Mars Pathfinder

Mars Pathfinder ("Mars explorer" i analogi med utforskaren; i källorna även Mars Pathfinder [1] [2] eller Mars Pathfinder [3] ) är ett NASA- program för studier av Mars med hjälp av en stationär Marsstation och Sojourner - rover ( sv . Sojourner  - "resident"). Stationen döptes senare om till Carl Sagan Memorial Station . Sojourner blev den första rover som opererade utanför Earth-Moon-systemet.  

Huvudmålet med programmet var att utveckla tekniska lösningar, såsom ett billigt landningsschema; ett ytterligare mål var att bedriva vetenskaplig forskning: få bilder av ytan, studera sammansättningen av stenar med hjälp av en spektrometer [4] , studera atmosfären [5] .

Flygförlopp

Mars Pathfinder, med en total massa på 895 kg och dimensioner på 1,5 × 2,65 m (inklusive bränsle och Sojourner-rover med dimensionerna 65x48x30 cm och en vikt på 11,5 kg [6] ) sjösattes den 4 december 1996 av NASA med hjälp av en raket - Delta 2 en månad efter lanseringen av Mars Global Surveyor . Landningen av apparaten på ytan av Mars ägde rum den 4 juli 1997 i Aresdalen , i regionen Chryse Planitia- slätten .

Nedstigningsfordonet kom in i atmosfären med en hastighet av mer än 7,5 km/s [7] , medan värmeisoleringsskyddet skyddade det från överhettning under retardation i atmosfären. Frontskärmen släckte hastigheten till 400 m/s inom två minuter. Då öppnades en fallskärm med en diameter på 12,7 m. Cirka 8 sekunder innan den träffade ytan slogs bromsmotorerna på och de stötdämpande cylindrarna blåstes upp. Enheten nådde Mars yta med en hastighet av 25 m/s (90 km/h) och studsade av den flera gånger tills den stannade helt.

På grund av ett fel på NASA Long Distance Network- stationen var det inte möjligt att separera rovern den dagen. Dessutom upptäcktes kommunikationsinstabilitet mellan Martian-stationen och rovern, som eliminerades först klockan 17:00 nästa dag [5] .

Den 5 juli lämnade Sojourner-rovern Mars-stationen och den 6 juli påbörjade vetenskapliga experiment (i synnerhet studiet av den närmaste stenen). Den 6 juli sändes också ett cirkulärt panorama, taget av kameran på Martian-stationen. I framtiden studerade rover flera stenar, och stationen mätte vindparametrar, temperatur och tog bilder.

Den 27 september 1997 ägde den sista kommunikationssessionen med Martian-stationen rum (en signal som inte innehöll några data kunde tas emot förrän den 7 oktober, och försök att upprätta kommunikation med den gjordes fram till mars 1998). Den 10 mars 1998 förklarades Mars Pathfinder-programmet avslutat. Martian-stationen arbetade på planetens yta i 3 månader, mycket mer än den beräknade tiden (enligt planen - från en vecka till en månad).

Enligt forskarna uppstod felet på grund av ett batteri som gick sönder på grund av ett stort antal urladdnings-/laddningscykler. Batteriet användes för att värma upp stationens elektronik till strax över den förväntade natttemperaturen på Mars. Efter ett batteriavbrott ledde låga temperaturer till fel på kritiska system och slutligen förlust av kommunikation.

Beskrivning av rymdfarkosten

Mars Station

Marsstationen (se diagram ) är utrustad med tre solpaneler med en total yta på 2,8 m², vilket ger 35 W effekt på en solig dag. Utöver dem var stationen även utrustad med batterier.

Marsstationen hade en kamera (IMP) placerad på en infällbar mast upp till 1,8 m hög Kameran är utrustad med två optiska ingångar (för att få stereobilder) och filter med 12 färgnyanser (exponeringar genom olika filter efter kombination gör det möjligt för att få färgbilder). Det meteorologiska komplexet ASI/MET installerades vid stationen med sensorer för mätning av vindhastighet och riktning, atmosfärstryck och temperatur, samt magneter för att utvinna magnetiska partiklar upp till 0,1 mm i storlek från marken.

Martian-stationen var utrustad med antenner med hög och låg förstärkning (vissa dagar fanns det inte tillräckligt med elektricitet för att driva huvudantennen med hög förstärkning och data överfördes över antennen med låg förstärkning med en hastighet av 40-150 bps; huvudantennen tillät kommunikation vid hastigheter över 8 Kbps). Stationen styrdes av en RAD6000 -dator med en 32-bitars processor och 128 MB minne. Operativsystemet VxWorks [8] användes ombord .

Sojourner rover

Roverns massa (se diagram ) var, tillsammans med all utrustning, cirka 15,5 kg, vikten under arbetet på Mars yta var 10,6 kg; dimensioner - 0,65×0,48×0,3 m. Sojourner använder 11 RE016DC DC-motorer med en effekt på 3,2 W, skapade av Maxon Motor . Sex motorer vrider på hjulen, en för varje hjul, 4 ställer in färdriktningen och den sista höjer och sänker spektrometern. Motorer tål temperaturer ner till -100 °C [9] .

Rovern var utrustad med sex hjul med en diameter på 13 cm, som vart och ett kan rotera oberoende. Enheten kan luta upp till 45° utan att vända och övervinna hinder upp till 20 cm höga.

Sojourner drevs av en solpanel med galliumarsenidceller . Batteriyta 0,2 m², tillverkad av Tecstar Inc. ". Batteriet räckte för att driva enheten i flera timmar om dagen, även i molnigt väder. Dessutom hade roverren tre radioisotopelement med flera gram plutonium-238 för att upprätthålla den erforderliga temperaturen i den elektroniska enheten.

Rovern upprätthöll kontakt med jorden genom Mars-stationen. Rovern var utrustad med tre kameror - ett främre stereosystem och en bakre enkelkamera. Apparaten hade också en spektrometer för att studera den kemiska sammansättningen av stenar. Sojourner styrdes av en 8-bitars Intel 80C85-processor som körde på 100 kHz , mängden RAM var 512 kB , och det fanns också en 176 kB solid-state flashminne . Fungerade utan operativsystem .

Vetenskapliga resultat

Efter att ha fått flera bilder av himlen vid olika positioner av stjärnan kunde forskare fastställa att radien för partiklarna i sammansättningen av den rosa disen är cirka 1 mikrometer. Att döma av färgen är jorden rik på järnhydroxid, vilket stödjer teorin om ett varmt, fuktigt klimat tidigare. Pathfinder bar ett antal magneter ombord för att mäta det magnetiska innehållet i marsdamm. Till slut var alla magneter utom en täckta av damm. Eftersom den svagaste magneten inte samlade några jordpartiklar på sig själv drogs slutsatsen att luftburet damm inte innehåller ren magnetit (magnetisk järnmalm) eller oximagnetiter . Sannolikt har dammsättningen framkallats av järnoxid (Fe 2 O 3 ). Senare, med hjälp av enklare instrument, upptäckte Spirit Rover att endast närvaron av magnetit kunde förklara de magnetiska egenskaperna hos damm och jord på Mars.

Daglig spårning av Doppler-skiftet och mindre frekvent mätning av avståndet mellan rymdfarkosten och djuprymdskommunikationsstationer under kommunikationssessioner gjorde det möjligt att bestämma marsstationens position och riktningen för Mars rotationsaxel. De erhållna uppgifterna, med hänsyn till den information som tidigare erhållits av vikingalandarna , gjorde det möjligt att förbättra bestämningen av Mars precessionskonstant med en faktor tre. En viss grad av precession överensstämmer med hypotesen att den icke-hydrostatiska komponenten av poltröghetsmomentet beror på existensen av det enorma vulkaniska höglandet Tharsis . Det beräknas att radien för Mars metalliska kärna är från 1300 till 2000 km. [tio]

Totalt överfördes 16,5 tusen bilder av kameran från Martian-stationen och 550 bilder av roverens kameror, 15 stenanalyser utfördes. De vetenskapliga resultaten ger ytterligare stöd för hypotesen att Mars återigen var "blötare och varmare".

Sojourner undersöker stenarna

Rovern började utforska den första stenen på den tredje solen . Stenen fick namnet Barnacle Bill . _ _  Studien av kompositionen utfördes med alfa-proton-röntgenspektrometer (APXS) under 10 timmar. Alla grundämnen hittades förutom väte , som utgör mindre än 0,1% av massan av sten eller jord. "Barnacle Bill" liknade i sin sammansättning terrestra andesiter , vilket bekräftar Mars' stora vulkaniska aktivitet i det förflutna.

Nästa föremål för forskning var stenen, som fick namnet " Yogi ". Stenen liknade ett björnhuvud, så den fick sitt namn efter seriefiguren Yogi Bear. Analys med hjälp av APXS visade att stenen är en bit basaltsten , mer primitiv i elementär sammansättning än Barnacle Bill. Formen och strukturen på Yogis yta tyder på att den bars av vattenströmmar.

Sedan attraherades forskare av dess vitaktiga färg till Scubee-Doo-stenen, och en rover skickades till den för att kontrollera om stenen var täckt med en sedimentär skorpa. På Sol 18 mottogs Scooby-Doo-mätningarna framgångsrikt och på Sol 21 slutfördes analys av bergsammansättningsdata. Det visade sig att den till sammansättning liknar jorden på planteringsområdet, men har ett ökat innehåll av kalcium och kisel jämfört med tidigare studerade stenar [11] .

På nästa sten, "Moe", hittades flera märken på dess yta som visar vinderosion .

I ett område som kallas "Rock Garden" mötte Sojourner sanddyner i form av en halvmåne, liknande jorden.

Landningsplatser för rymdfarkoster på Mars

Anda

Möjlighet

Sojourner

Viking-1

Viking-2

Fågel Fenix

Mars-3

Nyfikenhet

Schiaparelli

Anteckningar

1. ↑ Första stegen . Jorden runt (1 september 2001). Hämtad 12 juni 2017. Arkiverad från originalet 15 juni 2017. (obestämd)
2. ↑ Mark T. Lemmon. Omgiven av  Mars . NASA (18 september 2001). Hämtad 12 juni 2017. Arkiverad från originalet 3 mars 2018.
3. ↑ Mars Pathfinder Space Laboratory . AstroNautica. Hämtad 12 juni 2017. Arkiverad från originalet 23 juni 2017. (obestämd)
4. ↑ Mars rover Opportunity hittar spår av sötvatten . Lenta.ru (10 juni 2013). Hämtad 12 juni 2017. Arkiverad från originalet 12 april 2021. (ryska)
5. ↑ 1 2 "Mars Pathfinder" utforskar Mars // Cosmonautics News: Journal. - 1997. - Nr 14.
6. ↑ Rover uppdrag översikt & mål . Hämtad 27 september 2021. Arkiverad från originalet 27 september 2021. (obestämd)
7. ↑ Mars Pathfinder - Entry Descent and  Landing . NASA . Arkiverad från originalet den 1 juni 2012.
8. ↑ CS 5523 Operativsystem - Mars Pathfinder  (eng.)  (ej tillgänglig länk) . UTSA visualiserings- och modelleringslaboratorium. Hämtad 7 maj 2012. Arkiverad från originalet 1 juni 2012.
9. ↑ Mars Pathfinder // Kosmonautiknyheter: Journal. - 1997. - Nr 18/19.
10. ↑ Golombek, M. et. al. 1997. Översikt över Mars Pathfinder-uppdraget och bedömning av landningsplatsförutsägelser. Vetenskap. Vetenskap: 278.pp. 1743-1748
11. ↑ Arbetet med Mars yta fortsätter // Kosmonautiknyheter: Journal. - 1997. - Nr 15.

Länkar

• NASA  hemsida . Hämtad 7 maj 2012. Arkiverad från originalet 18 maj 2012.
• Mars Pathfinder NASA/JPL webbplats arkiverad 18 maj 2012.
• Superupplösta stereopar av "Twin Peaks"
• Mars Pathfinder Mission Profile (inte tillgänglig länk) . Arkiverad från originalet den 29 september 2010.  (obestämd) avNASA:s solsystemutforskning
• Ted Stryks Mars Pathfinder-sida (inte tillgänglig länk) . Arkiverad från originalet den 5 oktober 2007. (obestämd) 
• "A Crawl On Mars" - Ted Stryks Sojourner-roversida (nedlänk) . Arkiverad från originalet den 5 oktober 2007. (obestämd) 

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor katalanska Britannica (online)
I bibliografiska kataloger	GND : 4494478-0