Введение

Неудавшийся орбитальный аппарат Nozomi (のぞみ) — японский орбитальный аппарат, не достигший Марса из-за электрической неисправности. Он был создан Институтом космической и астронавтики Токийского университета и запущен 4 июля 1998 года в 03:12 по японскому стандартному времени (3 июля 1998 года в 18:12 UTC) с сухой массой на орбите 258 кг и 282 кг топлива. Миссия Nozomi была прекращена 31 декабря 2003 года. Nozomi был разработан для изучения верхней марсианской атмосферы и её взаимодействия с солнечным ветром, а также для разработки технологий, предназначенных для будущих планетарных миссий. В частности, приборы на борту аппарата должны были измерять структуру, состав и динамику ионосферы, аэрономические эффекты солнечного ветра, утечку атмосферных компонентов, внутреннее магнитное поле, проникновение магнитного поля солнечного ветра, структуру магнитосферы и пыль в верхних слоях атмосферы и на орбите вокруг Марса. Кроме того, миссия должна была получить изображения поверхности Марса.

Запуск

После запуска с помощью третьей ракеты-носителя M V, аппарат "Нозоми" был выведен на эллиптическую геоцентрическую парковочную орбиту с перигеем 340 км и апогеем 400 000 км.

Луна колеблется

Космический аппарат использовал гравитационный манёвр у Луны 24 сентября 1998 года и ещё один 18 декабря 1998 года для повышения апогея своей орбиты.

Первый пролет Земли

21 апреля 2002 года, когда "Нозоми" приближался к Земле для гравитационного маневра, мощные солнечные вспышки повредили бортовые системы связи и энергоснабжения космического аппарата. В ячейке питания, используемой для управления системой обогрева, произошло короткое замыкание, из-за чего гидразиновое топливо замерзло. Топливо оттаяло по мере приближения аппарата к Земле, и маневры для вывода аппарата на правильную траекторию для пролета мимо Земли были успешно выполнены.

Второй пролет Земли

Еще один пролет Земли в пределах 11 000 км произошел 19 июня 2003 года. Топливо полностью оттаяло для этого маневра из-за близости аппарата к Солнцу. Однако 9 декабря 2003 года попытки направить аппарат в нужную ориентацию для подготовки к основному импульсу включения на орбиту Марса, запланированному на 14 декабря 2003 года, не увенчались успехом, и от попыток спасти миссию отказались. 9 декабря были включены малые двигатели, чтобы увеличить минимальное расстояние сближения до 1000 км, чтобы избежать случайного столкновения зонда с Марсом и возможного загрязнения планеты земными бактериями, поскольку орбитальный аппарат не предназначался для посадки и, следовательно, не был должным образом стерилизован.

Пролет Марса

Космический аппарат пролетел мимо Марса 14 декабря 2003 года и вышел на гелиоцентрическую орбиту сроком примерно на 2 года.

Запланированная миссия на Марс

Нозоми должен был быть выведен на высокоэксцентрическую орбиту вокруг Марса с периапсисом на высоте 300 км над поверхностью, апоапсисом на расстоянии 15 радиусов Марса и наклонением 170 градусов к плоскости эклиптики. Сразу после выхода на орбиту планировалось развернуть мачту и антенны. Периапсис должен был быть снижен до 150 км, а орбитальный период – до примерно 38,5 часов. Космический аппарат должен был быть стабилизирован вращением со скоростью 7,5 оборотов в минуту, при этом ось вращения (и параболическая антенна) были направлены в сторону Земли. Участок орбиты вблизи периапсиса позволял бы проводить измерения термосферы и нижней экзосферы непосредственно на месте, а также дистанционное зондирование нижней атмосферы и поверхности. Более удаленные участки орбиты предназначались для изучения ионов и нейтрального газа, покидающих Марс, и их взаимодействия с солнечным ветром. Номинальная миссия планировалась на один марсианский год (примерно два земных года). Продленная миссия могла бы позволить продолжить работу миссии на три-пять лет. Космический аппарат также должен был направить свои камеры на марсианские спутники Фобос и Деймос.

Космические аппараты и подсистемы

Орбитальный аппарат Nozomi представлял собой призму с квадратным основанием 1,6 метра и высотой 0,58 метра, с усеченными углами. От двух противоположных сторон выступали крылья солнечных панелей, содержащие кремниевые солнечные элементы, которые обеспечивали питание космического аппарата напрямую или через никель-металл-гидридные (NiMH) аккумуляторы. На верхней поверхности располагалась дисковая антенна, а двигательный блок выступал снизу. С боковых сторон были выдвинуты 5-метровая развертываемая мачта и 1-метровый кронштейн, а также две пары тонких проволочных антенн длиной 50 метров от кончика до кончика. Другие приборы также были размещены по бокам космического аппарата. Связь с космическим аппаратом осуществлялась в X-диапазоне на частоте 8410,93 МГц и в S-диапазоне на частоте 2293,89 МГц. В состав оборудования Nozomi входили 14 приборов: камера для получения изображений, нейтральный масс-спектрометр, счетчик пыли, анализатор тепловой плазмы, магнитометр, анализаторы спектра электронов и ионов, ионный масс-спектрограф, установка для регистрации высокоэнергетических частиц, VUV-спектрометр для получения изображений, детектор звуковых и плазменных волн, анализатор низкочастотных волн, зонд для измерения электронной температуры и УФ-сканер. Общая масса научных приборов составила 33 кг. Радиоэксперименты также были возможны с использованием имеющегося радиооборудования и ультрастабильного генератора. Общая масса Nozomi при запуске, включая 282 кг топлива, составила 540 кг. Это было первое участие Канадского космического агентства в межпланетной миссии. (Ранее Национальный исследовательский совет Канады предоставил телескоп высокого потока (HFT) для межпланетной миссии Ulysses.)

Научные результаты

Нозоми передавал полезные данные об измерениях лимановского альфа-излучения в процессе проведения различных научных наблюдений в межпланетном пространстве.