Mars Global Surveyor

Mars Global Surveyor
Space Probe Beskrivelse av dette bildet, også kommentert nedenfor MGS i bane rundt Mars (kunstnerens inntrykk). Generell data
Organisasjon JPL ( NASA )
Bygger Lockheed Martin
Felt Studie av Mars overflate og atmosfære
Mission typen Mars- bane
Status Oppdrag fullført
Start 7. november 1996
Launcher Delta II -7925
Oppdragets slutt 2. november 2006
COSPAR-identifikator 1996-062A
Nettstedet mars.jpl.nasa.gov
Tekniske egenskaper
Messe ved lansering 1030  kg
Masseinstrumenter 75,6 kg
Ergols Hydrazin , nitrogenperoksid
Drivstoffmasse 360,5 kg
Holdningskontroll 3 akse stabilisert
Energikilde Solcellepaneler
Elektrisk energi 660-980 watt
Mars bane
Høyde 377 km
Tilbøyelighet 93 °
Hovedinstrumenter
MOC Kameraer
MOLA Laser høydemåler
DIN Infrarødt spektrometer
MAG / ER Electron Magnetometer / reflectometer

Mars Global Surveyor , også kjent underakronymet MGS , er etromoppdragutviklet avJPL-senteretiNASAsom studerte fra 1997 til 2006 atmosfæren og overflaten tilplaneten Marsmens den sirkulerte i ensolsynkron banerundt den. Denromsondemåtte svare på mange spørsmål som reises av de innsamlede data innenfor rammen avden Viking-programmetble lansert for 20 år tidligere knyttet til historien om planeten, strukturen i overflaten og dens atmosfære samt de dynamiske prosessene fortsatt i prosess. 'kunstverk.

De Space Agency amerikanske lanseringer designe Mars Global Surveyor i 1994 som følge av svikt i Mars misjon Mars Observer . MGS tar opp hovedmålene for denne, men for å begrense kostnadene bruker romføler instrumentene og utstyret som er utviklet for Mars Observer . Den er bygget og testet på rekordtid og deretter lansert iNovember 1996. For å plassere seg i sin arbeidsbane rundt Mars, er romføderen banebrytende for bruk av luftbremsing, noe som gjør det mulig å redusere mengden transporterte drivmidler og dermed redusere kostnadene. Den ufullstendige utplasseringen av et solcellepanel forlenger luftbremsefasen som ender iFebruar 1999, eller 15 måneder etter planlagt dato. Den vitenskapelige datainnsamlingsfasen begynner og fortsetter til oktober 2006, og setter en ny rekord for lang levetid.

Oppdagelsene som gjøres takket være oppdraget og de spektakulære bildene tatt av kameraet, hjelper til med å fornye interessen for forskere, men også for allmennheten for planeten Mars. Den MGS laser høydemåler trekker første topografisk kart over planeten viser de dramatiske forskjellene mellom de nordlige og sørlige halvkule. Den TES infrarødt spektrometer Oppdager regioner hvor grå hematitt overflod som kunne indikere tilstedeværelse av vann i det siste, og som, som sådan, vil være gjenstand for omfattende undersøkelser ved etterfølgende romferder. Den magneto oppdager en remanent magnetisme til stede i skare av visse områder som utvilsomt utgjør rest av et magnetfelt som døde ut 4 milliarder år siden. Til slutt gir MOC-kameraet høydefinisjonsbilder som demonstrerer kompleksiteten i Mars-landskap, tillater oppdagelse av mange originale formasjoner som svarte striper, kløfter som potensielt er forbundet med tilstedeværelse av vann i en fjern fortid eller ikke, og mer generelt. rekonstruere historien til planeten.

Kontekst: NASAs retur til Mars

Gjennomgang av Viking-programmet

Observasjonene som ble gjort av de to orbiterne og to landingsmennene i Viking-programmet som ble lansert av NASA i 1976 for å studere i mars, hadde vist at historien til denne planeten var på komplekse geologiske og klimatiske planer og klimaet mens miljøet fortsatte å utvikle seg. Viking-probene hadde endelig reist så mange spørsmål som de hadde løst: hva var opprinnelsen og historien til overflateformasjonene som ble oppdaget fra bane og uten sikkerhet tilskrevet virkningen av gamle elver eller innsjøer? Hvordan ble den åpenbare dikotomien mellom sørlige og nordlige halvkule forklart? Hva var fordelingen av mineraler på overflaten, og var det noen spor etter tilstedeværelse av vann? Hvilke materialer var polarhettene laget av, og hvordan utviklet de seg? Hvordan den atmosfæriske sirkulasjonen til Mars fungerte . Ved begynnelsen av 1980-tallet, hadde det blitt klart for Planetologists det, for å svare på disse spørsmålene neste Mars leting oppdrag måtte være en Orbiter som sirkulerer i en sol-synkron bane for en hel Martian år og ha en fortsettelse instrumenter for å samle inn data om både atmosfæren, overflaten og den indre strukturen.

Mars Observer- oppdrag mislyktes

Sytten må vente på at begge lanserte et oppdrag til Mars som er ansvarlig for å svare på spørsmålene fra Viking-programmet  : Mars Observer ble opprinnelig designet som et oppdrag til lave kostnader gjennom bruk av en plattform for satellittvirksomhet og et modulært design som muliggjør enkel integrering av vitenskapelig instrumenter. Men kort tid etter utviklingen som fant sted i 1984, økte kostnadene: det opprinnelige budsjettet på 250 millioner dollar nådde endelig 850 millioner dollar (959 millioner dollar ifølge en annen kilde) inkludert bæreraketten . Denne glidningen i budsjettet skyldes spesielt endringene som ble gjort av JPL , prosjektlederen, som gradvis forlot det opprinnelige konseptet basert på enkelhet og bruk av tilgjengelige komponenter. Mars Observer lanseres den25. september 1992 men tre dager før innføring i sin Mars-bane, 21. august 1993, er kontakten med romsonden definitivt tapt, utvilsomt etter en lekkasje av drivmidlene som førte til tap av holdningskontroll .

Den svarte serien av Mars-oppdragene på 1980- og 1990-tallet
Oppdrag
lanseringsdato
Type Romfartsbyrå Resultat
Vikingprogram 1975 2 orbitere og 2 landere USA -NASA Suksess
Siste vellykkede vitenskapelige oppdrag før MGS
Phobos-programmet 1988 2 orbitere og 2 månelandere Sovjetunionen Feil (1)
Mars Observer 1992 Orbiter USA -NASA Feil
Mars Global Surveyor 1996 Orbiter USA -NASA Suksess
96. mars 1996 1 orbiter og 2 landere Russland - Roscosmos Feil
Mars Pathfinder 1996 Landing (2) USA -NASA Suksess
Nozomi 1998 Orbiter Japan - ISAS Feil
Mars Climate Orbiter 1999 Orbiter USA -NASA Feil
Mars Polar Lander 1999 Lander USA -NASA Feil
(1) Phobos 2 lyktes i å sette seg inn i bane, men brøt sammen før de hadde oppfylt hovedmålene.
(2) I det vesentlige teknologiske og ikke vitenskapelige oppdrag

NASA Strategy Review

Mars Observer var den dyreste romsonden som ble lansert av NASA til dags dato. Mislykket dette oppdraget fører til en fullstendig revisjon av den amerikanske strategien for å utforske solsystemet . Byrået bestemmer seg nå for å lansere mindre sofistikerte romsonder, men med redusert budsjett: Målet er ikke å miste alt i tilfelle feil, samtidig som det tillates å utføre et større antall oppdrag med en forkortet utviklingssyklus. Mottoet til det nye Discovery-programmet er bedre, raskere, billigere  " . Et ambisiøst utforskingsprogram for Mars blir satt opp ved å anvende dette nye dogmet: I hver gunstig forbindelse av Mars og Jorden (omtrent hvert annet år) planlegger NASA å sende begge en romføler av orbitertypen , som må utføre sine observasjoner fra en marsmann. bane, og en annen av landertypen , som er ansvarlig for landing på marsjord for å samle inn vitenskapelige data. Målene som opprinnelig ble tildelt Mars Observer- sonden, mistet under flyturen, er fordelt på de mye lettere baneveiene til det nye programmet: kopier av de vitenskapelige instrumentene som er utviklet for Mars Observer, vil derfor være ombord på disse nye sonderne.

Utvikling av Mars Global Surveyor

NASA overlot JPL til å utføre det fornyede Mars-programmet kalt Mars Surveyor med referanse til Surveyor-programmet hvis landere hadde spilt rollen som speider for oppdragene til Apollo-programmet . IFebruar 1994, ber romfartsbyrået Kongressen om et budsjett på 77 millioner dollar for å starte utviklingen av de første romtastene. Mars Global Surveyor (som kan oversettes som "Inspector General of Mars"), forkortet MGS, er den første maskinen i serien. Lanseringen er planlagt til 1996. Den skal følges av orbiter / landerpar lansert hvert annet år (1998 ...). Anslått årlig budsjett for programmet er $ 100 millioner, pluss $ 20 millioner for drift. Etter en ekstremt kort to-måneders utvelgelsesfase, kunngjør JPL iJuli 1994at han pålegger konstruksjonen av romsonden til Denver ( Colorado ) etableringen av Lockheed Martin- selskapet, som allerede var byggeren til Mars Observer . Utviklingstiden til MGS (28 måneder) er en av de korteste i det amerikanske romprogrammet . For å begrense kostnadene bærer romføleren vitenskapelige instrumenter og utstyr som er identisk med de som er utviklet for Mars Observer . Dermed er MOC-kameraet bygget i stor grad fra reservedeler fra originalinstrumentet. Mens utviklingen for det første oppdraget kostet $ 23,7 millioner, koster kopien til MGS bare 4,5 millioner dollar. Misjonslederne velger å bruke luftbrems for innføring i bane rundt Mars. Denne teknikken, implementert for første gang på en ikke-eksperimentell måte, gjør det mulig å redusere massen av de drivende drivstoffene og dermed til slutt kostnadene, siden det å sette i bane krever en mindre kraftig bærerakett.

Mål

Mars Global Surveyor er et Mars- studieoppdrag som er ansvarlig for å samle inn data på hele planeten fra det øvre atmosfæriske laget ( ionosfæren ) til den indre strukturen.

Oppdraget bidrar til å oppnå de fire vitenskapelige målene for Mars-programmet som NASA satte for seg selv på den tiden:

For å bidra til disse generelle målene, bør oppdraget:

Siden MGSs oppdrag er utvidet flere ganger, ble flere mål lagt til etter lanseringen:

Mars Global Surveyor må også bistå de andre Mars-oppdragene til NASA ved å gi data om atmosfæren til bane i dette programmet under deres luftbremsoperasjoner og ved å spille rollen som relé mellom på den ene siden landere og rovere på Mars jord. og på den annen side Jorden.

Misjonsarkitektur

Solsynkron bane

Målene for oppdraget er sammenlignbare med målene for jordobservasjonssatellitter  : også som disse må MGS sirkulere i en solsynkron bane som gjør at romsonden kan passere over hele overflaten til samme soltid og derfor under identiske lysforhold. Den valgte overflygingstiden (14 timer) skyldes et kompromiss mellom kravene til MOC-kameraet, for hvilket en sen time preget av lange skygger er å foretrekke, og de fra TES- spektrometeret som oppnår et bedre signal / støy-forhold når bakken når maksimumstemperaturen rundt klokken 13.00 Den frosne polare banen har en periodisitet på 117,65 minutter og flyr over overflaten i en høyde mellom 368 og 438  km . Ved hver bane forskyves bakken 242  km ved ekvator. Den halvfasede bane fullfører overflytningen av hele planeten hver 88 bane (på syv marsdager) ved å skifte 59 kilometer mot øst i hver ende av fasen.

Sikting av instrumenter, antenner og solcellepaneler

For å kunne utføre observasjonene er det nødvendig at instrumentene alltid peker mot overflaten på planeten. Alle instrumentene er samkjørt: de er plassert på undersiden av romfartssonden og vendt permanent mot bakken ( nadir ). Mars Global Surveyor roterer sakte under bane for å holde instrumentaksen vinkelrett på bakken, slik at kontinuerlige observasjoner blir mulig. Dimensjoneringen av solcellepanelene er beregnet for å gi nok energi til samtidig drift av alle instrumentene i romfartssonen. De roterer for å holde overflaten vinkelrett på solens retning og optimalisere strømproduksjonen. Den styrbare parabole antennen er plassert på toppen av en mast, som forhindrer avlytting av radiosignaler fra romfartens kropp. Disse ordningene gjør det mulig å holde antennen mot jorden til enhver tid og dermed overføre det store datamengden som genereres av kameraet med veldig høy oppløsning.

Bruk av luftbrems

Å sette et romfartøy fra jorden i en heliosentrisk bane rundt Mars krever at det reduseres betydelig. Av denne grunn representerer drivstoffene som bæres av orbiter fra Mars en spesielt stor andel av totalvekten. For Mars Observer, som skulle settes inn i en bane tilsvarende den i MGS, massen av drivmidler er 1,346  kg for en total masse på 2,573  kg . For å begrense massestrafen hadde den amerikanske romtesonden Magellan med hell eksperimentert i 1993, for første gang, med luftbremseteknikken  : Dette hadde gjort det mulig for den å endre sin bane rundt Venus og samtidig spare en stor mengde drivmidler. Denne manøvren var imidlertid utført på slutten av det viktigste vitenskapelige oppdraget for å begrense konsekvensene av tapet av romfartøyet. Med MGS gjør NASA luftbrems til en forutsetning for utførelsen av hovedoppdraget fordi romsonden bare bærer en begrenset mengde drivmidler. Denne teknikken består i, etter en første bremsing beregnet på å settes inn i en sterkt elliptisk bane (som derfor krever mindre drivmidler enn innsettingen i den endelige bane), å senke baneens perigee slik at romføler kort krysser de øvre lagene av stemning. Ved hver passasje gjennom perigee reduserer luftmotstanden som genereres av atmosfæren fartøyets hastighet og reduserer følgelig høyden på apogen . Desto mer effektiv bremsing er jo større overflate som motarbeider progresjonen i atmosfæren (denne overflaten består i hovedsak av solcellepanelene), jo lavere er romfartøyets finhet (kan moduleres ved å endre solpanelens vinkel) og at atmosfærens tetthet er høy (avhengig av høyden). Den tilhørende risikoen er overdreven temperaturstigning (kinetisk energi blir spredt i form av varme) eller mekanisk svikt forårsaket av dragkrefter. Ved å gjenta denne manøveren opptil hundrevis av ganger, kan klimaks bringes tilbake til kort avstand fra planeten. Valget av denne teknikken gjør at MGS-sonden kan bære 360,5  kg drivmidler for en total masse på 1030  kg , eller 35% av den totale massen mot 52% for Mars Observer . Luftbremsen alene gjør at romfølerens hastighet kan reduseres med 1200  m / s . Masse gevinsten oppnådd direkte (masse drivmidler) og indirekte (masse tanker) gjorde det mulig å velge en bærerakett mye mindre kraftig og derfor billigere.

Fordelene med luftbremsing: en sammenligning av egenskapene til Mars Observer og Mars Global Surveyor
Trekk Mars Global Surveyor Mars Observer
Nyttelast 76  kg
(5 instrumenter)
157  kg
(7 instrumenter)
Plattform 591  kg 879  kg
Ergols 393  kg 1.536  kg
Messe ved lansering 1.060  kg 2.572  kg
Delta-v for innføring av bane 989  m / s 816  m / s
Delta-v for sirkularisering av banen 125  m / s 1.367  m / s
Launcher Delta II -7925
US $ 55 millioner
Titan III
500 millioner dollar

Romsondens tekniske egenskaper

Mars Global måler , som har form av et parallellepiped ca. 3 meter høy med en seksjon av 1,2 x 1,2 meter, veier 1,030  kg ved lansering, inkludert 360.5  kg av drivmidler og 75,6  kg av vitenskapelige instrumenter. Romsondens struktur er hovedsakelig laget i aluminium med karbonfiberpaneler . De solcellepaneler , som er utplassert så snart sonden er på plass, øker vingespenn til 12 meter. Den store forsterkningsantennen , som ligger på enden av en 2 meter mast med en diameter på 1,5 meter, blir ikke utplassert før flere måneder etter ankomst til Mars når luftbremsingen er fullført. De vitenskapelige instrumentene, med unntak av magnetometersensorene , er alle plassert på overflaten av romsonden som holdes konstant pekte mot overflaten av Mars når fasen med å samle inn vitenskapelige data startes.

Plattform

Framdrift og holdningskontroll

Hoved fremdrift, som brukes for kurskorreksjoner og innsetning i bane rundt Mars, er tilveiebrakt ved hjelp av en rakettmotor med 695 newton av skyvekraft . Det er en flytende drivmotor som brenner en hypergolisk blanding av hydrazin og nitrogenperoksid . Den sekundære fremdriften består av 4 klynger av 3 rakettmotorer med 4,45  N skyvekraft som brenner hydrazin. Disse thrusterene brukes spesielt til å holde hovedakselens skyveakse i riktig retning under innføring i bane, så vel som for korrigering av bane og orienteringskontroll . Mars Global Surveyor er stabilisert 3 akser . For å opprettholde sin orientering bruker den fire reaksjonshjul (ett per akse og ett ekstra) som om nødvendig blir avmettet ved hjelp av sekundærpropeller. Orienteringen og akselerasjonene som gjennomgås av romsonden, bestemmes ved hjelp av en treghetsenhet , en stjernesøker , en toakset solsensor og en Mars- horisontssensor .

Energi

Elektrisk energi tilføres fra to sett med solcellepaneler som alltid er orientert mot solen takket være et kardangsystem som gir to grader av frihet . Hvert sett, arrangert på hver side av det sentrale legemet, består av to paneler med et samlet areal på 6  m 2 . Overflaten på solcellepanelene ble valgt for å oppfylle luftbremsefunksjonen. Det overstiger energikravene: også hver samling består av et panel dekket med solceller basert på galliumarsenid og et panel som bruker mindre effektive silisiumsolceller . Ved hver ende er et drag klaff som blir brukt til å modulere airbrake . Solcellepaneler produserer ved bane til Mars og ved starten av et oppdrag 980  watt når planeten er nærmest solen og 660 watt når Mars er på toppen av sin heliosentriske bane . Energien lagres i to nikkel-hydrogenbatterier med en enhetskapasitet på 20 ampere-timer .

Telekommunikasjon

Den radiokontakt med jorden er laget av X-båndet , men sonden bærer også som en eksperimentell senderen som arbeider i Ka-båndet . Når den paraboliske antennen med stor forsterkning er 1,5 meter i diameter, er den permanent orientert mot jorden takket være et kardananlegg som gir to frihetsgrader . Avhengig av den relative avstanden mellom jorden og Mars, er hastigheten mellom 10 og 85  kilobit / sekund . Romsonden har også fire antenner med lav forsterkning (to sender og to mottar) som brukes når høyforsterkningsantennen ikke lenger peker mot jorden. Forsterkeren er 25 watt.

Datamaskin

Den om bord datamaskin , identisk med den Mars Observer , omfatter et 16-bits Marconi 281 mikroprosessor ved hjelp av et instruksjonssett for MIL-STD-1750A typen med et leselager på 22 kilo ord (16-bit ord) og et minne lenge leve 128 kiloWords. Mens Mars Pathfinder , lansert kort tid før, har en datamaskin ti ganger raskere, foretrekker prosjektledere denne ti år gamle modellen fordi den kan ta over 84% av programvaren som brukes til å kontrollere romføler. For mot, er AMS det første fartøyet for å erstatte masselagrings skriver magnetbånd ved et flash-minne som har fordelen av å gi en stor fleksibilitet i driften. Den har to minner av denne typen med en kapasitet på 375 megabyte . Tilstedeværelsen av to minner optimaliserer overføringen av data til jorden som foregår mens instrumentene er i drift.

Vitenskapelige instrumenter

Mars Global Surveyor tar fem instrumenter som alle ble opprinnelig utviklet for Mars Observer- oppdraget .

MOC kamera

MOC ( Mars Orbiter kamera ) kamera anvendelser push-kost typen detektorer (kam sensor) og kombinerer to forskjellige instrumenter:

  • den første er et kamera med et kraftig teleobjektiv , som står for det meste av volumet. Optikken er et Ritchey-Chrétien-teleskop preget av en blenderåpning på 35  cm , en brennvidde på 3,5 meter (f / 10) og en feltvinkel på 0,4 °. Detektoren har to CCD-arrays som består av 2048 13 mikron elementer . Helheten når en teoretisk romlig oppløsning på 1,41 meter per piksel i en observasjonshøyde på 380  km . Dette kameraet er designet for å få detaljerte bilder av overflatens geologiske strukturer med en effektiv romlig oppløsning på mellom 2,5 og 3  meter .
  • det andre består av to kameraer festet på det optiske dekselet til teleobjektivet og utstyrt med en vidvinkelobjektiv med veldig like optiske egenskaper: det ene observerer med et blått filter ( bølgelengde 450 - 500  nm ), det andre med et rødt filter ( 575 - 625  nm ). Den brennvidde er 11,4 og 11  mm (f / 6.3 og f / 6.4) og den vinkelen er 140 °. Detektoren har to CCD-arrays som består av 3456 7 mikron elementer . Hele delene, i en høyde på 380  km , en teoretisk romlig oppløsning på 280 meter per piksel ved nadir av satellitten og fra 2  km , der hensikten er gjort på lem av planeten. Vidvinkelkameraer gir globale bilder av atmosfæren og overflaten av Mars for å identifisere de viktigste atmosfæriske fenomenene.

Massa av MOC er 21  kg og gjennomsnittlig strømforbruk i drift er 8 watt.

TES infrarødt spektrometer

De spektrometer TES ( Thermal emisjonsspektrometer ) analyse stråling infrarød som sendes ut av overflaten. Instrumentet består av et spektrometer , et bolometer som måler utstråling og en kanal som måler refleksjon . Spektrometeret er et Michelson interferometer som består av seks optiske felt med en romlig oppløsning på 3  km . Den måler 143 spektralbånd fra 6,25 til 50 mikron med en spektral oppløsning på 5 og 10. Bolometeret utfører sine målinger i spektralbåndene mellom 4,5 og 100 mikron med en romlig oppløsning på 3  km . Reflektansen måles i spektralbåndet mellom 0,3 og 2,7 mikron. Instrumentet er utstyrt med et bevegelig speil som gjør det mulig å rette enten overflaten på planeten mot romsonden, eller lemmen eller rommet. TES bruker en 80C86 mikroprosessor med 0,6 megabyte RAM . De innsamlede dataene gjør det spesielt mulig å bestemme hovedegenskapene til bergarter og jord: granularitet, identifisering av mineraler. Instrumentet brukes også til å bestemme naturen og posisjonen til skyer og støv. Massen av TES er 14,1  kg og strømforbruket i drift er 13,2 watt.

MOLA laser høydemåler

Den MOLA laser høydemåler ( Mars Orbiter Laser høydemåler ) måler høyden av overflaten av Mars ved hjelp av en Nd-YAG laser . Denne består av 44 rader med 1000  dioder som avgir pulser på 7,5 nanosekunder ti ganger per sekund. Pulsen som sendes ut i bølgelengden på 1064  nanometer reflekteres av bakken og returlyset samles opp av et Cassegrain-teleskop med en diameter på 0,5 meter med en brennvidde på 0,74 meter. Det reflekterte lyset filtreres for å fjerne refleksjoner av sollys på bakken før de behandles med en sensor ved hjelp av fotodioder for å skred mot silisium . Målet er å fremstille et høy oppløsning topografisk kart (0,2 x 0,2 °) med en vertikal nøyaktighet på minst 30 meter, mer fokusert kart med en vertikal nøyaktighet på 2 meter, og for å tilveiebringe et verdenskart (0,2 x 0,2 °) reflektivitet av overflaten av Mars med en nøyaktighet på ca 20%. MOLA-instrumentets masse er 25,9  kg og strømforbruket i drift er 30,9 watt.

MAG magnetometer og ER elektronreflektometer

Den magneto MAG og reflektometer- elektroner ( AMS Electron Reflectometer ) må identifisere egenskapene til det magnetiske felt av jorden eller etterbilder ved å bestemme dens intensitet og retning. Det triaksiale fluxgate-magnetometeret er duplisert med sensorer installert i endene av solcellepanelene. Instrumentet brukes til å måle magnetiske felt hvis intensitet er mellom 16 og 65 536  n T . Elektronreflektometeret bruker en sensor med en blenderåpning på 360 ° x 14 °. Den tilhørende detektoren gjør det mulig å måle både elektronens ankomstvinkel med en nøyaktighet på 22,5 grader og energinivået i henhold til 30 terskler mellom 10  eV og 20  keV med en nøyaktighet ( Bredde i midten av høyden ) ΔE / E på 0,25. MAG / ER- enhetens masse er 5,4  kg og strømforbruket i drift er 4,6 watt.

Ultrastabil oscillator

En ultrastabil oscillator som gir et spesielt presist radiosignal, brukes til å utføre eksperimenter basert på romfølerens kommunikasjonssystem (RSI Radio Science Investigations ). Dette er på den ene siden eksperimenter med radio okkultasjon  : når Mars-atmosfæren plasserer seg mellom instrumentet og jorden (kort tid før polenes overflyging), gjør endringene som påvirker radiobølgene det mulig å bestemme visse egenskaper ved dette stemning. Det samme systemet brukes til å måle egenskapene til Mars tyngdefelt ; uregelmessighetene som påvirker den indre strukturen på planeten, bestemmes ved å måle med Doppler-effekten akselerasjonene og retardasjonene til romsonden som skyldes lokale variasjoner i Mars tyngdekraftsfelt. Instrumentet har en masse på 1,3  kg og bruker 1,3 watt når det er i drift.

Radiostafett

På tidspunktet for unnfangelsen av Mars Observer og Mars Global Surveyor er det planlagt at flere maskiner skal sendes til bakken til Mars: to små landere og to gjennomtrengere som bæres av det russiske oppdraget Mars 96 og deretter det amerikanske oppdraget Mars Polar Lander . For å redusere massen av telekommunikasjonssystemet til disse enhetene, er de designet for å kommunisere med en Mars- bane som fungerer som et relé med jorden. Denne prosessen gjør det mulig å begrense størrelsen og kompleksiteten til antennen (en enkel spiralformet antenne som er 86  cm lang), så vel som massen og energiforbruket til radiosenderen. Systemet overfører i UHF-båndet med en hastighet på 128 kilobit per sekund når orbiteren er 1300  km unna, og faller til 8 kb / s ved 5000  km . MGS er den første orbiteren som spiller denne stafettrollen, og den har et dedikert telekommunikasjonssystem med en total masse på 10,5  kg inkludert en sylindrisk antenne for å kommunisere med håndverket på Mars-jord. I praksis vil MGS ikke spille rollen som radiorelé for de planlagte oppdragene fordi de mislykkes og ikke klarer å deponere enhetene sine på Mars jord. Men MGS vil spille en sentral rolle, med Mars Odyssey- orbiter 2001 utstyrt på samme måte, i overføring av vitenskapelige data samlet inn av de to MER- roverne fra 2004 til 2006.

Gjennomføring av oppdraget

Lansering og transitt til Mars (november 1996 - september 1997)

Den lanseringen til Mars vinduet åpnes på6. november 1996og stenger den 25. samme måned. Mars Global Surveyor lansert den7. november 1996fra Cape Canaveral-basen i Florida av en Delta-7925- rakett og er plassert i en ventende bane rundt jorden. Den tredje fasen av den faste drivstoffraketten - av Star 48 B- typen - avfyres for å sette romføler inn i en heliosentrisk bane på 0,98 × 1,49 astronomiske enheter foran Mars. De solcellepaneler er utplassert en time etter utskytning, men telemetri overført av romfartøyet viser at en av de to vinger ikke er låst i sin endelige stilling. Under transitt mellom jorden og Mars gjøres tre retters korreksjoner ved hjelp av hoveddriften. Premieren finner sted den21. november. Det endrer romfølerens hastighet med 27  m / s for å korrigere retningen på sonden, som til da ikke pekte nøyaktig mot Mars for å forhindre at Star 48B- scenen kommer inn i Mars-atmosfæren og forurenser planeten. Følgende to rettelser finner sted den20. mars 1997 og 25. august.

Innsetting i bane og luftbremsing (september 1997 - februar 1999)

De 12. september 1997, etter en transitt på rundt 300 dager, ankommer Mars Global Surveyor nær Mars. Romsonden branner dens hovedmotoren i 22 minutter, noe som senker den ned ved 990  m / sek , og gjør det mulig å sette seg inn i en sterkt eksentrisk bane  : den periapse er 262  km over den nordlige halvkule og den apoapse er plassert 54,026 km over sørlige halvkule; den periode er 45 timer. Dermed kan aerobraking starte. Med tanke på mangelen på låsing av et av solcellepanelene, bestemte NASA seg for å øke høyden på den planlagte perigeen, slik at trykket og temperaturen er mindre viktig når romfartssonden blir bremset av dykk i atmosfæren. Framdriften brukes kort for å redusere perigee til 150  km . MGS tar en første pasning gjennom de øvre lagene i Mars-atmosfæren, og ingeniørene bestemmer seg for å fortsette etter at de har bekreftet at romfølerens oppførsel er som forventet. Starter2. oktoberperigee reduseres til 110  km . Hver gang den passerer gjennom atmosfæren, reduseres omløpsperioden med 75 minutter. Men romtesonden gjennomgår et trykk på 0,53 pascal som bøyer vingen som bærer solcellepanelene med 13 grader. Bilder tatt med MGSs stjernesøker ser ut til å vise små grafittbiter som bryter vekk fra strukturen til solcellepanelene. Forverrende fenomen, under påvirkning av støvstormene som utløses med ankomsten av Mars-våren, overgår trykket som romsonden har gjennomgått dykk, til 0,9 pascal. Også, den12. oktober, bestemmer JPL- ingeniørene å stoppe luftbremsearbeidet ved å heve perigee for å analysere situasjonen før romfartssonden får irreversibel skade. Etter å ha utført simuleringer fra telemetrodata overført av MGS, utleder NASA-ingeniører at solcellepanelet utvilsomt er mer skadet enn forventet, og bestemmer seg for å gjenoppta luftbremsen ved å begrense trykket til å være 0,2 pascal. Lide det skadede solcellepanelet.

Gitt denne nye begrensningen, omsettes luftbremsefasen som ifølge det opprinnelige scenariet skulle strekke seg over tre måneder over en mye lengre periode: den er nå delt inn i tre faser som ender på Februar 1999, eller 18 måneder etter at romføler er satt inn i Mars-bane. I løpet av den første fasen som strekker seg fra7. november 1997 til Mars 1998, stuper sonde til en høyde på 135  km, og baneperioden reduseres takket være luftbremsen fra 35 timer til 11,64 timer. Selv om romsonden ikke befinner seg i en bane som bidrar til vitenskapelige observasjoner, blir det tatt noen få bilder i løpet av denne perioden for å identifisere landingsstedene for de neste romtastene i NASA-programmet. De første høydemålingene blir også utført, spesielt på iskappene, Valles Marineris og på den nordlige halvkule. Til slutt gir dykkene i atmosfæren interessante data om variasjonene i tettheten i atmosfæren og vinden i stor høyde.

April til September 1998, Mars Global Surveyor begynner fase to. Airbrake-operasjoner stoppes for å modifisere baneplanet og justere det i samsvar med vitenskapelige mål. På grunn av endringene i løpet av luftbremsen vil imidlertid flyet over det opplyste ansiktet være fra sør til nord i motsetning til det som var planlagt. I løpet av denne fasen blir det samlet inn mange vitenskapelige data; over 2000 bilder, millioner av elektromagnetiske spektre og hundrevis av radio okkultasjoner . Ved fire anledninger passerte romføler nær Mars månen, Phobos . De19. august, det tar høyoppløselige bilder når de passerer i en avstand på 1080  km fra den. Bilder er tatt av landingsstedene til Viking og Mars Pathfinder- sonder . Den MOLA høydemåler viser at polkalotten ligger i en depresjon 5 km dyp  og stiger 3  km over omkringliggende terreng, men at det har utvilsomt vært mye større i det siste. SluttSeptember 1998, ble airbrake-operasjoner gjenopptatt. I løpet av denne tredje og siste fasen brukes ikke kameraet, men magnetometeret samler inn data som viser at de magnetiske anomaliene er konsentrert i svært gamle områder på den sørlige halvkule og at deres opprinnelse derfor er veldig gammel. De4. februar 1999, fullfører en siste manøvre med en delta-v62  m / s bane sirkuleringsfasen ved å heve perigee til en høyde på 377  km . Etter å ha fullført 1.284 baner, hvorav 891 inkluderte et dykk inn i Mars-atmosfæren, er romsonden i den målrettede arbeidsbanen.

Vitenskapelig virksomhet (mars 1999 - oktober 2006)

Kartleggingsoperasjoner begynner 3. mars 1999og er programmert til å vare et helt marsår, det vil si tilsvarer to jordår. Utover denne datoen må bane hovedsakelig brukes til å tjene som et telekommunikasjonsrelé mellom, på den ene siden landere og rovere på Mars-jord og på den andre siden Jorden. De27. mai, NASA produserte et første topografisk kart over overflaten av Mars laget av 27 millioner målinger av MOLA høydemåler med en oppløsning på 60  km . MGS primære oppdrag avsluttes31. januar 2001. Tapet av Mars Climate Orbiter , som skulle nå Mars-bane i september, fratar den amerikanske romfartsorganisasjonen et alternativ. NASA bestemmer seg for en første forlengelse av MGS-oppdraget tilApril 2002. De30. juni 2001, svikter høydemåleroscillatoren. MOLA, som nå er ute av drift, har utført 640 millioner målinger som gir et topografisk kart med en oppløsning på 300  m × 3000  m .

En annen forlengelse av oppdraget ble godkjent til slutten av 2004, deretter en tredje til slutten av 2006, delvis på forespørsel fra planetologen med ansvar for vitenskap og designer av MOC-kameraet. For denne siste utvidelsen reduseres det årlige budsjettet til drift fra 20 til 7,5 millioner dollar. På den tiden utviklet ingeniører en teknikk kalt CPROTO ( Compensated Pitch and ROll Targeted Observation ) som, ved å synkronisere kameraet mer presist (ved en langsom rotasjon av romfartssonen) med sondenes bevegelse i sin bane, gjør det mulig å øke oppløsningen i nord-sør retning fra 4 - 5  meter til 1,5 meter. Denne teknikken brukes spesielt til å fotografere sporene til hjulene til Spirit Rover i 2004 og for å finne spor etter landingen av Opportunity Rover . De20. september 2005, MGS, som har eksistert i åtte år i Mars, slår utholdenhetsrekorden for Viking 1- landeren .

Oppdragets slutt (november 2006)

I 2006 begynte Mars Global Surveyor , som har gått i bane rundt Mars i ti år - mye lenger enn levetiden forutsatt ved unnfangelsen (fem år) - å vise tegn på aldring. I juli og deretter i august brøt hoveddatamaskinen og sikkerhetskopimaskinen midlertidig ut. Likevel har romsonden nok drivmidler til å fortsette å operere til midten av 2010-tallet, og NASA bestemmer seg i november for å utvide oppdraget for fjerde gang. De2. november 2006, bakkeoperatørene sender en rutinemessig instruksjon om å endre orienteringen til solcellepanelene for å redusere oppvarmingen. Mens romsonden skulle gjenoppta kontakten to timer senere, mottas ikke noe signal på jorden. I dagene som følger, mislykkes alle forsøk på å gjenopprette kontakten. Kameraet til MRO-romføleren , som nylig har ankommet sin marsbane, brukes til å prøve å ta et bilde av MGS for å kunne utføre en visuell diagnose. Instruksjoner sendes blindt til MGS for at bane skal sende kommunikasjonen gjennom Opportunity- roveren som streifer rundt på Mars-jord. Men alle disse diagnostiske og feilsøkingsforsøkene mislykkes, og NASA formaliseres28. januar 2007, tapet av Mars Global Surveyor .

Intern undersøkelseskommisjon utnevnt av NASA for å identifisere kilden til tapet, offentliggjør funnene i april 2007. Den sporer hendelsene som fulgte etter at operatører sendte kommandoer til romsonden2. november. Etter mottak av disse forsøkte romsonden å endre orienteringen til solcellepanelene utenfor stoppet som begrenser disse bevegelsene. Den bordcomputer , ved deteksjon av disse forsøkene, gikk inn i overlevelsestilstand . Å gå inn i denne modusen utløste på en normal måte en modifisering av romfartøyets retning, men dens nye posisjon forårsaket for mye oppvarming av et av de to batteriene som ble eksponert direkte for solen. Kjørecomputeren kom feilaktig ut av at denne overopphetingen skyldtes en elektrisk overbelastning og avbrøt ladingen av batteriet. Selv om det andre batteriet fortsatte å lade seg normalt, klarte det ikke å dekke behovene til skipet og instrumentene: den tilgjengelige energien var oppbrukt etter omtrent tolv timer, noe som forårsaket tap av romføler. Opprinnelsen til disse feilene kan bli funnet i utilsiktet modifisering av operatørene, to måneder tidligere, av to driftsparametere for den innebygde programvaren . Modifiseringen av den første parameteren er opprinnelsen til de unormale bevegelsene til solcellepanelene, mens den andre parameteren forhindret romsonden fra å peke sin parabolantenn mot jorden for å overføre elementene som ville ha gjort det mulig å utføre en diagnose og å gripe inn i tide.

Neste generasjon: Mars Reconnaissance Orbiter

NASAs Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) romsonde går i bane rundt Mars10. mars 2006og, etter en fase viet luftbremsing , begynte å samle vitenskapelige data fra september samme år. MRO fortsetter å samle inn data fra MGS. HiRISE-kameraet har en romlig oppløsning0,3 til 0,6  meter , seks ganger bedre enn MOC-kameraet, MGS viktigste instrument. Telekommunikasjonssystemet tillater en strøm på 6 megabit per sekund, eller 10 ganger den fra forgjengeren.

Resultater

Mars Global Surveyor er det første oppdraget som kommer tilbake for å studere planeten Mars fra Viking-programmet romsonder lansert tjue år tidligere. Under oppholdet samlet og sendte romsonden omtrent 5 terabit med data og mer enn 244.000 bilder. Begrenset av hastigheten på telekommunikasjonssystemet 1000 ganger lavere enn datamengden som genereres av MOC-kameraet, sendte MGS likevel 97.000 høydefinisjonsbilder som dekker 5,2% av Mars overflate. Den oppfylte fullt ut sine vitenskapelige mål for en total kostnad anslått til 377 millioner dollar, noe som gjorde det, med tanke på de produserte vitenskapelige resultatene, til et av de mest lønnsomme oppdragene til NASA.

MOLA-høydemåler gjorde det mulig å tegne et eksepsjonelt presist og spektakulært topografisk kart over Mars som fremdeles fungerer som referanse tidlig i 2016. Det mest slående trekket på planeten er dikotomi mellom en sørlig halvkule bestående av høyt terreng med krater og eldre ( Noachien ) og den nordlige halvkule dekket med sletter i en høyde på 3 til 6  km lavere , praktisk talt blottet for tilsynelatende lettelse og dannet av yngre jord med få synlige kratere. Mars er en litt flat ellipsoid (20  km ) på grunn av rotasjonen på planeten. Nordpolen er omtrent 6  km lavere enn sørpolen, noe som fører til at massesenteret til planeten skifter fra sentrum av ellipsoiden med omtrent 3  km på aksen som forbinder polene. Massesenteret forskyves også sideveis med ca. 1,4  km på grunn av Tharsis-buen . Forskjellen mellom det laveste punktet på Mars ligger i den store virkningen bassenget av Hellas Planitia og toppen av det gigantiske vulkanen Olympus Mons er 30  km langt overstiger den differensial 20  km finnes på jorden. Studien av tyngdefeltet på Mars, utledet fra MGS-akselerasjonene målt av dopplereffekten på radiosignalet, bekreftet dikotomien mellom den sørlige halvkule og den nordlige halvkule på planeten: i sør er skorpen tykk med små ' anomalier , mens den i nord tynner og inneholder mange uregelmessigheter. De mest bemerkelsesverdige avvikene finnes på nivået med vulkanene i kuppelen til Tharsis og Valles Marineris . På den nordlige halvkule har noen anomalier ingen topografisk korrespondanse og kan svare til slagbassenger fylt med vulkanske avleiringer eller sedimenter.

Magnetfelt av Mars

Den første oppdagelsen som kan tilskrives Mars Global Surveyor ble gjort av dets MAG / ER magnetometer og elektronreflektometer . Mens ingen magnetosfære , vanlig manifestasjon av et magnetfelt , hadde blitt identifisert av tidligere romsonder, gjør instrumentet det mulig å oppdage at Mars har et slikt felt hvis intensitet når 1,5  μ T på 100  km høyde. Dette magnetfeltet har ikke den dipolare strukturen som ville være resultatet av dynamo-effekten som bevegelsene til en flytende kjerne i hjertet av planeten, slik det er tilfelle for jorden. Det skyldes en restmagnetisme , opptil tretti ganger større enn den for jordskorpen som har sin opprinnelse i skorpen (kjent som skorpefeltet) i visse geologisk gamle regioner på den sørlige halvkule, og spesielt i regionen. Av Terra Cimmeria og Terra Sirenum . I løpet av de ni årene oppdraget sitt måler sonden de magnetiske parametrene over Marsoverflaten. MGS / MAG samler vektordata fra en høyde som vanligvis er 400  km , noen ganger nærmer seg 90  km fra overflaten, og MGS / ER ( MGS Electron Reflectometer ) måler total magnetisme fra en høyde på 185  km i gjennomsnitt. Til tross for lengden på undersøkelsene utført av MGS / ER, forblir kartleggingen utført av MGS ufullstendig. De magnetiske avvikene målt ved MGS er strukturert i parallelle bånd (se diagrammet motsatt). Fraværet av et skorpefelt over den sørlige halvkuleens støtbassenger som Hellas og Argyre tolkes generelt som en indikasjon på at Mars ikke lenger hadde et globalt magnetfelt under disse påvirkningene, selv om det også er mulig at kjøling av materialene ved virkningsstedet var for raskt til å tillate innretting av deres mulige magnetisering med det globale magnetfeltet. Den nåværende tolkningen på tidspunktet for publiseringen av disse resultatene er at planeten Mars hadde et magnetfelt opprettet av en flytende kjerne, men at feltet hadde opphørt å eksistere etter 300 til 500 millioner år da disse støtbassengene var dannet, dvs. for rundt 4 milliarder år siden.

Hematitt påvisning

Den viktigste oppdagelsen ved hjelp av data fra TES infrarøde spektrometer er tilstedeværelsen av grå hematitt på to steder: i regionen Terra Meridiani , nær Marsekvator ved 0 ° lengdegrad, og i Aram Chaos , nær Valles Marineris . Disse krystalliserte korn av jernoksid, som er dannet i et vandig medium eller ved forandring av grunn ved vannpassasje, har vekket stor vitenskapelig interesse fordi de utgjør en indikasjon på tilstedeværelsen av flytende vann i en fjern fortid. Opportunity- roveren vil bli sendt til en region som heter Meridiani Planum, selv lokalisert i Terra Meridiani-regionen, for å studere hematittene oppdaget av MGS.

En jord av vulkansk natur

Data samlet inn av TES infrarøde spektrometer viser at overflaten av Mars egentlig har to hovedkategorier av terreng. De basalter , vulkanske bergarter av lav silika produsert ved meget væske lavastrømmer dominerer høyfjellet på den sørlige halvkule, særlig i området for Syrtis Major , Terra Cimmeria og Noachis Terra . På den nordlige halvkule og nærmere bestemt i Acidalia Planitia , nordvest for Syrtis Major og i slettene til Vastitas Borealis , er den dominerende bergarten andesitt , også vulkansk, men med et høyere silisiuminnhold og som er dannet av mindre flytende lava.

Atmosfæren til Mars

De påfølgende utvidelsene av oppdraget gjorde det mulig å studere i detalj de klimatiske endringene knyttet til årstidens syklus. Den MOLA høydemåleren målte variasjoner i tykkelsen på polene på grunn av sublimering , transport og deponering av vann og karbondioksid under påvirkning av temperaturvariasjoner. Ved breddegrader over 80 ° reduseres isdykkets tykkelse med flere meter. Massen utvekslet mellom overflaten og atmosfæren gjennom årstidene representerer en bemerkelsesverdig andel på 50 milliarddeler av den totale massen på planeten, og dens innvirkning på tyngdefeltet er målt. MGS observerte 10.500 lokale støvstormer i løpet av 4,8 marsår (September 1997-Oktober 2006). Disse forekommer gjennom året med større konsentrasjon når solens lengdegrad (Ls) på Mars er mellom 130 ° og 340 °. Det mindre fenomenet støvvirvler, som MGS har observert 12 000 forekomster av, ser ikke ut til å være korrelert med støvstormer. Fra det ene året til det andre gjentas de bemerkelsesverdige meteorologiske hendelsene (sterke støvstormer, omfattende skyer) i samme perioder (Ls ± 7,5 °). Bare stormer som rammer store områder eller hele planeten virker uforutsigbare. Men vi kan forvente hvert marsår at hele atmosfæren vil være støvete når Ls er mellom 210 ° og 240 °. MGS observerte bare en planetstøvstorm under oppholdet. Dette startet på15. juni 2001i Hellas Planitia . Den sterkeste stormfronten gikk frem med en hastighet på 30  m / s . En økning i temperaturen i atmosfæren på 30 til 40  ° C ble målt med TES- spektrometeret, og bemerkelsesverdige endringer ble observert på nivået av de polære hettene på grunn av disse temperaturvariasjonene. De4. juli, på stormens topp, ble overflaten på planeten usynlig bortsett fra noen få topper som dukket opp fra støvskyene. Effektene ble ikke helt av før flere måneder etter at den startet.

Bestemmelse av hyppigheten av meteoriske påvirkninger

Tidlig i 2006 innså designerne av MOC-kameraet at bildene som ble tatt med vidvinkelobjektivet på instrumentet deres, kunne brukes til å finne slagkratere som hadde dukket opp siden MGS ankom. Bilder av Amazonas , Tharsis og Arabia Terra er tatt mellom januar ogMars 2006 og blir sammenlignet med bilder tatt under den topografiske undersøkelseskampanjen til Mai 1999. 19 nye svarte flekker er identifisert som tilsvarer så mange påvirkninger som har skjedd de siste 7 årene. De nye kratere er små, fra 2 meter til noen få titalls meter. Observasjonene stemmer godt overens med modellene som ble brukt for å bestemme landets alder ut fra tetthet og størrelse på slagkratere.

Måner av mars

Under overflytningen av månen Phobos som ble utført i løpet av det første året, måler MGS overflatetemperaturen med det infrarøde spektrometeret TES og tar nærbilder med MOC-kameraet. Disse målingene gjør det mulig å estimere at overflaten til denne satellitten er sammensatt av pulveraktig rusk over en tykkelse på minst en meter, resultatet av millioner av år med meteorbombardementer. Temperaturen synker fra noen få minusgrader til -112  ° C i løpet av dag / natt-syklusen som varer 7 timer.

Overflateformasjoner

På slutten av det primære oppdraget til Mars Global Surveyor (1997-2001), ble de viktigste funnene gjort ved hjelp av bildene tatt av MOC-kameraet og deres tolkning av tiden oppsummert i en artikkel publisert av designeren. Kamera og planetolog Michael Malin assistert av K. Edgett:

  • planeten har en skorpe som, i motsetning til for eksempel månen, består av flere lag med en tykkelse som kan nå 10  km eller mer. For å produsere disse lagene ble store mengder materiale meteorisert , transportert og deretter deponert;
  • den nordlige halvkule er sannsynligvis like kraterert som den sørlige halvkule, men de fleste kratere er begravet;
  • mange tilsynelatende geologiske strukturer, som slagkratere, ble en gang gravlagt, men har nylig blitt gravd opp;
  • hundrevis av kløfter er blitt oppdaget. De kunne ha blitt dannet av sirkulasjon av flytende vann. Noen av disse formasjonene er ferske;
  • som på jorden, er berggrunnen til Mars overflate dekket nesten overalt med lag av materiale unntatt i spesielt bratte områder. Denne kappen er noen ganger glatt, noen ganger prikket med hulrom. Noen mener at disse hulrommene ble skapt av vannis som rømmer ved sublimering  ;
  • noen svarte striper er skapt av støvvirvler . Sporene som blir etterlatt av disse virvlene endrer seg raskt, noen i løpet av en måned;
  • den resterende sørlandskappen ligner Gruyere. Hullene er generelt noen få meter dype. De ser ut til å bli dypere hvert år, noe som ser ut til å antyde at den sørlige regionen eller halvkulen varmes opp. Men denne hypotesen om klimaendringer blir ikke bekreftet av observasjoner gjort med andre instrumenter;
  • det infrarøde spektrometeret studerte den mineralogiske sammensetningen og atmosfæren på planeten. TES har beregnet at planetens klima har avkjølt seg siden vikingproben gjorde observasjoner 20 år tidligere;
  • målingene viser også at praktisk talt hele Mars overflate er dekket av jord av vulkansk opprinnelse;
  • noen områder har hundrevis av steiner på størrelse med et hus. Deres eksistens innebærer at visse materialer på overflaten av Mars er komprimert nok til å forbli sammenhengende selv når de har rullet nedover en skråning. De fleste av disse materialene vises i vulkanske områder, så det er sannsynlig at de er stykker av lava;
  • hundrevis av svarte striper er observert. De fleste forskere anser disse som støvskred. Men noen forskere mener at vann kan være involvert i dannelsen;
  • MGS oppdaget rundt tjue slagkratere som dukket opp etter at MGS ankom sin Mars-bane. Selve krateret (svart bro) er veldig lite (noen få titalls meter) sammenlignet med området som dekkes av rusk som er hevet av støtet og av sekundære støt som strekker seg over flere hundre meter.

Validering av nye romteknikker

Fra et teknisk synspunkt gjorde fremdriften til oppdraget det mulig å validere luftbremseløsningen som skulle plasseres i en lav bane rundt Mars. Denne løsningen vil bli brukt for de følgende tre NASA-baneveiene : Mars Climate Orbiter lansert i 1999, Mars Odyssey (2001) og Mars Reconnaissance Orbiter (2005). Testene utført parallelt med en eksperimentell radiosender som opererer i Ka-båndet og den operasjonelle senderen som opererer i X-bånd, viste at bruken av Ka-båndet tillot å multiplisere med tre datahastigheten. Utviklingen av denne nye kommunikasjonsteknikken vil fortsette som en del av Deep Space 1 teknologiske oppdrag .

Støtte for drift av andre romfartøyer

I et tiår har Mars Global Surveyor gitt støtte til andre Mars-oppdrag fra NASA . Reléantennen overførte 7,7 gigabit vitenskapelig data og telemetri produsert av MER- roverne til jorden . Hun spilte en kritisk rolle i Spirit sitt oppdrag ijanuar 2004ved å overføre dataene fra dets atmosfæriske gjeninntreden . Bildene ble brukt til å identifisere de gunstigste landingsstedene for MER, Mars Polar Lander og Phoenix- roverne , for å bestemme de meteorologiske forholdene i luftbremsefasene til bane som ankom Mars-bane fra 2001, for å observere forholdene vær rett før landingen og forsøk å finne spor etter Mars Polar Lander og Beagle 2 landere .

Kulturelle og politiske konsekvenser

De mange bildene fra MGS hjelper til med å gjenopplive allmennhetens interesse for romforskning, noe som for eksempel manifesteres i kinoen ved utgivelsen av Mission to Mars og Red Planet i 2000 . I tillegg oppmuntret MGS suksess til finansiering av flere oppdrag på slutten av 1990-tallet.

Merknader og referanser

Merknader

  1. Kostnaden for å lage MOC-kameraet, anslått til 5-6 millioner, nådde til slutt 23,7 millioner dollar. 40% av merkostnaden tilskrives modifikasjoner gjort i spesifikasjonene eller i prosedyrene på initiativ fra JPL-senteret eller NASA, 25% til problemer som oppstod under utviklingen, 20% til manglende erfaring eller misforståelser og 15% til en økning i forestilling ( Malin og Edgett 2010 ).
  2. På grunn av den veldig elliptiske bane som er krysset i løpet av denne fasen, fungerer MOC-kameraet med uforutsette temperaturvariasjoner som forvrenger speilene og reduserer den romlige oppløsningen med en faktor 2 til 3 ( Malin og Edgett 2001 ).
  3. Drivmidlene er avgjørende for stillingskontroll (desaturering av reaksjonshjul) og bane korreksjoner.

Referanser

  1. (in) Malin Space Science Systems & California Institute of Technology - Mars Global Surveyor's Mars Orbiter Camera - 7. oktober 2002MGS MOC utgivelsesnr. MOC2-320, 7. oktober 2002  ", som viser rett fra sløyfene i et geologisk lag som er tydelig synlig i full oppløsning.
  2. Albee et al. 2001 , s.  23291
  3. Ulivi og Harland 2009 , s.  327-328.
  4. Ulivi og Harland 2009 , s.  333.
  5. Taylor 2007 , s.  84-91.
  6. Ulivi og Harland 2009 , s.  379-381
  7. Malin og Edgett 2010
  8. (in) "  Science summary  "JPL NASA , Jet Propulsion Laboratory (åpnet 3. januar 2016 ) .
  9. (in) "  Science Goal 1: Besterm if Life On Mars Ever Drose  "NASAs JPL , Jet Propulsion Laboratory (åpnet 3. januar 2016 ) .
  10. (in) "  Goal 2: Characterize the Climate of Mars  "NASAs JPL , Jet Propulsion Laboratory (åpnet 3. januar 2016 ) .
  11. (in) "  Goal 3: Characterize the Geology of Mars  "NASAs JPL , Jet Propulsion Laboratory (åpnet 3. januar 2016 ) .
  12. (in) "  Goal 4: Prepare for the Human Exploration of Mars  "NASAs JPL , Jet Propulsion Laboratory (åpnet 3. januar 2016 ) .
  13. (in) "  Science goal  " , på JPL NASA , Jet Propulsion Laboratory (åpnet 3. januar 2016 ) .
  14. Albee et al. 2001 , s.  23292.
  15. (no) "  Technology Summary  " , på NASA JPL , JPL
  16. (en) Arden L. Albee, Raymond E. Arvidson, Frank Palluconi og Thomas Thorpe, “  Mars Global Surveyor: Ready for launch in November 1996  ” , AIAA ,7. november 1996, s.  23291–23316 ( les online [PDF] ).
  17. NASA Press Kit , s.  27 .
  18. Albee et al. 2001 , s.  23297.
  19. (in) R. Bunker et al. , “  MGS Avionics System Architecture: Exploring the grensene for arv  ” , AIAA ,1994, s.  1-6 ( les online ).
  20. NASA Press Kit , s.  27-30 .
  21. NASA Press Kit , s.  32-33 .
  22. (in) "  Mars Global Surveyor - Mars Orbiter Camera (MOC)  "NASA NSSDC Master Catalog , NASA (åpnet 10. januar 2016 ) .
  23. (in) "  Mars Global Surveyor - Thermal Emission Spectrometer (TES)  "NASA NSSDC Master Catalog , NASA (åpnet 10. januar 2016 ) .
  24. (in) "  Mars Global Surveyor - Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA)  "NASA NSSDC Master Catalog , NASA (åpnet 10. januar 2016 ) .
  25. (in) "  Mars Global Surveyor - Magnetometer / Electron Reflectometer (MAG / ER)  "NASA NSSDC Master Catalog , NASA (åpnet 10. januar 2016 ) .
  26. DL Mitchell 2001 , s.  23420.
  27. (in) "  Mars Observer - Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA)  "NASA NSSDC Master Catalog , NASA (åpnet 10. januar 2016 ) .
  28. (in) "  March Relay  "JPL NASA , Jet Propulsion Laboratory .
  29. Ulivi og Harland 2009 , s.  418.
  30. Ulivi og Harland 2009 , s.  389-390.
  31. Ulivi og Harland 2009 , s.  390-392.
  32. Ulivi og Harland 2009 , s.  393-396.
  33. Albee et al. 2001 , s.  23303.
  34. Ulivi og Harland 2009 , s.  396-401.
  35. Ulivi og Harland 2009 , s.  398-416.
  36. Ulivi og Harland 2009 , s.  416-421.
  37. (in) "  Systemkrav - 3.1.1 Lifetime  "NASAs JPL , Jet Propulsion Laboratory ,September 1996(åpnet 8. januar 2016 ) .
  38. Ulivi og Harland 2009 , s.  421-422.
  39. (in) "  Mars Global Surveyor (MGS) Spacecraft Loss of Contact  " , på NASA JPL , NASA ,13. april 2007.
  40. "  Mars Reconnaissance Orbiter> Mission timeline  " , Jet Propulsion Laboratory (åpnet 15. januar 2016 ) .
  41. "  Mars Reconnaissance Orbiter> HiRISE High Resolution Imaging Science Experiment  " , Jet Propulsion Laboratory (åpnet 15. januar 2016 ) .
  42. "  Mars Reconnaissance Orbiter> Telecommunications  " , Jet Propulsion Laboratory (åpnet 15. januar 2016 )
  43. Ulivi og Harland 2009 , s.  423
  44. Albee et al. 2001 , s.  23307
  45. Ulivi og Harland 2009 , s.  415
  46. (i) JEP Connerney , H. Acuña , PJ Wasilewski , G. Kletetschka , NF Ness , H. Reme , RP Lin og DL Mitchell , "  The global magnetfelt Mars og implikasjoner for skorpe Evolution  " , Geophysical Research Letters , vol .  28, n o  212001, s.  4015-4018 ( ISSN  0094-8276 , DOI  10.1029 / 2001GL013619 , les online ).
  47. (in) "  Magnetic Field Experiment MAG / ER  " , NASAs Mars Global Surveyor,9. oktober 2007.
  48. (in) "  The Solar Wind at Mars  " , Science @ NASA31. januar 2001
  49. (in) "  March Crustal Magnetic Field Remnants  " , NASAs Mars Exploration Program,22. mars 2006
  50. Rocard 2003-2006 , s.  59
  51. (i) Laurent Carporzen, Stuart A. Gilder og Rodger J. Hart, "  paleomagnetisme i Vredefort meteorittkrater og implikasjoner for kratere på Mars  " , Nature , vol.  435,12. mai 2005, s.  198-201 ( ISSN  0028-0836 , DOI  10.1038 / nature03560 , sammendrag ).
  52. Rocard 2003-2006 , s.  60
  53. (in) JL Bandfield ,, "  Global mineral distributions on Mars  " , J. Geophys Res. , vol.  107,2002( DOI  10.1029 / 2001JE001510 , Bibcode  2002JGRE..107.5042B , les online [PDF] ).
  54. (en) TD Glotch og PR Christensen, "  Geologic mapping and mineralogic of Aram Chaos: Evidence for a water-rich history  " , J. Geophys. Res. , vol.  110,2005, E09006 ( DOI  10.1029 / 2004JE002389 , Bibcode  2005JGRE..11009006G ).
  55. (in) "  Mars Exploration Rovers - Spotlight - Hematite  "NASAs JPL , Jet Propulsion Laboratory ,September 1996(åpnet 8. januar 2016 ) .
  56. Ulivi og Harland 2009 , s.  419
  57. Ulivi og Harland 2009 , s.  416-418
  58. Malin og Edgett 2010
  59. Malin og Edgett 2010
  60. "  Martian moon Phobos hip deep in powder  " , Jet Propulsion Laboratory ,11. september 1998
  61. Malin og Edgett 2001 , s.  1-137
  62. Malin og Edgett 2001 , s.  31-35
  63. Malin og Edgett 2001 , s.  72
  64. "  Mars Global Surveyor MOC2-1618 Release  " , Msss.com ( DOI  10.1126 / science.288.5475.2330 , åpnet 7. oktober 2010 )
  65. (i) MC Malin , KS Edgett , LV Posiolova SM McColley og EZN Dobrea , "  Present-Day Impact krater Valuta og samtidskunst Gully aktivitet på Mars  " , Science , vol.  314, nr .  58052006, s.  1573–1577 ( ISSN  0036-8075 , DOI  10.1126 / science.1135156 )
  66. "  Changing Mars Gullies Hint at Recent Flowing Water  " , SPACE.com,6. desember 2006
  67. "  Mars Global Surveyor MOC2-239 Release  " , Mars.jpl.nasa.gov (åpnet 7. oktober 2010 )
  68. Malin og Edgett 2001 , s.  26-28.
  69. (in) "  Mars Global Surveyor MOC2-281 Release  " , Mars.jpl.nasa.gov,24. mai 2001
  70. (i) "  Mars Global Surveyor MOC2-367 Slipp  " , Msss.com,21. mai 2003.
  71. (i) Michael D. Smith , John C. Pearl , Barney J. Conrath og Philip R. Christensen , "  One Martian year of atmospheric observations by the Thermal Emission Spectrometer  " , Geophysical Research Letters , vol.  28, n o  222001, s.  4263–4266 ( DOI  10.1029 / 2001GL013608 )
  72. (in) DP Hinson , "  Sammenligning av atmosfærisk temperaturlyd Oppnådd gjennom infrarød og radio okkultasjon av Mars Global Surveyor  " , Journal of Geophysical Research , vol.  109, n o  E122004( ISSN  0148-0227 , DOI  10.1029 / 2004JE002344 )
  73. (i) Michael D. Smith , "  Romfartøyobservasjoner av Marsatmosfæren *  " , Årlig gjennomgang av jord og planetvitenskap , vol.  36, n o  1,2008, s.  191–219 ( ISSN  0084-6597 , DOI  10.1146 / annurev.earth.36.031207.124334 )
  74. (in) RT Clancy BJ Sandor , J. Wolff , PR Christensen , MD Smith , JC Pearl , BJ Conrath and RJ Wilson , "  An Intercomparison of ground-based millimeter, MGS TES, and Viking atmospheric temperature measure: Seasonal and interannual variability av temperaturer og støvbelastning i den globale Mars-atmosfæren  ” , Journal of Geophysical Research , vol.  105, n o  E4,2000, s.  9553 ( ISSN  0148-0227 , DOI  10.1029 / 1999JE001089 )
  75. (in) JF Bell , J. Wolff , MC Malin , WM Calvin , BA Cantor , MA Caplinger , RT Clancy , KS Edgett , LJ Edwards , J. Fahle , F. Ghaemi , RM Haberle , A. Hale , PB James , SW Lee , T. McConnochie , E. Noe Dobrea , MA Ravine , D. Schaeffer , KD Supulver og PC Thomas , “  Mars Reconnaissance Orbiter Mars Color Imager (MARCI): Instrumentbeskrivelse, kalibrering og ytelse  ” , Journal of Geophysical Research , vol.  114, n o  E8,2009( ISSN  0148-0227 , DOI  10.1029 / 2008JE003315 )
  76. Malin og Edgett 2001 , s.  76
  77. Malin og Edgett 2001 , s.  77-78
  78. (in) T. Motazedian, "Currently Flowing Water on Mars" in Lunar and Planetary Science , vol.  XXXIV,2003( les online [PDF] )
  79. (in) "  March Water, Odd Size Features Bundet til livet  " , SPACE.com,28. mars 2003
  80. (in) "  Mars Global Surveyor MOC2-284 Release  " , Mars.jpl.nasa.gov (åpnet oktober 2010 )
  81. (en) JHJ Prince et al. , "  AUTONOMOER AEROBRAKING: A DESIGN, DEVELOPMENT, AND FASIBILITY STUDY  " , AAS ,2011, s.  31-41 ( les online )
  82. (in) D. Morabito et al. , “  The Mars Global Surveyor Ka-Band Link Experiment (MGS / KaBLE-II)  ” , NASA ,15. mai 2019, s.  1-41 ( les online )
  83. Malin og Edgett 2010
  84. (en) Peter J. Westwick, Into the Black: JPL and the American Space Program, 1976-2004 , Yale University Press ,oktober 2008, 416  s. ( les online ) , s.  275.

Bibliografi

NASA
  • (en) NASA / JPL, Mars Global Surveyor Arrival Press Kit ,September 1997( les online [PDF] )
Pressesett levert av NASA i anledning innføring i Mars-bane av MGS-romsonden.
  • (en) NASA / JPL, Mars Global Surveyor Spacecraft Requirements ,September 1996( les online )
MGS spesifikasjoner.
  • ( fr ) Jim Taylor et al. , Mars Global Surveyor Telecommunications , Jet Propulsion Laboratory (NASA), koll.  "DESCANSO Design and Performance Summary Series",Mai 2001( les online [PDF] )
Spesifikasjoner for Mars Global Surveyor telekommunikasjonssystem . Syntese bøker
  • (no) Paolo Ulivi og David M. Harland , Robotic Exploration of the Solar System: Part 2 Hiatus and Renewal 1983-1996 , Chichester, Springer Praxis,2009, 535  s. ( ISBN  978-0-387-78904-0 )Detaljert beskrivelse av oppdragene (kontekst, mål, teknisk beskrivelse, fremdrift, resultater) av romsonder lansert mellom 1983 og 1996.
  • (en) Peter J. Westwick, Into the black: JPL and the American space program, 1976-2004 , New Haven, Yale University Press ,2006, 413  s. ( ISBN  978-0-300-11075-3 ) - Historien om Jet Propulsion Laboratory mellom 1976 og 2004
  • (en) Erik M. Conway, leting og prosjektering: Jet fremdriftslaboratoriet og søken etter Mars , Baltimore, Johns Hopkins University Press ,2015, 418  s. ( ISBN  978-1-4214-1605-2 , les online ) - Historien om Jet Propulsion Laboratory's Mars-leteprogram
Vitenskapelige resultater - artikler / oppsummeringsarbeider
  • (en) Arden L. Albee, Raymond E. Arvidson, Frank Palluconi og Thomas Thorpe, "  Oversikt over Mars Global Surveyor-oppdrag  " , Journal of Geophysical Research , vol.  106, n o  E10,25. oktober 2001, s.  23291–23316 ( les online [PDF] )
  • (fr) Michael D. Smith et al. , “  Romfartøyobservasjoner av Marsatmosfæren  ” , Årlig gjennomgang av jord- og planetvitenskap , vol.  36,2. januar 2008, s.  191-219 ( DOI  10.1146 / annurev.earth.36.031207.124334 , les online [PDF] )Oppsummering av observasjonene som ble gjort på Mars-atmosfæren av Mars-orbitere i 2008
  • (en) Frédéric W. Taylor, The Scientific Exploration of Mars , Cambridge, Cambridge University Press ,2007, 348  s. ( ISBN  978-0-521-82956-4 , 0-521-82956-9 og 0-521-82956-9 )
  • Francis Rocard, Planète rouge: siste nytt fra Mars , Paris, Dunod , koll.  “Quai des Sciences”, 2003-2006, 2 nd  ed. , 257  s. ( ISBN  978-2-10-049940-3 og 2-10-049940-8 )
Vitenskapelige resultater - artikler fra instrumentdesignere
  • (en) MC Malin og KS Edgett , "  Mars Global Surveyor Mars Orbiter Camera: Interplanetary cruise through primary mission  " , Journal of Geophysical Research , vol.  106, n o  E10,25. oktober 2001, s.  23429–23570 ( DOI  10.1029 / 2000JE001455 , les online [PDF] )Hovedfunn gjort med MOC-kameraet på slutten av hovedoppdraget
  • (en) MC Malin , KS Edgett et al. , “  En oversikt over Mars Orbiter Camera science-undersøkelsen 1985–2006  ” , Mars ,26. januar 2010, s.  1-60 ( les online [PDF] )Oppsummering av vitenskapelig arbeid utført med MOC-kameraet for perioden 1985-2006
  • (en) DE Smith et al. , “  Mars Orbiter Laser Altimeter: Experiment summary etter det første året med global kartlegging av Mars  ” , Journal of Geophysical Research , vol.  106, n o  E10,25. oktober 2001, s.  23 689–23 722 ( DOI  10.1029 / 2000JE001364 , les online [PDF] )Resultater av et marsår med MOLA-høydemålermålinger
  • (en) PR Christensen et al. , “  Mars Global Surveyor Thermal Emission Spectrometer experiment: Investigation description and surface science results  ” , Journal of Geophysical Research , vol.  106, n o  E10,25. oktober 2001, s.  23823-23871 ( les online [PDF] )Resultater av et marsår med TES infrarøde spektrometermålinger
  • (en) MH Acuna et al. , “  Magnetic field of Mars: Summary of results from the aerobraking and mapping banes  ” , Journal of Geophysical Research , vol.  106, n o  E10,25. oktober 2001, s.  23403–23417 ( DOI  10.1029 / 2000JE001404 , les online [PDF] )Studie av magnetfeltet på Mars ved hjelp av et marsår med målinger med MAG magnetometer
  • ( fr ) DL Mitchell et al. , “  Probing Mars 'crustal magnet field and ionosphere with the MGS Electron Reflectometer  ” , Journal of Geophysical Research , vol.  106, n o  E10,25. oktober 2001, s.  23403–23417 ( DOI  10.1029 / 2000JE001435 , les online [PDF] )Studie av den magnetiserte skorpen og ionosfæren ved hjelp av et marsår med målinger med ER reflektometer
  • (en) G. Leonard Tyler et al. , “  Radiovitenskapelige observasjoner med Mars Global Surveyor: Orbit-innsetting gjennom ett Mars-år i kartlegging av bane  ” , Journal of Geophysical Research , vol.  106, n o  E10,25. oktober 2001, s.  23327–23348 ( DOI  10.1029 / 2000JE001348 , les online )Resultater av et marsår med målinger med RS radiovitenskapelige instrument
  • (en) GMd Keating et al. , “  The Structure of the Upper Atmosphere of Mars: In Situ Accelerometer Measurements from Mars Global Surveyor  ” , Science , vol.  279, nr .  5357,13. mars 1998, s.  1672-1676 ( DOI  10.1126 / science.279.5357.1672 , les online )Strukturen i den øvre atmosfæren utledet fra målingene av akselerometeret under luftbremsefasen.

Se også

Relaterte artikler

marsRomutforskning av MarsRomteknikker

Ekstern lenke