической марсианской пустыни с разрешением 1024×1024 в оптическом и инфракрасном диапазонах. SSI будет поддерживать манипуляции механической руки и даст возможность формировать цифровые модели рельефа (ЦМР) окружающей корабль местности, что, в свою очередь, обеспечит создание трёхмерных виртуальных изображений марсианского пространства. Помимо этого SSI поспособствует геоморфологическому и минералогическому анализу Красной планеты. Ещё одной задачей является исследование оптических свойств атмосферы Марса, в частности — визуальная оценка количества пыли в воздухе.

Кроме вышеперечисленных задач, SSI будет вести наблюдение за количеством пыли, осаждающейся на приземлённом космическом аппарате, что позволит сделать вывод о скорости осадконакопления и особенностях протекания атмосферных и эрозионных процессов на планете, а также даст возможность оценивать запылённость солнечных батарей и вызванное этим фактором снижение количества энергии. Последнее напрямую влияет на время функционирования аппарата Phoenix.

[править] Камера механической руки

Установленная на конце механической руки камера Robotic Arm Camera (RAC) создана совместно учёными из Университета штата Аризона и немецким Институтом Макса Планка. Камера укреплена непосредственно возле ковша и позволяет в деталях видеть место, где проводится забор образцов грунта и льда.

Изображение стенок вырытой траншеи, как полагают учёные, позволит геологам определить наличие и очерёдность залегания напластований. В частности, изображения, на которых видны цвета и размеры частиц грунта, слагающего поверхность Марса в вертикальном разрезе, дадут возможность сделать выводы об изменении условий залегания осадков, а значит, и об истории изменения марсианского климата. Камера снабжена двумя источниками света, верхний из которых состоит из 36 голубых, 18 зелёных и 18 красных ламп, а нижний — из 16, 8 и 8 ламп соответственно. Помимо этого в состав устройства входят два моторчика, первый меняет фокусное расстояние объектива, а второй поднимает и опускает прозрачный пылезащитный кожух. Максимальное разрешение камеры — 23 микрона на пиксел.

[править] Механическая рука и метеорологическая станция

Основной инструмент корабля — механическая рука Robotic Arm (RA), она создана JPL и может двигаться вперёд-назад, вправо-влево, вверх и вниз, а также совершать круговые движения. Длина устройства составляет 2,35 м. На Земле RA испытывали в американской Долине Смерти, местности с очень твёрдым грунтом, где она смогла выкопать за 4 часа траншею глубиной 25 см.

В задачи метеорологического оборудования (MET, Meteorological Station), созданного Канадским космическим агентством, входит ежедневная фиксация изменений марсианской погоды путем использования датчиков температуры и атмосферного давления, а также измерение концентрации пыли и ледяного пара в воздухе Красной планеты с помощью лидара (light detection and ranging, LIDAR). Лидар будет посылать короткие импульсы света вертикально вверх и фиксировать отражённые атмосферой сигналы, что поможет выявить наличие невидимых невооружённым глазом облаков, тумана и мест концентрации пыли. При этом температура на планете будет измеряться с помощью трёх термопар, установленных на выдвижной башенке высотой 1,2 м. Такое инженерное решение сможет фиксировать вертикальный профиль температуры у поверхности Марса.

[править] Микроскопы

Модуль MECA (Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer), создание которого курировалось JPL, включает в себя оптический и сканирующий атомно-силовой микроскопы. Работа последнего основана на использовании сил атомных связей, действующих между атомами вещества. Атомный микроскоп — результат работы швейцарского консорциума, а оптический создан Университетом штата Аризона.

Максимальное разрешение оптического микроскопа — 4 мкм, атомного — 10 нм. Микроскопические изображения марсианского грунта будут использоваться, в частности, для поиска доказательств того, что изучаемый субстрат когда-либо подвергался воздействию воды. Для этого будет проводиться поиск крошечных вкраплений глины. Оптический микроскоп снабжён инструментами подсветки — в его состав входят красная, зелёная, синяя и ультрафиолетовая лампы. Одноразовые средства подготовки образцов при этом созданы с использованием силикона.

Помимо этого в состав MECA входит инструмент для химического анализа растворенных в воде образцов грунта. Подобный метод исследования позволяет определять pH полученного раствора, а также выявлять наличие кислорода, углекислого газа, хлоридов, бромидов и сульфатов. MECA также содержит инструмент для определения тепловой и электрической проводимости образцов — для этого используются три иглы, вмонтированные в верхнюю часть механической руки.

[править] Масс-спектрометр

Модуль TEGA (Thermal and Evolved Gas Analyzer), построенный университетами штатов Аризона и Техаса в Далласе, является предметом особой гордости команды Phoenix. Устройство содержит восемь миниатюрных одноразовых муфельных печек, в которых происходит нагревание образцов марсианского грунта. По своим размерам каждая такая печка напоминает стержень шариковой ручки. Нагревание проходит медленно, при этом определяется теплоёмкость образца. Когда температура в печке достигает 1000 °C, нагретый материал начинает выделять газ, который анализируется встроенным масс-спектрометром, определяющим концентрацию конкретных молекул и атомов в образце.

[править] Фотографирование на спуске

Последний из инструментов, Mars Descent Imager (MARDI), был создан компанией Malin Space Science Systems, и представляет собой камеру, которая может использоваться для фотографирования места спуска в процессе снижения аппарата на поверхность Марса. Ожидалось, что съёмка начнётся после того, как Phoenix снизится до высоты примерно в 7 км и сбросит термозащиту. Фотографии помогут точно определить место, где сел корабль, а также предоставить информацию о географических, геоморфологических и геологических особенностях близлежащего ландшафта.

Полученные снимки также могут помочь определить, является ли место посадки типичным для приполярных регионов Марса. То есть могут ли полученные в ходе проекта результаты быть распространены на всю арктическую марсианскую пустыню.

MARDI весит около полукилограмма и, как предполагалось, израсходует на создание серии снимков не более 3 Вт электричества. Угол обзора при этом будет составлять 66°, размер каждой фотографии 1024×1024 пиксела, а время экспозиции равно 4 мс.

Однако, предстартовые тесты летательного аппарата идентифицировали потенциальную проблему в обработках данных от камеры в течение критических моментов заключительного этапа посадки на поверхность планеты. Это привело к решению не использовать камеру.

Инструмент также содержит микрофон, который, равно как и камера, не был использован.

[править] Хронология миссии

Для миссии «Феникс» окно запуска в сторону Марса находилось в периоде с 3 по 24 августа 2007 года. Из-за «Феникса» на сентябрь был перенесён запуск миссии «Dawn».

[править] Запуск

«Феникс» был запущен 4 августа 2007 года в 09:26:34 UTC с помощью ракеты-носителя Дельта II 7925 с мыса Канаверал во Флориде, США. Вес ракеты на старте составлял более 280 тонн.^[7]

[править] Научные результаты

[править] Галерея

Сборка аппарата в «НАСА» и первые его снимки.

		Поверхность Марса.
Поверхность Красной планеты.		Круговое изображение 360°.

[править] Текущее состояние

• Аппарат Phoenix нашёл воду на Марсе.^[8]
• Ухудшившиеся погодные условия в марсианской арктике разрядили батареи аппарата. Во всяком случае, учёные не получают от него сигналов со 2 ноября, когда состоялся последний короткий сеанс связи Phoenix с Землёй.

[править] Интересные факты

Запущенный с Земли в августе 2007 года и совершивший в мае 2008 посадку на Марс в районе его северного полюса зонд Феникс привёз на Красную планету цифровую библиотеку научной фантастики.^[9]

[править] Ссылки

	Портал «Космонавтика»
	Phoenix на Викискладе?
	Phoenix в Викиновостях?

• Сайт миссии(англ.)
• PC Week: Phoenix Mars Lander: две планеты и семь инструментов
• Новости@mail.ru:"Феникс" приземлится на Марсе.
• Новости@mail.ru:Получен первый радиосигнал с Марса.
• Звук посадки зонда, который зафиксировал Mars Express
• «Феникс»: три дня на Марсе
• Phoenix на Twitter
• С помощью «Феникса» на Марс могли быть занесены земные микроорганизмы
• Рука «Феникса» обнаружила лед под слоем марсианской почвы
• Феникс сфотографировал смерчи на Марсе.

[править] Примечания

п·о·р Исследования Марса космическими аппаратами
С пролётной траектории	Маринер-4 · 6 · 7 · Марс-4 · Розетта · Dawn
С орбиты	Маринер-9 · Марс-2 · 3 · 5 · 6 · Viking 1 · 2 · Фобос-2 · Марс Глобал Сервейор · Марс Одиссей · Марс-экспресс · Mars Reconnaissance Orbiter
Спускаемыми аппаратами / марсоходами	Марс-3 · Викинг-1 · Викинг-2 · Sojourner · Spirit · Opportunity · Phoenix
Будущие миссии	Фобос-Грунт и Yinghuo-1 (2009) · Mars Science Laboratory (2011) · MetNet (2009—2019) · MAVEN (2013) · Mars Science and Telecommunications Orbiter (2013) · ExoMars (2016) · Astrobiology Field Laboratory (2016) · Mars Sample Return Mission (2018)
Провалившиеся программы	Марс-2 (марсоход) · Mars Surveyor 98 (программа) · Mars Polar Lander · Марс-96 · Бигль-2
См. также	Марс · Изучение Марса · Колонизация Марса
Жирный курсив обозначает действующие АМС