ExoMars

From the Hungarian Wikipedia
Jump to navigation Jump to search
ExoMars
ExoMars modell (Berlin, 2006)
ExoMars modell (Berlin, 2006)

Ország Európa
Űrügynökség Európai Űrügynökség Európai Űrügynökség
Küldetés típusa Marsautó, szonda
Összköltség 500-800 millió euró
Küldetés
Célégitest Mars
Indítás dátuma 2016. március 14., 9:31 UTC, Bajkonur, Kazahsztán
Hordozórakéta Proton-Breeze-M
Megérkezés 2016. október 16.-19.
Időtartam 6 év
Az űrszonda
Tömeg 4332 kg
Pálya 430 km / 96 000 km (2017 novemberétől: 400/400 km )
Hivatalos weboldal
A Wikimédia Commons tartalmaz ExoMars témájú médiaállományokat.

Az ExoMars egy marskutató űrszonda, amelyet az Európai Űrügynökség (ESA) az Aurora-program keretében indított – az eredetileg tervezett 2009, majd 2013 helyett – 2016-ban[1] a Marsra. A program 2016-os része két küldetésből áll, ezek: egy leszálló egység (Schiaparelli), és egy keringő egység (TGO). A Schiaparelli a légkörbe való belépés, és a felszínre való leszállás technikáját teszteli és a felszínen vizsgálja a környezetet, például elsőként az elektromos teret méri, aminek a marsi por viselkedésében lehet szerepe. A program második része 2018-ban indul. A programhoz a NASA adja a szondán lévő két rádiókommunikációs berendezést.

A kutatás főbb céljai között szerepel:

  • a lehetséges (múltbeli vagy jelenlegi) marsi élet nyomainak kutatása,
  • a közvetlenül a talajfelszín alatt található víz és egyéb geokémiai elemek eloszlásának vizsgálata,
  • a felszíni közegben rejlő kockázatok feltárása, egy esetleges emberes Mars-misszió szempontjából,
  • a talaj vizsgálata a Mars evolúciójának és lakhatóságának jobb megértése céljából,
  • a Marsról visszatérő űrrepülés feltételeinek gyakorlati vizsgálata.

A technológiai kutatási célok a következők:

  • nagy mennyiségű hasznos teher Marsra szállítása,
  • napenergia hasznosítása a Marson,
  • két méteres mélységből mintákat gyűjteni a felszín alól fúró segítségével,
  • a marsautók kutató kapacitásainak fejlesztése.

A 2016-os küldetés főbb fázisai[edit]

  • Kilövés: 2016. március 14., 9:31 UTC
  • Utazás a Marsig: 500 millió km, kb. 7 hónap alatt
  • Pályamódosítás a fő hajtómű begyújtásával, amivel fékezi magát (július 28.)
  • A Schiaparelli és a Trace Gas Orbiter (TGO) szétválasztása (október 16.) a bolygótól 900 000 km távolságra
  • A Schiaparelli belép a Mars légkörébe, de a 6 perces sima leszállás helyett becsapódik a felszínbe (október 19.)
  • A TGO tovább fékez, hogy a Mars körül négynapos periódusú keringési pályára tudjon állni (október 17.). A pálya elnyújtott ellipszis, 96 000 × 300 km értékű tengelyekkel.
  • Fokozatos levegőfékezéssel 2018 áprilisára eléri a 400 x 400 km-es keringési pályát, amit 2 óra alatt tesz meg.
  • 2018 májusától: a légkörben nyomokban található gázok mérése, különös tekintettel a metán mennyiségére. A mérés érzékenysége a 2004-es Mars Express metán méréseinél három nagyságrenddel jobb. A TGO a felszín vulkanikus aktivitását is kutatja, mivel a metán geológiai eredetű is lehet.
  • A szonda képes a föld alatt lévő, megfagyott vízjég kimutatására, ami a későbbi Mars-expedíciók leszállási helyét befolyásolhatja.
  • A keringő egység adattovábbító funkciókat is ellát a küldetés során, a felszíni marsjáró számára.

Tervezett leszállás[edit]

A szonda a leszállást teljesen automatikusan végezte volna (a távolról való vezérlésre, parancsadásra nincs mód, mivel a Föld-Mars távolságot a rádiójelek ebben az időszakban mintegy 9,5 perc alatt teszik meg). A légkörbe való belépéskor hővédőpajzs védi a leszállóegységet a túlhevüléstől, ami a légkörben való súrlódás hatására lefékeződik. Nagyjából 3,5 perc múlva még szuperszonikus sebesség mellett kinyílik a speciális ejtőernyő, ami tovább lassítja a modult. Ezután az alsó hővédőpajzs leválik, és egy felszín felé néző radar működni kezd, ami az egység magasságát méri. Mintegy 1,1 km magasságban az ejtőernyő és a felső takarólemez leválik és begyújt a hajtómű, hogy tovább fékezze a szondát. A leszállóegység ennek segítségével 250 km/h sebességről fékez le. A hajtómű 2 méterrel a felszín fölött kikapcsol és a Schiaparelli a felszínre esik. A becsapódás erejét a modul alján elhelyezett összezúzható szerkezet tompítja.[2]

Tervezett tevékenység a Mars felszínén[edit]

A Schiaparelli elsősorban a légkörbe való belépés és a leszállás folyamatának tesztelésére lett kifejlesztve, melynek során adatokat mér és továbbít a TGO felé. Nem rendelkezett napelemmel, vagy radioizotópos generátorral az energiaellátáshoz. Így a működését legfeljebb néhány napig biztosították volna a magával vitt akkumulátorok.[2]

Tényleges leszállás[edit]

A Schiaparelli biztonságos landolását hővédőpajzs, két hatalmas ejtőernyő, valamint több fékezőrakéta tette volna lehetővé. Szoftverhiba miatt a fékezőrakéták csak 3-4 másodpercig működtek, holott legalább 30 másodpercig kellett volna működniük, hogy kellő mértékben lefékezzék a szondát, mivel annak a puha leszállás végrehajtásához alkalmas mechanikus védelme csak egészen kis magasságban (mintegy 2 m) volt hatásos.

A leszállóegység a számítások szerint 2-4 kilométeres magasságból, fékezés nélkül 300 km/h sebességgel csapódott a felszínbe, ahol a megmaradt üzemanyaga felrobbant, így a szonda lényegében megsemmisült.[3]

A projektet irányító vezetők kissé ellentmondó szóbeli nyilatkozatai szerint a szoftverhiba vagy az volt, hogy a hővédőpajzs és az ejtőernyő túl korán vált le, vagy az, hogy a magasságmérő és a fékező hajtómű vezérlője nem kommunikált megfelelően egymással, vagy a heves rázkódás téves adatokat küldött a leszállóegység vezérlőjébe. A szoftver a téves adatok kiszűrésére nem volt felkészítve.

A Trace Gas Orbiter (TGO) feladatai[edit]

A Trace Gas Orbiter (TGO) nevű keringőegység az ESA és a Roszkozmosz együttműködésével valósult meg. A Marshoz 2016. október 19-én érkezett. A keringőegység nevéből adódóan nem száll le a Marsra, hanem körülötte kering és közben méréseket végez. Kezdeti, ellipszis alakú pályája elnyújtott alakú, legkisebb távolsága a Mars felszínétől 230–310 km, a legnagyobb távolsága 98 000 km. A keringési idő 4,2 nap.

2016. november 20–28. között négy fedélzeti műszere tesztelését és kalibrálását végezte el. A méréseket spektrális elemzéssel hajtja végre. A tesztidőszak alatt szén-dioxid kimutatását is elvégezték az Atmospheric Chemistry Suite nevű műszerrel.

A TGO fő feladata a ritka légköri gázok részletes felmérése, melyek az atmoszféra térfogatának kevesebb mint 1%-át alkotják. Ezek között van a metán, a vízpára, a nitrogén-dioxid és az acetilén. A metán a Marson a Napból érkező UV-sugárzás hatására mintegy 400 év alatt elbomlik, így ha mégis kimutatható a légkörben, az aktív metán-keletkezési folyamatra utal.

A metán azért vált érdekessé a kutatók számára, mert a Földön elsősorban biológiai tevékenység révén jön létre, és csak kisebb mértékben geológiai folyamatok eredménye (mint amilyen például néhány hidrotermikus reakció).

Kiegészítő mérésként egy FREND nevű neutrondetektor a neutronok áramlását méri a bolygó felszíne felől. Ezt a nagyenergiájú kozmikus sugarak becsapódásai okozzák, és a kisugárzás módja és sebessége alapján ki lehet mutatni víz jelenlétét jég formájában a felszínen, illetve a felszín alatt.[4]

2019. június 15-én az űrszonda pályájának inklinációját úgy módosítják, hogy a Rosalind Franklin rover tervezett 2021-es leszállása után képes legyen a rover rádiójeleit fogadni.

Az űrhajó jellemzői[edit]

  • Méretek: 3,2 × 2 × 2 m, a napelemek nyitott állapotban 17,5 méteresek
  • Energia a napelemekből: 2000 Watt
  • Felbocsátási tömeg: 4332 kg (ebből 112 kg a tudományos felszerelés és 600 kg a Schiaparelli)
  • Meghajtás: a fő hajtómű tolóereje 424 N a pályára álláskor és a nagyobb manőverek idején
  • Tartalék energia: két lítium-ion akkumulátor a napárnyékos időszakokra, 5100 Wh kapacitás
  • Kommunikáció: X-sávos rendszer, 65 Watt teljesítmény, 2,2 m-es, nagy nyereségű antenna, 3 db kisebb antenna a Földdel való kommunikációra; Electra URH adóvevők helix antennával a felszínen közlekedő roverekkel és leszállóegységekkel való kommunikációhoz (NASA berendezés)

ExoMars 2020 küldetés[edit]

A 2020-as ExoMars küldetéshez előzetesen több lehetséges leszállási helyszínt választottak ki, a küldetés tudományos céljai alapján. A felszínen közlekedő rover vizsgálja a hely geológiáját, valamint múltbeli és jelenlegi élet nyomai után kutat. A leszállási helynek geológiailag változatosnak kell lennie, továbbá meglehetősen réginek (több mint 3,6 milliárd évesnek), és rendelkeznie kell azzal a lehetőséggel, hogy valamikor élhető volt. Az „élhető” ebben a vonatkozásban azt jelenti, hogy a valamikor jelen lévő víz nyomai sokféle módon és helyen kimutathatók legyenek hosszabb időszakokban (több százmillió évig).

A marsi légkör állapotának bizonytalanságai miatt a leszállási hely nem határozható meg előre tűéles pontossággal. Az ExoMars leszállóegység nagyjából 20 000 km/h sebességgel lép be a légkörbe. Egy hővédőpajzs védi a túlhevüléstől, miközben a légköri súrlódás fékezi és melegíti a szondát. Ezzel nagyjából a helyi hangsebesség kétszeresére csökken a sebessége. Ekkor először egy kisebb, szuperszonikus sebességre tervezett ejtőernyő nyílik ki, majd fél perc múlva ez az ernyő leválik, és egy sokkal nagyobb felületű ejtőernyő fékezi a szondát hangsebesség alatti sebességre.

Radar méri a szonda magasságát és a sebességét a felszínhez képest. Előre betáplált program szerint zajlik le a leszállás utolsó fázisa, ami rakétás fékezésből áll, majd a szonda földet ér a lábain.

A fenti bizonytalan tényezőket figyelembe véve a valószínű leszállási terület ellipszis alakúnak adódik, 104 km × 19 km-es méretekkel. A légköri fékezés időigénye miatt a leszállási területnek a bolygófelszín alacsony helyén kell lennie, ez a számítások szerint -2 km alatti magasságot jelent. A területen nem lehet olyan felszíni formáció, ami a leszállást veszélyeztetné, például túl sok kráter, meredek lejtő vagy nagy méretű szikla.

A 2020-as lehetséges leszállási helyszínek kiválasztásával az ESA erre a célra alakult csoportja 2013 óta foglalkozik. Eleinte nyolc helyszínt választottak ki, amit további tudományos szempontok alapján, szélesebb tudományos közösséget bevonva előbb négyre (2014), majd 2017-ben kettőre szűkítettek. A tényleges helyszín kiválasztását az ESA és a Roszkozmosz a fellövés előtt egy évvel véglegesíti.[5][6]

A két lehetséges leszállási helyszín az Oxia Planum és a Mawrth Vallis,[7] amik mindössze néhány száz kilométerre vannak egymástól.

Kapcsolódó szócikkek[edit]

Jegyzetek[edit]

  1. Europe to Delay Mars Rover Mission (angol nyelven). SPACE.com, 2008. október 17. (Hozzáférés: 2008. október 17.)
  2. a b FAQ. [2016. december 1-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2016. november 29.)
  3. Újabb képek a tönkrement európai leszállóegységről, 2016-10-28
  4. First views of Mars show potential for ESA's new orbiter, 2016-11-29. [2016. november 29-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2016. november 29.)
  5. Choosing the ExoMars 2020 landing site
  6. ExoMars landing sites to narrow to final two - 2017-03-20
  7. Final two ExoMars landing sites chosen - 2017-03-28. [2017. április 1-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2017. április 2.)

Források[edit]