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- Questi sono i lanci di stazioni spaziali su Marte.
Il 18 novembre 2013, un veicolo di lancio Atlas-V è stato lanciato da Cape Canaveral con una stazione interplanetaria automatica MAVEN, progettata per studiare l'atmosfera di Marte.
Tutti i sistemi della piattaforma di lancio SLC-4 hanno funzionato perfettamente: alle 13:18 ora locale, la vicinanza del cosmodromo ha tremato per il potente ruggito dell'RD-180 (i motori di fabbricazione russa sono utilizzati in entrambe le fasi del lancio dell'Atlas-V veicolo). Una squadra sputafuoco di 300 tonnellate si staccò dalla rampa di lancio e, aumentando bruscamente la sua velocità, si precipitò verso le stelle. In 27 minuti dopo essere entrati nell'orbita terrestre bassa di riferimento, sono stati lanciati i motori dello stadio superiore "Centaur": MAVEN ha guadagnato la seconda velocità spaziale ed è entrato nella traiettoria di partenza verso Marte.
La prima manovra correttiva è prevista per il 3 dicembre. Tra 10 mesi, il 22 settembre 2014, la stazione, dopo aver percorso 300 milioni di chilometri nell'oscurità ghiacciata, dovrebbe entrare nell'orbita marziana. Inizierà una missione scientifica con una durata stimata di 1 anno terrestre.
Il lancio nell'ambito del programma MAVEN è diventato uno dei principali intrighi nel campo dei lanci spaziali nel 2013: la sospensione totale o parziale del lavoro delle agenzie governative degli Stati Uniti dal 1 ottobre 2013 ha messo a rischio la prevista spedizione sul Pianeta Rosso, nonostante la piena disponibilità di tutti i sistemi tecnici del razzo e del sistema spaziale e anche una buona "finestra temporale" per il lancio su Marte. C'era una reale minaccia di interruzione di tutte le date pianificate e il rinvio del lancio di MAVEN al 2016.
E questo nonostante il fatto che il veicolo spaziale stesso fosse già stato a Cape Canaveral da agosto, sottoposto a un'intensa preparazione per il volo, e un veicolo di lancio Atlas-V già pronto fosse in attesa all'interno dell'officina di assemblaggio del cosmodromo!
L'assurda situazione è stata salvata dagli avvocati della Nasa che hanno trovato una scappatoia nelle leggi, secondo cui il lancio di una sonda interplanetaria soddisfa i criteri che escludono MAVEN dalla lista dei tagli forzati di bilancio. Il lavoro quinquennale dello staff dell'Università del Colorado e del laboratorio di ricerca spaziale dell'Università di Berkeley non è stato vano: una stazione interplanetaria del valore di $ 671 milioni (la creazione della sonda stessa è costata $ 485 milioni, altri 187 milioni sono stati spesi per la preparazione pre-lancio e l'acquisto del veicolo di lancio Atlas-V) è stato inviato in sicurezza all'obiettivo previsto.
MAVEN è diventata la 45a missione su Marte e la decima missione di ricognizione orbitale della NASA nelle vicinanze del Pianeta Rosso. Il nome della sonda è un'abbreviazione complessa di Mars Atmosphere e Volatile EvolutioN, che riflette pienamente i compiti della prossima spedizione. MAVEN è progettato per studiare l'atmosfera di Marte - un sottile guscio gassoso, la cui pressione nello strato vicino alla superficie è solo lo 0,6% dell'atmosfera terrestre e la composizione del gas è completamente inadatta alla respirazione umana (l'atmosfera marziana è quasi interamente - 95% - anidride carbonica).
Un'istantanea dell'apparato vichingo, 1976
Ma anche questa fragile atmosfera continua a scomparire continuamente: la piccola gravità di Marte non è in grado di mantenere il guscio di gas intorno al pianeta. Ogni anno il vento cosmico "spazza via" i suoi strati superiori nello spazio, condannando Marte a trasformarsi in un blocco di pietra ghiacciato, simile alla Luna oa Mercurio.
Ma quando dovrebbe succedere? E com'era Marte nel lontano passato, quando il suo guscio di gas non era ancora così fortemente scaricato? Qual è il tasso di scomparsa dell'atmosfera marziana in termini assoluti?
Ecco cosa dovrebbe capire la navicella spaziale MAVEN: muovendosi attorno a Marte in un'orbita ellittica con un pericentro di 150 km e un apocentro di 6200 km, dovrebbe determinare lo stato attuale degli strati superiori e la natura della loro interazione con il vento solare. Stabilire l'esatto tasso di perdita di atmosfera, nonché i fattori che influenzano questo processo. Determinare il rapporto degli isotopi stabili nell'atmosfera, che dovrebbe "far luce" sulla storia del clima marziano. Indirettamente, questo potrà rispondere alla domanda: esistevano in passato condizioni che permettessero la presenza di acqua liquida sulla superficie di Marte?
L'unica cosa che ha rattristato gli specialisti della NASA è che la nuova sonda orbitale, a causa della sua orbita estremamente allungata, non può essere utilizzata come ripetitore di segnali dai rover.
MAVEN viene sottoposto a test di centrifuga
A bordo della sonda sono presenti 8 strumenti all'avanguardia:
- un set per lo studio di particelle e campi (tre analizzatori di particelle del "vento solare", un sensore di onde di Langmuir (oscillazioni di plasma) e una coppia di magnetometri ad induzione);
- uno spettrometro ultravioletto, che consente di determinare a distanza i parametri dell'atmosfera e della ionosfera di un pianeta lontano;
- spettrometro di massa neutro e ionico per lo studio della composizione isotopica dell'atmosfera di Marte.
Impressionanti apparecchiature scientifiche e sistemi di supporto vitale, tra cui un sistema di controllo dell'assetto, un computer di bordo, pannelli solari e apparecchiature per la comunicazione con la Terra, che forniscono lo scambio di dati a velocità fino a 10 Mbit / s - tutti si inseriscono in un alloggiamento di 2, 3 x 2, 3 x 2 m (larghezza sonda con pannelli solari aperti - 11 m). La massa di dispositivi, sistemi e attrezzature scientifiche è di 809 kg.
Marte era simile alla Terra in un lontano passato? MAVEN chiarirà sicuramente questo problema. La cosa principale è arrivare a destinazione in sicurezza. E questo, come dimostra la pratica, è molto difficile …
Cronaca dei voli su Marte
Marte è l'astro più visitato e più studiato, superando per questi criteri anche la luna a noi vicina. I ricercatori sono attratti da molto: il tempo di volo relativamente breve (anche con le tecnologie esistenti - meno di un anno). Condizioni della superficie idonee: assenza di pressioni e temperature estreme, radiazioni di fondo accettabili, illuminazione e gravità. Di tutti i pianeti, Marte è il più adatto alla ricerca di vita extraterrestre (anche in un lontano passato) e in futuro è adatto per l'atterraggio di una spedizione con equipaggio sulla sua superficie.
Tuttavia, il percorso verso il Pianeta Rosso è disseminato di incidenti e detriti provenienti da veicoli spaziali: su 45 spedizioni avviate, poco più della metà ha raggiunto il Pianeta Rosso. E solo pochi sono stati in grado di soddisfare pienamente il programma pianificato.
Lo spazio non perdona la fretta e il minimo errore. Molti degli "esploratori di Marte" hanno fallito la loro missione all'inizio. Ciò si riferisce principalmente alla corsa allo spazio degli anni '60, quando, su indicazione del partito e del governo, era richiesto a tutti i costi di lanciare l'apparato e ottenere la priorità nello spazio. Di conseguenza, le stazioni "Mars 1960A", "1960B", "Mariner-8" sono morte nell'atmosfera terrestre a causa di incidenti con razzi vettori.
Ancora più stazioni sono state in grado di entrare nell'orbita di riferimento, ma non sono riuscite a raggiungere la traiettoria di partenza: qualcuno è rimasto bloccato su LEO, come Phobos-Grunt, e in seguito è tornato sulla Terra sotto forma di una palla di fuoco abbagliante; qualcuno non ha preso la velocità necessaria per un volo su Marte ed è scomparso senza lasciare traccia nelle vaste orbite eliocentriche ("Mariner-3"). In totale, su 45 sonde lanciate, solo 31 (inclusa MAVEN) sono state in grado di raggiungere la traiettoria calcolata per il volo su Marte. A merito del nostro paese, la prima navicella spaziale a stabilire una rotta per il Pianeta Rosso fu la sonda sovietica Mars-1 (lanciata il 1 novembre 1962). Sfortunatamente, il prossimo paragrafo parla di lui.
Modello della stazione automatica interplanetaria "Mars-1"
Il vero incubo inizia durante i mesi di volo verso Red Flight. Un comando sbagliato - e il dispositivo, avendo perso l'orientamento, perde la capacità di comunicare con la Terra, trasformandosi in inutili detriti spaziali. Un fastidio simile si è verificato con la stazione Mars-1: una perdita di azoto dai cilindri del sistema di controllo dell'assetto: la comunicazione con la stazione è stata persa a una distanza di 106 milioni di km dalla Terra. Un altro dispositivo - "Zond-2" - ha sofferto della divulgazione incompleta dei pannelli solari: le conseguenti interruzioni di corrente hanno causato il malfunzionamento delle apparecchiature di bordo, "Zond-2" si è spento silenziosamente davanti ai suoi creatori. Secondo calcoli balistici, il 6 agosto 1965, una sonda non guidata doveva passare nelle vicinanze di Marte.
La sonda giapponese Nozomi è morta molto duramente e terribilmente nella vastità dello spazio. La mancanza del proprio veicolo di lancio della potenza necessaria divenne di cattivo auspicio quando si inviava una spedizione su un pianeta lontano, tuttavia, l'astuto giapponese sperava di ottenere la velocità necessaria attraverso complesse manovre gravitazionali in prossimità della Terra e della Luna. Naturalmente, tutto non è andato secondo i piani: "Nozomi" è andato fuori rotta. I giapponesi sono riusciti a calcolare una nuova traiettoria ea dirigere nuovamente la stazione su Marte, anche se erano in ritardo di 4 anni. Ora la cosa principale è resistere a lungo nello spazio. Ahimè… Un potente brillamento solare ha danneggiato il fragile riempimento della sonda. Al momento dell'avvicinamento a Marte, l'idrazina si è congelata nei serbatoi: non è stato possibile emettere un impulso di frenata e Nozomi disperato è passato a 1000 km sopra la superficie del Pianeta Rosso, senza mai entrare in un'orbita quasi marziana.
In circostanze molto offensive, la sonda americana "Mars Observer" (1993) è stata persa - la comunicazione con essa è stata interrotta pochi giorni prima dell'arrivo su Marte. La causa più probabile è un'esplosione del motore dovuta a perdite di componenti del carburante.
La prima a superare la difficile distanza e a trasmettere una fotografia ravvicinata del Pianeta Rosso fu la sonda americana Mariner 4, che volò nei pressi di Marte nel luglio 1965.
Un certo numero di veicoli sono già stati persi nell'orbita di Marte.
Il 27 marzo 1989 fu persa la comunicazione con la stazione sovietica "Phobos-2", che a quel tempo era già nell'orbita di Marte da 57 giorni. Durante il suo lavoro, "Phobos-2" ha trasmesso alla Terra risultati scientifici unici sulle caratteristiche termiche di Phobos, l'ambiente plasmatico di Marte e l'erosione della sua atmosfera sotto l'influenza del "vento solare". Purtroppo, il compito principale della missione - l'atterraggio di mini-sonde PrOP-F e DAS sulla superficie di Phobos - fallì.
Nel 1999, in circostanze curiose, la stazione americana "Mars Climate Orbiter" è morta, bruciata sulla prima orbita nell'atmosfera del Pianeta Rosso. Un'indagine interna della NASA ha mostrato che i gruppi di lavoro di specialisti hanno utilizzato diversi sistemi di misurazione: metrico e tradizionale anglosassone (piedi, libbre, pollici). Da allora, la NASA ha vietato le unità di misura americane: tutti i calcoli vengono effettuati esclusivamente in chilogrammi e metri.
Le porte della piattaforma di atterraggio si chiudono attorno al rover Opportunity ripiegato, 2003
Problemi molto grossi attendono chiunque osi atterrare sulla superficie di Marte: l'atmosfera infida è troppo debole per fare affidamento sulla forza delle linee del paracadute, ma ancora troppo densa per avvicinarsi alla superficie a velocità cosmica. Può sembrare insolito, ma Marte è uno dei corpi celesti più complessi in termini di atterraggio!
L'atterraggio avviene in più fasi: motori di frenatura, frenata aerodinamica nell'alta atmosfera, paracadute in decelerazione, motori dei freni di nuovo, motori di atterraggio morbido / airbag o una "valvola dell'aria" unica. Il problema della stabilizzazione è una linea a parte.
L'oggetto artificiale più pesante che poteva essere consegnato sulla superficie del pianeta era il rover MSL, meglio conosciuto come "Curiosity" - un apparato del peso di 900 kg (peso nel campo gravitazionale di Marte - 340 kg). Ma, siamo onesti, gli specialisti di volo e gli osservatori esterni sono rimasti sbalorditi dalla complessità dello schema di atterraggio e dai problemi incontrati durante la discesa nell'atmosfera del pianeta.500mila righe di codice programma, 76 squib in una certa sequenza, distacco del rover dalla piattaforma sospeso in aria con i motori a reazione accesi e discesa morbida dall'alto su cavi di nylon. Fantastico!
Pianeta Marte: niente acqua, niente vegetazione, abitato da robot americani.
Autoritratto del rover Curiosity
Molti eroi sono stati in grado di sopravvivere alle vibrazioni e agli enormi sovraccarichi nelle fasi di lancio e accelerazione su Marte, hanno resistito al freddo intenso dello spazio esterno, ma sono morti mentre cercavano di atterrare su un insidioso corpo celeste. Quindi, ad esempio, il "Mars-2" sovietico si è schiantato, diventando il primo oggetto creato dall'uomo sulla superficie di Marte (1971).
La prima stazione ad effettuare un atterraggio morbido sulla superficie di Marte è stata la sovietica Mars-3. Purtroppo, a causa della scarica corona, la stazione è andata fuori servizio 14 secondi dopo l'atterraggio.
La sonda europea "Beagle-2" (il modulo di atterraggio della sonda orbitale "Mars-Express") è scomparsa senza lasciare traccia nel 2003 - il dispositivo è entrato coraggiosamente nell'atmosfera cremisi del pianeta, ma in seguito non è mai entrato in contatto con il Terra …
Marte mantiene i suoi segreti in modo sicuro.
P. S. Dal 21 novembre 2013, due rover su Marte sono operativi sulla superficie del Pianeta Rosso: Opportunity (MER-B) e Curiosity (MSL). Il primo ha funzionato in quelle condizioni per 3586 giorni - 39 volte più a lungo del periodo stimato e durante questo periodo ha strisciato sulla superficie di 38 chilometri.
Ci sono tre veicoli spaziali nell'orbita di Marte: Mars-Odysseus, Mars Orbital Reconnaissance (MRO) e la sonda europea Mars-Express. L'Odisseo è durato più a lungo: la sua missione va avanti dal tredicesimo anno.
Un nuovo turno sta correndo per aiutare i veterani: la sonda indiana Mangalyaan (lanciato il 5 novembre 2013), così come il già citato MAVEN. Speriamo che nel prossimo futuro anche la Russia partecipi attivamente alla "regata marziana" - per il 2016 e il 2018. sono previste due spedizioni congiunte russo-francesi "Exomars" (un accordo di cooperazione è stato firmato il 14 marzo 2013). Nello stesso 2018, la stazione Phobos-Grunt 2 aggiornata e più avanzata dovrebbe andare su Marte. Questa volta andrà tutto bene.
Fotocamera ad alta risoluzione HiRISE a bordo del Martian Reconnaissance Orbital (MRO)
Impronte del rover opportunità catturate da MRO
Un panorama della zona di Greeley Haven. Vista di Cape York e del cratere Endeavour. Il panorama è stato ripreso dal rover Opportunity durante lo svernamento nel 2012.
