Феникс (космически кораб)
Феникс(англ. Phoenix) е спускаем апарат на НАСА за изследване на Марс, работил през 2008 г. Феникс стана първият космически кораб, изстрелян по програмата Mars Scout. На борда имаше набор от инструменти, които позволяваха да се изследва геоложката история на водата, както и да се изследва околната среда, за да се идентифицират условията, благоприятни за живота на микроорганизмите [1] [2] .
25 Кумбха 212 Дари)
Phoenix е шестият космически кораб, който успешно кацна на повърхността на Марс. Феникс стана и първият космически кораб, който успешно кацна в полярния регион на Марс.
Техническото и научно ръководство в проекта Phoenix беше извършено съответно от Лабораторията за реактивни двигатели и Университета на Аризона, космическата система Lockheed Martin беше ангажирана в производството на апарата, Канадската космическа агенция достави сондата с метеорологичен комплекс. Освен това проектът е осъществен в партньорство с университети в САЩ, Канада, Швейцария, Дания, Германия и Обединеното кралство [3] [4] .
Съдържание
"Феникс" е предназначен за задълбочено изследване на марсианската почва, както и изследване на атмосферата и метеорологични наблюдения. Космическият кораб направи първото сондиране на повърхността на площадка за кацане близо до северния полюс на Марс, където орбиталната сонда Odyssey откри големи запаси от подземен лед. Една от задачите е да се открият следи от живот. Устройството не може да се движи по повърхността на планетата. Значителна част от научното оборудване и техническите системи на Финикс бяха наследени от неуспешната мисия Mars Polar Lander и от неуспешната мисия Mars Surveyor 2001 Lander, което определи относително нискатаСтойността на проекта е 420 милиона долара.
Като част от проекта НАСА изстреля устройството, Държавният университет на Аризона ръководи създаването на оборудване, инсталирано на космическия кораб, а Локхийд Мартин проектира и построи самия кораб. Задачите на Jet Propulsion Laboratory, подразделение на Калифорнийския технологичен институт (California Institute of Technology), включват управление на маневрирането на марсианската сонда в космоса, както и изчисляване на траекторията на движение. Освен това JPL пое кацането на кораба на повърхността на Червената планета. „Мозъкът“ на устройството е бордовият му компютър BAE Systems RAD6000, изграден на базата на RISC процесори, използващи 32-битовата IBM Power архитектура и работещи с VxWorks RTOS. Сред функциите на компютъра, който е устойчив на значителни температурни промени и има радиационна защита, са навигация, както и управление на научна апаратура и захранване на космически кораби.
От 420 милиона долара, изразходвани за проекта, 325 милиона долара идват от безвъзмездна помощ, получена от Държавния университет на Аризона. Тази образователна институция също беше домакин на Центъра за управление, който командваше космическия кораб по време на мисията и получаваше научни резултати от него.
Устройството, кацнало в зоната на марсианската Арктика, е предназначено да отговори на три ключови въпроса: подходящи ли са полярните райони на Марс за живот, периодично ли се топи ледът там и как са се променили метеорологичните условия в марсианската зона през историческия период, както и да проучи характеристиките на марсианския климат.
Научното оборудване, инсталирано на Phoenix, е проектирано да решава проблеми в пет области на природните науки: хидрология, геология, химия, биология и метеорология. Polar Lander кацна близо до полюса на Марс между 65 и 75 гградуса северна ширина. Мисията е проектирана за 90 марсиански дни, през които е трябвало да бъде представен манипулатор, чиято задача ще бъде да изкопае (или по-скоро да издраска) дупка в леда с дълбочина около половин метър и да достави получените проби от почвата в мини-лабораторията на космическия кораб. Очакваше се, че ледът и седиментните скали може да съдържат органични включвания, което показва съществуването на живот на Червената планета.
Учените се надяваха, че подобно на пустините на Земята, които на пръв поглед изглеждат безжизнени, но не са, полярните пустини на Марс могат да бъдат обитавани в настоящето или в миналото - въпреки факта, че последният дъжд е паднал там вероятно преди няколко милиона години. Според някои изчисления, на всеки 50 хиляди години, поради промени в орбитата на Марс, настъпва затопляне на климата, при което ледът се топи. И има малък шанс живите организми, които са в суспендирана анимация, да се върнат към живот през тези периоди.
Phoenix има седем различни устройства, които са в състояние да изследват зоната за кацане възможно най-изчерпателно.
Инструмент за визуално изследване на Марс
Оборудването на кораба включва оптичната система Surface Stereo Imager (SSI), построена в държавния университет на Аризона. Състои се от две камери, монтирани на прибираща се кула с височина около 2 м и е предназначена за визуално изследване на планетата. Системата ще позволи получаването на стерео изображения на арктическата марсианска пустиня с резолюция 1024×1024 в оптичния и инфрачервения диапазон. SSI ще подпомогне манипулирането на механична ръка и ще осигури възможност за генериране на цифрови модели на терена (DEM) на терена около кораба, което от своя страна ще осигури създаването на триизмерни виртуални изображения на марсианецапространство. Освен това SSI ще допринесе за геоморфологичния и минералогичен анализ на Червената планета. Друга задача е да се изследват оптичните свойства на марсианската атмосфера, по-специално визуална оценка на количеството прах във въздуха.
В допълнение към горните задачи, SSI ще следи количеството прах, отложен върху кацнал космически кораб, което ще позволи да се направи заключение за скоростта на утаяване и характеристиките на хода на атмосферните и ерозионните процеси на планетата, а също така ще позволи да се оцени съдържанието на прах в слънчевите панели и намаляването на количеството енергия, причинено от този фактор. Последното пряко влияе върху функционирането на Феникса.
камера манипулатор
Камерата с роботизирана ръка (RAC) в края на ръката е създадена съвместно от учени от Държавния университет на Аризона и Германския институт за изследване на слънчевата система [de] на обществото Макс Планк. Камерата е монтирана директно до кофата и ви позволява да видите в детайли мястото, където се вземат проби от почва и лед.
Изображението на стените на изкопана траншея, смятат учените, ще позволи на геолозите да определят наличието и реда на поява на слоеве. По-специално изображения, които показват цветовете и размерите на почвените частици, които изграждат повърхността на Марс във вертикален разрез, ще позволят да се направят изводи за променящите се условия за възникване на валежите, а оттам и за историята на промените в марсианския климат. Камерата е оборудвана с два източника на светлина, като горният се състои от 36 сини, 18 зелени и 18 червени лампи, а долният се състои от съответно 16, 8 и 8 лампи. Освен това устройството включва два мотора, като първият променя фокусното разстояние на обектива, а вторият повдига и спуска прозрачното покритие за прах. Максимумрезолюция на камерата - 23 микрона на пиксел.
Манипулатор и метеорологична станция
Основният инструмент на кораба е роботизираната ръка (RA), създадена от JPL и способна да се движи напред и назад, наляво и надясно, нагоре и надолу, както и да прави кръгови движения. Дължината на устройството е 2,35м. На Земята манипулаторът беше тестван в американската Долина на смъртта, район с много твърда почва, където успя да изкопае изкоп с дълбочина 25 см за 4 часа.
Задачите на метеорологичното оборудване (MET, метеорологична станция), създадено от Канадската космическа агенция, включват ежедневно записване на промените в марсианското време с помощта на сензори за температура и атмосферно налягане, както и измерване на концентрацията на прах и ледени пари във въздуха на Червената планета с помощта на лидар (откриване и обхват на светлината, L> 1,2 м. Такова инженерно решение ще може да записва вертикалния температурен профил близо до повърхността на Марс).
микроскопи
Максималната разделителна способност на оптичния микроскоп е 4 µm, на атомния микроскоп е 10 nm. Микроскопичните изображения на марсианската почва ще бъдат използвани, по-специално, за да се намерят доказателства, че изследваният субстрат някога е бил изложен на вода. За да направите това, ще бъде извършено търсене на малки включвания от глина. Оптичният микроскоп е оборудван с инструменти за осветяване - включва червена, зелена, синя и ултравиолетова лампа. Инструментите за подготовка на проби за еднократна употреба са създадени с помощта на силикон.
Освен това MECA включва инструмент за химичен анализ на почвени проби, разтворени във вода. Подобен метод на изследване ви позволява да определите рН на получения разтвор, както и да откриете наличието на кислород, въглероден диоксид, хлориди, бромиди и сулфати. MECA също съдържаинструмент за определяне на топло- и електропроводимостта на проби - за това се използват три игли, монтирани в горната част на механичното рамо.
Масспектрометър
Модулът TEGA (Thermal and Evolved Gas Analyzer), създаден от университетите на Аризона и Тексас в Далас, е гордостта на екипа на Phoenix. Устройството съдържа осем миниатюрни муфелни пещи за еднократна употреба, в които се нагряват проби от марсианска почва. По размер всяка такава печка прилича на химикал. Нагряването е бавно и се определя топлинният капацитет на пробата. Когато температурата във фурната достигне 1000 °C, нагретият материал започва да отделя газ, който се анализира от вградения масспектрометър, който определя концентрацията на специфични молекули и атоми в пробата.
Снимане на слизане
Най-новият инструмент, Mars Descent Imager (MARDI), е разработен от Malin Space Science Systems и представлява камера, която може да се използва за снимане на мястото на спускане, докато се спуска към марсианската повърхност. Очакваше се снимките да започнат, след като Феникс се спусне на надморска височина от приблизително 7 км и нулира термичната защита. Снимките ще помогнат да се определи къде е кацнал корабът и ще предоставят информация за географските, геоморфологичните и геоложките характеристики на близкия пейзаж.
Получените изображения също могат да помогнат да се определи дали мястото за кацане е типично за субполярните региони на Марс. Тоест могат ли резултатите, получени по време на проекта, да се разпространят върху цялата арктическа марсианска пустиня.
MARDI тежи около половин килограм и трябваше да използва не повече от 3 вата електричество, за да създаде серия от снимки. Ъгълв този случай зрителното поле ще бъде 66 °, размерът на всяка снимка е 1024 × 1024 пиксела, а времето на експозиция е 4 ms.
Предстартовите тестове на самолета обаче са установили потенциален проблем при обработката на данни от камерата по време на критични моменти от последния етап на кацане на повърхността на планетата. Това доведе до решението да не се използва камера.
Инструментът съдържа и микрофон, който, подобно на камерата, не е използван.
Работи на повърхността на Марс
Опит за свързване през 2010г
Основният научен резултат от мисията беше откриването на лед под тънък слой почва, както и химически анализ на почвата.
В проби от марсианска почва са открити следи от перхлорати (соли на перхлорната киселина). Освен това Финикс открива следи от магнезий, натрий, калий и хлор. Според измерванията pH на почвата е от 8 до 9 единици, което отговаря на слабо алкални земни почви.
Сглобяване на устройството в НАСА и първите му снимки: