Phoenix

Sonda Phoenix

Nazwa: Phoenix
Inne nazwy: Phoenix Mars Lander
Data startu: 4 sierpnia 2007
Masa startowa: 664 kg
Rakieta nośna: Delta II (7925)
Koszt: ~ 386 mln USD

Cel misji

Dwoma głównymi zadaniami lądownika Phoenix było: (1) zbadanie historii geologicznej obecności wody, która jest kluczowym czynnikiem do poznania przyczyn oraz przebiegu zmian klimatycznych na Marsie; (2) oszacowanie potencjalnej możliwości powstania i przetrwania organizmów żywych w lodowo-skalnym gruncie marsjańskim. Pojazd wylądował na obszarze Vastitas Borealis, w miejscu o współrzędnych 68,22°N i 125,7°W (lądowisko nazwano Green Valley).

Budowa sondy

Platforma badawcza o średnicy 1,5 metra (na której zamontowano instrumenty naukowe) osadzona była na trzech wspornikach. Całkowita wysokość lądownika (od podłoża do szczytu masztu meteo) wynosiła 2,2 metra. Po przeciwnych stronach platformy zamontowano dwa panele baterii słonecznych o łącznej rozpiętości 5,52 metra. Wewnątrz platformy znajduje się cała elektronika lądownika i instrumentów naukowych oraz akumulatory.

System napędowy lądownika składał się ze zbiornika ultraczystej hydrazyny oraz zestawu dwudziestu silniczków rakietowych. Zadaniem dwunastu z nich (każdy o ciągu 293 N) - zamontowanych na spodzie platformy badawczej - było pulsacyjne wyhamowanie prędkości opadającego lądownika, kontrolowanie jego obrotu i nachylenia oraz ostatecznie łagodne osadzenie go na powierzchni Marsa. Kolejne cztery silniczki (każdy o ciągu 15,6 N) służyły do wykonania sześciu korekt trajektorii w czasie podróży międzyplanetarnej (zamontowane zostały na lądowniku ale dysze wystawały przez tylnią osłonę). Cztery ostatnie (o ciągu 4,4 N każdy) służyły do zmiany orientacji przestrzennej kapsuły z lądownikiem.

System nawigacyjny i lądowniczy umożliwił dotarcie kapsuły z lądownikiem do Marsa, zapewnił kontrolowane przejście przez jego atmosferę (dzięki wykorzystaniu osłony termiczna i aerodynamicznej i spadochronu) oraz łagodne wylądowanie (silniki rakietowe).

W trakcie podrózy międzyplanetarnej lądownik zasilany był z paneli słonecznych (o łącznej powierzchni 3,1 m²) umieszczonych na stopniu podróżnym. Na powierzchni Marsa Phoenix zasilany był z własnych dwóch paneli baterii słonecznych o łącznej powierzchni 2,9 m². Lądownik wyposażono także akumulator NiH2 o pojemności 16 Ah, który służył do gromadzenia nadwyżki energii elektrycznej z baterii słonecznych.

System komunikacyjny sondy zdolny był zarówno do bezpośredniego kontaktu z Ziemią (pasmo X), jak również za pomocą orbiterów Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter I Mars Express (pasmo UHF).

Na kilka tygodni przed startem z Ziemi - aż do chwili przejścia przez atmosferę Marsa - lądownik został umieszczony w specjalnej, stożkowej kapsule ochronnej. Składa się ona z dwóch części: przedniej osłony termicznej i tylnej osłony aerodynamicznej. Pierwsza osłona pełniła kluczową rolę w chwili wchodzenia lądownika w atmosferę Marsa - pozwoliła znacznie wyhamować jego prędkość oraz uchroniła go od spalenia. Druga osłona zapobiegła przegrzaniu lądownika oraz umożliwiła rozwinięcie spadochronu głównego. Do kapsuły ochronnej dołączony był tzw. stopień podróżny. Stopień ten jest konieczny w fazie podróży międzyplanetarnej - wyposażony był w baterie słoneczne oraz sprzęt nawigacyjny. Tuż przed dotarciem do Marsa stopień podróżny został odrzucony i uległ spaleniu w atmosferze.

Na łączną masę zestawu - 664 kg - składały się: lądownik - 410 kg (w tym 67 kg paliwa i 59 kg instrumentów naukowych), osłona tylna/spadochron - 110 kg, osłona cieplna - 62 kg, stopień podróżny - 82 kg.

Instrumenty naukowe

Lądownik został wyposażony w siedem instrumentów naukowych: RA, MECA, RAC, SSI, TEGA, MARDI oraz MET; o łącznej wadze 59 kilogramów.

  • RA (Robotic Arm) - automatyczny wysięgnik koparki. Było to kluczowe urządzenie lądownika - pozwalało na wykopanie odkrywki do głębokości około 0,5 metra, pobór próbki gleby i lodu wodnego oraz dostarczenie ich do instrumentów TEGA i MECA. Mierzyło 2,35 metra długości i pierwotnie zostało wykonane na potrzeby misji Mars Surveryor 2001 Lander.
  • MECA (Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer) - instrument zbadał fizyko-chemiczne właściwości próbek g leby marsjańskiej. Składał się z kilku przyrządów: czterech pojemników do rozpuszczania gleby w wodzie, mikroskopu optycznego, mikroskopu sił atomowych, zestawu materiałów do badania właściwości adhezyjnych oraz czujnika termo- i elektroprzewodnościowego. Po rozpuszczeniu próbek można było określić ich pH, zawartość jonów magnezowych, sodowych, chlorkowych, bromkowych i siarczanowych. Zmierzona została także ilość rozpuszczonych gazów, takich jak tlen czy dwutlenek węgla. Mikroskop optyczny obserwował próbki z rozdzielczością 4 mikrometrów na piksel - zdolny był do detekcji minerałów uwodnionych, ilastych oraz lodu wodnego. Próbki oświetlane były zestawem diod LED (czerwonych, zielonych, niebieskich i ultrafioletowych) co znacznie ułatwiło identyfikację minerałów i lodu. Mikroskop sił atomowych składał się z ośmiu czujników, które umożliwiły obserwację struktury cząstek gleby i lodu z rozdzielczością do 10 nanometrów. W skład tego przyrządu wszedł także zestaw 69 różnych materiałów (m.in. magnesy, polimery), które umożliwiły obserwację (dzięki obu mikroskopom) różnych oddziaływań adhezyjnych materiał-próbka. Ostatnim przyrządem instrumentu była sonda elektro/termoprzewodnościowa - wykonała ona pomiary temperatury oraz przewodności cieplnej i elektrycznej gruntu marsjańskiego.
  • RAC (Robotic Arm Camera) - kamera zainstalowana na automatycznym wysięgniku, tuż nad nabierakiem. RAC to 35 mm kamera CCD wyposażona w podwójny układ soczewek Gaussa, umożliwiająca wykonywanie zdjęć z rozdzielczością 23 mikrometrów na piksel. Pole widzenia kamery będą oświetlać dwa zestawy trójkolorowych lamp (niebieskie, zielone i czerwone). Kamera wykonywała kolorowe zdjęcia powierzchni marsjańskiej w pobliżu ladownika, odsłoniętych profili glebowych oraz próbek przed analizą w MECA i TEGA.
  • SSI (Surface Stereo Imager) - dwusoczewkowa kamera panoramiczna o wysokiej zdolności rozdzielczej. Została wyposażona w detektor CCD o matrycy 1024 na 1024 piksele oraz zestaw dwunastu filtrów obejmujących zakres światła widzialnego i podczerwieni. Po rozłożeniu masztu kamera znajdowała się na wysokości dwóch metrów nad gruntem. Jej zadaniem było sfotografowanie pobliskich terenów arktycznych w kontekście geologicznym, obserwacja pracy koparki, wykonanie pomiarów spektralnych pobranych próbek w celu porównania ich z wynikami z MECA i TEGA oraz przeprowadzenie różnych badań atmosfery.
  • TEGA (Thermal and Evolved Gas Analyzer) - połączenie wysokotemperaturowych pieców i spektrometru masowego. Instrument zawierał osiem niewielkich pieców w których można osiągnąć temperaturę 1000 °C. Po dostarczeniu próbki gleby piec był uszczelniony a temperatura w jego wnętrzu powoli narastała ze stałą szybkością. Prąd elektryczny potrzebny do grzania pieca był dokładnie monitorowany, co umożliwiło to zaobserwowanie przechodzenia różnych materiałów (szczególnie lodów) w próbce ze stanu stałego w stan ciekły a następnie gazowy. W wyższych temperaturach następował rozkład i odparowywanie trwalszych związków. Gazy i pary z komory pieca przesyłane były do spektrometru masowego - przyrządu który umożliwiał pomiar masy i stężenia różnych molekuł i atomów w próbce. Maksymalna czułość spektrometru wynosi 10 ppb (części na miliard) co pozwoliło na wykrycie śladowych ilości związków organicznych. Instrument umożliwił także określenie wzajemnych stosunków izotopów wodoru, tlenu, węgla i azotu, co będzie mogło świadczyć o możliwych procesach biologicznych w przeszłości.
  • MARDI (Mars Descent Imager) - instrument wykonał kolorowe zdjęcia powierzchni Marsa z powietrza przed wylądowaniem. Była to szerokokątna (pole widzenia 66 stopni) kamera CCD (matryca 1024 na 1024 piksele) o czasie ekspozycji zdjęć 4 milisekundy. Ważyła około 0,5 kilograma i pobierała zaledwie 3 waty mocy. MARDI zaczęła funkcjonować tuż po odrzuceniu osłony termicznej, na wysokości około 8 kilometrów. Zdjęcia te były pomocne w dokładnym ustaleniu miejsca lądowania Phoenixa oraz w tym, czy jest ono reprezentatywne dla północnych równin arktycznych Marsa.
  • MET (Meteorological Station) - stacja meteorologiczna. Zestaw obejmował przyrządy do pomiaru temperatury (trzy termopary zamontowane na pionowym maszcie o wysokości 1,2 metra), przyrządy do pomiaru ciśnienia atmosferycznego oraz instrument zwany LIDAREM. LIDAR emitował wiązkę impulsów laserowych pionowo w atmosferę, gdzie ulegały rozpraszaniu na cząstkach pyłu i lodu atmosferycznego znajdującego się na różnych wysokościach. Część rozproszonego światła powracała do instrumentu, gdzie była analizowana. MET dostarczył dokładnych informacji o stanie atmosfery przy powierzchni (temperatura, ciśnienie), cyrkulacji wody pomiędzy stanem stałym i gazowym w okolicach polarnych Marsa oraz wpływie cząstek pyłów i lodu atmosferycznego na pogodę marsjańską.

Historia
  • Sierpień 2003 - wybrano do realizacji projekt Phoenix, jest to pierwsza misja programu Scout.
  • 7 maja 2007 - kapsuła z lądownikiem Phoenix została dostarczona do Kennedy Space Center na Florydzie.
  • 5 czerwca 2007 - na poszyciu Phoenixa zamontowano radar lądowania.
  • 22 czerwca 2007 - przeprowadzono test oświetlania paneli słonecznych stopnia podróżnego.
  • 17 lipca 2007 - wciąż otwartą kapsułę z lądownikiem Phoenix połączono z silnikiem trzeciego stopnia.
  • 19 lipca 2007 - instalując pokrywę z osłoną termiczną, zamknięto lądownik w kapsule ochronnej.
  • 27 lipca 2007 - kapsuła z lądownikiem oraz dołączonym trzecim stopniem została zainstalowana na rakiecie nośnej.
  • 4 sierpnia 2007 - o godzinie 9:26:34 czasu uniwesalnego z platformy LC-17A Cape Canaveral Air Force Station wystartowała rakieta nośna Delta II (wersja 7925) z lądownikiem Phoenix na pokładzie.
  • 10 sierpnia 2007 - lądownik wykonał pierwszy manewr korekty trajektorii. 197-sekundowe odpalenie silniczków korekcyjnych zmieniło prędkość lądownika o 18,5 m/s.
  • 20 sierpnia 2007 - przeprowadzono test funkcjonowania instrmentu TEGA.
  • 24 sierpnia 2007 - wykonano test funkcjonowania radaru lądowania oraz anteny UHF.
  • 6 września 2007 - zamknięta wewnątrz kapsuły Robotic Arm Camera wykonała swoje pierwsze zdjęcie - nabieraka koparki.
  • 24 października 2007 - lądownik wykonał drugi manewr korekty trajektorii - zużyto nieco ponad 1 kg paliwa.
  • 10 kwietnia 2008 - wykonano trzeci, 35-sekundowy manewr korekty trajektorii.
  • 10 maja 2008 - czwarty manewr korekty trajektorii okazał się zbędny.
  • 17 maja 2008 - wykonano niespełna 2 sekundowy manewr korekty trajektorii TCM-5.
  • 25 maja 2008 - kontrolerzy misji zdecydowali o pominięciu kolejnego manewru korekty trajektorii.
  • 25 maja 2008 - o 23:53:44 czasu uniwersalnego (26 maja o 1:53:44 czasu polskiego) nastąpiło pomyślne lądowanie Phoenixa w miejscu o współrzędnych 68,22°N i 125,7°W.
  • Sol 3 (28 maja 2008) - wykonano pierwszy ruch wysięgnikiem koparki.
  • Sol 6 (31 maja 2008) - pierwszy kontakt nabieraka koparki z marsjańskim gruntem - "Yeti".
  • Sol 7 (1 czerwca 2008) - pierwszy test poboru i wysypu próbki gleby z nabieraka koparki.
  • Sol 9 (3 czerwca 2008) - drugi test poboru i wysypu próbki gleby - wykop "Dodo".
  • Sol 11 (5 czerwca 2008) - pobrano próbkę gleby z wykopu "Baby Bear".
  • Sol 12 (6 czerwca 2008) - gleba z "Baby Bear" zrzucona na piec nr 4 TEGA.
  • Sol 15 (9 czerwca 2008) - test nowej techniki (sypanie) dostarczania próbek do instrumentów badawczych Phoenixa (próbke gleby pobrano w trakcie Sol 14 z wykopu "Mama Bear").
  • Sol 17 (11 czerwca 2008) - dostarczono pierwszą próbkę gruntu do mikroskopu optycznego.
  • Sol 18 (12 czerwca 2008) - koparka pogłębiła dwa wykopy zwane "Dodo" i "Goldilocks" i w rezultacie powstał jeden duży wykop zwany "Dodo-Goldilocks", instrument TEGA rozpoczął analizę pierwszej próbki.
  • Sol 22 (17 czerwca 2008) - powstał nowy wykop zwany "Snow White".
  • Sol 24 (19 czerwca 2008) - "znikający lód" - dowód na to że biała substancja w wykopie Dodo-Goldilocks to lód.
  • Sol 26 (21 czerwca 2008) - do mikroskopu optycznego dostarczono drugą próbkę gleby.
  • Sol 30 (25 czerwca 2008) - dostarczono pierwsza próbkę gleby do jednego z "mieszalników" instrumentu MECA.
  • Sol 41 (6 lipca 2008) - do instrumentu MECA dostarczono drugą próbkę gleby (mieszalnik WCL 1).
  • Sol 43 (8 lipca 2008) - pierwsze użycie czujnika TECP (przewodności elektrycznej i termicznej) do zbadania gleby.
  • Sol 62 (28 lipca 2008) - do jednego z pieców TEGA dostarczono próbkę gleby z wykopu "Snow White".
  • Sol 65 (31 lipca 2008) - potwierdzono obecność lodu wodnego w próbce gleby oraz przedłużono misję lądownika o pięć tygodni (do 30 września).
  • Sol 70 (5 sierpnia 2008) - rozpoczęto kolejny pomiar przewodności gleby sondą TECP zakończono je rankiem dnia następnego).
  • Sol 72 (7 sierpnia 2008) - do pieca nr 5 TEGA dostarczono próbkę gleby pobraną z wykopu "Rosy Red" (analizę próbki rozpoczęto 10 sierpnia).
  • Sol 85 (20 sierpnia 2008) - do pieca nr 7 TEGA dostarczono próbkę gleby, którą nazwano "Burning Coals".
  • Sol 90 (25 sierpnia 2008) - zakończenie misji głównej, rozpoczęcie misji rozszerzonej.
  • Sol 157 (2 listopada 2008) - ostatni kontakt z lądownikiem.
  • Sol 164 (10 listopada 2008) - oficjalne zakończenie misji Phoenixa na Marsie.
  • Sol 182 (29 listopada 2008) - zakończono ostatecznie nasłuch (prowadzony przez orbitery Odyssey i MRO) ewentualnych sygnałów z lądownika Phoenix.
Linki zewnętrzne

[1] Phoenix Mars Mission - Informacje o misji sondy na stronie Uniwersytetu Arizońskiego.
[2] Phoenix Mars Lander - Informacje o misji sondy na stronie NASA.
[3] Phoenix Mars Mission - Informacje o misji sondy na stronie JPL.

Wyszukaj

Znajdziesz mnie tu...

Misje sond kosmicznych na YouTubeMisje sond kosmicznych na InstagramieMisje sond kosmicznych na FacebookuMisje sond kosmicznych na TwitterzeMisje sond kosmicznych na Google+