«Марс Одиссей»


7 апреля 2001 года - старт
24 октября 2001 года - вышел на орбиту ИС Марса
30 января 2002 года множеством маневров аэробрейкинга сформировал рабочую орбиту
19 февраля 2002 года - начало штатной работы
август 2004 года - завершение Основной миссии
декабрь 2016 года - перешёл в безопасный режим
январь 2017 - восстановлена работоспособность
активен

Новости космонавтики 1997 №7:
США. О задачах марсианских станций 2001 года

25 марта. И.Лисов по сообщению NASA. Достигнута договоренность о двойном назначении автоматических станций, которые будут запущены к Марсу в 2001 г. в рамках программы "Mars Surveyor". Два аппарата, посадочный "MS'2001 Lander" и орбитальный "MS'2001 Orbiter", будут использоваться как в интересах космической науки, так и в интересах возможной в будущем пилотируемой экспедиции на Марс. Соответственно, финансирование и управление этими полетами будет совместно осуществляться Управлением космической науки NASA и Инициативы по пилотируемому исследованию и освоению космоса HEDS, также в составе NASA.

Орбитальный аппарат будет запущен в марте 2001 г., а посадочный - в апреле 2001 г. Над осуществлением этого проекта работает объединенная группа специалистов Лаборатории реактивного движения (JPL), Космического центра имени Джонсона (JSC) и компании "Lockheed Martin Astronautics". По предварительным оценкам, стоимость обоих миссий 2001 года составит 311 млн $, не включая сюда стоимость запусков.

Посадочный аппарат доставит на поверхность Марса небольшой ровер (марсоход). Примененные на нем перспективные технологические решения позволят роверу пройти по возвышенностям Марса несколько десятков километров. На пути он будет собирать образцы пород и грунта, которые позже будут возвращены на Землю другим автоматическим аппаратом.

Кроме этих чисто научных задач, посадочный аппарат послужит платформой для отработки инструментов и технологии, на основании которой могут быть приняты решения относительно успешных и эффективных по стоимости пилотируемых экспедиций к Марсу.

Установленная на "Lander'e" аппаратура выполнит на месте демонстрацию возможности производства ракетного топлива из газов марсианской атмосферы. В настоящее время представляется возможным такой сценарий полета на Марс, когда топливо для старта с Марса и полета к Земле будет произведено на месте высадки. Это решение позволило бы резко уменьшить начальную массу и стоимость марсианского экспедиционного комплекса.

Далее, на посадочный аппарат будет поставлена аппаратура для изучения свойств грунта планеты и радиационной обстановки как на трассе перелета, так и на поверхности. Разведка радиационной обстановки на трассе Земля - Марс была одной из задач российской АМС "Марс-96", на которой для этого был установлен американский прибор ТЕРС. Однако гибель "Марса-96" не позволила получить такие данные.

Анализ пыли и грунта Марса необходим для того, чтобы понять возможные виды взаимодействия с планируемыми сейчас системами, которые обеспечат среду обитания и работы для людей-исследователей на Марсе.

Орбитальный аппарат предназначается для глобального минералогического картирования Марса и исследования радиационной обстановки на орбите спутника Марса. Кроме того, "Orbiter" будет нести радиоретрансляционную аппаратуру для обеспечения работы посадочного аппарата и возможной миссии российского автоматического марсохода.

"Orbiter" будет выведен на орбиту спутника Марса путем аэродинамического захвата, то есть частичного погружения в атмосферу планеты с уменьшением скорости с пролетной гиперболической до орбитальной эллиптической. Атмосфера выполнит основную работу по торможению станции, а бортовой двигатель будет затем использован для подъема перицентра из атмосферы и коррекций орбиты

Совместное исследование другого небесного тела объединенными усилиями пилотируемой и беспилотной программ будет проводиться впервые после лунных экспедиций шестидесятых-семидесятых годов. "Это совместное начинание является знаком того, - говорит заместитель директора NASA по Управлению пилотируемых полетов, - что NASA собирает информацию, необходимую для национального решения, возможно в пределах десяти лет или около того, о том, посылать ли людей на Марс. В начале будущего столетия, когда Международная космическая станция будет развернута и введена в строй, встанет вопрос о нашей следующей большой цели в пилотируемых космических полетах. Такое партнерство - большой шаг, который даст нам уверенность, что мы обладаем необходимой информации для ответа на этот вопрос".

Новости космонавтики 1997 №23:

Определены задачи программы "Mars Surveyor 2001"

6 ноября. Лаборатория реактивного движения (Пасадена, шт. Калифорния).

На март - апрель 2001 года NASA планирует пуск двух автоматических КА к Марсу. Один из них предназначен для выхода на марсианскую орбиту, ("Mars Orbiter 2001"), другой - для посадки на планету ("Mars Lander 2001").

Научное оборудование экспедиции "Mars Lander 2001" включает:

• Систему термоэмиссионного изображения (The Thermal Emission Imaging System (THEMIS)). Ее назначение - отображение минерального состава и морфологии поверхности Марса. Используется камера высокого разрешения и тепловой инфракрасный изображающий спектрометр. Разработчик - Филл Христиансен (Университет штата Аризона)

• Небольшой ровер-марсоход с комплектом инструментов "Athena" ("Афина"), способный передвигаться на десятки километров по марсианской поверхности. Его размеры будут несколько больше размеров ровера "Sojourner", использовавшегося в экспедиции "Mars Pathfinder". Максимальная дальность самостоятельного перемещения (своим ходом) составляет 100 км (для сравнения - 100 м у "Sojourner"). Ресурс работы - 1 год (7 дней у "Sojourner"). Ровер несет на борту блок приборов для анализа строения поверхностного слоя планеты. Он также может собрать и исследовать образцы, которые будут возвращены на Землю следующими экспедициями. Главный Конструктор - Стивен Сквайрс (Корнелльский Университет, Нью-Йорк).

• Десантную камеру, предназначенную для съемки окружающего ландшафта во время спуска на поверхность Марса. Съемки будут вестись с целью выяснения геологической обстановки на местности. Эти данные помогут в планировании маршрута, по которому впоследствии будет двигаться ровер. Руководитель группы разработчиков: Майкл Мэйлин (Malin Space Sience Systems Inc., Сан-Диего).

Аппарат "Orbiter 2001" впервые использует метод атмосферного торможения, чтобы замедлиться и выйти на заданную орбиту Марса.

На его борту будет находиться гамма-лучевой спектрометр (Gamma Ray Spectrometer, GRS) - последний из научных приборов, оставшихся от КА "Mars Observer". GRS осуществит глобальное картографирование распределения химических элементов на поверхности и избытка водорода в приповерхностном слое Марса.

Научные программы исследований планеты выбраны из 39, представленных на рассмотрение NASA в августе 1997 года по теме "Mars Surveyor Program 2001". Отбор происходил на конкурсной основе, условия конкурса были опубликованы в июне 1997 года.

Пока не принято окончательного решения по программе исследований почвы, пыли и радиации на планете.

По словам Карла Пильшера (Karl Pilcher). главы отдела NASA по проблемам исследования Солнечной Системы, результаты миссии 2001 года сыграют определяющую роль в организации доставки с Марса образцов грунта, которую планируется осуществить в 2004 году.

Объединенную рабочую группу по работе над проектом "Mars Surveyor 2001" составляют специалисты из Лаборатории реактивного движения (JPL) и компании "Lockheed Martin Astronautics" (шт.Денвер).

Миссии 1997 ("Mars Pathfinder" и "Mars Global Syrveior") и планирующиеся в 1998, 1999 и 2001 годах являются частью долгосрочного плана NASA по систематическому изучению Марса, согласно которому приблизительно каждые 26 месяцев к планете будет посылаться очередной КА.


Сиддики:
Научные инструменты:
1. тепловизионная система визуализации (THEMIS)
2. гамма-спектрометр (GRS)
3. Марс радиационной среды эксперимент (MARIE)
Результаты: По состоянию на середину 2017 года, «Марс Одиссей» 2001 года является рекордсменом по количеству самых длинных выживших непрерывно активных космических аппаратов на орбите вокруг планеты, отличной от Земли, за 16 лет и более. Это был первый запуск обновленной Программы исследования Марса НАСА (которая была первоначально утверждена в 1993 году, но реструктурирована в октябре 2000 года после сбоев, связанных с «Быстрее, лучше, дешевле»), и предназначалась для исследования окружающей среды Марса, предоставляя ключевую информацию о её поверхности и радиационной опасности, с которыми могут столкнуться будущие исследователи. Цель состояла в том, чтобы составить карту химического и минералогического состава Марса как шага к обнаружению свидетельств прошлой или настоящей водной и вулканической активности на Марсе. Он также был разработан для того, чтобы действовать в качестве ретранслятора для будущих посадок на поверхность, и выполнял это для Исследовательских Марсоходов (Spirit и Opportunity), MSL и аппарата "Феникс". Во время приближения к Марсу в августе 2001 года радиационный прибор MARIE не работал, но был успешно исправлен к марту 2002 года. Примерно через 200 дней после запуска, в 02:38 24 октября 2001 года, «Марс Одиссей» успешно вышел на орбиту вокруг Марса после 20-минут и 19 секунд работы двигателя. Начальная орбита была сильно эллиптической (272 х 26 818 километров), и космическому аппарату потребовалось 18,6 часа, чтобы завершить один виток. Затем космический аппарат осуществил необычный маневр аэробрейкинга, который использовал атмосферу планеты, чтобы постепенно приблизить спутник к марсианской поверхности на каждом последующем витке. Этот процесс сэкономил около 200 кг топлива. Как только аэробрейкинг закончился, к 30 января 2002 года «Марс Одиссей» находилась на своей почти синхронной с Солнцем полярной орбите 400 х 400 километров с наклоном 93,1°, что позволило начать его научную и картографическую миссию 19 февраля 2002 года. Эта фаза шла 917 земных дней, в течение которых все наземные трассы повторялись каждые два сола. Одна из самых захватывающих находок «Марс Одиссей» появилась на ранних этапах миссии. В мае 2002 года НАСА объявило, что зонд обнаружил большое количество водорода в почве, что подразумевает наличие льда, возможно, в метре ниже поверхности планеты. Намного позже, в марте 2008 года, исследователи миссии обнаружили, что «Марс Одиссей» обнаружила признаки солевых отложений в 200 местах на юге Марса. Эти хлоридные минералы остались как места, где когда-то было много воды. Полностью завершив свою основную миссию к августу 2004 года, планировщики миссий начали серию расширенных миссий, начиная с 24 августа 2004 года. НАСА утвердило семь двухлетних расширений миссии «Марс Одиссей» в 2004, 2006, 2008, 2010, 2012, 2014 годах и 2016. Каждый из них был посвящен определенному набору целей. Например, четвертое расширение заканчивается в августе 2012 год и было посвящено наблюдению межгодовых изменений полярного льда, облаков и пыльных бурь. Один из его приборов, эксперимент по облучению MARIE, прекратил работу 28 октября 2003 года, после того, как большая солнечная вспышка бомбардировала космический аппарат в начале миссии, скорее всего из-за поврежденного компьютерного чипа. Кроме того, одна из реактивных пар космического аппарата вышла из строя в июне 2012 года, но запасное устройство, установленное на борту в качестве резервирования, было активировано и запущено в эксплуатацию через месяц. Несколько месяцев спустя, в августе 2012 года, НАСА использовало инструмент THEMIS пакета «Марс Одиссей», чтобы помочь выбрать посадочную площадку для MSL, а затем выступало в роли ретранслятора для ровера MSL Curiosity. К июлю 2010 года НАСА смогло объявить, что камера «Марс Одиссей» помогла построить самую точную глобальную карту Марса, используя 21 000 изображений с инструмента THEMIS. Эти изображения были сглажены, сопоставлены и картографически контролированы, чтобы сделать гигантскую мозаику доступной для пользователей онлайн. Позднее, в том же году, 15 декабря 2010 года, «Марс Одиссей» объявил рекорд самого длинного космического аппарата на Марсе с 3340 днями работы. В декабре 2016 года космический аппарат перешел в «безопасный режим» из-за проблемы с ориентацией относительно Земли и Солнца, но к началу января 2017 года был полностью восстановлен. В течение многих лет на марсианской орбите «Марс Одиссей» глобально картировала количество и распределение многочисленных химических элементов и минералов на марсианской поверхности, а также отслеживал радиационную обстановку на низкой орбите Марса, что необходимо для того, чтобы люди могли эффективно исследовать марсианскую поверхность. К середине 2016 года прибор THEMIS прислал более 208 000 изображений в длинах волн видимого света и более 188 000 в длинах волн инфракрасного излучения.

Вики:
Аппарат был запущен 7 апреля 2001 года ракетой-носителем «Дельта-2». 24 октября «Одиссей» прибыл на околомарсианскую орбиту. Аппарату удалось получить данные, свидетельствующие о крупных запасах воды на Марсе. По-видимому, в некоторых областях на глубине порядка 45 см залегает порода, состоящая из замёрзшей воды на 70% по объёму. Изучение марсианского водяного льда продолжил аппарат «Феникс», который сел на поверхность планеты 25 мая 2008 года. «Одиссей» использовался в качестве ретранслятора для передачи информации с марсохода Спирит, используется по настоящее время для обеспечения связи с марсоходом Оппортьюнити. В июле 2012 года орбита Одиссея была скорректирована для передачи информации от нового марсохода Кьюриосити.
В июне 2012 года инженеры НАСА сообщили о проблемах с одним из трех гироскопов, с помощью которых аппарат регулирует и поддерживает свою ориентацию. Аппарат перевели в безопасный режим для диагностики и определения дальнейших действий. Пять месяцев спустя, в ноябре 2012 КА был переключён на запасной комплект оборудования и возобновил свою работу. В воскресенье (11? ноября 2012) «Марс-Одиссей» успешно передал данные от марсохода «Оппортьюнити» с помощью «запасного» комплекта коммуникационных навигационных систем, работающих с таким же «запасным» бортовым компьютером зонда. Основные навигационные системы, в том числе и гироскоп, вызвавший проблемы, по оценкам специалистов НАСА, смогут проработать еще примерно несколько месяцев, однако инженерная команда решила «переключиться» заблаговременно, сохранив таким образом оба комплекта работоспособными хотя бы на некоторое ограниченное время. Как отмечает НАСА, это было сделано на случай экстренных обстоятельств и необходимости временно отключить резервную систему.
Стартовая масса космического аппарата Марс Одиссей — 725,0 кг, сухая масса — 331,8 кг, из которых 44,5 кг приходится на научную аппаратуру. По конструкции аппарат похож на запущенную двумя годами ранее станцию Mars Climate Orbiter, но на 100 кг тяжелее. В стартовом положении аппарат имеет размеры 2,2x2,6x1,7 м, длина развёрнутой солнечной батареи — 5,8 м. Как и MCO, он состоит из двух основных отсеков — двигательной установки и приборного отсека в составе платформы служебного оборудования и платформы научной аппаратуры. Отличительной чертой MO-2001 является развертываемая 6-метровая штанга, на которой размещены датчики гамма-спектрометра GRS. В состав двигательной установки входят основной двигатель тягой 640 Н (65,3 кгс, гидразин и азотный тетраоксид), двигатели ориентации и двигатели малой тяги. В состав подсистемы электропитания входит трехсекционная солнечная батарея площадью 7 м2 с фотоэлектрическими преобразователями на арсениде галлия, блок распределения питания, аккумуляторная батарея ёмкостью 16 А·час. Подсистема управления и обработки данных имеет в своем составе дублированный радиационно-стойкий управляющий процессор RAD6000 со 128 Мегабайт оперативной памяти и постоянным запоминающим устройством ёмкостью 3 Мбайт. Для хранения данных с видеосистемы служит отдельная незадублированная карта памяти ёмкостью 1 Гигабайт. В подсистему связи входят средства связи с Землёй в диапазоне X и аппаратура приёма сигналов с посадочных аппаратов в диапазоне UHF. Аппарат имеет антенны малого, среднего и высокого усиления (LGA, MGA и HGA соответственно).
На аппарате установлены следующие научные приборы:
Гамма-лучевой спектрометр GRS. Это набор из трёх инструментов — собственно гамма-спектрометра GRS, детектора нейтронов высоких энергий HEND и нейтронного спектрометра NS.
Детектор HEND был изготовлен в Лаборатории космической гамма-спектроскопии ИКИ РАН и используется для обнаружения подповерхостных запасов водяного льда и элементного анализа состава поверхности по измерению потоков эпитепловых, резонансных и быстрых нейтронов. Основными регистрирующими устройствами прибора являются три пропорциональных счётчика с 3He и сцинтилляционный блок. Пропорциональные счётчики детектируют нейтроны с энергиями 0,4-1,0 электрон-вольт, 1,0 эВ — 1,0 кэВ и 1,0 кэВ — 1,0 МэВ.
Аппаратура MARIE (Mars Radiation Environment Experiment) предназначена для изучения радиационной обстановки на трассе перелёта и на орбите спутника Марса с последующим анализом возможных доз облучения и его последствий для человека. Инструмент представляет собой спектрометр энергичных частиц в диапазоне 15-500 МэВ на нуклон с полем зрения 56° и двумя кремниевыми детекторами размером 25,4x25,4 мм.
Прибор THEMIS (Thermal Emission Imaging System) предназначен для многоспектральной съёмки поверхности Марса в видимой и инфракрасной части спектра. Прибор создан на базе камеры MARCI от MCO, имеет поле зрения 4,6x3,5° и 2,9x2,9° и разрешение — 100 и 20 м в инфракрасном и видимом диапазоне соответственно. С помощью этой камеры была получена точная карта Марса (пространственное разрешение карты составляет 100 метров для всей территории Красной планеты). Для её составления ученые использовали 21 тысячу фотографий, сделанных искусственным спутником за восемь лет.
23 июня 2015 года «Марс Одиссей» совершил юбилейный, 60000-й виток на околомарсианской орбите. За это время он пролетел над ней почти 1,43 миллиарда километров.
С 15 декабря 2010 года, он стал самым долго действующим космическим аппаратом из всех, когда-либо отправленных на Марс, и продолжает удерживать этот рекорд на 5 сентября 2017 года.