Художественное изображение марсианского полярного посадочного модуля на Марсе | |
Имена | Марс-сюрвейер '98 |
---|---|
Тип миссии | Спускаемый аппарат |
Оператор | НАСА / Лаборатория реактивного движения |
COSPAR ID | 1999-001A |
SATCAT нет. | 25605 |
Веб-сайт | Веб-сайт Mars Polar Lander |
Продолжительность миссии | 334 дня |
Свойства космического корабля | |
Производитель | Мартин Мариетта |
Стартовая масса | 290 кг (640 фунтов) |
Власть | Солнечная батарея 200 Вт и аккумулятор NiH 2 |
Начало миссии | |
Дата запуска | 20:21:10, 3 января 1999 г. (UTC) ( 1999-01-03T20: 21: 10Z) |
Ракета | Дельта II 7425 |
Запустить сайт | Мыс Канаверал AFS SLC-17A |
Конец миссии | |
Утилизация | неудача при посадке |
Заявлено | 17 января 2000 г. ( 2000-01-17) |
Последний контакт | 20:00, 3 декабря 1999 г. (UTC) ( 1999-12-03T20: 00Z) |
Посадочный модуль на Марс | |
Дата посадки | ~ 20:15 UTC, 3 декабря 1999 г. |
Посадочная площадка | Ultimi Scopuli, 76 ° / 76 ° ю.ш.195 ° з. / -76; -195 ( Марс Полярный посадочный модуль) ю.ш.195 ° з.д. (проекция) |
Логотип миссии Mars Surveyor 98 |
Mars Polar Lander, также известный как Mars Surveyor '98 Lander, был 290-килограммовый роботизированный космический аппарат спускаемый аппарат запущен НАСА на 3 января 1999 года, для изучения почвы и климата в Planum Australe, области вблизи южного полюса на Марсе. Он был частью миссии Mars Surveyor '98. Однако 3 декабря 1999 г., когда ожидалось завершение фазы спуска, посадочный модуль не смог восстановить связь с Землей. Посмертный анализ определил, что наиболее вероятной причиной аварии было преждевременное прекращение работы двигателя до того, как спускаемый аппарат коснулся поверхности, в результате чего он упал на планету с высокой скоростью.
Общая стоимость Mars Polar Lander составила 165 миллионов долларов США. Разработка космического корабля обошлась в 110 миллионов долларов США, запуск оценивался в 45 миллионов долларов США, а эксплуатация миссии - в 10 миллионов долларов США.
В рамках миссии Mars Surveyor '98 был разыскан посадочный модуль как способ сбора климатических данных с земли в сочетании с орбитальным аппаратом. НАСА подозревало, что большое количество замороженной воды может находиться под тонким слоем пыли на южном полюсе. При планировании Марсианского полярного посадочного модуля потенциальное содержание воды на южном полюсе Марса было самым сильным определяющим фактором для выбора места посадки. Компакт-диск с именами миллиона детей со всего мира был помещен на борт космического корабля в рамках программы «Отправь свое имя на Марс», призванной стимулировать интерес детей к космической программе.
Основными задачами миссии были:
На Mars Polar Lander было два небольших идентичных зонда- ударника, известных как «Deep Space 2 A и B». Зонды предназначались для удара по поверхности с высокой скоростью примерно на 73 ° ю.ш. 210 ° з.д., / 73 ° ю.ш.210 ° з. / -73; -210 ( Глубокий космос 2) чтобы проникнуть в марсианский грунт и изучить подповерхностный состав на глубине до метра. Однако после входа в марсианскую атмосферу попытки связаться с зондами не увенчались успехом.
Deep Space 2 финансировался программой New Millennium Program, а затраты на их разработку составили 28 миллионов долларов США.
Космический корабль имел размеры 3,6 метра в ширину и 1,06 метра в высоту с полностью развернутыми опорами и солнечными батареями. Основание было в основном сконструировано из алюминиевого ячеистого настила, композитных графит-эпоксидных листов, образующих край, и трех алюминиевых ножек. Во время посадки опоры должны были разворачиваться из походного положения с помощью пружин сжатия и поглощать силу приземления с помощью крошащихся алюминиевых сотовых вставок в каждой опоре. На палубе посадочного модуля в небольшом тепловом корпусе клетки Фарадея размещались компьютер, электроника распределения питания и батареи, телекоммуникационная электроника и компоненты тепловой трубы контура капиллярного насоса (LHP), которые поддерживали рабочую температуру. Каждый из этих компонентов включал в себя резервные блоки на случай отказа одного из них.
Во время полета на Марс крейсерская ступень была стабилизирована по трем осям с помощью четырех модулей реактивного двигателя на гидразиновом топливе, каждый из которых включает 22- ньютонный маневренный двигатель с коррекцией траектории для тяги и 4-ньютонный двигатель системы управления реакцией для ориентации (ориентации). Ориентация корабля производилась с помощью резервных датчиков Солнца, звездных трекеров и инерциальных измерительных устройств.
Во время спуска спускаемый аппарат использовал три группы двигателей с импульсной модуляцией, каждый из которых содержал четыре двигателя на гидразиновом топливе мощностью 266 ньютонов. Высота во время посадки измерялась доплеровской радиолокационной системой, а подсистема управления ориентацией и шарнирным соединением (AACS) контролировала ориентацию, чтобы обеспечить посадку космического корабля по оптимальному азимуту для максимального сбора солнечной энергии и связи с посадочным модулем.
Спускаемый аппарат был запущен с двумя баками с гидразином, содержащими 64 кг топлива и находящимися под давлением гелия. Каждый сферический бак располагался в нижней части спускаемого аппарата и служил топливом на крейсерском и спускаемом этапах.
Во время крейсерского этапа связь с космическим кораблем осуществлялась в диапазоне X с использованием рупорной антенны со средним усилением и резервных твердотельных усилителей мощности. На случай непредвиденных обстоятельств также была включена всенаправленная антенна с низким коэффициентом усиления.
Посадочный модуль изначально предназначался для передачи данных через вышедший из строя орбитальный аппарат Mars Climate Orbiter через антенну УВЧ. После потери орбитального аппарата 23 сентября 1999 года посадочный модуль все еще сможет напрямую связываться с сетью дальнего космоса через канал Direct-To-Earth (DTE), управляемую параболическую антенну среднего усиления диапазона X, расположенную на Палуба. В качестве альтернативы Mars Global Surveyor можно было бы использовать в качестве ретранслятора, используя антенну UHF несколько раз в марсианские дни. Однако сеть Deep Space Network могла только получать данные от посадочного модуля, но не отправлять им команды, используя этот метод. Антенна со средним усилением, направленная прямо на Землю, обеспечивала обратный канал со скоростью 12,6 кбит / с, а ретрансляционный тракт УВЧ обеспечивал обратный канал со скоростью 128 кбит / с. Связь с космическим кораблем будет ограничена одночасовыми событиями, ограниченными тепловыделением в усилителях. Количество коммуникационных событий также будет ограничено ограничениями мощности.
Крейсерская ступень включала в себя две солнечные батареи из арсенида галлия для питания радиосистемы и поддержания питания батарей в посадочном модуле, что позволяло нагревать определенную электронику.
После спуска на поверхность посадочный модуль должен был развернуть две солнечные батареи из арсенида галлия шириной 3,6 метра, расположенные по обе стороны от космического корабля. Еще две вспомогательные солнечные батареи были расположены сбоку, чтобы обеспечить дополнительную мощность на общую ожидаемую мощность 200 Вт и примерно от восьми до девяти часов работы в день.
Хотя Солнце не зашло бы за горизонт во время основной миссии, слишком мало света достигло бы солнечных батарей, чтобы оставаться достаточно теплым для того, чтобы определенная электроника могла продолжать работать. Чтобы избежать этой проблемы, в комплект поставки была включена никель-водородная батарея на 16 ампер-часов, которую можно было заряжать днем и питать нагреватель теплового кожуха ночью. Ожидалось, что это решение ограничит срок службы посадочного модуля. Поскольку марсианские дни станут холоднее в конце лета, на обогреватель будет подаваться слишком мало энергии, чтобы избежать замерзания, в результате чего замерзнет батарея и сигнализирует об окончании срока службы посадочного модуля.
Спускаемый на Марс тепловизор
Стерео имидж-сканер поверхности
ЛИДАР
Роботизированная рука
Роботизированная рука-камера
Метеорологический пакет
Анализатор термических и выделенных газов
Микрофон Марса
Аннотированная схема космического корабля Mars Polar Lander
Космический корабль в походном положении непосредственно перед герметизацией.
Испытания проведены на МИК КА.
Mars Polar Lander запись капсулы, только перед тем, как крепится к Star 48 верхней ступени
Хронология наблюдений | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Марс Полярный посадочный модуль был запущен 3 января 1999 года в 20:21:10 по всемирному координированному времени Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства с космического стартового комплекса 17B на станции ВВС на мысе Канаверал во Флориде на борту ракеты-носителя Delta II 7425. Полная последовательность сжигания длилась 47,7 минут после того, как твердотопливный ускоритель третьей ступени Thiokol Star 48 B вывел космический корабль на 11-месячную траекторию перехода к Марсу с конечной скоростью 6,884 километра в секунду по отношению к Марсу. Во время крейсерского полета космический корабль был размещен внутри капсулы с аэрозольным покрытием, а сегмент, известный как крейсерский этап, обеспечивал питание и связь с Землей.
Схема конфигурации запуска.
Стартовая фотография Mars Polar Lander на борту ракеты-носителя Delta II.
Схема межпланетной траектории Mars Polar Lander.
Зона приземления цели была областью около южного полюса Марса, названной Ultimi Scopuli, потому что в ней было много скопули ( лопастных или неровных уступов ).
3 декабря 1999 года Mars Polar Lander прибыл на Марс, и операторы миссии начали подготовку к посадке. В 14:39:00 по Гринвичу этап крейсерского полета был отключен, что привело к плановому отключению связи, которое продлилось до тех пор, пока космический корабль не приземлился на поверхности. За шесть минут до входа в атмосферу запрограммированный запуск 80-секундного двигателя повернул космический корабль в правильную ориентацию входа, с тепловым экраном, расположенным так, чтобы поглощать тепло при 1650 ° C, которое будет генерироваться при прохождении спускаемой капсулы через атмосферу.
Двигаясь со скоростью 6,9 км в секунду, входная капсула вошла в атмосферу Марса в 20:10:00 по всемирному координированному времени и должна была приземлиться в районе 76 ° ю.ш. 195 ° з.д. / 76 ° ю.ш.195 ° з. / -76; -195 ( Марс Полярный посадочный модуль) в регионе, известном как Planum Australe. Восстановление связи ожидалось к 20:39:00 UTC после приземления. Однако связь не была восстановлена, и посадочный модуль был объявлен потерянным.
25 мая 2008 года посадочный модуль « Феникс » прибыл на Марс и впоследствии выполнил большинство задач марсианского полярного посадочного модуля, неся несколько таких же или других инструментов.
( просмотреть • обсудить ) Интерактивная карта изображения в глобальной топографии Марса, перекрывается с местом на Марс сайтов Lander и Rover. Наведите указатель мыши на изображение, чтобы увидеть названия более 60 известных географических объектов, и щелкните, чтобы связать их. Цвет базовой карты указывает относительные высоты на основе данных лазерного альтиметра Mars Orbiter, установленного на Mars Global Surveyor НАСА. Белые и коричневые цвета указывают на самые высокие высоты (От +12 до +8 км); за которыми следуют розовый и красный (От +8 до +3 км); желтый это0 км ; зелень и синий - более низкие высоты (до−8 км). Оси - широта и долгота ; Отмечены полярные регионы. (См. Также: карта Марса ; карта / список Mars Memorials ) ( Активный ROVER • Неактивно • Активный LANDER • Неактивно • Будущее ) ← Бигль 2 (2003) Любопытство (2012) → Глубокий космос 2 (1999) → Ровер Розалинда Франклин (2023 г.) ↓ InSight (2018) → Марс 2 (1971) → ← Марс 3 (1971) Марс 6 (1973) → Полярный спускаемый аппарат (1999) ↓ ↑ Возможность (2004) ← Настойчивость (2021) ← Феникс (2008) Скиапарелли EDM (2016) → ← Соджорнер (1997) Дух (2004) ↑ ↓ Чжуронг (2021 г.) Викинг 1 (1976) → Викинг 2 (1976) →Двигаясь со скоростью примерно 6,9 км / с и 125 км над поверхностью, космический корабль вошел в атмосферу и первоначально был замедлен с помощью абляционного теплового экрана длиной 2,4 метра, расположенного в нижней части входного корпуса, для аэродинамического торможения через 116 километров атмосферы. Через три минуты после входа космический корабль замедлился до 496 метров в секунду, сигнализируя о развертывании 8,4-метрового полиэфирного парашюта из миномета с последующим немедленным разделением теплозащитного экрана и включением MARDI, находясь на высоте 8,8 км над поверхностью. Парашют еще больше снизил скорость космического корабля до 85 метров в секунду, когда наземный радар начал отслеживать особенности поверхности, чтобы определить наилучшее возможное место приземления.
Когда космический корабль замедлился до 80 метров в секунду, через одну минуту после раскрытия парашюта, посадочный модуль отделился от корпуса и начал спуск с двигателя на высоте 1,3 километра. Ожидается, что механический спуск продлится примерно одну минуту, при этом космический корабль поднимется на 12 метров над поверхностью. Затем двигатели были выключены, и космический корабль должен был упасть на поверхность и приземлиться в 20:15:00 по всемирному координированному времени около 76 ° ю.ш.195 ° з.д. в Planum Australe.
Операции по посадке должны были начаться через пять минут после приземления, сначала развернуть уложенные солнечные батареи, а затем направить антенну со средним усилением прямо на Землю, чтобы обеспечить первую связь с сетью дальнего космоса. В 20:39 по всемирному координированному времени на Землю должна была транслироваться 45-минутная передача, в которой будут передаваться ожидаемые 30 изображений посадки, полученные MARDI, и сигнализировать об успешной посадке. Затем посадочный модуль отключается на шесть часов, чтобы аккумуляторы могли зарядиться. В последующие дни инструменты космического корабля будут проверены операторами, а научные эксперименты должны начаться 7 декабря и продлиться как минимум на следующие 90 марсианских солей с возможностью продления миссии.
3 декабря 1999 г. в 14:39:00 по Гринвичу была отправлена последняя телеметрия с Марса Полярный спускаемый аппарат, непосредственно перед разделением ступеней полета и последующим входом в атмосферу. Дальнейших сигналов с космического корабля не поступало. Компания Mars Global Surveyor предприняла попытки сфотографировать район, в котором предположительно находится спускаемый аппарат. Был виден объект, который предположительно был посадочным модулем. Однако последующие изображения, выполненные Mars Reconnaissance Orbiter, привели к исключению идентифицированного объекта. Mars Polar Lander остается потерянным.
Причина потери связи неизвестна. Однако Комиссия по рассмотрению отказов пришла к выводу, что наиболее вероятной причиной аварии была ошибка программного обеспечения, которая неправильно определила вибрации, вызванные развертыванием убранных опор, как приземление на поверхности. В результате космический корабль отключил спускаемые двигатели, хотя, вероятно, на высоте 40 метров над поверхностью. Хотя было известно, что развертывание опоры может создать ложную индикацию, инструкции по разработке программного обеспечения не учитывали эту возможность.
В дополнение к преждевременному отключению спускаемых двигателей Комиссия по рассмотрению отказов также оценила другие возможные виды отказов. При отсутствии существенных доказательств характера отказа нельзя исключить следующие возможности:
Авария Mars Polar Lander произошла через два с половиной месяца после потери Mars Climate Orbiter. Недостаточное финансирование и плохое управление были названы основными причинами неудач. По словам Томаса Янга, председателя группы независимой оценки программы Mars, программа «финансировалась не менее чем на 30%».
Цитата из отчета |
---|
"Магнитный датчик предусмотрен в каждой из трех посадочных опор, чтобы определять касание, когда спускаемый аппарат касается поверхности, инициируя отключение спускаемых двигателей. Данные испытаний развертывания инженерных разработок MPL, испытаний развертывания летных модулей MPL и развертывания Mars 2001 испытания показали, что в датчике приземления на эффекте Холла возникает ложная индикация приземления во время развертывания посадочной опоры (когда посадочный модуль подключен к парашюту). Программная логика принимает этот переходный сигнал как действительное событие приземления, если он сохраняется в течение двух последовательных считываний Датчик. Испытания показали, что большинство переходных сигналов при развертывании ноги действительно достаточно продолжительны, чтобы их можно было принять как действительные события, поэтому почти наверняка, по крайней мере, один из трех генерировал ложную индикацию приземления, что программное обеспечение принимало как действительный. Программное обеспечение, предназначенное для игнорирования индикации приземления до включения логики обнаружения приземления, не было реализовано должным образом, и ложная индикация приземления была сохранена. Логика определения точки приземления активируется на высоте 40 метров, и в это время программное обеспечение должно было выдать прекращение тяги двигателя снижения в ответ на (ложную) индикацию приземления. На высоте 40 метров посадочный модуль имеет скорость примерно 13 метров в секунду, которая, при отсутствии тяги, ускоряется гравитацией Марса до скорости падения на поверхность примерно 22 метра в секунду (номинальная скорость приземления составляет 2,4 метра в секунду). второй). При такой скорости удара посадочный модуль не смог бы выжить ». |