Кіріспе
Еуропалық Марс орбиталық аппараты – Еуропалық ғарыш агенттігі (ESA) жүргізген ғарыш зерттеу миссиясы. Mars Express миссиясы Марс планетасын зерттейді және агенттік жасаған алғашқы планеталық миссия. "Экспресс" сөзі бастапқыда ғарыш кемесінің жобалану және құрастырылу жылдамдығы мен тиімділігін білдірген. Алайда, "Экспресс" ғарыш кемесінің салыстырмалы түрде қысқа планетааралық сапарын да сипаттайды, себебі ол Жер мен Марстың орбиталары соңғы 60 000 жылдағыдан жақын келген кезде ұшырылды. Mars Express екі бөліктен тұрады: Mars Express орбиталық аппараты және экзобиология мен геохимия зерттеулерін жүргізуге арналған Beagle 2 қондырғышы. Қондырғыш Марс бетіне қонғаннан кейін толыққанды жұмыс істемесе де, орбиталық аппарат 2004 жылдың басынан бері ғылыми өлшемдерді сәтті жүзеге асырып келеді, атап айтқанда, жоғары ажыратымдылықта бейнелеу, жер бетінің минералогиялық картасын жасау, жер асты құрылымын радиолокациялық зерттеу, атмосфера айналымын және құрамын дәл анықтау, сондай-ақ атмосфераның және планетааралық кеңістіктің өзара әрекеттесуін зерттеу. Орбиталық аппараттағы кейбір құралдар, оның ішінде камера жүйелері мен спектрометрлердің бір бөлігі 1996 жылы Ресейдің сәтсіз Марс 96 миссиясы үшін жасалған дизайнды қайта пайдаланады. 2003 жылы Марсқа жеткеннен бері (және одан бері), ол Жерден басқа планетаның айналасындағы екінші ең ұзақ уақыт бойы үздіксіз жұмыс істеп тұрған ғарыш аппараты болып табылады, NASA-ның әлі де жұмыс істеп тұрған 2001 жылғы Mars Odyssey аппаратынан кейін.
the space exploration mission
Mars Express is a space exploration mission being conducted by the European Space Agency (ESA). The Mars Express mission is exploring the planet Mars, and is the first planetary mission attempted by the agency. "Express" originally referred to the speed and efficiency with which the spacecraft was designed and built. However, "Express" also describes the spacecraft's relatively short interplanetary voyage, a result of being launched when the orbits of Earth and Mars brought them closer than they had been in about 60,000 years. Mars Express consists of two parts, the Mars Express Orbiter and Beagle 2, a lander designed to perform exobiology and geochemistry research. Although the lander failed to fully deploy after it landed on the Martian surface, the orbiter has been successfully performing scientific measurements since early 2004, namely, high resolution imaging and mineralogical mapping of the surface, radar sounding of the subsurface structure down to the permafrost, precise determination of the atmospheric circulation and composition, and study of the interaction of the atmosphere with the interplanetary medium. Some of the instruments on the orbiter, including the camera systems and some spectrometers, reuse designs from the failed launch of the Russian Mars 96 mission in 1996
Arriving at Mars in 2003, ago (and counting), it is the second longest surviving, continually active spacecraft in orbit around a planet other than Earth, behind only NASA's still active 2001 Mars Odyssey.
Миссияның жалпы көрінісі
Марс экспресс миссиясы Марс планетасының ішкі құрылымын, жер астын, бетін, атмосферасын және кеңістігін орбиталық (алғашқыда жер үстіндегі) зерттеуге арналған. Марс экспресс миссиясының ғылыми мақсаттары Ресейдің Марс 96 миссиясының орындалмаған ғылыми мақсаттарын ішінара іске асыруға бағытталған, және Бигл 2 экзобиологиялық зерттеулерімен толықтырылған. Марсты зерттеу – салыстырмалы планетология тұрғысынан Жерді жақсырақ түсіну үшін маңызды. Ғарыш кемесі бастапқыда жеті ғылыми құрал, кішкентай қондырғыш, қондырғыш релесі және визуалды бақылау камерасын алып келді, олардың барлығы Марстағы судың жоғалу себебін анықтауға көмектесу үшін жасалған. Барлық құралдар полярлық орбитадағы негізгі ғарыш кемесінен планета бетін, атмосфераны және планетааралық кеңістікті өлшеуге мүмкіндік береді, бұл оған планетаның барлық бөлігін кезең-кезеңімен зерттеуге мүмкіндік береді. Марс экспресс миссиясының бастапқы бюджеті, қондырғышты есептемегенде, 150 миллион еуроны құрады. Марс экспресс орбиталық аппаратын құрылысы бойынша негізгі мердігер EADS Astrium Satellites болды.
Іске қосу
Ғарыш кемесі 2003 жылғы 2 маусымда жергілікті уақыт бойынша сағат 23:45-те (17:45 UT, 1:45 EDT) Қазақстандағы Байқоңыр ғарыш айлағынан «Союз FG/Fregat» зымыранымен ұшырылды. «Марс Экспресс» және «Фрегат» күшейткіші бастапқыда 200 км биіктіктегі Жер орбитасына шығарылды, содан кейін «Фрегат» 19:14 UT-де қайтадан іске қосылып, ғарыш кемесін Марсқа бағытталған траекторияға түсірді. «Фрегат» пен «Марс Экспресс» шамамен 19:17 UT-де бөлінді. Одан кейін күн панельдері жайылып, 4 маусымда траекторияны түзету маневрі орындалды, ол «Марс Экспресс»ті Марсқа бағыттауға және «Фрегат» күшейткішінің ғарыш кеңістігіне қалықтап ұшуына мүмкіндік берді. «Марс Экспресс» – Кеңес Одағының ыдырауынан бері Жердің төменгі орбитасынан сәтті шыққан алғашқы ресейлік ғарыш зонды.
Жерге жақын іске қосу кезеңі
Жерге жақын іске қосу кезеңі ғарыш кемесін ұшыру құралының жоғарғы сатысынан бөлінген сәттен бастап, орбиталық аппарат пен пайдалы жүктің алғашқы тексеруі аяқталғанға дейін жалғасты. Оған күн батареяларын ашу, бастапқы бағытты анықтау, Beagle 2 айналу механизмін босату, инъекция қатесін түзеу маневрі және ғарыш кемесі мен пайдалы жүктің алғашқы іске қосылуы кірді (пайдалы жүктің толық іске қосылуы Марс орбитасына енгеннен кейін жүзеге асты). Пайдалы жүк әрбір құралды біртіндеп тексеріп шықты. Бұл кезең шамамен бір айға созылды.
Планетааралық круиздік кезең
Бұл бес айлық кезең Жерге жақын іске қосу кезеңінің соңынан бастап Марсты ұстау маневріне бір ай қалғанға дейін жалғасты, және траекторияны түзету маневрлері мен пайдалы жүктерді калибрлеуді қамтыды. Пайдалы жүк круиздік кезең барысында көбінесе өшірілген күйде болды, тек аралық тексерулер жасалды. Бастапқыда бұл кезең "тыныш круиз" деп жоспарланғанмен, көп ұзамай бұл "круиздің" өте қарбалас болатыны анық болды. Жұлдызды бақылаушыларда ақаулар болды, қуат сымдарында проблема туды, қосымша маневрлер қажет болды, және 28 қазанда ғарыш кемесі ең ірі тіркелген күн жарқылының біріне тап болды.
Жерге түсуді тастау
Бигл 2 қондырғысы 2003 жылғы 19 желтоқсанда 08:31 UTC (09:31 CET) уақытында жер бетіне баллистикалық траекториямен жіберілді. Ол Марс атмосферасына 25 желтоқсанның таңында кірді. Қондыру 25 желтоқсанда шамамен 02:45 UT (24 желтоқсан, EST) уақытында жүзеге асуы күтілді. Дегенмен, Mars Express және NASA Mars Odyssey орбиталық станцияларын пайдаланып қондырғымен байланыс орнатуға жасалған бірнеше әрекет сәтсіз аяқталғаннан кейін, 2004 жылғы 6 ақпанда Бигл 2 басқару кеңесі оны жоғалған деп жариялады. Осы оқиға бойынша тергеу жүргізіліп, оның нәтижелері сол жылдың соңында жарияланды.
Қозғалтқыш
Союз/Фрегат зымыран тасығышы Марс экспрессіне Марсқа жету үшін қажетті күштің басым бөлігін қамтамасыз етті. Зонд Марсқа қауіпсіз бағыт алғаннан кейін Фрегаттың соңғы сатысы айырылды. Ғарыш кемесінің бортындағы итергіш құралдар зондты Марс орбитасына енгізуді баяулату және кейіннен орбиталық түзетулер жасау үшін қолданылды. Қызметтік кезеңде ғарыш кемесінің қуат тұтынуы 450–550 Вт шамасында болады.
Авионика
Ұстанымды басқару (3 осьті тұрақтандыру) екі 3 осьті инерциялық өлшеу блогы, екі жұлдыз камерасы және екі күн сенсоры, гироскоптар, акселерометрлер және төрт 12 Н·м·с реакциялық дөңгелектер арқылы қамтамасыз етіледі. Инерциялық эталондық жүйеге қатысты нысананың дәлдігі 0,04 градус, ал Марс орбиталық жүйесіне қатысты 0,8 градусқа тең. Үш борлық жүйе Mars Express ғарыш кемесінің ғылыми құралдарды пайдалануына қажетті өте жоғары дәлдікті сақтауға көмектеседі.
Байланыс
Байланыс қосалқы жүйесі үш антеннадан тұрады: диаметрі 1,6 м параболалық табақша жоғары күшті антенна және екі бағытталмаған антенна. Бірінші антенна X жолағында (8,4 ГГц) және S жолағында (2,1 ГГц) байланыс (телекомандаларды жіберу және телеметрияны қабылдау) қамтамасыз етеді және Марс планетасының айналасындағы ғылыми жұмыс кезінде қолданылады. Төмен күшті антенналар ұшыру кезінде және Марсқа алғашқы операциялар кезінде, сондай-ақ орбитаға шыққаннан кейін туындауы мүмкін жағдайларда қолданылады. Марсқа қондыру аппараттарымен байланыс үшін екі UHF релелік антенналар жоғарғы бетке орнатылған, олар Бейгл 2 немесе басқа қондыру аппараттарымен байланысу үшін Melacom трансиверін пайдаланады.
Жер станциялары
Жермен байланыс бастапқыда ЕКА-ның Австралиядағы Нью-Норсия станциясындағы 35 метрлік жер үсті станциясы арқылы жүзеге асыру жоспарланған. Алайда, миссияның даму мүмкіндіктерін кеңейту және ғылыми деректерді алудағы икемділікті арттыру қажеттігі Испанияның Мадрид қаласындағы Себрерос станциясы мен Аргентинаның Маларгуе станциясындағы ЕКА ESTRACK жер үсті станцияларын пайдалануға алып келді. Сонымен қатар, NASA Deep Space Network-пен жасалған қосымша келісімдер номиналды миссияны жоспарлау үшін американдық стансаларды қолдануға мүмкіндік берді, бұл күрделілікті арттырды, бірақ ғылыми нәтижелерге оң әсер етті. Осы ведомствоаралық ынтымақтастық тиімді, икемді және екі тарапқа да пайдалы болып табылды. Техникалық тұрғыдан алғанда, бұл екі агенттіктің CCSDS-та белгіленген ғарыш байланысы стандарттарын қабылдауының нәтижесінде (басқа факторлармен қатар) мүмкін болды.
Термиялық
Жылуды бақылау радиаторлардың, көп қабатты жылу оқшаулағыштардың және белсенді басқарылатын жылытқыштардың қолданылуы арқылы қамтамасыз етіледі. Ғарыш кемесі құралдар мен борттағы жабдықтар үшін қауіпсіз ортаны қамтамасыз етуі керек. PFS және OMEGA есімді екі құралдың инфрақызыл детекторлары бар, оларды өте төмен температурада (шамамен -180 °C) ұстау қажет. Камерадағы сенсорларды (HRSC) да салқын күйде ұстау керек. Бірақ қалған құралдар мен борттағы жабдықтар бөлме температурасында (10–20 °C) ең жақсы жұмыс істейді. Ғарыш кемесінің ішінде 10–20 °C температураны сақтау үшін алтын жалатылған алюминий-мырыш қорытпасынан жасалған жылулық қаптамалармен жабылған. Төмен температурада жұмыс істейтін құралдарды салқын ұстау үшін олар осы салыстырмалы түрде жоғары ішкі температурадан жылу оқшауланып, артық жылуды кеңістікке шығару үшін қосылған радиаторларды пайдаланады. ЖА (Жсанды Ақыл) құралының басты мақсаты – жиналған ғылыми деректердің әртүрлі бөліктерін Жерге қайта жүктеу кестесін жасау, бұл процеске бұрынғыда жердегі операторлар көп уақыт жұмсауға мәжбүр болған. Жаңа ЖА құралы оператордың уақытын үнемдейді, DSN (Терең Ғарыш Желісінде) жолақты пайдалануды оңтайландырады, деректердің жоғалуына жол бермейді және DSN-ді басқа ғарыш операциялары үшін де тиімді пайдалануға мүмкіндік береді. ЖА ғарыш кемесінің 12 гигабайт сақтау жадын қалай басқару керектігін, DSN басқа миссиялармен қолданылмайтын кезде қолжетімді болатын уақытты, оған бөлінген DSN жолақтығын қалай тиімді пайдалану керектігін және ғарыш кемесінің Жерге деректер жіберу үшін дұрыс бағытталғандығын анықтайды.
Жерге түсіру
Бигл-2 қондырғысының мақсаты – қонған жердің геологиясын, минералогиясын және геохимиясын сипаттау, атмосфера мен жер беті қабаттарының физикалық қасиеттерін зерттеу, Марстың метеорологиясы және климатологиясы туралы мәліметтер жинау, сондай-ақ Марстағы өмірдің ықтимал белгілерін іздеу еді. Дегенмен, қону әрекеті сәтсіз аяқталды және қондырғы жоғалды деп жарияланды. Бигл-2 бойынша сараптамалық комиссия бірнеше мүмкін себептерді анықтады, оның ішінде ауа қапшықтарындағы мәселелер, ұшырылғанға дейін жеткілікті түрде модельделмеген қондырғының электроникасына түскен күшті соққылар және қону жүйесінің бөліктерінің соқтығысуы; алайда, нақты қорытындыға келе алмады. Ғарыш кемесінің тағдыры 2015 жылдың қаңтар айында НАСА-ның Марс тану орбиталық аппараты HiRISE көмегімен Марс бетінде бұзылмаған күйде зондты тапқанша құпия болып қалды. Кейіннен, қателік қондырғының төрт күн панелінің екісін ашуға кедергі келтіріп, аппараттың байланысын үзіп қалғаны анықталды. Бигл-2 – Марсқа сәтті қонған алғашқы британдық және алғашқы еуропалық зонд.
2008 жыл
"Марс экспресс" тобы Артур Кларк атындағы "Ең үздік командалық жетістігі" сыйлығының жеңімпазы болды.
2019 жыл
HRSC камерасынан алынған деректерге сәйкес, бұрынғы планеталық жер асты су жүйесінің геологиялық дәлелдері табылды.
2020 жыл
2020 жылдың қыркүйегінде MARSIS радарлық зерттеулерінің нәтижесінде Марстың оңтүстік полярлық мұз қабатының астында тағы үш мұз асты көлі табылды. Алғашқы және ең ірі көлдің мөлшері кеңейтілді. Оны 3 кіші көл қоршап тұр, олардың әрқайсысының ені бірнеше шақырымды құрайды.
2022 жыл
MARSIS экспериментінің бортындағы бағдарламалық жасақтамасы аспаптың өнімділігін арттыру мақсатында жаңартылды.