Mars Express

Mars Express

Mars Express (konstnärens intryck)
Allmän
Sondtyp	Orbiter
Start datum	2 juni 2003 17:45 UTC
Ankomst till Mars	25 december 2003
Slutlig bana uppnådd	30 december 2003
Startmassa	1120 kg
Bränslemassa	427 kg
Nyttolastmassa	116 kg
Massa av beagle 2	71 kg
Sondbussens storlek	1,5 m × 1,8 m × 1,4 m
Solcellernas spännvidd	12 m
Batterier	tre litiumjonbatterier (totalt 67,5  Ah vid uppdragets början)
Storleken på solcellerna	11,42 m²
Tillverkare	Huvudentreprenör EADS Astrium och 25 underleverantörer från 15 länder
modell
Launcher / flygnummer	Soyuz Fregat / ST 11
livslängd	6408 dagar i Mars-omlopp
Stabilisering	3-axel
kommunikation
Antenner	Parabolantenn med 1,6 m diameter, rundriktningsantenn och UHF-antenn för kommunikation med Beagle 2
Kanal	1 S-band 1 X-band
Ström sändare	5 watt i S-bandet, 65 watt i X-bandet.
Datahastighet prob - jord	10,7-230 kb / s
Datahastighet jord - sond	7,8-2000 bit / s
Datalagring	1,5 GB RAM-minne
strömförsörjning
Elektrisk kraft	planerade 660 W vid Mars på grund av kabelfel endast ca 460 W.
Batterier	3 litiumjonbatterier
Motorsystem
Huvudmotor	S 400 med 400 N dragkraft
Styrpropeller	2x4 S 10 med 10 N dragkraft
bränsle	MMH
Oxidationsmedel	Kväve tetroxid
Banor
Första bana	250 - 150 000 km höjd med 25 ° ekvatorial lutning
Nuvarande bana	258 - 11 560 km höjd med 86,3 ° ekvatorial lutning, omloppstid 6 h 43 min

Mars Express (förkortat MEX ) är en Mars - sond av ESA . Den lanserades i juni 2003 och nådde planeten den 25 december 2003. Uppdragets huvudsakliga uppgift var fullständig kartläggning av Mars, utforskningen av dess atmosfär, dess yta och materialet som är upp till två meter djupt. Dessutom hade sonden Beagle 2- landaren ombord. Den primära uppgiften för orbiteren var avsedd för en Martian år (cirka 23 jord månader) med början i juni 2004. Under tiden har den redan förlängts flera gånger och bör köras åtminstone till slutet av 2022, med en eventuell förlängning till slutet av 2025.

Uppdragets historia

Mars Express lanserades den 2 juni 2003 med en rysk Soyuz FG / Fregat- raket från Baikonur . Den Lanseringen massa sonden var 1223 kg.

Landaren Beagle 2 skulle landa på Mars den 25 december 2003 för att leta efter spår av organiskt liv. Eftersom ingen kontakt kunde upprättas trots upprepade försök förklarades landaren förlorad den 11 februari 2004. Efter den misslyckade sökningen efter Beagle 2 aktiverades de andra instrumenten ombord gradvis.

Mars Express nådde den planerade omloppet runt Mars i januari 2004. Sonden kretsar kring den på en elliptisk bana nära polen ( lutning : 86 °) på ett minimum avstånd på nästan 300 km och ett maximalt avstånd på 11 000 km.

Förlänga MARSIS-antennerna

Det sista avsnittet i instrumentaktivering ombord på Mars Express var utbyggnaden av två 20 m och en 7 m MARSIS-antenner. Detta instrument var utformat för att söka efter flytande eller fryst vatten upp till några kilometer under ytan. Aktiveringen, som faktiskt planerades i mars 2004, skjöts emellertid upp flera gånger eftersom det först efter sondens början blev klart att förlängning av antennerna kunde ha skadat andra instrument ombord och själva sonden. MARSIS bör därför aktiveras mellan 2 maj och 12 maj 2005, varigenom antennerna ska förlängas i tre faser för att hålla eventuella skador på sonden inom gränser. Efter ytterligare tre veckor med omfattande kontroller av sonden och dess instrument var det dags för MARSIS att starta sitt vetenskapliga arbete. Den första antennen utplacerades den 4 maj, men strax därefter upptäcktes att en av antennens segment inte var helt inkopplad. Men så tidigt som den 10 maj lyckades ESA-ingenjörer helt fälla ut antennen genom att värma upp det olåsta segmentet i solljuset. Förlängningen av den andra 20 m-antennen genomfördes den 13 juni innan den vikta antennen också värmdes upp i solljuset. Den 16 juni förklarades processen lyckad. Den 17 juni utplacerades den tredje och sista, 7 m långa antennen. Denna sista operation klassificerades dock inte som farlig. Efter några fler tester kunde MARSIS starta sitt vetenskapliga arbete den 4 juli 2005.

Vetenskapliga instrument

MARSIS

Med MARSIS ( Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding ) ska Marsjorden undersökas ner till ett djup av fem kilometer för bland annat vatten och is. NASAs Mars Odyssey- sond utförde liknande mätningar 2001 , även om dess neutronspektrometer bara kunde skanna marken några meter djup.

MARSIS arbetar i frekvensområdet från 1,3 till 5,5 MHz, kan tränga in från 500 meter upp till 5 kilometer djupt in i marsskorpan, har en horisontell upplösning på 5 till 9 km längs flygriktningen och 15 till 30 km tvärs riktningen flygning samt en vertikal upplösning på 70 meter.

Dessa forskningsresultat har kompletterats med Shallow Radar (förkortat SHARAD ) ombord på Mars Reconnaissance Orbiter sedan slutet av 2006 . Båda enheterna arbetar i olika frekvensområden och har olika penetrationsdjup.

Detta instrument övervakas av Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali i Bologna , Italien.

HRSC

Högupplöst stereokamera HRSC levererar bilder med en upplösning på upp till 10 meter från vilken en tredimensionell världskarta kan skapas. För detta ändamål har den nio CCD- linjer som "tittar" genom samma optik i olika vinklar. Sondens rörelse över ytan skapar 9 kompletta bilder som visar Mars från olika vinklar. En datorbaserad bearbetning skapar en tredimensionell ytmodell från detta, färgfilter framför fyra CCD-linjer möjliggör en färgad representation.

På grund av begränsningar i datahastighet och volym används vanligtvis bara en av sensorerna med maximal upplösning, de andra genererar bilder med en upplösning som är två, fyra eller åtta gånger sämre. Eftersom färgfiltret valdes på vetenskaplig grund är det svårt att använda dem för att ge synpunkter "hur en astronaut skulle se Mars". HRSC är för närvarande den enda kameran på en Mars-sond som kan ta 3D-färgbilder av ytan; HiRISE of the Mars Reconnaissance Orbiter tillåter till exempel bara svartvita 3D-bilder.

Dessutom har HRSC en optik av typen Maksutov som kallas Super Resolution Channel (SRC) . Deras bländare på 100 mm och brännvidd på 1000 mm möjliggör en teoretisk upplösning på nästan 2 meter. SRC ger emellertid inte tillfredsställande resultat eftersom en temperaturprofil bildas i röret. Frontänden svalnar, medan den inre änden har en något högre temperatur på grund av satellitens värme. Detta skapar spänningar i optiken, vilket försämrar bildens skärpa. Försök görs för att minska detta genom att rikta kameran mot Mars innan du tar bilden och låter den reflekterade strålningen värma upp den. Detta är dock bara möjligt under en kort tid, eftersom solcellerna under denna tid inte kan vara i linje med solen och därför måste strömförsörjningen tillhandahållas av batterier.

Kameran utvecklades i Berlin Institute for Planetary Research av DLR under FU- professor Gerhard Neukum och byggdes vid Astrium i Friedrichshafen.

OMEGA

Den Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité (observationsorganet för Mineralogi, vatten, is och aktiviteter) tillåter en karta över mineralsammansättning av Mars yta som ska skapas genom mätning av infrarött och synligt ljus som reflekteras från ytan. Eftersom det reflekterade ljuset också passerar genom Mars atmosfär kan instrumentet bestämma atmosfärens sammansättning samtidigt.

Detta instrument sköts av Institut d'Astrophysique Spatiale i Orsay , Frankrike.

PFS

Den Planetary Fourier Spectrometer ( PFS för kort ) bestämmer sammansättningen och strukturen för atmosfären genom mätning av solljuset absorberas av gasmolekyler och den infraröda emissionen vid våglängder från 1,2 till 45 um. Detta gör att globala kartor över den vertikala temperaturprofilen kan skapas och klimatdata om vattenånga och kolmonoxid kan kompletteras. Dessutom söker instrumentet ständigt efter spårämnen som metan , väteperoxid och formaldehyd .

Den Istituto Fisica Spazio Interplanetario i Rom är ansvarig för att titta efter PFS.

SPICAM

Mätningen av den atmosfäriska kompositionen kompletteras med en atmosfärisk ultraviolett och infraröd spektrometer. Detta mäter absorption av ozon vid 0,25 pm i det ultravioletta området och den för vattenånga vid 1,38 pm i det infraröda området av spektrumet .

Experimentet är under vetenskaplig ledning av LATMOS i Guyancourt , Frankrike.

Mars

Mars radiovetenskapliga experiment MaRS använder radiosignalerna med vilka data överförs mellan sonden och antennerna på jorden för att "undersöka" jonosfären , atmosfären, ytan och till och med det inre av Mars , samt för att mäta minimala förändringar i hastigheten av sonden. Från detta kan man dra slutsatser om strukturen för jonosfären och atmosfären samt om densitetsfluktuationer i Mars inre.

Radiosignalernas grovhet mäts av typen av reflektion av radiosignalerna på Mars yta .

Instrumentet övervakas vetenskapligt av Rhenish Institute for Environmental Research vid universitetet i Köln .

ASPERA-3

ASPERA-3s huvuduppgift är att lära sig mer om Marsatmosfären och dess interaktion med solvinden och att undersöka källorna till de så kallade ENA: erna ( Energetic Neutral Atoms ) på Mars. Dessutom analyserar och kategoriserar ASPERA-3 plasma och neutrala gaser i närheten av Mars.

ASPERA-3 stöds av Svenska institutet för rymdforskning i Kiruna , Sverige.

VMC

Den visuella övervakningskameran var ursprungligen endast avsedd att övervaka separationen av Beagle 2- landningsenheten från sonden. Från 2007 användes den som en Mars-webbkamera för PR.

Från och med 2016 gjordes försök att göra den enkla kameran till ett professionellt vetenskapligt mätinstrument. Deras stora betraktningsvinkel används för storskaliga observationer, till exempel av molnformationer eller tillfälliga ytfenomen som frostbildning och polarkåpor.

Ett team från universitetet i Baskien i Bilbao , Spanien, ansvarar för denna enhet.

Vetenskaplig kunskap

Efter ankomsten till Mars och kalibreringen av enheterna började stereokameran HRSC kartlägga ytan. Ett område som är större än Nordamerika har redan registrerats. Mars totala areal motsvarar ungefär jordens totala areal.

Mätanordningen OMEGA ( Visible and Infrared Mineralogical Mapping Spectrometer ) kunde upptäcka stora mängder vattenis på Mars södra polära kepsar. Den amerikanska Mars Odyssey- sonden tillhandahöll liknande data i lägre kvalitet 2001 , men dess europeiska bekräftelse ger också bevis för tillförlitligheten hos ESAs första uppdrag till Mars.

I slutet av mars 2004 meddelade ESA att Mars Express hade hittat spår av metan i Mars-atmosfären med hjälp av dess spektrometer . Även om förekomsten är mycket liten, uppstår frågan hur denna förening kom in i Mars-luften. Metan produceras både i vulkaniska processer och vid nedbrytning av organiska material. I detta avseende kan denna upptäckt också vara en liten indikation på eventuellt befintligt eller för länge sedan existerande liv på Mars , vilket fortfarande är spekulation just nu.

I slutet av november 2005 visade data från OMEGA bevis för att det fanns stora mängder flytande vatten på ytan i början av Mars. Samtidigt gav MARSIS bevis för att vattenis kan begravas under ytan av en krater från Mars. Ett ungefär 1 km tjockt is hittades troligen under ytan nära nordpolen.

I november 2008 tog den högupplösta stereokameran HRSC som drivs av DLR bilder i området av Eumenides Dorsum (grekiska: baksidan av furorna ) väster om Tharsis-regionen och visade många uttalade yardangstrukturer som skapades av vinderosion . Dessa ger information om vindens dynamik på Mars yta; Mars atmosfärens densitet är bara cirka 0,75 procent av atmosfärens densitet på jorden vid havsnivå. Liknande strukturer har redan bevisats flera gånger av Mars Express, till exempel i området Olympus Mons och bredvid bordsbergen i Aeolis Mensae .

När kometen C / 2013 A1 (Siding Spring) flög förbi Mars den 19 oktober 2014 på det ovanligt korta avståndet endast cirka 140 100 km, upptäckte MARSIS-experimentet en signifikant ökning av joniseringen i jonosfären några timmar senare .

I juli 2018 tillkännagavs att flytande vatten hittades under ytan nära sydpolen.

Se även

• 2001 Mars Odyssey , också fortfarande en aktiv kretsare av NASA
• Venus Express , en liknande konstruerad systersond som nådde Venus 2006
• Lista över rymdsonder

webb-länkar

• Mars Express EADS Astrium webbplats
• Mars Express-webbplats för ESA (engelska)
• Information från ESA om MARSIS
• Projektsidor för HRSC-kameraexperimentet (tyska och engelska; pressmeddelanden och högupplösta bilder)
• Mars Express av Bernd Leitenberger
• Mars Express specialsida från Raumfahrer.net
• Mars Express specialwebbplats från DLR
• Information från GEO (utgåva 04-2003)
• Planetariumprogrammet "Mars i 3D" med stereofoton i äkta färg från Mars Express

Individuella bevis

1. ↑ Utökad verksamhet bekräftad för vetenskapliga uppdrag . ESA: s pressmeddelande den 13 oktober 2020.
2. ↑ Meddelande från ESA den 5 augusti 2005
3. ↑ Meddelande från ESA daterat 28 juli 2005
4. ↑ Meddelande från ESA daterat 30 november 2005
5. ↑ Meddelande från ESA daterat 30 november 2005
6. ↑ HRSC-bilder visar kraften av vinderosion på Mars. DLR, 28 november 2008, nås 15 april 2013 . 
7. ↑ DLR: Yardangs och tabellberg i Aeolis Mensae (28 juni 2007)
8. ↑ DA Gurnett, DD Morgan, AM Persoon, LJ Granroth, AJ Kopf, JJ Plaut, JL Green: Ett joniserat lager i Mars övre atmosfär orsakad av dammpåverkan från kometen Siding Spring. I: Geofysiska forskningsbrev. Volym 42, nr 12, 2015, s 4745-4751 doi: 10.1002 / 2015GL063726 . ( PDF; 2,60 MB )
9. ↑ B. Sánchez-Cano, M. Lester, O. Witasse, DD Morgan, H. Opgenoorth, DJ Andrews, P.-L. Blelly, SWH Cowley, AJ Kopf, F. Leblanc, JR Espley, A. Cardesín-Moinelo: Mars Ionospheric Interaction With Comet C / 2013 A1 Siding Spring's Coma at Their närmaste tillvägagångssätt som sett av Mars Express. I: Journal of Geophysical Research: Space Physics. Volym 125, nr 1, 2019 doi: 10.1029 / 2019JA027344 .
10. ↑ Mars Express detekterar flytande vatten gömd under planetens sydpol. I: Science & Exploration. Europeiska rymdorganisationen, 25 juli 2018, öppnades 9 juli 2021 .