Марс 96
 Сборка зонда Марс 96 | |
| Имена | Марс-8 |
|---|---|
| Тип миссии | Марсианский орбитальный аппарат посадочный модуль Пенетраторы |
| Оператор | Роскосмос |
| ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ | 1996-064А |
| САТКАТ нет. | 24656 |
| Продолжительность миссии | Не удалось выйти на орбиту |
| Свойства космического корабля | |
| Космический корабль | Марс 96 |
| Производитель | NPO Lavochkin |
| Стартовая масса | 6180 кг (13620 фунтов) |
| Сухая масса | 3159 кг (6964 фунта) |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 16 ноября 1996 г., 20:48:53 UTC |
| Ракета | Протон-К / Д-2 |
| Запуск сайта | космодром Байконур , Участок 200/39 |
| Подрядчик | Государственный космический научно-производственный центр имени Хруничева |
| Вступил в сервис | Не удалось выйти на орбиту |
| Конец миссии | |
| Дата распада | 17 ноября 1996 г. |
| Орбитальные параметры | |
| Справочная система | Геоцентрическая орбита |
| Режим | Низкая околоземная орбита |
«Марс-96» (иногда называемый «Марс-8 ») — неудачная миссия на Марс, запущенная в 1996 году для исследования Марса Российскими космическими силами советской программе исследования Марса и не имеющая прямого отношения к одноимённой . После отказа второй четвертой ступени зонд снова вошел в атмосферу Земли , расколовшись на 320 км (200 миль) часть Тихого океана , Чили и Боливии . [1] Космический корабль «Марс-96» был основан на зондах «Фобос», запущенных к Марсу в 1988 году. В то время они имели новую конструкцию, и оба в конечном итоге вышли из строя. В миссии «Марс 96» конструкторы считали, что исправили недостатки зондов «Фобос», но ценность их улучшений так и не была продемонстрирована из-за разрушения зонда на этапе запуска.
История
[ редактировать ]Марс 96, единственный советский/российский лунный или планетарный зонд в 1990-х годах, представлял собой амбициозную миссию по исследованию эволюции марсианской атмосферы, ее поверхности и недр. Первоначально запланированные как два космических корабля, Марс 94 и Марс 96, миссии были отложены и стали Марс 96 и Марс 98. Впоследствии Марс 98 был отменен, в результате чего Марс 96 стал первой российской миссией в дальний космос за пределами околоземной орбиты после распада Советского Союза. Весь космический корабль состоял из орбитального аппарата, двух небольших автономных станций и двух независимых пенетраторов. [2]
Однако это была очень амбициозная миссия и самый тяжелый межпланетный зонд, запущенный на тот момент. Миссия включала в себя большой набор инструментов, предоставленных Францией , Германией , другими европейскими странами и Соединенными Штатами . Подобные инструменты с тех пор использовались на Марсе-Экспрессе , запущенном в 2003 году. Научным руководителем проекта был Александр Захаров .
Научные цели
[ редактировать ]Марс 96 был призван улучшить наше понимание Марса. Научной целью миссии было изучение истории эволюции поверхности, атмосферы и внутреннего строения планеты. Во время круиза должны были быть проведены другие исследования, такие как астрофизические исследования. Их можно разделить на несколько категорий:
Марсианская поверхность
[ редактировать ]Исследования марсианской поверхности должны были включать глобальную топографическую съемку, минералогическое картирование, состав почвы, изучение криолитозоны и ее глубинного строения.
Атмосфера
[ редактировать ]Исследования атмосферы должны были включать климат, содержание определенных элементов, ионов и химических веществ, таких как вода, углекислый газ, озон и другие, общий глобальный мониторинг, изменения давления с течением времени и характеристику аэрозолей.
Внутренняя структура
[ редактировать ]Исследования строения планеты заключались в определении толщины коры, изучении марсианского магнитного поля, изучении теплового потока , поиске возможности существования действующих вулканов и изучении сейсмической активности.
Плазменные исследования
[ редактировать ]Исследования плазмы заключались в изучении силы и ориентации магнитного поля, изучении ионов и энергетического состава плазмы во время межпланетного полета и вблизи Марса, а также изучении магнитосферы и ее границ.
Астрофизические исследования
[ редактировать ]Астрофизические исследования должны были проводиться во время межпланетного круиза. Они включали исследования космических гамма-всплесков и изучение колебаний Солнца и других звезд.
Дизайн
[ редактировать ]
Орбитальный аппарат
[ редактировать ]Орбитальный аппарат Марс 96 представлял собой 3-осевой стабилизированный космический корабль по Солнцу/звезде, который был основан на конструкции орбитальных аппаратов Фобоса . Он имел развертываемые антенны высокого и среднего усиления. две большие солнечные панели По обеим сторонам космического корабля были прикреплены . У него также была сбрасываемая двигательная установка, которую нужно было отделить через некоторое время после выхода на орбиту Марса. На вершине космического корабля были прикреплены две наземные станции. К двигательной установке были прикреплены два «Пенетратора». Он также имел систему МОРИОН, которая была центральным интерфейсом, микропроцессором и системой памяти. Орбитальный аппарат имел полную массу с топливом 6180 кг. Он имел сухую массу 3159 кг.
Наземная станция
[ редактировать ]
Каждая наземная станция содержалась в аэрооболочке высотой около 1 метра и диаметром около 1 метра. Каждая станция имела станционный блок обработки данных (СДПИ) для управления работой станции, телекоммуникационный блок с передатчиком и приемником для передачи данных, а также источник питания, состоящий из двух радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ), аккумулятора и электроники для контроль заряда аккумулятора. На каждой наземной станции также был компакт-диск с научно-фантастическими рассказами, звуками и рисунками, которые вдохновили на исследование Марса. Он был задуман как подарок будущим исследователям человечества. Ожидаемый срок службы каждой наземной станции составлял один год.
Пенетратор
[ редактировать ]Каждый пенетратор состоял из двух основных структур: носовой части и задней части корпуса. Когда пенетратор ударялся о поверхность, носовая часть корпуса была спроектирована так, чтобы отделяться и погружаться на глубину от 5 до 6 метров, в то время как кормовая часть оставалась на поверхности, соединенной с носовой частью проводами. В носовой части размещалось служебное оборудование и часть анализирующего комплекса, а в кормовой — остальная часть анализирующего комплекса и радиооборудование. Каждый пенетратор питался от радиоизотопного термоэлектрического генератора (РТГ) и аккумулятора. Ожидаемый срок службы каждого пенетратора составлял один год.
Инструменты
[ редактировать ]Орбитальный аппарат
[ редактировать ]
- АРГУС
- Платформа ARGUS состояла из двух телекамер и картографического спектрометра. АРГУС имел собственную многопроцессорную систему управления, навигационную телевизионную камеру (не связанную с двумя другими), систему сбора данных с памятью объемом 1,5 Гбит , систему терморегулирования и систему бортовой калибровки. Он был разработан для наведения прикрепленных к нему инструментов с высокой точностью по всем трем осям.
- СТРАНА
- Платформа PAIS предназначена для установки и наведения приборов SPICAM, EVRIS и PHOTON.
- HRSC
- Стереоскопическая телевизионная камера высокого разрешения (HRSC) была разработана для детальных топографических исследований и атмосферных исследований структуры облаков, яркости конечностей и особенностей терминатора. Это была одна из камер, установленных на платформе ARGUS. Дизайн был повторно использован в камере Mars Express HRSC.
- ВАОСС
- Широкоугольная стереоскопическая телевизионная камера (WAOSS) была разработана для глобального мониторинга Марса с течением времени, для изучения движения облаков, изменений поверхности из-за пылевых бурь и других долгосрочных наблюдений за поверхностью и атмосферой. Он был установлен на платформе ARGUS.
- ОМЕГА
- Спектрометр видимого и инфракрасного картирования (OMEGA) был разработан для картирования состава поверхности Марса из магматических пород, осадочных пород, почв, морозов и льдов. Предполагалось также нанести на карту основные газообразные и твердые компоненты атмосферы. Он был установлен на платформе ARGUS.
- ПФС
- Планетарный Фурье-спектрометр был разработан для проведения специализированных исследований поверхности и атмосферы. Атмосферные исследования включали мониторинг трехмерных полей температуры и давления, глобальное картирование ветров, изменений содержания воды и окиси углерода в пространстве и времени, а также оптической толщины, фазовой функции, распределения по размерам и химического состава аэрозолей. Поверхностные исследования включали температурные и теплофизические свойства почв, минералогический состав поверхности, поверхностные конденсаты, альтиметрию.
- ТЕРМОСКАН
- Картографический радиометр предназначен для определения тепловой инерции почвы, мониторинга суточной и сезонной динамики температурного режима, поиска аномальных источников тепла и тепловых исследований атмосферы.
- SVET
- Картографический спектрометр высокого разрешения предназначен для спектрофотометрии Марса в полосах поглощения некоторых горных пород, которые могут существовать, с целью определения их состава, изучения природы аэрозолей и преобразования данных ТЕРМОСКАН в цифровую форму, совместимую с системой МОРИОН.
- Шип
- Основными задачами многоканального оптического спектрометра было определение вертикальных профилей озона, водяного пара, окиси углерода, аэрозолей и температуры в средних и нижних слоях атмосферы, диагностика ионосферы, глобальное распределение водяного пара и построение Плотностная модель атмосферы. Он был установлен на платформе PAIS.
- УВС-М
- Ультрафиолетовый спектрофотометр должен был найти распределение водорода , гелия и кислорода в верхних слоях атмосферы, найти содержание дейтерия в атмосфере, составить высотный профиль атмосферы и найти нейтральную составляющую межпланетной среды.
- ЛВР
- Длинноволновой радар использовался в экспериментах GRUNT и PLASMA. Задачи ГРУНТа заключались в изучении подстилающей поверхности марсианских криолитосфер, определении глубины залегания льдосодержащих пород и их географического распространения, а также оценке диэлектрических параметров грунта. Задачами ПЛАЗМЫ было изучение глобального распределения высотных профилей концентрации электронов в верхней ионосфере для изучения динамики взаимодействия солнечного ветра с атмосферой Марса .
- ФОТОН (или ФОТОН)
- Гамма-спектрометр должен был с высоким пространственным разрешением и высокой точностью картировать элементный состав горных пород, определять содержание природных радиоактивных элементов и основных породообразующих элементов. Он был установлен на платформе PAIS.
- НЕЙТРОН-С
- Нейтронный спектрометр был предназначен для исследования содержания воды в поверхностных слоях марсианского грунта .
- МАМА
- Четверной масс-спектрометр был разработан для определения состава верхних слоев атмосферы и ионосферы , измерения высотных профилей ионного и нейтрального состава атмосферы, измерения и обновления соотношений изотопов, а также измерения сезонных и суточных изменений атмосферы и ионосферы.
- грубый
- Энерго-масс-ионный спектрограф и сканер нейтральных частиц был разработан для измерения взаимодействия между плазмой и нейтралами вблизи Марса.
- ТЕЛЕМА
- Быстрый всенаправленный несканирующий ионный энерго-массовый анализатор был разработан для исследования тонкой структуры, динамики и происхождения околомарсианской плазмы с измерением трехмерных функций распределения разновидностей горячих ионов с высоким временным разрешением.
- ДИМИО
- Всенаправленный ионосферный масс-спектрометр был разработан для исследования динамики ионосферы и ее взаимодействия с солнечным ветром.
- МАРИПРОБ
- Спектрометры ионосферной плазмы были разработаны для измерения марсианской ионосферы и конвекции холодной плазмы в магнитосфере.
- МАРЕМФ
- Электростатический анализатор и магнитометр должен был производить измерения вектора магнитного поля и трехмерного распределения электронов и ионов в плазменной среде Марса и в солнечном ветре.
- ЭЛИСМА
- Комплекс «Волна» предназначен для измерения взаимодействия солнечного ветра с плазменной средой Марса, выявления нестабильностей в ионосфере и магнитосфере, исследования волн атмосферного происхождения, генерируемых песчаными бурями и молниями, глобального картографирования плазменных конвекций, поиска распределения тепловой температуры плазмы. и плотности до высоты 300 км и отслеживать динамические взаимоотношения между верхней атмосферой и нижней ионосферой.
- САНКИ
- Спектрометр заряженных частиц низкой энергии был разработан для детального изучения излучения энергичных частиц в марсианской среде и мониторинга космических лучей низкой энергии во время межпланетного полета.
- ПГС
- Прецизионный гамма-спектрометр был разработан для измерения гамма-излучения поверхности Марса, мощных солнечных вспышек и гамма-всплесков.
- СИРЕНЬ-2
- Целью исследования космических и солнечных гамма-всплесков было определение с высокой точностью локализации источника гамма-всплеска, анализ особенностей низкоэнергетического поглощения в спектрах, а также исследование теплового излучения на стадии затухания гамма-всплеска. -лучевой всплеск.
- ЭВРИС
- Инструмент EVRIS Investigations of Oscillations in Stars был разработан для исследования пульсации, вращения и внутренней структуры звезд, а также измерения фотометрических микропеременностей, вызванных этими колебаниями. Он был установлен на платформе PAIS.
- СОЯ
- Фотометр солнечных колебаний был разработан для изучения внутренней структуры Солнца.
- РАДИУС-М
- Комплекс радиационно-дозиметрического контроля предназначен для исследования радиации во время межпланетного полета и вблизи Марса, прогнозирования дозы облучения космического корабля, контроля дозиметрии на борту космического корабля, изучения распространения заряженных частиц в межпланетном пространстве, оценки метеоритной опасности для космического корабля.
Наземная станция
[ редактировать ]Две наземные станции, каждая из которых имеет:
- ЧТО
- Система метеорологических приборов имела датчик температуры, датчик давления, датчик относительной влажности, оптический датчик глубины (ODS) для сравнения интенсивности прямого и рассеянного солнечного света, а также ионный анемометр, используемый для обнаружения ионного тока и ионизации атмосферы.
- ДПИ
- Прибор фазы спуска имел акселерометр и датчик температуры.
- АЛЬФА
- был Рентгеновский спектрометр альфа-частиц разработан для измерения элементного состава марсианских почв.
- ОПТИМИЗМ
- «ОПТИМИСМ» содержал магнитометр, сейсмометр, инклинометр и блок электроники.
- ДеКам
- Камера фазы спуска была разработана для съемки во время спуска с парашютом.
- ПанКам
- Панорамная камера была разработана для съемки телевизионной панорамы ландшафта вокруг Наземной станции.
- МОкс
- Марсианский окислительный эксперимент был разработан для изучения присутствия окислителя в марсианской почве и атмосфере.
- МАПекс
- Пластик и кремний зарегистрировали излучение для эксперимента по микроэлектронике и фотонике. Размещено на этикетке компакт-диска.
Пенетраторы
[ редактировать ]Два пенетратора, каждый из которых имеет:
- Телевизионная камера ТВС
- Предназначен для получения панорамных изображений окружающего ландшафта и наблюдения за возможной активностью (например, вулканической активностью).
- НАБОР СО МНОЙ
- Предназначен для натурных измерений метеорологических параметров поверхности.
- ВЕСЕННИЙ ГАММА-спектрометр
- Предназначен для оценки элементного состава пород поверхности Марса.
- Рентгеновский спектрометр «АНГСТРЕМ»
- Предназначен для оценки элементного состава подземных пород.
- АЛЬФА АЛЬФА-П спектрометр
- Предназначен для оценки химического состава горных пород.
- НЕЙТРОН Спектрометр НЕЙТРОН-П
- Предназначен для измерения влажности и плотности горных пород.
- ГРУНТ акселерометр
- Предназначен для исследования механических характеристик путем определения силы/времени сопротивления, профиля скорости/времени, а также профиля и глубины проникновения.
- ТЕРМОЗОНД
- Предназначен для теплофизического исследования поверхностного слоя горных пород.
- Сейсмометр КАМЕРТОН
- Предназначен для изучения строения коры планеты.
- Магнитометр ИМАП-6
- Предназначен для изучения собственного магнитного поля Марса и магнитных свойств горных пород.
Планируемая миссия
[ редактировать ]Запуск
[ редактировать ]Запуск должен был состояться 16 ноября 1996 года на ракете-носителе 8К82К/11С824Ф «Протон» . Это четырехступенчатая ракета в конфигурации, которая до этого летала только дважды, оба раза для запуска космического корабля Фобос к Марсу в 1988 году. Первые три ступени должны были сгорать до исчерпания топлива. Четвертая ступень, получившая название «Блок Д-2», затем запустится, чтобы вывести ее и космический корабль на стояночную орбиту вокруг Земли . Позже он должен был снова загореться, чтобы начать маневр трансмарсианской инъекции. После остановки четвертой ступени космический корабль должен был отделиться, развернуть антенны и использовать двигательную установку для завершения сгорания. После завершения работ космический корабль должен был развернуть свои солнечные панели и научную платформу PAIS.
Межпланетный круиз
[ редактировать ]Круиз должен был занять около 10 месяцев. По пути были запланированы две корректировки курса. Астрофизические исследования также должны были проводиться во время межпланетного круиза. Прибытие на Марс должно было состояться 12 сентября 1997 года.
Прибытие
[ редактировать ]За четыре-пять (предпочтительно пять) дней до прибытия космический корабль должен был отправить обе наземные станции на посадку в двух разных местах в северном полушарии. После спуска космический корабль выполнит маневр отклонения, чтобы изменить траекторию орбитального аппарата на пролетную траекторию при подготовке к выводу на орбиту. В нужный момент, повернув главный двигатель двигательной установки по направлению полета, космический корабль должен был замедлиться и выйти на орбиту Марса. Первоначальная орбита Марса будет иметь перицентр 500 км, апоапсис около 52 000 км и орбитальный период 43,09 часа.
Посадка на наземную станцию
[ редактировать ]Пока орбитальный аппарат выполнял выведение на орбиту, обе наземные станции должны были совершить мягкую посадку на Марс. Обе последовательности приземления были идентичны. Они начались с того, что корабль замедлился из-за аэродинамического давления. На высоте 19,1 км произойдет раскрытие парашюта с последующим отделением теплового экрана на 18,3 км и раскрытием подушек безопасности на 17,9 км. Когда посадочный модуль, поддержанный подушками безопасности, упадет на землю, парашют отделится. Подушка безопасности в конечном итоге остановилась, после чего обе подушки безопасности разделились, обнажив посадочный модуль. Четыре лепестка раскроются, и посадочный модуль подаст сигнал орбитальному аппарату, когда тот пройдет над местом приземления.
Орбита Марса
[ редактировать ]Первой задачей, которую орбитальный аппарат должен был выполнить после выхода на орбиту Марса, было получение сигнала от обеих наземных станций для подтверждения посадки. Окно для посадки «Пенетраторов» будет через семь-двадцать восемь дней после выхода на орбиту Марса. Первичная научная фаза орбитального аппарата не могла начаться до тех пор, пока не будут выпущены оба пенетратора и не будет отброшена двигательная установка.
Посадка пенетратора
[ редактировать ]Приземление каждого пенетратора будет одинаковым. Все началось с раскрутки пенетратора для обеспечения устойчивости с последующим отделением от орбитального аппарата. Пенетратор запустит твердотопливный ракетный двигатель , который начнет сбрасывать его с орбиты. Через 20–22 часа пенетратор столкнется с марсианской атмосферой. Затем он срабатывает тормозное устройство. При ударе передняя часть тела отделяется и уходит глубже основного тела. Затем он выполняет сеанс связи с орбитальным аппаратом для подтверждения посадки.
Первичная научная фаза орбитального аппарата
[ редактировать ]
Примерно через месяц после выхода на орбиту, после того как пенетраторы будут выпущены, орбитальный аппарат сбросит свою двигательную установку. Двигательная установка будет мешать развертыванию прибора LWR и платформы ARGUS, и от нее придется отказаться до того, как начнется первичная научная фаза. Номинальная миссия орбитального аппарата продлилась бы один земной год. После списания двигательной установки на орбитальном аппарате появилась система тяги малой мощности для поддержания орбиты. Во время номинальной фазы пролет Деймоса был возможен, но пролет Фобоса был невозможен до завершения номинальной миссии. Если бы была одобрена расширенная миссия, аэроторможение в течение двух-трех месяцев сократило бы орбитальный период примерно до девяти часов.
Провал миссии
[ редактировать ]Ракета-носитель стартовала 16 ноября 1996 года в 20:48:53 UTC . Ракета -носитель работала нормально до стояночной орбиты. Запланированное второе горение четвертой ступени «Блока Д-2» не состоялось. Космический корабль отделился, а затем автоматически запустил двигатель. К сожалению, без сгорания четвертой ступени космический корабль опустил перигей обратно в атмосферу Земли, что привело к повторному входу в атмосферу. Четвертая ступень снова вышла на более позднюю орбиту. Между американскими и российскими источниками существуют разногласия по поводу сроков. [3]
Выводы
[ редактировать ]Экспертная комиссия не смогла определить, произошла ли катастрофа «Марса-96» блока ракеты-носителя «Протон-К» «Блок Д-2» из-за отказа разгонного или из-за неисправности самого космического корабля «Марс-96» . Комиссия по расследованию сбоев пришла к выводу, что отсутствие телеметрических данных на критических этапах миссии не позволило определить причину сбоя. Авария произошла при втором включении разгонного блока «Протон Блок Д-2», когда космический корабль находился вне зоны досягаемости российских наземных станций. Космический корабль «Марс-96» нес 200 граммов плутония-238 в виде небольших гранул. Они были спроектированы так, чтобы выдерживать жару и удары, и, как полагают, пережили возвращение в атмосферу. Ступень «Блок Д-2» не содержала плутония. Предполагается, что космический корабль разбился где-то в овале длиной 320 км и шириной 80 км, протянувшемся с юго-запада на северо-восток и расположенном в 32 км к востоку от Икике, Чили . Никакие части космического корабля или верхней ступени не были обнаружены. [4]
Судьба плутониевого топлива
[ редактировать ]Первоначально считалось, что сборка Марса 96 сгорела в атмосфере, а обломки упали в Тихий океан . [3] Однако в марте 1997 года Космическое командование США признало, что оно неверно рассчитало траекторию возвращения спутника в атмосферу. «Мы узнали о ряде свидетельств очевидцев о входе в атмосферу через средства массовой информации через несколько недель после того, как вход в атмосферу произошел», — написал майор Стивен Бойлан, начальник отдела СМИ Космического командования США в Колорадо-Спрингс, штат Колорадо. . «После дальнейшего анализа мы считаем вполне разумным, что удар на самом деле пришелся на сушу». [1] Марс 96 нес четыре аппарата, предназначенных для входа в марсианскую атмосферу, два наземных пенетратора и две наземные станции. Они почти наверняка пережили бы вход в атмосферу Земли. Два поверхностных пенетратора были спроектированы так, чтобы выдерживать удары о землю. Несмотря на это, а также на тот факт, что четыре сборки содержали в общей сложности 200 граммов плутония-238 в качестве топлива, русские до сих пор не предприняли никаких усилий по его восстановлению. [1]
Миссии на базе Марса 96
[ редактировать ]Ряд более поздних миссий, как запланированных, так и успешных, основаны на технологии Mars 96 , например Mars Express ЕКА (запущен в 2003 году), NetLander (отменен) и его преемник MetNet (предлагается к запускам в 2016–2019 годах), отменены . [ нужна ссылка ] Некоторые конструкции оборудования Марса 96 использовались для экспериментов МАРС-500 . [5]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Джеймс Оберг (6 марта 1999 г.). «Зонд, упавший на Землю» . Новый учёный . Проверено 9 сентября 2009 г.
- ^ «За пределами Земли: хроника освоения дальнего космоса, 1958-2016» . НАСА. 2018 . Проверено 15 мая 2021 г.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе . - ^ Jump up to: а б Игорь Лисов, с комментариями Джима Оберга (19 сентября 1996 г.). «Что на самом деле произошло с Марсом-96?» . Федерация американских ученых (fas.org) . Проверено 9 сентября 2009 г.
- ^ Отказ Марса 96 - График времени от запуска до повторного входа в атмосферу
- ^ "Архивная копия видеоконференции Москва-Пекин: "Проект Марс-500 - предварительные итоги" - ОБНОВЛЕНИЕ" . Архивировано из оригинала 18 августа 2011 года . Проверено 6 февраля 2011 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
