Badania Marsa (referat)


Do dnia dzisiejszego podjęto 38 prób wysłania sondy w kierunku Marsa. Z powodu sporej liczby nieudanych misji, przyrównuje się czasami przestrzeń w pobliżu Marsa do Trójkąta Bermudzkiego.

Do dnia dzisiejszego podjęto 38 prób wysłania sondy w kierunku Marsa. Z powodu sporej liczby nieudanych misji, przyrównuje się czasami przestrzeń w pobliżu Marsa do Trójkąta Bermudzkiego.
10 Misji zakończyło się awarią zanim sonda dotarła na orbitę okołoziemską, bądź nie powiódł się odlot na trajektorię międzyplanetarną (w tym 9 na pierwszych 13 startów). 4 Sondy zostały pomyślnie wysłane w kierunku Marsa, jednak zamilkły zanim dotarły do celu (trzy rosyjskie i jedna japońska).
5 sond nie udało się wprowadzić na orbitę, bądź zamilkły bardzo szybko.
Fiaskiem zakończyło się także 6 (w tym 4 radzieckie) spośród 11 lądowań na Marsie.
Za sukces można uznać 3 misje przelotowe, 10 orbitalnych i 5 lądowań. Należy dodać, że 5 misji, które dotarły do Marsa posiadały zarówno moduły orbitalne, jak i lądowniki. Licząc, więc je podwójnie 18 z 42 próbników zakończyło się sukcesem, w tym, 18 z 32, które pomyślnie zostały wysłane w kierunku Marsa. Dzięki nim Mars jest najlepiej poznaną (poza Ziemią) planetą Układu Słonecznego.
Czerwona Planeta stała się drugim po Księżycu obiektem w Układzie Słonecznym, w sstronę, któregopróbowano wysłać sondę międzyplanetarną. Pierwszą próbę podjęli naukowcy z ZSRR w 1960 roku. Jednak dopiero dwa lat później udało się wprowadzić im pierwszą sondę na trajektorię międzyplanetarną w kierunku Marsa. Sonda Mars 1 utrzymywała łączność od startu 1 listopada 1962 roku do 21 marca 1963 roku, czyli trzy miesiące przed dotarciem do celu. Do startu sondy Mariner 4, pierwszej udanej misji marsjańskiej, niepowodzeniem zakończyło się pięć prób radzieckich i jedna amerykańska.

  • W oknie startowym roku 1964 udało się wysłać w kierunku Marsa dwie sondy. 28 listopada wystartował amerykański Mariner 4, a dwa dni później radziecki Zond 2. Ponieważ w radzieckiej sondzie nie rozłożyły się baterie słoneczne, co uniemożliwiło dokonania korekt orbity, jedynie Amerykanie zrobili pierwsze zdjęcia Marsa, w liczbie 21.
  • Następne wykorzystane okno startowe wypadało na wiosnę roku 1969. Kolejny raz rywalizację wygrali Amerykanie, pomyślnie wysyłając dwie sondy Mariner 6 i 7, które w lipcu i sierpniu 1969 roku przesłały odpowiednio 75 i 126 zdjęć. Dwie sondy radzieckie z powodu awarii rakiety Proton nie opuściły nawet Ziemi.
  • Kolejne okno startowe otworzyło się w maju 1971 roku. Tym razem niepowodzenia nie omijały żadnej ze stron wyścigu o prymat w badaniach Marsa. 9 maja nie powiódł się start Marinera 8, a 10 maja radzieckiej sondy, nazywanej roboczo Kosmos 419. Jednak dziewięć dni później udał się start sondy Mars 2, a 28 maja wystartowała sonda Mars 3. Obie sondy posiadały człon orbitalny i lądowniki. Lądownik Marsa 2 został pierwszym obiektem stworzonym przez człowieka, który trafił na Marsa. Lądowanie było niestety „twarde”, gdyż z powodu błędnych obliczeń wszedł pod zbyt ostrym kątem w atmosferę. Udane okazało się jednak lądowanie próbnika Mars 3, lecz działał on na powierzchni jedynie przez 20 sekund. Najprawdopodobniej z powodu szalejących w tym czasie burz piaskowych, ogarniających całą planetę. Człony orbitalne działały przez około rok ziemski. Nie były to jednak pierwsze sztuczne satelity tej planety. Dwa dni po Marsie 3 z Przylądka Canaveral wystartował Mariner 9, który dzięki rakiecie Atlas Centaur wyprzedził sondy radzieckie o 13 dni. Sonda działała przez porównywalny czas co sondy radzieckie, zakończyła się jednak dużo większym sukcesem naukowym, przesyłając 7329 obrazów planety.
  • Latem 1973 roku ZSRR wysłał w kierunku Marsa aż cztery próbniki. Dwa orbitery Mars 4 i 5, oraz dwa lądowniki Mars 6 i 7. Plan okazał się całkowitą klęską. Z powodu defektu elektroniki nie udało się wprowadzić Marsa 4 na orbitę i przeleciał tylko w pobliżu planety. Mars 5 zamilkł po 14 dniach pracy na orbicie, Mars 6 przesłał tylko dane dotyczące składu atmosfery, gdyż rozbił się o powierzchnię, a Mars 7 zamiast wylądować minął planetę o 1300 km.
  • W 1975 dwie amerykańskie misje programu Viking także posiadały dwa orbitery i dwa lądowniki. Latem 1976 roku obie sondy, wraz z lądownikami weszły na orbitę Marsa i po wykonaniu kilku okrążeń planety i wybraniu miejsc do lądowania odłączyły próbniki, które osiadły na powierzchni w lipcu i wrześniu 1976 roku. Człon orbitalny sondy Viking 1 działał przez cztery lata, a Viking 2 przez dwa lata. Natomiast lądowniki odpowiednio przez sześć i cztery lata. Program Viking do dziś pozostaje jednym z największych sukcesów w historii badań Czerwonej Planety. Sukces był tak ogromny, że NASA zdecydowała się na kolejną misję dopiero w 1992 roku, czyli po siedemnastu latach od startu sond Viking.
  • W lipcu 1988 roku wystartowały dwie radzieckie sondy Fobos 1 i 2. W ramach misji planowano badania Marsa za pomocą dwóch orbiterów, oraz lądowanie na większym z dwóch księżyców Marsa Fobosie. W sierpniu 1988 roku omyłkową komendą wyłączono system stabilizowania Fobosa 1, co spowodowało zerwanie kontaktu, którego nie udało się przywrócić. Fobos 2 wszedł pomyślnie na orbitę, ale zanim odłączono lądownik w marcu 1989 roku kontakt z sondą został utracony, najprawdopodobniej z powodu awarii elektroniki sondy.

Od początku lat 90. obserwujemy wzmożone zainteresowanie eksploracją Marsa. Dzięki czemu obecnie na orbicie marsjańskiej działają aż cztery orbitery, a po powierzchni planety poruszają się dwa łaziki. Jednoczesne badania za pomocą tak wielu sond, to wydarzenie bez precedensu w historii eksploracji Układu Słonecznego, a plany kolejnych misji pozwalają sugerować, że zainteresowanie Marsem nie słabnie.

  • Początkiem nowej ery w badaniach Marsa miał być Mars Observer wysłany w kierunku Marsa 25 września 1992. Misja, która miała przynieść bardzo dużo nowych i ciekawych danych naukowych, zakończyła się niepowodzeniem z powodu eksplozji materiałów pędnych podczas manewru wejścia na orbitę Marsa.
  • W 1996 roku po raz pierwszy od 1971 roku, w kierunku Marsa swoje sondy planowało wystrzelić więcej niż jedno państwo. 7 listopada wystartowała pierwsza sonda w tym oknie startowym Mars Global Surveyor, który w dużej mierze miał powtórzyć badania zaplanowane dla Mars Observer. Natomiast na 16 listopada zaplanowano start rosyjskiej misji Mars 96. W skład sondy wchodził orbiter, dwa lądowniki i dwa penetratory. W projekcie brali udział także polscy naukowcy, którzy stworzyli m.in. spektrometr fourierowski. Niestety zawiódł czwarty stopień rakiety Proton i misja zakończyła się kolejnym niepowodzeniem. W tym samym oknie startowym wysłano także na Marsa sondę Mars Pathfinder, która 4 lipca 1997 roku jako trzecia udanie wylądowała na Marsie. Na jej pokładzie dotarł także pierwszy w historii marsjański łazik Sojourner.
  • Podobnie jak trzy lata wcześniej, także w oknie startowym na przełomie 1998 i 1999 roku zaplanowano trzy starty. 4 lipca 1998 roku wystartowała pierwsza japońska sonda marsjańska Nozomi. By wprowadzić ją na trajektorię międzyplanetarną zaplanowano dwa przeloty w pobliżu Księżyca. Gdy już to się udało okazało się, że sonda zużyła za dużo paliwa i przesunięto wejście na orbitę Marsa o cztery lata, sonda jednak nie wytrzymała tak długiej podróży i zamilkła zanim dotarła do celu. Jakkolwiek debiutanta za niepowodzenie można rozgrzeszyć, tak spektakularne niepowodzenia NASA pozostają bez usprawiedliwienia. Najpierw 23 września 1999 roku Mars Climate Orbiter spłonął w atmosferze, z powodu błędnego podania siły ciągów silników manewrowych przez ich wykonawcę, a następnie Mars Polar Lander, 3 grudnia 1999 roku niepomyślnie wylądował na południowym biegunie planety.
  • 7 kwietnia 2001 roku w stronę Marsa wystartowała sonda Mars Odyssey. Po niepowodzeniach z roku 1999 NASA zreorganizowała swój program marsjański, a w ramach zmian skreślono lądownik, który miał wystartować wraz z Mars Odyssey. Zmiany te okazały się jednak potrzebne i pomyślne, gdyż od tamtej pory NASA zanotowała kilka sporych sukcesów, o czym świadczy choćby fakt, że Mars Odyssey wciąż funkcjonuje i bada Marsa.
  • Podczas wielkiej opozycji roku 2003 do badań Marsa włączyła się także Europejska Agencja Kosmiczna. Jej sonda Mars Express Orbiter ma na swym koncie kilka odkryć naukowych. W misję są zaangażowani także polscy naukowcy. Jako dodatkowy ładunek sonda dostarczyła w pobliże Marsa lądownik Beagle 2, który jednak po lądowaniu nie nawiązał łączności z Ziemią. W tym samym oknie wystartowały także dwa należące do NASA łaziki Mars Exploration Rover: Spirit i Opportunity. Gwarantowany czas pracy wynosił trzy miesiące, jednak wciąż działają, mimo mnożących się drobnych usterek i zbliżającej się drugiej marsjańskiej zimy.
  • Najnowszym nabytkiem naukowców w badaniach Czerwonej Planety jest Mars Reconnaissance Orbiter. Sonda NASA wystartowała 12 sierpnia 2005 roku. Jej zadaniem jest zbadanie z dużą dokładnością powierzchni planety pod kątem wytypowania najlepszych miejsc do lądowania człowieka i przyszłych misji bezzałogowych (w tym dla Mars Science Laboratory). Od marca 2006 roku jest już na orbicie, ale badania rozpocznie dopiero 10 listopada.
  • Bezzałogowy lądownik Phoenix, będący częścią programu NASA Mars Scout Program, został wysłany 4 sierpnia 2007 w kierunku Marsa. 26 maja 2008 wylądował w okolicach okołobiegunowych, w rejonie Vastitas Borealis, na półkuli północnej. Jego celem były obszary, które podejrzewane były o istnienie dużych ilości lodu wodnego tuż pod powierzchnią gruntu. 21 czerwca Phoenix odnalazł lód na Marsie, natomiast 31 lipca testy laboratoryjne na pokładzie sondy Phoenix wykazały istnienie wody w próbce gleby.
  • Curiosity jest następcą łazików Spirita i Opportunity. Łazik jest zasilany radioizotopowym generatorem termoelektrycznym, planowana masa łazika to ok. 800 kg a gwarantowany czas działania wynosi 1 rok marsjański (gwarantowany czas działania MER-A oraz MER-B to 90 dni marsjańskich). Ilość zaplanowanych badań i instrumentarium robota stanowi podobny skok jakościowy, jaki nastąpił od misji Mars Pathfinder do misji Mars Exploration Rover. Start Curiosity planowany jest pod koniec 2011 roku.

Najważniejsze wnioski dotyczące badań:

  1. Większość misji została zakończona niepowodzeniem,
  2. Misje badawcze Marsa dotyczyły głównie badania składu atmosfery, udowodnienia, że na Marsie jest lub była kiedyś woda, misje dot. Także zbadania składu powierzchni planety.
  3. Ostatnie misje udowodniły obecność wody w okolicach biegunów oraz występowania bardzo szczątkowych form życia.
  4. Obecnie na przestrzeni kilkunastu ostatnich lat badania czerwonej planety posunęły się do przodu, w przyszłości (ok.2018r. planuje się wysłanie człowieka na pow. Planety, a w dalszej przyszłości utworzenie kolonii ludzkiej i prowadzenie badań nt. przeszłości planety i ewentualnych form życia).
  5. W okresie ”zimnej wojny” 2 mocarstwa rywalizowały o to,  które jako pierwsze wystrzeli Sondę badawczą na planetę Mars.

Phoenix:
Bezzałogowy lądownik Phoenix, będący częścią programu NASA Mars Scout Program, został wysłany 4 sierpnia 2007 w kierunku Marsa. 26 maja 2008 wylądował w okolicach okołobiegunowych, w rejonie Vastitas Borealis, na półkuli północnej. Jego celem były obszary, które podejrzewane były o istnienie dużych ilości lodu wodnego tuż pod powierzchnią gruntu.
21 czerwca NASA podało, iż Phoenix odnalazł lód na Marsie. Lądownik przesłał zdjęcia wgłębienia, które wykopał swym automatycznym ramieniem w gruncie planety. Widoczne są na nich kawałki białego materiału wielkości kostki, który uległy sublimacji między 16 a 19 czerwca. Peter Smith kierujący misją badawczą nie ma wątpliwości, iż jest to lód wodny.
31 lipca testy laboratoryjne na pokładzie sondy Phoenix wykazały istnienie wody w próbce gleby. „Poznaliśmy wcześniej dowody istnienia tej zamarzniętej wody w obserwacjach poczynionych przez sondę Mars Odyssey, a także zanikające kawałki (lodu) zauważone przez Phoenixa w ubiegłym miesiącu, ale po raz pierwszy marsjańskiej wody dotknęliśmy i spróbowaliśmy” – mówił w imieniu agencji badacz z University of Arizona William Boynton.
Lądownik był wyposażony w mechaniczne ramię, którego użył do odkrycia warstw znajdujących się głębiej pod powierzchnią. Misja miała na celu dostarczenie danych geologicznych, które ułatwią zrozumienie klimatu, panującego na planecie miliony lat temu. Dodatkowo naukowcy mieli nadzieję odkryć pod powierzchnią gruntu ekosystem na granicy lodu i gleby. Dlatego poszukiwał w zmarzlinie m.in. związków organicznych. Misja Phoenixa ze względu na panujące w okolicy lądowania warunki (mała ilość światła słonecznego docierającego do baterii lądownika) miała trwać do września 2008. 10 listopada 2008 roku NASA ogłosiło zakończenie misji. Ostatni kontakt z lądownikiem udało się nawiązać 2 listopada 2008 roku
Phoenix posiada ulepszone wersje instrumentów, które pierwotnie miały się znaleźć na pokładzie anulowanego 2001 Mars Surveyor Lander, który miał polecieć razem z orbiterem 2001 Mars Odyssey. Dokładne miejsce lądowania zostało ustalone na podstawie zdjęć dostarczonych przez Mars Reconnaissance Orbiter.

Kalendarium

  • Start: 4 sierpnia 2007 o godz. 09:26:34 GMT
  • Lądowanie: 26 maja 2008 o godz. 01:53 czasu polskiego (23:53 UTC)
  • Potwierdzono znalezienie wody: 31 lipca 2008
  • Ostatnia nawiązana łączność z lądownikiem: 2 listopada 2008
  • Ogłoszenie zakończenia misji: 10 listopada 2008

Wyposażenie

  • Surface Stereo Imager (SSI) – kamera stereoskopowa na 2-metrowym maszcie
  • Robotic Arm (RA) – wysięgnik, wyspecjalizowany do kopania rowów, wygarniania próbek gleby i lodu oraz przenoszenia ich do przyrządów TEGA i MECA
  • Robot Arm Camera (RAC) – aparat umieszczony na ramieniu koparki
  • Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer (MECA) – analizator fizyko-chemicznych własności gruntu
  • Thermal Evolved Gas Analyzer (TEGA) – analizator gazów uwalniających się z podgrzewanych próbek gruntu, podobny do umieszczonego na pokładzie utraconego Mars Polar Lander
  • Metorological Station (MET) – zestaw przyrządów meteorologicznych w tym Light Detection And Ranging (LIDAR)
  • Mars Descent Imager (MARDI) – kamera przeznaczona do wykonywania zdjęć podczas lądowania (z powodu wykrytych na krótko przed startem problemów technicznych z interfejsem kamery, podjęto decyzję o nie używaniu tego instrumentu)

Całkowity koszt misji szacowany jest na 417 milionów dolarów amerykańskich (1,251 mld złotych polskich!!) Phoenix został wybrany spośród czterech projektów zaproponowanych w ramach Mars Scout Program. Koszt pozostałych trzech przekraczał znacznie ograniczenia budżetowe.

Odrzucone propozycje

  • ARES – Aerial Regional-scale Environmental Survey – marsjański samolot
  • MARVEL – Mars Volcanic Emission and Life – orbiter, mający za zadanie poszukiwanie aktywności wulkanicznej i ewentualnych miejsc występowania życia
  • SCIM – Sample Collection for the Investigation of Mars – misja dostarczenia na Ziemię próbki atmosferycznego pyłu marsjańskiego

Michał Sadyń, 3G

, , , ,