Марс - Красная Звезда
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Исследование Солнечной Системы - Марс
 Исследователи
Миссии после 2012 г.
Страница: MAVEN (Part #1, Part #2), Mangalyaan/Индия (Part #1), ExoMars (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4);
Марс - красная звезда
MAVEN

Дорога к Марсу

    Станция MAVEN была запущена 18 ноября 2013 г.. В течение нескольких дней после выхода на отлетную траекторию выполнялась проверка критических компонентов КА. Одновременно проводились навигационные измерения с целью определить фактическую орбиту и рассчитать первую коррекцию траектории ТСМ-1. Параметры гелиоцентрической орбиты по состоянию на 30 ноября были следующими:

    - наклонение к плоскости эклиптики - 2.02°;
    - минимальное расстояние от Солнца - 0.967 а.е. (144.6 млн км);
    - максимальное расстояние от Солнца - 1.453 а.е. (217.3 млн км);
    - период обращения - 486.1 сут.

    Следует отметить, что начальная траектория была выбрана с учетом требований планетарного карантина. Поскольку ступень Centaur не проходила специальной обработки, в отличие от КА, точку прицеливания специально выбрали на расстоянии от 20000 до 30000 км от поверхности Марса. Убрать это отклонение было основной задачей первой коррекции траектории зонда MAVEN. Она состоялась 3 декабря и была самой значительной из всех запланированных. Приращение скорости составило 4.8 м/с.

КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ MAVEN

Так Марс мог выглядеть в прошлом. Если ученые, благодаря аппарату MAVEN, поймут как атмосфера Марса в наши дни реагирует на Солнце, то это обеспечит понимание того каким Марс был в прошлом.
КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ MAVEN

    4 декабря впервые после старта был включен спектрометр NGIMS, 5 декабря питание было подано на спектрограф IUVS, а в период до 10 декабря - и на остальные шесть инструментов. Большая их часть была пока зафиксирована в перелетном положении, и проверка ограничивалась лишь тестированием электроники. Включением ретрансляционного комплекса Electra 19 февраля был закончен этап первоначального тестирования.
    26 февраля 2014 г. на расстоянии 21 млн км от Земли MAVEN выполнил вторую коррекцию ТСМ-2. Ее целью было устранить отклонения, обнаруженные в результате точных измерении траектории после первого маневра, и уточнить точку прицеливания при подлете к Марсу в ночь с 21 на 22 сентября. Двигатели проработали 19 секунд, скорость аппарата изменилась на 0.688 м/с. Последующие измерения показали, что MAVEN идет почти точно по расчетной траектории, и это позволило отказаться от третьей и четвертой коррекций, запланированных на 23 июля и 12 сентября соответственно.
    В течение марта операторы калибровали такие системы КА, как фиксированная антенна высокого усиления HGA, звездные датчики и инерциальные измерительные блоки. Научная команда провела тест датчика крайнего ультрафиолета по Солнцу. Кроме того, были включены и начали измерения приборы комплекта PFP - магнитометр и детекторы частиц и полей.
    В апреле откалибровали магнитометры, провращав КА с использованием двигателей ориентации вокруг каждой из трех осей. Прошел калибровку и приступил к регистрации межпланетного водорода УФ-спектрограф IUVS, а 21 мая этот прибор получил первый спектр Марса с дистанции 35 млн км.
    В июне операторы провели трехдневную репетицию выхода MAVEN на орбиту с отработкой разных нештатных ситуаций, а после этого в течение трех недель тренировались по повседневной научной программе зонда. В июле команда MAVEN еще раз откалибровала магнитометры и продолжила тесты приборов, включая масс-спектрометр ионов и нейтральных атомов NGIMS.
    Заключительная стадия сближения с Марсом началась 23 июля, в день отмененной коррекции ТСМ-3. Операторы оставили в работе системы, обеспечивающие выход на орбиту вокруг Марса, и отключили все научные и служебные приборы, не нужные для этого. Целью было свести к минимуму риск ошибок и сбоев, которые могли бы «загнать» аппарат в защищенный режим, что крайне нежелательно перед критически важным маневром торможения у Марса.
    29 августа MAVEN находился в 197.7 млн км от Земли и всего в 6.6 млн км от Марса. К 15 сентября расстояние сократилось до 1.97 млн км. Операторы заложили на борт программу автономной работы на этапе выхода на орбиту вокруг Марса MOI (Mars Orbit Insertion). Баллистические расчеты показали, что в двух экстренных коррекциях, для которых в ней были оставлены «окна», необходимости нет.
    Выполняя программу, вечером 21 сентября аппарат выполнил разворот основными двигателям MR-107N по направлению полета, и в 21:50 EDT (22 сентября в 01:50 UTC) на высоте 380 км над северным полюсом Марса начал торможение. «Земля» отслеживала процесс по низкоскоростной телеметрии (40бит/с) и допплеровскому изменению частоты сигнала. Двигатели проработали 33 мин 26 сек - на 11 сек больше расчетного - и отключились автоматически после того, как аппарат снизил скорость на 1230 м/с. На это MAVEN потратил около 985 кг топлива - более половины имевшегося на борту.
    Навигационные измерения показали, что MAVEN вышел на вытянутую эллиптическую орбиту с высотой перицентра 380 км, апоцентра - свыше 44000 км и периодом обращения 35.02 часа. По плану период обращения по начальной орбите был определен в 35 часов ровно - отличный результат!

MAVEN: циклограмма выхода на орбиту Марса
Событие Время от MOI. мин:сек Время, UTC ERT
19 сентября 2014 г.
Переход к стадии MOI
MOI-3 сут
 
Запуск программы MOI
Прогрев бака до 25°С
Открытие клапана №30 маршевых двигателей
Активация программы автоматического выхода из сбоя и перезапуск программы MOI
21 сентября 2014 г.
Разгрузка маховиков
MOI-25:00
00:50
Первая перестройка системы защиты от сбоев
MOI-20:00
05:50
22 сентября 2014 г.
Отключение защиты от сбоев, не являющейся необходимой для завершения MOI
MOI-01:00
00:50
Наддув баков двигательной установки
Подготовка к быстрому восстановлению из безопасного режима
Переключение на ненаправленные антенны LGA
МOI-00:35
01:15
Построение ориентации для выдачи импульса
МOI-00:20
01:30
Стабилизация зонда шестью двигателями ориентации (30 сек) с поочередным включением шести основных двигателей
МOI+00:00
01:50
Номинальное время окончания работы ДУ
МOI+00:33
02:23
Построение ориентации для связи с Землей
МOI+00:45
02:35
Переход к использованию основной антенны HGA
МOI+01:09
03:00
Детальная оценка состояния КА
МOI+02:10
04:00
Проверка параметров орбиты по полученным навигационным данным
МOI+03:39
05:30
Примечание: В третьем столбце время дано по приему сигнала на Земле. Реальные события происходили на 12 мин 25 сек раньше.
MAVEN: циклограмма выхода на орбиту Марса

    Маневр снижения перицентра PLM-1 (Periapsis Lowering Maneuver) состоялся в ночь с 23 на 24 сентября вблизи апоцентра орбиты. Аппарат использовал двигатели малой тяги, включив их на 110 сек и уменьшив скорость на 8.0 м/с; перицентр снизился с 380 до 204 км.

Маневры для уменьшения периода обращения.
КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ MAVEN

    Маневр уменьшения периода PRM-1 (Period Reduction Maneuver) был проведен 26 сентября в перицентре. Это была последняя большая коррекция, в ходе которой использовались шесть маршевых двигателей. Они уменьшили скорость КА примерно на 450 м/с, вследствие чего апоцентр снизился примерно до 8000 км, а период сократился до 5.5 час.
    Для построения рабочей 4.6-часовой орбиты высотой 150x6400 км и наклонением 74.2° потребовались еще два включения двигателей малой тяги - 2 октября (PRM-2, около 84 м/с) и 5 октября (PLM-2, примерно 5 м/с).

Первые изображения Марса с высоты 36500 км. (пояснение по спектру смотрите ниже)
КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ MAVEN

    Уже 22 сентября были включены три первых прибора MAVEN - магнитометры, датчик SEP и спектрометр IUVS, и последний всего через восемь часов после выхода на орбиту передал на Землю первые снимки. На изображении в условных цветах можно увидеть планету с высоты в 36 500 км в трех полосах ультрафиолетового диапазона. Синим цветом представлено УФ-излучение Солнца, рассеянное на водороде, простирающемся на тысячи километров над поверхностью планеты. Зеленым отображена другая полоса спектра, показывающая в основном солнечный свет, отраженный атомарным кислородом. Наконец, красным показано УФ-излучение, отраженное от поверхности Марса, а яркое пятно на этом снимке - отражение от полярной шапки или от облаков.

Распределение озона на южном полушарии Марса (IUVS). Озон разрушается под действием водных паров и солнечного света, но холодные и темные условия на полюсе позволяют ему накапливаться в этой зоне.
КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ MAVEN

Первые изображения Марса с высоты 36500 км.
КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ MAVEN

    MAVEN, как и его орбитальные собратья, будет работать не только ради науки - он также будет обеспечивать ретрансляцию данных с автоматов, работающих на поверхности планеты. Сейчас на Марсе работают марсоходы Curiosity и Opportunity; в 2016 г. к ним присоединится посадочный зонд InSight, в 2018 г., возможно, - европейский марсоход проекта ExoMars, а в 2020 г. - новый, пока безымянный марсоход NASA.

Странные веши, которые увилел MAVEN

    Новейший американский спутник MAVEN обнаружил два неожиданных явления в атмосфере Марса: повышенную концентрацию пыли и полярное сияние. Об этом говорится в пресс-релизе NASA от 18 марта 2015 г.
    Пыль, найденная лэнгмюровским зондом LPW, постоянно присутствует на высотах от 150 до 300 км, причем ее концентрация максимальна в нижнем «ярусе». Даже там плотность пыли очень невелика, и она не представляет опасности для земных КА на орбитах вокруг Марса, но остается загадкой для планетологов, которые не знают ее состава и пока не могут определить источник. Идеи таковы: поднялась из атмосферы; поступает со стороны Фобоса и Деймоса; приходит с солнечным ветром; является захваченным кометным веществом. «Если эта пыль происходит из атмосферы, то мы не знаем о каком-то фундаментальном процессе [в ней]», - говорит Лайла Андерссон (Laila Andersson) из Лаборатории атмосферной и космической физики Университета Колорадо.

Карта северного сияния (спектрометр IUVS, декабрь 2014 г.) с наложением на поверхность Марса. Интенсивность сияния проиллюстрирована шкалой сбоку. По южному полюсу и некоторым участкам на севере данных нет, поэтому на карте отображено сияние только на северном полюсе.
КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ MAVEN

    Второе открытие на счету видового ультрафиолетового спектрографа IUVS, который в период с 20 по 25 декабря 2014 г. наблюдал яркое полярное сияние над северным полушарием Марса. Сияние возникает, когда энергичные частицы поступают в атмосферу и заставляют ее газы светиться. Источник частиц понятен: датчик солнечных энергичных частиц SEP показал большой пик электронов высоких энергий в начале сияния. Странность же заключается в том, что декабрьское свечение наблюдалось очень глубоко в атмосфере - оно не бывает так низко на Земле и не наблюдалось ранее над Марсом. «Электроны, которые его вызвали, были действительно очень энергичными», - отметил член научной группы спектрографа Арно Стипен (Arnaud Stiepen).

Сфера на изображении имитирует планетарную атмосферу из CO2 при ее бомбардировке солнечным ветром. Синим показано сияние, которое должно было охватить Марс в соответствии с конфигурацией его магнитного поля в период с 20 по 25 декабря 2014 г..
КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ MAVEN

    Основная задача IUPS - наблюдение водородной и кислородной короны Марса, постепенно теряющихся в межпланетном пространстве. Прибор регистрирует солнечный свет, рассеянный на соответствующих атомах. Ученые намерены оценить сегодняшнюю скорость потери вещества атмосферой Марса и восстановить картину ее предшествующей эволюции. Прибор также используется для картирования атмосферного озона, так как может регистрировать поглощение солнечного ультрафиолета этим соединением.
    SEP зарегистрировал первый приход энергичных солнечных частиц 29 сентября 2014 г., через трое суток после мощной солнечной вспышки с выбросом коронального вещества.

Последовательность событий во время выхода на орбиту. Верхняя часть графика показывает расстояние между MAVEN и Марсом в зависимости от времени. В нижней части показан энергетический поток ионов в зависимости от энергии частиц (вертикальная ось) и времени (горизонтальная ось). 29 сентября 2014 г. зарегистрирован первый приход энергичных солнечных частиц.
КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ MAVEN

    MAVEN приступил к выполнению регулярной научной программы в начале ноября. Спутник и его научная аппаратура работают нормально. Брюс Джакоски (Bruce Jakosky) из Университета Колорадо, научный руководитель проекта, высоко оценивает поступающие данные.
Автор: А. ИЛЬИН, "НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ"
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru