Zemlja se približuje življenju na Marsu

Zemlja se približuje življenju na Marsu

Olga Zakutnyaya,
Institut za vesoljske raziskave Ruske akademije znanosti
"Komercialna znanost" številka 5, julij 2017

Julija in avgusta sta "nizka sezona". Ne le na severni polobli Zemlje, ampak tudi na Marsu; vsaj leta 2017. Stvar je v tem, da Mars v tem trenutku postavlja Sonce v odnosu do opazovalcev z Zemlje: sončna korona posega v radijske zveze in nekaj tednov popolnoma prekinja.

Shema zmanjševanja orbite TGO, ki uporablja atmosfero. Slika: ESA

V tem trenutku so vesoljska plovila, ki so na Marsu ali v orbiti okoli njega (zdaj sta dva in šest, če upoštevamo le tiste, ki delajo), "počivajo". Za "novinca" v tej flotili aparata TGO Rusko-evropske misije "ExoMars-2016" je poletno obdobje čas, ko so operacije za zmanjšanje orbite skozi ozračje začasno ustavljene.

Marsovci

Aparat (agencija)TipZačetek / prihod
Mars Odyssey (NASA)Orbital2001/2001
Mars Express (ESA)Orbital2003/2003
Priložnost (NASA)Rover2003/2004
Marsovi rekonzančni orbiter (NASA)Orbital2005/2006
Mangalyaan-1 (IRSO)Orbital2013/2014
MAVEN (NASA)Orbital2013/2014
Radovednost (NASA)Rover2011/2012
TGO / "ExoMars 2016"Orbital2016/2016

Splošen pogled na vesoljsko plovilo Orbit plina v sledovih na kozmodromu Baikonur. Dve napravi, pokrita z zlato barvo elektrovakumsko izolacijo, v zgornjem desnem kotu, izdelan v IKI RAN. Zgoraj – spektrometrični kompleks ASC, spodaj – nevtronski teleskop FREND. Foto: ESA / Roskosmos / IKI RAN / FRIEND

Od 15. marca 2017 je TGO v procesu zmanjševanja višine orbite. Ta postopek ni dobro znan kot aerokreking (angleški izraz aerobraking). Če ga prevesti po pomenu, boste dobili "aerodinamični povleci", vendar je treba zapomniti, da pomen manevra ni toliko zmanjšati hitrosti kot zmanjšati višino – oddaljenost od najbolj oddaljene točke orbite s površine Marsa (apocenter, ali apoorium). To se doseže natančno z zmanjšanjem hitrosti v pericentru – točki najbližje planote (ki jo imenujemo tudi periar za Mars).

Balistični zakoni določajo, da se aparat najhitreje premakne v pericenter, in če ga prisilite, da ga zavira tukaj, v apocentru ne bo dovolj energije, da bi "pridobili" višino. Hitrost TGO v pericentru se zmanjša, prisilno "spuščanje" naprave. Hkrati se zdi, da je "presenetljivo" nad zgornjimi plastmi atmosfere Marsa. Čeprav je na takšnih višinah (nekaj več kot 120 km) zelo redčen, vendar je koncentracija molekul dovolj za upočasnitev TGO zaradi trčenja z njimi.Da bi dosegli 400 km za delovno orbito, bo trajalo le malo več kot eno leto. Pred začetkom serije aerodinamičnih zavornih manevrov je bila višina apocentra zelo eliptične orbite okoli 33 tisoč kilometrov.

V aprilu 2018 je treba končati zavorne manevre. Po tem, s pomočjo motorjev TGO, ki so vključeni v območje apoarija, je treba dvigati pericenter na približno 400 km.

Operacije nadzora zaviranja izvajajo Evropski vesoljski operativni center (Evropski vesoljski operativni center, ali ESOC, pravzaprav center za kontrolo letenja), z uporabo antene za sisteme za daljinsko komunikacijo na daljavo ESTRACK (ESA) in DSN (NASA). Ta način zaviranja zahteva redne meritve položaja aparata v času, ko prehaja apocenter. Obdobje orbite je zdaj približno 14 ur, in ko se višina zmanjša, bo postala še krajša (do konca procesa bo 2 uri). Jasno je, da če je prekinjena radijska povezava "z Marsu", je to manevriranje zelo tvegano. Zato je predviden odmor za avgust.

TGO je bil predhodno prenesen na bolj ali manj stabilno orbito s precej visokim pericentrom.Manevri se bodo nadaljevali konec avgusta 2008. Do konca julija bodo informacije o telemetriji prejele od odbora TGO, ukazi za vzdrževanje sistema pa bodo poslani enoti. Potem bo dva tedna TGO "tiho", ko Mars izgine za Soncem. Po ponovni vzpostavitvi radijske komunikacije bo posodobljena programska oprema poslana na krovu, nato pa se bodo na podlagi rezultatov preverjanj nadaljevale zavorne operacije.

Zdi se, da je zdaj za udeležence znanstvenega programa TGO čas za počitek, vendar je delo na Zemlji v polnem teku kljub poletju. Zdaj se načrti operacij pripravljajo že v že znanstvenem poslanstvu. Raziskovalci – vodje eksperimentov bi se morali odločiti, katere ugotovitve je treba najprej narediti, in kako razdeliti te pripombe v skladu s časovnim razporedom prehoda, deliti vire, na primer količino podatkov ali smer vodenja vesoljskih plovil in še veliko več.

Naslednje delovno srečanje o misiji ExoMars-2016 je bilo konec junija na Institutu za vesoljske raziskave Ruske akademije znanosti. Tu so se zbirali vodje vseh znanstvenih eksperimentov, projekt v celoti in strokovnjaki s področja kontrole letenja.Poleg načrtov za prihodnost so bili obravnavani tudi rezultati prvih vključitev znanstvenih instrumentov, ki so potekali jeseni 2016 in spomladi 2017. Njihov glavni cilj je bil preveriti učinkovitost in kalibracijo naprav.

"ExoMars" (ExoMars) – Skupni program Evropske vesoljske agencije (Evropska vesoljska agencija, ESA / ESA) in rusko državno korporacijo Roscosmos za raziskovanje Marsa. Glavni cilj programa je iskanje dokazov o obstoju življenja na Marsu. Sporazum z Roscosmosom in Evropsko vesoljsko agencijo o sodelovanju na področju raziskav Marsa in drugih teles Solarnega sistema je bil podpisan 14. marca 2013. Sporazum določa sodelovanje Rusije v projektu ExoMars in vključuje možne projekte na področju raziskav Jupiter in Moon.

V okviru programa "ExoMars" se je že začela avtomatska medplanetna postaja "ExoMars-2016", načrtovana je postaja "ExoMars-2020".

Evropski rover ExoMars rover bo leta 2020 začela v vesolje. Slika: ESA

Glavni izvajalec za tehnično podporo projekta s strani ruske strani je Znanstveno proizvodno združenje poimenovano po S. A.Lavochkin, glede na znanstveno delovno obremenitev projekta – Institut za vesoljske raziskave Ruske akademije znanosti. Vodja znanstvenega projekta z ruske strani je akademik Lev Zeleny.

Znanstveno obremenitev na TGO vključuje štiri instrumentalne komplekse. Najbolj spektakularen je kompleks kamere CaSSIS za barvno fotografiranje in proizvodnjo stereo para. Njegove prve slike Marsa so že zadovoljne vesoljske navdušence: spletna stran ESA je objavila najuspešnejše, še posebej barvne posnetke Phobosa in slike stereo para iz območja nožnega labirinta. Opisuje značilnosti naprave na tiskovni konferenci za ruske novinarje, njen nadzornik Nick Thomas (profesor na univerzi v Bernu, Švica) je dejal, da resolucija kamer CaSSIS "ni dovolj za prikaz avtobusa iz Sankt Peterburga iz Moskve." Toda že iz Tverja bi se verjetno izkazalo: CaSSIS bo lahko razlikoval podrobnosti o reliefu 4,5 m velikosti s samo 400 km višine (točno je, da je ločljivost kamere 4,5 M na slikovno piko).

Stereo par, ki ga dobijo kamere CaSSIS. Foto: ESA / Roscosmos / CaSSIS

V prvih vključitvah je CaSSIS pravilno deloval, nekatere težave so nastale s programsko opremo.Načrtovano je, da bodo določeni v novi različici programske opreme, ki bo v bližnji prihodnosti naložena v napravo.

Dva spektrometrićno ACS kompleks (razvoj vesoljskega raziskovalnega inštituta za RAS, znanstveni direktor Oleg ladje) in NOMAD (skupni razvoj belgijskih institucij, Španiji, Italiji in Veliki Britaniji, vodja raziskave Anne-Karin Vandali, Inštituta za vesoljske aeronomija, Belgija), ki se posvečajo študiju v Marsovi atmosferi. Oba kompleksa vključujeta tri spektrometre, ki delujejo v različnih pasovih infrardeče in ultravijolične palete.

ACS spektrometrićno kompleks je zasnovan za analizo kemične sestave Marsovi atmosferi, najprej, vsebino življenja satelita – metan. Foto: Roscosmos / ESA / ACS / IKI

Naloga raziskovanja majhnih sestavin ozračja je najpomembnejša za TGO. Morda je najbolj priljubljena med njimi – metan, ki se nato prikaže v Marsovi atmosferi, kot če je "izginila", ki ga opazovalci. Znano je, da metan na Zemlji aktivno proizvajajo živi organizmi. Na Marsu ni viden življenja in skoraj brez metan tudi zaradi nestabilnosti se hitro razpade pod vplivom sončnega sevanja.Vendar se nekateri znaki metana še vedno zabeležijo, včasih z zelo visokim zaupanjem. Bi lahko bil vir še ne zaznanih bakterij? Ali pa je morda skrita geološka dejavnost? S tem in želite razumeti razvijalce projekta.

Poleg metana, hidroksilnih spojin, različnih anorganskih kislin in mnogih drugih so zanimive. Koncentracija takšnih sestavin je lahko nizka kot nekaj delcev na bilijona, in za njihovo registracijo je potrebna zelo visoka občutljivost in dolg čas opazovanja.

Modul Schiaparelli, katere naloga je bila izdelava pristanka na površini Marsa, ki je bila varno ločena od TGO 16. oktobra 2016, a tri dni kasneje, zaradi neuspeha pri določanju višine, se je zrušila na površini planeta. Slika: ESA / D. Ducros

Spektrometri "ExoMars" lahko delujejo v dveh načinih. Prva je opazovanje v nadirju, to je navzdol. Tako je svetloba, ki se odraža od Marsa ali sij v ozračju, vidna, ko gre za nočno stran planeta. Toda drugi način je bolj zanimiv – opazovanje Sonca ali zvezd, ko sijejo skozi rob atmosfere.V obeh primerih se absorpcijske komponente v spektru lahko uporabijo za presojo komponent atmosfere, v drugem načinu pa lahko razumemo, na kateri višini se opazuje ena ali druga snov. In to je izjemno pomembno za modele atmosfere Martiansa.

Nevšečnost je, da so opazovanja na okončini časovno omejena: ko sonce postavi ali presega obzorje. Na to so dodane zahteve za termični režim (naprave ni mogoče vklopiti in izklopiti na način običajnega električnega stikala) in smernice (za opazovanje na okončini je potrebno pravilno usmeriti napravo). Ob upoštevanju parametrov orbite TGO se pridobi določeno število "oken" za opazovanje. In zdaj voditelji eksperimentov skupaj s strokovnjaki za nadzor aparata "razdelijo orbite" razvijajo strategijo in načrt znanstvenih opazovanj v okviru glavne znanstvene misije. Ta misija bo trajala od aprila 2018 do konca leta 2019. Seveda po tem aparatu ne izklopi in znanstvena opazovanja se ne ustavijo, vendar je "načrtovanje" še vedno omejeno na te izraze.

Nevtronski teleskop FREND z enoto dozimetrije Lyulin-MO (ki ga je razvil tudi IKI RAS s sodelovanjem Instituta za raziskovanje in tehnologijo pri bolgarski akademiji znanosti) je morda najbolj nepretrgan instrument na napravi.Ne potrebuje posebnih smernic (čeprav lahko v celoti deluje samo, če pogledamo nader), v njej ni gibljivih delov, ena od pomembnih znanstvenih nalog pa je povezana z merjenjem sevalnega ozadja v orbiti Marsa. Zahvaljujoč tem značilnostim je bil FREND, ki je bil vključen najdaljši: zbral je znanstvene podatke tudi med letom na Mars in delal skoraj v celotnem obdobju testnih vključkov (druge naprave so bile vključene redno).

Glavna naloga nevtronskega teleskopa FREND je določiti vsebnost vodika in vode v marsovskem tleh, ki temelji na nevtronskih tokovih. Foto: Roscosmos / ESA / FRIEND / IKI

Glavni rezultat FREND v tem času so bili podatki o nevtronski komponenti sevanja v ozadju v orbiti okoli Marsa. To so pomembni podatki o umerjanju. Kasneje, že na delovni orbiti, bo pomembno, da se podatki o nevtronskem toku iz tle iz Marsa ločijo od nevtronskega toka iz vesolja. Enota za dozimetrijo, ki je merila raven sevanja v ozadju, je pokazala, da bodo med potjo od Zemlje do Marsa in nazaj vesoljski potniki zbrali približno 60% odmerka, ki bi ga lahko astronavti zbrali med svojim delom.

Glavna naloga poskusa FREND je rekonstruirati zemljevid podatkov o nevtronskih albidih o tem, kako se vodik in voda (permafrost) porazdelita v zgornjo plast zemlje Marsa. "Predpostavlja se, da je voda ugodno okolje za rojstvo življenja," pravi Igor Mitrofanov, vodja eksperimenta. "Po rezultatih prejšnjih študij smo lahko našli pod površjem Marsa, kjer je več vode kot v okoliških območjih, in če te podatke združimo z informacijami o metanom, ki bo prejel ACS in NOMAD, potem se bomo morda približali vprašanju življenja na Marsu. "


Like this post? Please share to your friends:
Dodaj odgovor

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: