ExoMars Trace Gas Orbiter

ExoMars Trace Gas Orbiter

ExoMars Trace Gas Orbiter med Schiaparelli Lander
NSSDC ID 2016-017A
Mission mål Mars banaMall: Infobox-sond / underhåll / mål
Klient Europeiska rymdorganisationenESA ESA
RoskosmosMall: Infobox-sond / underhåll / klient
Launcher Proton-M / Bris-MMall: Infobox sond / underhåll / bärraket
konstruktion
Startmassa 4332 kg (total startmassa),
3732 kg (
startmassa för orbiter ) , 600 kg (startmassa för land)Mall: Infoboxsond / underhåll / startmassa
Instrument
Mall: Info-sond / underhåll / instrument

MATMOS, SOIR, NOMAD, EMCS, HiSCI, MAGIE

Uppdragets gång
Start datum 14 mars 2016, 09:31:42 UTCMall: Infobox-sond / underhåll / startdatum
startplatta Baikonur 200/39Mall: Infobox-sond / underhåll / startplatta
Slutdatum 2022 (planerat)Mall: Infobox-sond / underhåll / slutdatum
Mall: Infobox-sond / underhåll / historik
 
 14 mars 2016 Börja
 
 16 oktober 2016 Separation mellan Schiaparelli-TGO
 
 19 oktober 2016 TGO: Inträde till Mars-omlopp
 
 19 oktober 2016 Schiaparelli: inträde i Mars-atmosfären och landning
 
 19.-23. Oktober 2016 Schiaparelli: Undersökning av Mars yta
 
 December 2016 Trace Gas Orbiter ändrar lutningen till den slutliga banan (74 °)
 
 December 2016 Nedstigning i omlopp, från T = 4 till 1  sol
 
 Januari - december 2017 Atmosfärisk bromsning ner till en omloppsbana på 400 km
 
 11 juli - 11 augusti 2017 Solförening (Sol står mellan jorden och Mars)
 
 April 2018 Start av det vetenskapliga uppdraget; Relä för NASA-landare
 
 December 2022 Slutet på det viktigaste Trace Gas Orbiter-uppdraget
 
 2023 Start av reläfunktion för ExoMars Rover
 

Den ExoMars spårgas Orbiter (kort- TGO , engelska för [ExoMars-] spårgas - Orbiter ) är ett uppdrag av European Space Agency (ESA) som en del av ExoMars -projektet i samarbete med den ryska rymdorganisationen Roskosmos att utforska Mars atmosfär . Orbitern lanserades den 14 mars 2016 av en rysk protonraket och gick in i omloppsbana runt Mars den 19 oktober 2016.

Det primära målet är att få en bättre förståelse för processerna i Mars-atmosfären och att undersöka gaser som metan och andra spårgaser av biologiska eller geologiska orsaker. Orbiter är också avsedd att hjälpa till att hitta möjliga landningsplatser för ExoMars-roveren, som är planerad till 2022 , och sedan fungera som en relästation till jorden.

Dessutom bar landaren Schiaparelli , med vilken landningstekniker bör testas på Mars. När man försökte landa förlorades radiokontakten med Schiaparelli och kunde inte återupprättas. Enligt ESA fanns det ”ingen mjuk landning”.

historia

Det ursprungligen rent europeiska projektet har genomgått många förändringar genom åren. När den finansiella volymen växte fanns det ursprungligen ett samarbete med NASA . När detta drog sig tillbaka 2012 kom det äntligen till samarbete med Roskosmos.

Spåra gasbanan

TGO utvecklades av ESA. De vetenskapliga instrumenten utvecklades både i Europa och i Ryssland. Den viktigaste uppgiften är undersökningen av metan och dess sönderfallsprodukter, även med avseende på möjliga biologiska orsaker. Det vetenskapliga uppdraget började i april 2018 och förväntas löpa i fem år. När ExoMars-roveren landar 2023 kommer kretsaren också att fungera som en relästation till jorden.

Det viktigaste målet är att få en bättre förståelse för metan och andra spårgaser i Mars-atmosfären. Med mindre än 1% komponent i den redan tunna Mars-atmosfären kan de fortfarande ge viktig information om möjliga biologiska eller geologiska aktiviteter. Metan har upptäckts tidigare och dess koncentration har också visat sig förändras över tid och olika platser. Eftersom metan är mycket kortlivad i geologisk tid, tror man att det för närvarande finns aktiva källor för denna gas. Orsakerna kan vara biologiska eller kemiska processer. På jorden produceras metan av levande saker under matsmältningen och i smält slam; Kemiska processer som oxidation av (kolinnehållande) järn eller interaktion mellan ultraviolett strålning och meteoritmaterial är också en möjlig orsak.

Instrumenten är utformade för att upptäcka olika spårgaser (metan, vattenånga, kvävedioxid , etin (acetylen) ) och överskrider tidigare undersökningar med tre ordnings noggrannhet. Dessutom ska säsongsförändringar i atmosfärens sammansättning och temperatur bestämmas för att förfina atmosfärens modeller. Dessutom kan väte detekteras med större noggrannhet ner till ett meters djup. Detta kan hjälpa till att hitta vattenis gömd under ytan eller möjliga källor till spårgaser som kan påverka framtida landningsplatser.

De första utvärderingarna av mätningarna av TGO kunde inte bekräfta närvaron av metangas i Mars-atmosfären trots NOMAD-spektrografens höga känslighet.

Orbiterns struktur

ExoMars TGO (vänster) med Schiaparelli kontra Mars Express ; ExoMars TGO är den största och tyngsta Mars-sonden hittills.

Strukturen härrör från tidigare ExoMars-scenarier och bestäms till stor del av kapaciteten hos Proton-startaren.

  • Sond: 3,2 m × 2 m × 2 m med solceller (17,5 m spännvidd) och 2000  W effekt
  • Startvikt: 4332 kg (inklusive 112 kg vetenskapliga instrument och 600 kg Schiaparelli)
  • Framdrivning: Bipropellant ( metylhydrazin (MMH) som bränsle, blandade kväveoxider (MON-1) som oxidationsmedel), med en huvudmotor på 424  N för inträde i Mars-omlopp och andra större kurskorrigeringar
  • Strömförsörjning: förutom solcellerna, två litiumjonbatterier med en kapacitet på totalt 5100  Wh
  • Kommunikation: en 2,2 m parabolisk högförstärkningsantenn (High Gain-antenn - HGA, 65 Watt, X-Band) och tre rundstrålande antenner (Low Gain-antenn - LGA) för kommunikation med jorden samt en Electra UHF-sändtagare från NASA till kommunicera med landare och rovers på ytan

Instrument

Orbitern har följande mätanordningar:

  • NOMAD ( Nadir och ockultation för MArs Discovery), tre mycket känsliga spektrometrar , två för intervallet för infraröd strålning och en för ultraviolett strålning , med vilka spårämnen och andra komponenter i Mars-atmosfären ska sökas.
  • ACS (Atmospheric Chemistry Suite), tre infraröda instrument utformade för att studera kemin i Mars-atmosfären.
  • CaSSIS ( Color and Stereo Surface Imaging System ), en högupplöst kamera med en upplösning på fem meter per pixel (från en höjd av cirka 400 km) för att göra färg- och stereobilder av Mars-ytan, särskilt av områden där med hjälp för NOMAD och ACS upptäcktes läckage av spårgaser.
Det FREND-liknande LEND-instrumentet från Lunar Reconnaissance Orbiter
  • FREND ( Fine Resolution Epithermal Neutron Detector ), en neutrondetektor som ska upptäcka avlagringar av vattenis på och en meter under ytan och därmed skapa en korrekt vatteniskarta över Mars.

Uppdragets gång

Förberedelser och start

Efter testning och integrering av den kompletta hårdvaran vid Thales Alenia Space i Cannes (Frankrike) transporterades den tillsammans med ytterligare markutrustning den 17 december 2015 av en konvoj till Turin i Italien. Från flygplatsen i Turin-Casselle flögs allt i tre flygningar (18, 20 och 22 december 2015) med en Antonov An-124 till Baikonur Cosmodrome och sedan inrymt i ett rent rum för att undvika förorening av Mars.

För att förbereda sig för start startades ett provisoriskt tält inuti en hall i Baikonur för att säkerställa att TGO och Schiaparelli inte förorenas av mikrober från jorden. Detta är avsett att uppfylla de strikta kraven för planetskydd , eftersom hallarna ensamma inte uppfyller de västerländska standarderna för skydd av Mars.

Under ytterligare förberedelser fylldes Schiaparelli med komprimerad gas helium och 45 kg hydrazinbränsle i januari 2016 . Helium, som är under högt tryck, krävs för att kunna transportera bränslet till motorerna utan pumpar. Totalt tre bränsletankar ska leverera nio små motorer, vilket borde sakta ner landaren ytterligare efter att ha fallit ner i fallskärmen på väg till ytan på Mars. Den 12 februari 2016 var landaren ansluten till kretsloppet med 27 skruvar. Dessa anslutningar består av spända fästen som, utan sprängämnen, separerade Schiaparelli från orbiter strax innan de kom till Mars. Den 23 februari 2016 tankades orbiter helt med 1,5 ton oxidationsmedel och ett ton hydrazin. Den 8 mars 2016 placerades hela rymdskeppet på Proton-raketen , som fördes till startplattan några dagar senare (den 11 mars 2016) och uppfördes där vertikalt för uppskjutning.

TGO lanserades tillsammans med Schiaparelli den 14 mars 2016 kl 09:31 UTC med en rysk protonraket enligt plan i Baikonur. Efter starten var Bris-Ms övre etapp tvungen att genomföra totalt fyra brinnande manövrar för att skicka rymdskeppet mot Mars tio timmar senare. Kl 20:13 UTC separerades Bris-M övre steg framgångsrikt från sonden. Den första kontakten från sonden till kontrollcentret i Darmstadt gjordes kl 21:29 UTC. Efter en sju månaders flygning gick sonden in i Mars-omlopp den 19 oktober 2016.

Under sol tillsammans i juli / augusti 2017 radioförbindelsen till jorden avbröts.

Spåra gasbanan

Modell i full storlek av orbiter i ESOC-byggnaden i Darmstadt

På grund av jordens gynnsamma position i förhållande till Mars nådde sonden Mars bara sju månader senare, i oktober 2016. Tre dagar före målet separerade Schiaparelli från kretsloppet för att börja sin nedstigning mot Mars yta. Den 19 oktober 2016 svängde banan inledningsvis in i en hög elliptisk bana runt Mars och kom sedan till en cirkulär bana cirka 400 km hög genom atmosfärisk bromsning. För en optimal bromseffekt och för att stabilisera satellitens inriktning användes dess solmoduler som en slags vinge. Regelbundna korrigerande manövrar höll periapsis på en höjd av cirka 110 km, och orbitern kom ibland inom 103 km från Mars yta. Totalt sett minskade aerobraking hastigheter på över 1000 m / s och minskade apoapsis från ursprungliga 33 200 km till 1050 km. Den 20 februari 2018 slutfördes den atmosfäriska bromsningen och TGO med sin motor fördes först in i en bana på 1050 × 200 km , vilket korrigerades till en cirkulär bana på 400 km höjd den 9 april. Sedan började det vetenskapliga uppdraget, som övervakas av European Space Control Center i Darmstadt.

Schiaparelli

Fullstor modell av landaren i kontrollcentret (ESOC) i Darmstadt, som planerat efter det att de nedre och övre skyddssköldarna tappades
Före och efterbild av Mars-ytan av NASA: s Mars Reconnaissance Orbiter: Fläckarna som upptäcktes den 20 oktober 2016 är kraschplatsen för landaren (svart, ovan) och fallskärmen (vit, nedan). På höger sida en förstorad bild av det inramade området.

Landaren ska slå atmosfären vid cirka 21 000 km / h och sedan minska hastigheten först med en värmesköld och sedan med en fallskärm. Hastigheten skulle sedan sänkas ytterligare med bromsraketer så länge att landaren äntligen kunde sväva ungefär två meter över Mars-golvet. Från denna höjd ska den falla till marken - fångas upp av en deformerbar underkonstruktion. Efter landning bör kommunikationen med jorden ske bland annat genom en NASA-orbiter ( 2001 Mars Odyssey eller Mars Reconnaissance Orbiter ).

Strax efter den förväntade tidpunkten för landning, meddelade ESA att lander radiokontakt med Giant Metrewave radioteleskop (GMRT) ligger i Pune, Indien hade brutits av under landningsfasen. Samtidigt bröts Schiaparellis radiokontakt med rymdfarkosten Mars Express . Enligt ESA visade de data som registrerats av båda källorna såväl som av moderfartyget och skickats till jorden ”att faserna för in- och nedstigning i atmosfären gick som förväntat, men händelserna efter den bakre värmeskölden och fallskärmen släpptes på en oplanerad en Ange kurs. Lanseringen verkar ha ägt rum tidigare än planerat. "Samtidigt meddelade ESA i en första analys den 20 oktober 2016:" När det gäller motorerna kan man säga med säkerhet att de antändes för en kort tid men det verkar som om de stoppade sin verksamhet tidigare än väntat. ”Uppförandet resulterade i” ingen mjuk landning. ”Landarens inverkan och fallskärmen bestämdes den 20 oktober 2016 baserat på fotografier av Mars-ytan MRO inspelningar bevisade; samtidigt rapporterade ESA den 21 oktober 2016: ”Det beräknas att Schiaparelli föll från en höjd av mellan två och fyra kilometer och därför träffade med en hastighet över 300 km / h.” Det är möjligt ”att att Lander exploderade vid kollision eftersom bränsletankarna antagligen fortfarande var fulla. "

Se även

webb-länkar

Commons : ExoMars Trace Gas Orbiter  - samling av bilder, videor och ljudfiler

Individuella bevis

  1. ↑ a b ExoMars Trace Gas Orbiter and Schiaparelli Mission (2016). I: exploration.esa.int. 20 oktober 2016, nås 28 oktober 1016 .
  2. ↑ Mars-sond "Schiaparelli" saknas fortfarande. I: Sueddeutsche.de . 20 oktober 2016. Hämtad 28 oktober 2016 .
  3. ↑ a b c Analys av Schiaparellis nedflyttningsdata pågår. I: ESA.int. 20 oktober 2016. Hämtad 28 oktober 2016 .
  4. ↑ Metan på Mars kommer från meteoriter istället för bakterier. I: Scinexx. 31 maj 2012, nås den 30 december 2018 .
  5. ↑ ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO). I: exploration.esa.int. 16 oktober 2016, nås 28 oktober 2016 .
  6. ↑ ExoMars Trace Gas Orbiter Instruments. I: Robotic Exploration of Mars. ESA, 4 november 2016, öppnades 30 december 2018 (UK English).
  7. ↑ Nadja Podbregar: Mars: Mysteriet av försvunnen metan. I: Scinexx. 18 december 2018, nås den 30 december 2018 .
  8. ↑ ExoMars (Exobiologi på Mars). I: katalog.eoportal.org. Hämtad 28 oktober 2016 .
  9. ↑ NASA: s deltagande i ESA: s 2016 ExoMars Orbiter Mission. I: mars.nasa.gov. Oktober 2016. Hämtad 28 oktober 2016 .
  10. ↑ ExoMars Trace Gas Orbiter Instruments - Undersöker Mars-atmosfären. I: exploration.esa.int. 25 juli 2016, nås 28 oktober 2016 .
  11. ↑ ExoMars Trace Gas Orbiter Instruments. FREND - Fin upplösning epitermal neutrondetektor. I: exploration.esa.int. 25 juli 2016, nås 28 oktober 2016 .
  12. ↑ Europeiska Mars-sonden anländer till lanseringsplatsen. I: Spaceflightnow.com. 27 december 2015, nås den 5 januari 2016 .
  13. ↑ ExoMars orbiter och landare paras för sista gången. I: Spaceflightnow.com. 19 februari 2016, nås 22 februari 2016 .
  14. ↑ Förena Trace Gas Orbiter och Schiaparelli. Video. I: ESA.int. 18 februari 2016, nås 22 februari 2016 .
  15. Fyllning av spårgasbanan. I: ESA.int. 23 februari 2016, nås 24 februari 2016 .
  16. ^ Montering komplett för ExoMars 'Proton launcher. I: Spaceflightnow.com. 8 mars 2016, nås 9 mars 2016 .
  17. ↑ ExoMars lanserar uppdateringar. I: ESA.int. 11 mars 2016, arkiverad från originalet den 12 mars 2016 ; nås den 12 mars 2016 .
  18. ↑ Armelle Hubault: Aerobraking ner, ner. I: ESA Rocket Science Blog. 1 februari 2018, nås 7 februari 2018 .
  19. ^ ESA: Surfing klar. 21 februari 2018, nås 9 maj 2018 .
  20. ^ ESA: ExoMars redo att starta vetenskapsmission. 9 april 2018, nås 9 maj 2018 .
  21. ↑ Mars Reconnaissance Orbiter ser Schiaparelli landningsplats. I: ESA.int. 21 oktober 2016. Hämtad 28 oktober 2016 .