Phoenix (sonda espacial)

Phoenix (sonda espacial)
Phoenix em Marte (computação gráfica)
ID NSSDC	2007-034A
Objetivo da missão	MarteModelo: Sonda Infobox / manutenção / objetivo
operador	NASAModelo: Sonda Infobox / manutenção / operador
Lançador	Delta II 7925Predefinição: Sonda Infobox / manutenção / foguete portador
construção
Massa de decolagem	670 kgModelo: Sonda / manutenção / massa de decolagem da caixa de informações
Curso da missão
Data de início	4 de agosto de 2007Modelo: sonda / manutenção / data inicial da caixa de informações
plataforma de lançamento	CCAFS LC-17AModelo: Sonda Infobox / manutenção / plataforma de lançamento
Data final	Perda de contato em 2 de novembro de 2008Modelo: Sonda Infobox / manutenção / data de término

Phoenix era um NASA - nave espacial para explorar o planeta Marte , que começou no dia 4 de agosto de 2007 a 25 de maio de 2008 (UTC), perto da região polar norte de Marte ( vastitas borealis desembarcou) e 2 de Novembro de 2008, para os sinais última vez Terra provocou. A sonda fazia parte do programa Mars Scout da NASA, que incluía sondas espaciais menores e mais baratas.

O Phoenix foi amplamente baseado no módulo Mars Surveyor 2001 , que foi construído para ser lançado em 2001, mas não foi lançado depois de perder o módulo Mars Polar anterior em dezembro de 1999. Desde então, a sonda quase concluída foi armazenada em uma sala limpa até a decisão foi tomada em 2003 para modernizar a sonda e enviá-la para Marte em 2007. Daí o nome da sonda - na mitologia grega , a fênix é um pássaro que renasce das cinzas.

A missão foi liderada pela Universidade do Arizona , que também forneceu alguns dos instrumentos, enquanto a Lockheed Martin foi responsável pela construção da sonda e pelos testes. Foi uma missão com contribuições internacionais da Dinamarca , Alemanha , Finlândia , Grã-Bretanha , Canadá e Suíça, e a primeira na história da NASA a ser dirigida por uma universidade estadual. O orçamento total para a missão, incluindo o veículo de lançamento e a implementação da missão até novembro de 2008, foi de US $ 420 milhões.

Objetivos da missão

Em contraste com os rovers Spirit e Opportunity, que começaram em 2003, o Phoenix era uma sonda estacionária. Ela pousou em uma região de Marte onde, de acordo com os dados do Mars Odyssey, próximo à superfície de cerca de dois a cinco centímetros de profundidade, o solo deveria consistir em até 80 por cento de água gelada. Para estudar o gelo, Phoenix poderia usar um braço robótico para penetrar no solo a uma profundidade de até meio metro.

As medições da sonda serviram a dois propósitos: primeiro, estudar a história geológica do gelo de água para entender a mudança do que antes era quente e úmido para o frio e congelado de hoje em Marte. O segundo objetivo era procurar pistas para possíveis vidas anteriores em Marte que poderiam estar presentes no manto de gelo. Para as investigações, a sonda com o instrumento TEGA tinha vários pequenos fornos que foram preenchidos com amostras pelo braço do robô. Depois que as amostras foram aquecidas, a proporção de água e carbono foi medida; Eles também procuraram vestígios de minerais que poderiam ter se formado em um clima quente e úmido. A presença de substâncias orgânicas também foi medida.

Outros instrumentos na sonda examinaram as menores partículas de solo de até 16 micrômetros de tamanho. Eles mediram a condutividade elétrica e térmica das partículas com o auxílio de sensores acoplados ao braço do robô para poder tirar conclusões sobre suas propriedades.

tecnologia

Phoenix Landing (computação gráfica)

O Phoenix, que pesava 670 kg no início, consistia em um estágio de cruzeiro e na própria plataforma de aterrissagem pesada de 350 kg, que foi colocada em uma capa protetora consistindo no escudo térmico frontal ( aeroshell ) e no escudo térmico traseiro ( backshell ). O estágio de cruzeiro foi necessário apenas para o vôo a Marte para fornecer energia à espaçonave e garantir a comunicação com a Terra. Foi destacado cinco minutos antes de entrar na atmosfera marciana (quatorze minutos antes do pouso), após o que o módulo de pouso virou na direção do vôo (13,5 minutos antes do pouso), a 125 km de altitude a 5,6 km / s na atmosfera ocorreu (422 segundos antes do pouso) e foi desacelerado pela atmosfera marciana com até dez vezes a aceleração da gravidade.

Pouco depois (−203 s) um pára - quedas se abriu a uma altura de 12,6 km , o que reduziu a velocidade para 55 m · s ⁻¹ (≈ 200 km · h ⁻¹ ). A uma altitude de 11 km (−188 s), o escudo térmico frontal foi lançado, as pernas de pouso estendidas (−178 s) e o radar para registrar a superfície foi ativado (−128 s). 880 m acima do solo, o pára-quedas e a blindagem térmica traseira foram desligados (−31 s) e os motores do freio acenderam (−10 s); estes travaram o módulo de pouso ainda mais e habilitaram o controle para um pouso horizontal nas pernas. O fornecimento de energia da sonda é fornecido por painéis solares redondos que foram desdobrados cerca de 25 minutos após o pouso. O módulo de pouso tinha apenas uma pequena antena UHF para comunicação . A ligação de rádio com a Terra era normalmente estabelecida através de um dos orbitadores de Marte usando tecnologia store-and-forward . Mars Odyssey serviu apenas como estação retransmissora durante a fase de pouso .

Instrumentos

A sonda carregava 55 kg de carga científica, um extenso arsenal de instrumentos:

Mars Descent Imager (MARDI)

Um sistema de câmera que deveria tirar fotos coloridas da superfície enquanto a sonda descia. No entanto, a câmera não foi usada porque havia um risco (embora pequeno) de que o tratamento dos dados de imagem produzidos durante a descida pudesse causar o fracasso da missão. O plano original era que o instrumento fosse ativado imediatamente após o Aeroshell cair e tirar fotos até que a sonda tocasse o solo. As gravações poderiam ter ajudado a estudar o ambiente geológico do local de pouso, a fim de melhor integrar os resultados de outros instrumentos no contexto geral. MARDI já foi fabricado pela Malin Space Science Systems para o Mars Surveyor 2001 Lander e foi instalado praticamente inalterado em Phoenix.

Stereo Imager (SSI)

Uma câmera instalada em um mastro móvel de dois metros de altura. É uma versão modificada da câmera já usada no Mars Polar Lander e no Mars Pathfinder . O SSI tem duas lentes que são deslocadas uma da outra, com as quais foram possíveis gravações em 3D, e mais de 12 filtros espectrais que permitem gravações geologicamente interessantes do local de pouso. Além disso, o SSI serviu para apoiar as atividades do braço robótico usando a câmera para criar mapas 3D das imediações.

Analisador Térmico de Gás Evoluído (TEGA)

Uma combinação de oito pequenos fornos de fusão (cada um do tamanho de um cartucho de tinta de impressora) e um espectrômetro de massa . As amostras retiradas do solo com o braço do robô foram aquecidas nos fornos a uma taxa constante de até 1000 graus Celsius. As transições de fase do estado sólido para o estado líquido e gasoso foram detectadas medindo-se a potência de aquecimento necessária ; isto corresponde em sua função básica a um " DSC " (Calorímetro de Varredura Diferencial) . Disto pode-se tirar conclusões sobre a composição química da amostra. A composição dos gases que escapam foi analisada com um espectrômetro de massa. Cada um dos oito fornos estava disponível apenas uma vez para uma única amostra. O instrumento foi desenvolvido pela University of Arizona.

Avaliação de Compatibilidade Ambiental da Mars (MECA)

Anteriormente chamado M icroscopy, E lectrochemistry, e C onductivity Um nalyzer. O MECA consiste em um laboratório de química úmida, dois microscópios (um óptico e um de força atômica ) e uma sonda acoplada ao braço do robô para medição de condutividade elétrica e térmica (TECP - Thermal and Electrical Conductivity Probe). MECA foi usado para examinar o solo para seus componentes químicos. O laboratório de química úmida consiste em quatro recipientes em cuja solução aquosa pequenas amostras de solo foram dissolvidas. A composição das amostras foi então examinada com o auxílio de 26 sensores. As propriedades da amostra, como o teor de ácido e a proporção de sódio, potássio, cloretos, brometos e outras substâncias, foram examinadas. Cada um dos quatro recipientes só poderia ser usado uma vez para uma única amostra de solo. Além disso, os registros das amostras foram feitos com o auxílio de microscópios. O microscópio óptico foi capaz de resolver partículas de até 10 micrômetros, o microscópio de força atômica desenvolvido por um consórcio suíço liderado pela Universidade de Neuchâtel conseguiu até mesmo imagens de estruturas tão pequenas quanto 10 nm. O MECA já foi fabricado pelo Jet Propulsion Laboratory para o Mars Surveyor 2001 Lander e foi usado praticamente inalterado em Phoenix. Foi o primeiro microscópio de força atômica a ser usado em uma missão planetária.

Braço Robótico (RA)

O braço robótico da sonda, que foi usado principalmente para coletar amostras de solo, que foram examinadas pelos instrumentos TEGA e MECA. O braço do robô tem 2,35 m de comprimento e quatro graus de liberdade : 1) para cima e para baixo, 2) esquerda e direita, 3) para frente e para trás e 4) girando em torno de seu próprio eixo. Com o braço robótico, as amostras podem ser recuperadas de uma profundidade de pelo menos 50 cm. RA já foi fabricado pelo Laboratório de Propulsão a Jato para a sonda Mars Surveyor 2001 e depois usado em Phoenix.

Robotic Arm Camera

Robotic Arm Camera (RAC)

Uma câmera acoplada ao braço do robô. Ele foi usado para tirar close-ups do fundo da trincheira feita pelo braço do robô e foi capaz de resolver até as menores estruturas de até 16 micrômetros de tamanho. A câmera foi construída pelo Laboratório de Propulsão a Jato e pelo Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar (Alemanha) para a sonda Mars Surveyor 2001 e depois usada em Phoenix.

Suíte de Meteorologia (MET)

Uma estação meteorológica fornecida pela agência espacial canadense CSA , que consiste em um LIDAR e também em sensores de temperatura e pressão. O LIDAR foi usado para estudar a atmosfera de Marte até uma altura de 20 km, medindo a distribuição de partículas de poeira e nuvens. Foi desenvolvido e construído em conjunto pela Optech e MDA . O MET forneceu relatórios meteorológicos diários da superfície marciana.

História da missão

Fase de teste em setembro de 2006

Em 4 de agosto de 2003, a NASA escolheu o conceito de sonda Phoenix de várias propostas como parte de seu programa Mars Scout , segundo o qual a sonda Mars Surveyor quase concluída foi revisada e equipada com instrumentos modernizados. Isso tornou possível economizar custos na construção do Phoenix, de modo que a sonda realmente bastante exigente pudesse ser financiada como parte do programa Mars Scout.

Para evitar possíveis perigos, o Mars Reconnaissance Orbiter , que está disponível desde novembro de 2006, examinou os locais de pouso selecionados mais de perto com sua câmera de alta resolução.

Comece a preparação (maio de 2007)

Phoenix foi enviado a Marte em 4 de agosto de 2007 às 09:26:34 UTC com um atraso de um dia por um foguete Delta II 7925 . Um mês após a decolagem, a inspeção programada dos instrumentos foi concluída, em particular a comunicação para o pouso.

Em contraste com os rovers Mars Sojourner , Spirit e Opportunity, o pouso não foi realizado com sistema de pouso airbag , mas com o auxílio de motores de freio, que, como as sondas Viking , funcionaram até pousarem na superfície do planeta. A missão principal do módulo de pouso terminou conforme planejado em novembro de 2008.

Imagem MRO da sonda durante sua descida, logo após a abertura do paraquedas e 13 km acima da superfície de Marte

O pouso perfeito ocorreu em 25 de maio de 2008 às 23:38 UTC. Por causa da distância à terra de 276 milhões de quilômetros, os primeiros sinais de rádio do local de pouso só puderam ser recebidos na terra 15 minutos depois, ou seja, às 23:53:44 UTC. A fim de ser capaz de registrar com segurança os dados de telemetria durante a fase crítica de EDL (Entrada, Descida e Aterrissagem), as órbitas dos orbitadores ativos de Marte foram coordenadas de modo que os sinais da sonda de todos os três orbitadores ( MRO , Mars Express e Mars Odyssey ) puderam ser recebidos.

As primeiras imagens do local de pouso, transmitidas pelo orbitador Mars Odyssey, chegaram ao centro de controle do JPL ( Jet Propulsion Laboratory ) em Pasadena no dia 26 de maio às 01:53 UTC .

O comissionamento do braço robótico da sonda foi atrasado em um dia porque o sistema de comunicação do MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) , por meio do qual a sonda deveria receber comandos da Terra, havia entrado em modo de espera por motivos ainda não claros . A sonda então processou automaticamente uma sequência de gravação de câmera previamente definida. Desde 28 de maio, a espaçonave Mars Odyssey tem sido usada como estação de transmissão, desde que os problemas com o MRO não sejam resolvidos. O braço robótico foi colocado em operação passo a passo e imagens adicionais foram tiradas para uma foto panorâmica. Em 20 de junho de 2008, o cientista-chefe da Missão, Peter Smith, da Universidade do Arizona, anunciou evidências da descoberta de gelo de água. Durante as escavações do braço da pá de Phoenix, o gelo veio à tona alguns centímetros de profundidade no local de pouso. Em 1º de agosto de 2008, a mídia noticiou um sucesso na busca por água: uma amostra de solo foi retirada com uma pá e aquecida em um forno; este vapor de água produzido. Portanto, é certo que a amostra de solo continha gelo e que a água definitivamente ocorre em Marte.

Em 5 de agosto de 2008, a mídia informou que o Laboratório de Química Úmida (MECA) encontrou quantidades significativas de percloratos em uma amostra de solo. Na terra, os percloratos ocorrem nas áreas áridas do deserto.

Em 3 de setembro, o Lidar canadense foi capaz de detectar chuvas de cristais de gelo / neve caindo de nuvens que passavam a uma altura de cerca de 3 quilômetros. Devido à temperatura da atmosfera, deve ter sido o gelo de água que voltou a sublimar a uma altura de cerca de 2,5 quilômetros antes de atingir o solo.

O início do inverno no local de pouso da sonda no planeta vizinho, iniciado em outubro de 2008, foi anunciado pela redução da radiação solar com queda acentuada das temperaturas. O aquecimento da sonda exigia cada vez mais eletricidade do fornecimento de energia. Para poder continuar a operar a câmera principal e os instrumentos meteorológicos, parte do módulo de aquecimento foi desligado em outubro de 2008. Como resultado, o braço do robô (RA) e o forno de fusão (TEGA) da sonda foram desligados. Esperava-se que essa medida permitisse que o tempo de operação fosse novamente estendido com a economia de energia. Em 2 de novembro de 2008, a sonda enviou dados científicos pela última vez antes de perder o contato. O fim da missão foi anunciado no dia 10 de novembro.

Entre janeiro e maio de 2010, a NASA tentou várias vezes estabelecer contato por rádio com Phoenix por meio do orbitador Mars Odyssey de 2001 , mas não teve sucesso. Imagens de alta resolução do Mars Reconnaissance Orbiter em 7 de maio de 2010, pouco antes do solstício de verão, indicaram que durante o inverno marciano, os painéis solares do Phoenix foram dobrados ou quebrados sob a carga de gelo, tornando a sonda inoperante.

Imagens da superfície de Marte

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  Uma foto tirada logo após o pouso e mostrando um dos pilares da espaçonave.

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  Uma das primeiras imagens da superfície marciana de Phoenix

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  Perto de Phoenix, existem estruturas semelhantes a polígonos correspondentes aos solos de padrão de geada na terra

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  O braço do robô expôs gelo.

Veja também

• Lista de sondas espaciais
• Cronologia das missões a Marte
• Lista de objetos feitos pelo homem em Marte

Links da web

• Site Phoenix (inglês)
• NASA: kit de imprensa de lançamento do Phoenix (inglês, PDF; 6,5 MB)
• Phoenix sonda o diário do Twitter
• Vídeo: "Um pouso em Marte é uma manobra crítica" . 2008, disponibilizado pela Technical Information Library (TIB), doi : 10.5446 / 12855 .

Evidência individual

1. ↑ Onde está Phoenix? University of Arizona, 4 de maio de 2014, acessado em 4 de maio de 2014 (inglês): "A University of Arizona tem a honra de ser a primeira universidade pública a liderar uma missão a Marte." 
2. ↑ Stars and Space, maio de 2008, pp. 24-25, Phoenix - Landing in the Martian Arctic
3. ↑ Universidade do Arizona: Mars Descent Imager (MARDI)
4. ↑ Universidade do Arizona: Stereo Imager (SSI)
5. ↑ Universidade do Arizona: Analisador de Gás Térmico Evoluído (TEGA)
6. ↑ Universidade do Arizona: Avaliação de Compatibilidade Ambiental da Mars (MECA)
7. ↑ Thorsten Dambeck: Pouso no Ártico de Marte, Neue Zürcher Zeitung de 21 de maio de 2008
8. ↑ Universidade do Arizona: Braço robótico (RA)
9. ↑ Universidade do Arizona: Robotic Arm Camera (RAC)
10. ↑ Universidade do Arizona: Conjunto de Meteorologia (MET)
11. ↑ NASA: Relatório de status do módulo de pouso Phoenix Mars: Verificações de radar e outros equipamentos , 4 de setembro de 2007 (inglês)
12. ↑ A sonda Phoenix dos EUA em Marte pousou no planeta vermelho. AFP Agence France-Presse, 26 de maio de 2008.
13. ↑ Passando com um pouco de ajuda de amigos . NASA, 23 de maio de 2008.
14. ↑ NASA: nave espacial Phoenix da NASA comandada para descolar o braço
15. ↑ Thorsten Dambeck: Phoenix descobre gelo em Marte, Spiegel Online, 20 de junho de 2008
16. ↑ NASA: NASA Mars Lander vê neve caindo
17. ↑ Mars Phoenix Lander conclui trabalho bem-sucedido no planeta vermelho. University of Arizona, 10 de novembro de 2008, acessado em 4 de maio de 2014 . 
18. ↑ Ralph-Mirko Richter: A última campanha de escuta de Phoenix não teve sucesso. In: Raumfahrer.net. 25 de maio de 2010. Recuperado em 25 de maio de 2010 .