Марс Observer: Сәтсіз сапар

Кіріспе

Марсты зерттеуге бағытталған НАСА миссиясы сәтсіз аяқталды (1992–93 жж.)

Mars Observer ғарыш кемесі, сондай-ақ Марс геологиясы/климатологиялық орбиталық станциясы деп те аталады, 1992 жылдың 25 қыркүйегінде НАСА-ның Марс бетін, атмосферасын, климатын және магниттік өрісін зерттеу үшін ұшырылған роботтық ғарыш зонды болды. 1993 жылдың 21 тамызында, планетааралық сапар кезінде, зонд орбитаға енуге үш күн қалғанда ғарыш кемесімен байланыс үзілді. Ғарыш кемесімен байланысты қайта орнатуға жасалған барлық әрекеттер сәтсіз аяқталды.

Тарих

1984 жылы Күн жүйесін зерттеу комитеті Марсқа жоғары басымдықты миссияны қойды. Бастапқыда Марс геологиясы/климатологиясы орбиталық станциясы деп аталған марстық орбиталық аппараты, "Викинг" бағдарламасымен жиналған ақпаратты кеңейтуді жоспарлаған. Миссияның алғашқы мақсаттары зерттеу құралының планеталық магнит өрісі туралы деректерді, жер бетіндегі минералдардың белгілі бір спектрлік сызықтарын анықтауын, 1 метр/пикселдік ажыратымдылықтағы жер беті суреттерін және жаһандық биіктік туралы мәліметтерді алуды күткен. "Марс обсерваториясы" 1990 жылы ғарыш кемесі арқылы ұшыруға жоспарланған. Егер ғарыш аппараты белгілі бір талаптарға сай жасалса, қайта пайдаланбайтын ракета қолдану мүмкіндігі де қарастырылған. Ұшыру кешігуімен қатар, бюджеттің артуы 1992 жылға жоспарланған іске қосу үшін екі құралды алып тастауға әкеп соқты. Даму процесінің нәтижесінде негізгі ғылыми мақсаттар нақтыланды: Жер бетіндегі материалдың жалпы элементтік және минералдық құрамын анықтау. Жалпы топографиялық және гравитациялық өрістерді анықтау. Марстың магнит өрісінің сипатын анықтау. Маусымдық цикл ішіндегі ұшқыш заттар мен шаңның таралуын, мөлшерін, көздерін және жойылу орындарын анықтау. Атмосфераның құрылымы мен айналымын зерттеу. Бағдарламаның жалпы құны 813 миллион долларға бағаланады.

Ғарыш кемелерін жобалау

Марс обсерваторының массасы болды. Оның негізгі бөлігі 1,1 метр биіктікте, 2,2 метр енде және 1,6 метр тереңдікте өлшенген. Ғарыш кемесі бұрынғы спутниктердің жобаларына негізделген, бастапқыда Жерді айналуға арналған және соған сәйкес дамытылған. RCA AS 4000 Ku жолақты спутниктік дизайны ғарыш кемесінің негізгі бөлігі, қозғалтқышы, жылудан қорғау және күн батареялары үшін кеңінен қолданылды. RCA TIROS және DMSP Block 50 2 спутниктік дизайндары да Марс обсерваторына АТҚ (Attitude and Articulation Control System - қалыптасу және бағытталған басқару жүйесі), команда беру және деректерді өңдеу, сондай-ақ қуат ішкі жүйесін енгізуде пайдаланылды. Екі түрлі жанармай компоненттері және жоғары күшті антенна сияқты басқа элементтер миссия үшін арнайы жобаланды.

Марспен кездесу

Марс обсерваторы 1993 жылдың 24 тамызында орбитаға ену маневрын орындауға жоспарланған, бірақ ғарыш кемесімен байланыс 1993 жылдың 21 тамызында үзілді. Ғарыш кемесінің істен шығуының ықтимал себебі – дұрыс емес жасалған PTFE клапаны арқылы отын мен тотықтырғыш будың жалпы қысым жүйесіне ағып кетуі. Ғарыш аралық сапар кезінде бу қоспасы отын беру және қысым жүйелерінде жиналды, нәтижесінде жарылыс болды және қозғалтқышты әдеттегі бағытты түзеу үшін қайта іске қосқаннан кейін олардың жарылуына әкелді. 2010 жылы Акацуки ғарыш зонды да осыған ұқсас мәселеге тап болды. Негізгі мақсаттардың ешқайсысы орындалмаса да, миссия соңғы байланыс күніне дейін жиналған ғарыш аралық сапар кезеңінің деректерін ұсынды. Бұл деректер Марсқа болашақ миссиялар үшін пайдалы болады. Марс обсерваторы үшін бастапқыда жасалған ғылыми құралдар миссия мақсаттарын орындау үшін төрт ғарыш кемесіне орнатылды: 1996 жылы ұшырылған Марс Глобал Сервейор, 1998 жылы ұшырылған Марс Климат Орбитер, 2001 жылы ұшырылған 2001 Марс Одиссей және 2005 жылы ұшырылған Марс Реконнайсанс Орбитер. Басты миссия 1993 жылдың 23 қарашасында басталып, бір марсиан жылы (шамамен 687 Жер күні) бойы деректерді жинаудан тұрды. Алғашқы жаһандық карта 16 желтоқсанда аяқталуы күтілді, содан кейін 20 желтоқсанда басталатын және он тоғыз күнге созылатын, 3 қаңтарда аяқталатын күнге қатысты кезең болды; осы уақыт аралығында радио байланысы мүмкін болмағандықтан миссия жұмысы тоқтатылатын еді. Ғарыш кемесі жолдан жаңсылып, байланысқа қайта оралуы мүмкін деген үмітпен әр 20 минут сайын жаңа командалар жіберілді. Бірақ бұл әрекет сәтсіз аяқталды. Гиперголикалық отын Марсқа сапар барысында жүйедегі клапандардан ағып, отын мен тотықтырғыштың жану камерасына жеткенге дейін ертерек араласуына мүмкіндік берген болуы мүмкін деп саналады. Ағып кеткен отын мен газдың нәтижесінде жоғары жылдамдықпен айналу туындаған болуы мүмкін, бұл ғарыш кемесінің "төтенше жағдай режиміне" енуіне әкелді; бұл сақталған командалар тізбегін үзіп, хабар тарату құрылысын іске қоспады. Бұл бағдарламаның мақсаттарына судың орналасқан жерін анықтау және Марсқа экипаждық миссияларға дайындық кіреді.

Mars Observer was scheduled to perform an orbital insertion maneuver on August 24, 1993, but contact with the spacecraft was lost on August 21, 1993. The likely reason for the spacecraft failure was the leakage of fuel and oxidizer vapors through the improperly designed PTFE check valve to the common pressurization system. During interplanetary cruise, the vapor mix had accumulated in feed lines and pressurant lines, resulting in explosion and their rupture after the engine was restarted for routine course correction. A similar problem later crippled the Akatsuki space probe in 2010. Although none of the primary objectives were achieved, the mission provided interplanetary cruise phase data, collected up to the date of last contact. This data would be useful for subsequent missions to Mars. Science instruments originally developed for Mars Observer were placed on four subsequent spacecraft to complete the mission objectives: Mars Global Surveyor launched in 1996, Mars Climate Orbiter launched in 1998, 2001 Mars Odyssey launched in 2001 and Mars Reconnaissance Orbiter launched in 2005. The primary mission was to begin on November 23, 1993, collecting data during one Martian year (approximately 687 Earth days). The first global map was expected to be completed on December 16, followed by solar conjunction beginning on December 20, and lasting for nineteen days, ending on January 3, 1994; during this time, mission operations would be suspended as radio contact would not be possible. New commands were sent every 20 minutes in the hopes that the spacecraft had drifted off course and could regain contact. However, the attempt was unsuccessful. It is believed that hypergolic fuel may have leaked past valves in the system during the cruise to Mars, allowing the fuel and oxidizer to combine prematurely before reaching the combustion chamber. The leaking fuel and gas probably resulted in a high spin rate, causing the spacecraft to enter into the "contingency mode"; this interrupted the stored command sequence and did not turn the transmitter on. The goals of that program include identifying the location of water, and preparing for crewed missions to Mars.