Mars Global Surveyor

Mars Global Surveyor
Space Probe Descrierea acestei imagini, comentată și mai jos MGS pe orbita în jurul lui Marte (impresia artistului). Date generale
Organizare JPL ( NASA )
Constructor Lockheed Martin
Camp Studiul suprafeței și atmosferei marțiene
Tipul misiunii Orbiter marțian
stare Misiune indeplinita
Lansa 7 noiembrie 1996
Lansator Delta II -7925
Sfârșitul misiunii 2 noiembrie 2006
Identificator COSPAR 1996-062A
Site mars.jpl.nasa.gov
Caracteristici tehnice
Liturghie la lansare 1.030  kg
Instrumente de masă 75,6 kg
Ergols Hidrazină , peroxid de azot
Masa de propulsor 360,5 kg
Controlul atitudinii 3 axe stabilizate
Sursa de energie Panouri solare
Energie electrică 660-980 wați
Orbita marțiană
Altitudine 377 km
Înclinare 93 °
Principalele instrumente
MOC Camere
MOLA Altimetru laser
TA Spectrometru cu infraroșu
MAG / ER Magnetometru / Reflectometru de electroni

Mars Global Surveyor , cunoscut și subacronimul său MGS , este omisiune spațialădezvoltată de centrulJPLalNASAcare a studiat în perioada 1997-2006 atmosfera și suprafațaplanetei Marte întimp ce circula într-oorbită sincronă a soarelui înjurul acesteia. Sonda spațialătrebuit să răspundă la multe întrebări ridicate de datele colectate în cadrulprogramului Vikinglansat 20aniprivire anterior istoria planetei, structura suprafeței sale și atmosfera acestuia, precum și procesele dinamice încă în proces. 'opera de arta.

Agenția spațială SUA lansează proiectul Mars Global Surveyor în 1994, în urma eșecului misiunii Marte Mars Observer . MGS preia principalele obiective ale acestuia, dar, pentru a-și limita costurile, sonda spațială reutilizează instrumentele și echipamentele dezvoltate pentru Mars Observer . Este construit și testat în timp record și apoi lansat înNoiembrie 1996. Pentru a se plasa pe orbita sa de lucru în jurul lui Marte, sonda spațială este pionieră în utilizarea frânării aeriene, ceea ce face posibilă reducerea cantității de propulsori transportați și, prin urmare, reducerea costurilor. Desfășurarea incompletă a unui panou solar prelungește faza de frânare a aerului care se termină înFebruarie 1999sau 15 luni după data programată. Faza de colectare a datelor științifice începe apoi și continuă până în octombrie 2006, stabilind un nou record de longevitate.

Descoperirile făcute datorită misiunii și imaginilor spectaculoase realizate de cameră ajută la reînnoirea interesului oamenilor de știință, dar și al publicului larg pentru planeta Marte. MGS cu laser altimetru atrage prima hartă topografică a planetei care arată diferențele dramatice dintre emisferele nordice si sudice. Tes infrarosu spectrometrului regiunile unde descopera gri hematit se mărește tot ceea ce ar putea indica prezența apei în trecut și care, ca atare, vor face obiectul unor investigații extensive prin misiuni spațiale ulterioare. Magnetometru detectează un magnetism remanent prezente în scoarța anumitor regiuni care constituie , fără îndoială, vestigiu al unui câmp magnetic , care a murit acum 4 miliarde de ani. În cele din urmă, camera MOC oferă imagini de înaltă definiție care demonstrează complexitatea peisajelor marțiene, permit descoperirea multor formațiuni originale, cum ar fi dungi negre, râuri potențial asociate cu prezența apei în trecutul îndepărtat sau nu și, mai general. reconstituie istoria planetei.

Context: revenirea NASA pe Marte

Revizuirea programului Viking

Observațiile făcute de cei doi orbitatori și doi aterizatori ai programului Viking lansat de NASA în 1976 pentru a studia în martie au arătat că istoria acestei planete se bazează pe planuri geologice și climatice complexe și pe climă pe măsură ce mediul a continuat să evolueze. Sondele vikinge ridicaseră în sfârșit atâtea întrebări pe cât le rezolvaseră: care a fost originea și istoria formațiunilor de suprafață descoperite de pe orbită și atribuite fără certitudine acțiunii râurilor antice sau a lacurilor? Cum a fost explicată dihotomia evidentă între emisferele sudică și nordică ? Care a fost distribuția mineralelor pe suprafața sa și au existat urme ale prezenței apei? Din ce materiale au fost făcute capacele polare și cum au evoluat? Cum a funcționat circulația atmosferică a lui Marte . La începutul anilor '80, planetologii deveniseră clari că, pentru a răspunde la aceste întrebări, următoarea misiune de explorare pe Marte trebuia să fie un orbitator care circulă pe o orbită sincronă la soare pentru un an marțian complet și să aibă un instrument de continuare pentru a colecta date despre ambele. atmosfera, suprafața și structura internă.

Misiunea Mars Observer a eșuat

Șaptesprezece trebuie să aștepte fie lansarea unei misiuni pe Marte responsabilă pentru răspunsul la întrebările ridicate de programul Viking  : Mars Observer a fost inițial conceput ca o misiune la un cost redus prin utilizarea unei platforme de afaceri prin satelit și a unui design modular care să permită integrarea ușoară a instrumente. Dar , la scurt timp după începerea evoluțiilor care au avut loc în 1984, costurile au crescut: bugetul inițial de 250 de milioane $ a ajuns în cele din urmă $ la 850 milioane de euro (959 milioane $ potrivit unei alte surse) , inclusiv lansator . Această alunecare bugetară se datorează în special modificărilor aduse de JPL , managerul de proiect, care a abandonat treptat conceptul inițial bazat pe simplitate și utilizarea componentelor disponibile. Mars Observer este lansat pe25 septembrie 1992 dar cu trei zile înainte de inserarea pe orbita sa marțiană, 21 august 1993, contactul cu sonda spațială este definitiv pierdut, fără îndoială în urma unei scurgeri de propulsori care a dus la pierderea controlului atitudinii .

Seria neagră a misiunilor marțiene din anii 1980 și 1990
Misiune
Lansarea data
Tip Agenție spațială Rezultat
Program Viking 1975 2 orbitari și 2 aterizatori Statele Unite -NASA Succes
Ultima misiune științifică de succes înainte de MGS
Programul Phobos 1988 2 orbitatori și 2 aterizatori lunari Uniunea Sovietică Fail (1)
Marte Observă 1992 Orbiter Statele Unite -NASA Eșec
Mars Global Surveyor 1996 Orbiter Statele Unite -NASA Succes
96 martie 1996 1 orbitator și 2 aterizatori Rusia - Roscosmos Eșec
Marte Pathfinder 1996 Lander (2) Statele Unite -NASA Succes
Nozomi 1998 Orbiter Japonia - ISAS Eșec
Orbita climatică pe Marte 1999 Orbiter Statele Unite -NASA Eșec
Marte Polar Lander 1999 Lander Statele Unite -NASA Eșec
(1) Phobos 2 a reușit să se insereze pe orbită, dar s-a defectat înainte de a-și îndeplini principalele obiective
(2) Misiunea esențial tehnologică și nu științifică

NASA Strategy Review

Mars Observer a fost cea mai scumpă sondă spațială lansată de NASA până în prezent. Eșecul acestei misiuni duce la o revizuire completă a strategiei americane de explorare a sistemului solar . Agenția decide acum să lanseze sonde spațiale mai puțin sofisticate, dar la un buget redus: obiectivul nu este să pierdem totul în caz de eșec, permițând în același timp un număr mai mare de misiuni cu un ciclu de dezvoltare scurtat. Deviza noului program Discovery este „  mai bună, mai rapidă, mai ieftină  ” . Un program ambițios de explorare marțiană este creat prin aplicarea acestei noi dogme: la fiecare conjuncție favorabilă dintre Marte și Pământ (aproximativ la fiecare doi ani), NASA intenționează să trimită atât o sondă spațială de tip orbiter , care trebuie să-și efectueze observațiile de la un marțian orbită, și alta de tip lander , responsabilă pentru aterizarea pe solul marțian pentru a colecta date științifice. Obiectivele atribuite inițial sondei Mars Observer , pierdute în zbor, sunt distribuite printre orbitatorii mult mai ușori ai noului program: copii ale instrumentelor științifice dezvoltate pentru Mars Observer vor fi, așadar, la bordul acestor noi sonde.

Dezvoltarea Mars Global Surveyor

NASA i-a încredințat lui JPL sarcina de a realiza programul marțian renovat, numit Mars Surveyor, cu referire la programul Surveyor ai cărui landers au jucat rolul de cercetaș pentru misiunile programului Apollo . ÎnFebruarie 1994, agenția spațială solicită Congresului un buget de 77 milioane dolari pentru lansarea dezvoltării primelor sonde spațiale. Mars Global Surveyor (care poate fi tradus ca „inspector general al lui Marte”), prescurtat MGS, este primul aparat din serie. Lansarea sa este programată pentru 1996. Ar trebui să fie urmată de perechi de orbiter / lander lansate la fiecare doi ani (1998 ...). Bugetul anual estimat pentru program este de 100 milioane USD, plus 20 milioane USD pentru operațiuni. După o fază de selecție extrem de scurtă de două luni, JPL anunță înIulie 1994că încredințează construcția sondei spațiale instituției din Denver ( Colorado ) a companiei Lockheed Martin , care era deja constructorul Mars Observer . Durata dezvoltării MGS (28 de luni) este una dintre cele mai scurte din programul spațial american . Pentru a limita costurile, sonda spațială transportă instrumente și echipamente științifice identice cu cele dezvoltate pentru Mars Observer . Astfel, camera MOC este construită în mare parte din piese de schimb de la instrumentul original. În timp ce dezvoltarea sa pentru prima misiune a costat 23,7 milioane de dolari, realizarea copiei sale pentru MGS a costat doar 4,5 milioane de dolari. Liderii misiunii aleg să folosească frâna de aer pentru inserarea pe orbita din jurul lui Marte. Această tehnică, implementată pentru prima dată într-un mod non-experimental, face posibilă reducerea masei propulsorilor transportați și, prin urmare, în cele din urmă a costului, deoarece punerea pe orbită necesită un lansator mai puțin puternic.

Obiective

Mars Global Surveyor este o misiune de studiu pe Marte responsabilă de colectarea datelor de pe întreaga planetă de la stratul său atmosferic superior ( ionosfera ) până la structura sa internă.

Misiunea contribuie la realizarea celor patru obiective științifice ale programului marțian pe care NASA și le-a stabilit în acel moment:

Pentru a contribui la aceste obiective generale, misiunea ar trebui:

Deoarece misiunea MGS a fost extinsă de mai multe ori, mai multe obiective au fost adăugate după lansare:

Mars Global Surveyor trebuie să asiste și celelalte misiuni ale Marte ale NASA, oferind date despre atmosferă orbitarilor acestui program în timpul operațiunilor lor de frânare aeriană și jucând rolul de releu între, pe de o parte, landerii și roverii poziționați pe solul lui Marte. iar pe de altă parte Pământul.

Arhitectura misiunii

Orbita sincronă la soare

Obiectivele misiunii sunt comparabile cu cele ale sateliților de observare a Pământului  : de asemenea, ca aceștia, MGS trebuie să circule pe o orbită sincronă a soarelui care permite sondei spațiale să treacă pe întreaga suprafață la același timp solar și, prin urmare, în condiții de iluminare identice. Timpul de zbor ales (14 ore) rezultă dintr-un compromis între cerințele camerei MOC pentru care este preferabilă o oră târzie caracterizată prin umbre lungi și cele ale spectrometrului TES care obține un raport semnal-zgomot mai bun atunci când solul temperatura sa maximă în jurul orei 13.00 Orbita polară înghețată are o periodicitate de 117,65 minute și zboară deasupra suprafeței la o altitudine cuprinsă între 368 și 438  km . La fiecare orbită, pista de la sol se deplasează la ecuator cu 242  km . Orbita etapizat cvasi completează survol al întregii planete la fiecare 88 de orbite (în zilele martiene șapte) prin trecerea 59 de kilometri est la fiecare capăt al fazei.

Arătarea instrumentelor, antenelor și panourilor solare

Pentru a putea realiza observațiile, este necesar ca instrumentele să fie întotdeauna îndreptate spre suprafața planetei. Toate instrumentele sunt co-aliniate: sunt plasate pe partea inferioară a sondei spațiale rotite permanent spre sol ( nadir ). Mars Global Surveyor se rotește încet în timpul orbitei pentru a menține axa instrumentului perpendiculară pe sol, permițând observații continue. Dimensiunea panourilor solare este calculată în așa fel încât să ofere suficientă energie pentru funcționarea simultană a tuturor instrumentelor sondei spațiale. Se rotesc pentru a-și menține suprafața perpendiculară pe direcția Soarelui și pentru a optimiza producția de energie electrică. Orientabilă antena parabolică este plasat în vârful unui catarg, care împiedică interceptarea semnalelor radio de către corpul sondei spațiale. Aceste aranjamente permit menținerea antenei îndreptate spre Pământ în orice moment și astfel transmiterea volumului mare de date generate de cameră la o rezoluție foarte mare.

Utilizarea frânei cu aer

Introducerea unei nave spațiale de pe Pământ într-o orbită heliocentrică în jurul lui Marte necesită o încetinire semnificativă. Din acest motiv, propulsorii transportați de orbitarii marțieni reprezintă o proporție deosebit de mare din greutatea totală. Pentru Mars Observer, care urma să fie introdus pe o orbită similară cu cea a MGS, masa propulsorilor este de 1.346  kg pentru o masă totală de 2.573  kg . Pentru a limita pedeapsa de masă, sonda spațială americană Magellan a experimentat cu succes în 1993, pentru prima dată, tehnica frânei cu aer  : aceasta i-a permis să-și modifice orbita în jurul lui Venus , salvând în același timp o cantitate mare de propulsori. Cu toate acestea, această manevră a fost efectuată la sfârșitul misiunii științifice principale pentru a limita consecințele pierderii navei spațiale. Cu MGS, NASA face frâna de aer o condiție prealabilă pentru executarea misiunii sale principale, deoarece sonda spațială transportă doar o cantitate limitată de propulsori. Această tehnică constă, după o primă frânare destinată a fi introdusă pe o orbită puternic eliptică (necesitând deci mai puțini agenți de propulsie decât introducerea pe orbita finală), să coboare perigeul orbitei astfel încât sonda spațială să traverseze scurt straturile superioare ale atmosfera. La fiecare trecere prin perigeu, tragerea generată de atmosferă reduce viteza ambarcațiunii și, prin urmare, scade altitudinea apogeului . Frânarea este cu atât mai eficientă cu cât suprafața se opune progresiei în atmosferă (această suprafață constă în esență din panouri solare), cu atât este mai mică finețea navei spațiale (poate fi modulată prin schimbarea unghiului panourilor solare) și că densitatea atmosferei este mare (în funcție de altitudine). Riscul asociat este creșterea excesivă a temperaturii (energia cinetică este disipată sub formă de căldură) sau defectarea mecanică cauzată de forțele de tracțiune. Repetând această manevră de sute de ori, punctul culminant poate fi readus la mică distanță de planetă. Alegerea acestei tehnici permite sondei MGS să transporte 360,5  kg de propulsori pentru o masă totală de 1.030  kg , sau 35% din masa totală contra 52% pentru Mars Observer . Frânarea aeriană singură reduce viteza sondei spațiale cu 1.200  m / s . Câștigul de masă obținut direct (masa propulsorilor) și indirect (masa tancurilor) a făcut posibilă alegerea unui lansator mult mai puțin puternic și, prin urmare, mai puțin costisitor.

Avantajele frânării aeriene: o comparație a caracteristicilor Mars Observer și Mars Global Surveyor
Caracteristică Mars Global Surveyor Marte Observă
Încărcătură utilă 76  kg
(5 instrumente)
157  kg
(7 instrumente)
Platformă 591  kg 879  kg
Ergols 393  kg 1.536  kg
Liturghie la lansare 1.060  kg 2.572  kg
Delta-v pentru inserarea orbitei 989  m / s 816  m / s
Delta-v pentru circularizarea orbitei 125  m / s 1.367  m / s
Lansator Delta II -7925
55 milioane USD
Titan III
500 milioane USD

Caracteristicile tehnice ale sondei spațiale

Mars Global Surveyor , care are forma unui paralelipiped de aproximativ 3 metri înălțime cu o secțiune de 1,2 × 1,2 metri, cântărește 1.030  kg la lansare, incluzând 360,5  kg de propulsori și 75,6  kg de instrumente științifice. Structura sondei spațiale este realizată în principal din aluminiu cu panouri din fibră de carbon . Cele panouri solare , care sunt dislocate imediat ce sonda spațială este în spațiu, crește anvergura aripii la 12 metri. Antena cu câștig mare , situată la capătul unui catarg de 2 metri cu un diametru de 1,5 metri, nu este desfășurată decât la câteva luni după sosirea pe Marte odată ce operațiunile de frânare cu aer au fost finalizate. Instrumentele științifice, cu excepția senzorilor magnetometrului , sunt toate plasate pe fața sondei spațiale care este menținută constant orientată spre suprafața lui Marte, când se inițiază faza de colectare a datelor științifice.

Platformă

Propulsia și controlul atitudinii

Propulsia principală, utilizată pentru corecțiile cursului și pentru inserarea pe orbita din jurul lui Marte, este asigurată de un motor rachetă cu 695 newtoni de forță . Este un motor cu combustibil lichid care arde un amestec hipergolic de hidrazină și peroxid de azot . Propulsia secundară cuprinde 4 grupuri de 3 motoare rachete de 4,45  N de forță care ard hidrazină. Aceste propulsoare sunt utilizate în special pentru a menține axa de propulsie a propulsiei principale în direcția corectă în timpul introducerii pe orbită, precum și pentru corectarea orbitei și controlul orientării . Mars Global Surveyor este stabilizat pe 3 axe . Pentru a-și menține orientarea, folosește 4 roți de reacție (una pe axă și una de rezervă) care sunt, atunci când este necesar, desaturate folosind propulsoare secundare. Orientarea și accelerațiile suferite de sonda spațială sunt determinate folosind o unitate inerțială , un căutător de stele , un senzor solar pe două axe și un senzor de orizont marțian.

Energie

Energia electrică este furnizată de două seturi de panouri solare orientate în mod constant spre Soare datorită unui sistem cardanic care oferă două grade de libertate . Fiecare set, dispus pe ambele părți ale corpului central, este format din două panouri cu o suprafață totală de 6  m 2 . Suprafața panourilor solare a fost aleasă pentru a îndeplini funcția de frână de aer. Depășește cerințele de energie: de asemenea, fiecare ansamblu este format dintr-un panou acoperit cu celule solare pe bază de arsenidă de galiu și un panou care utilizează celule solare din siliciu mai puțin eficiente. La fiecare capăt este un clapet de tragere care este utilizat pentru a modula frâna de aer . Panourile solare produc pe orbita lui Marte și la începutul unei misiuni 980  wați când planeta este cea mai apropiată de Soare și 660 wați când Marte se află în vârful orbitei sale heliocentrice . Energia este stocată în două baterii de nichel-hidrogen cu o capacitate unitară de 20 ampere-oră .

Telecomunicații

Contactul radio cu Pamantul sunt realizate din X-band , dar nava spatiala , de asemenea , poarta ca un transmițător de operare experimental în banda Ka . Odată desfășurată, antena parabolică cu câștig mare de 1,5 metri diametru este orientată permanent spre Pământ datorită unui sistem cardanic care oferă două grade de libertate . În funcție de distanța relativă dintre Pământ și Marte, rata este între 10 și 85  kilobiți / secundă . Sonda spațială are, de asemenea, patru antene cu câștig mic (două de transmisie și două de recepție) care sunt utilizate atunci când antena cu câștig ridicat nu mai este îndreptată spre Pământ. Amplificatorul are 25 de wați.

Calculator

La bord calculator , identic cu cel al Mars Observer , cuprinde un 16-biți Marconi 281 microprocesor , folosind un set de instrucțiuni de tip MIL-STD-1750A cu o memorie read-only de 22 kilo cuvinte (16 biți cuvinte) și o amintire trăiește 128 kilo Cuvinte. În timp ce Mars Pathfinder , lansat cu puțin timp înainte, are un computer de zece ori mai rapid, managerii de proiect preferă acest model vechi de zece ani, deoarece poate prelua 84% din software - ul folosit pentru controlul sondei spațiale. Din contra, AMS este prima navă spațială care înlocuiește banda magnetică de tip stocare în masă cu o memorie flash care are avantajul de a oferi o flexibilitate operațională mare. Are două amintiri de acest tip, cu o capacitate unitară de 375 megaocteți . Prezența a două amintiri optimizează transmiterea datelor către Pământ, care are loc în timp ce instrumentele funcționează.

Instrumente științifice

Mars Global Surveyor preia cinci instrumente dezvoltate inițial pentru misiunea Mars Observer .

Camera MOC

Camera MOC ( Mars Orbiter Camera ) utilizează detectoare tip push-broom (senzor de pieptene) și combină două instrumente distincte:

  • prima este o cameră cu un teleobiectiv puternic , care reprezintă cea mai mare parte a volumului. Optica este un telescop Ritchey-Chrétien caracterizat printr-o deschidere de 35  cm , o distanță focală de 3,5 metri (f / 10) și un unghi de câmp de 0,4 °. Detectorul are două tablouri CCD formate din 2048 elemente de 13 microni . Întregul atinge o rezoluție spațială teoretică de 1,41 metri pe pixel la o altitudine de observație de 380  km . Această cameră este concepută pentru a obține imagini detaliate ale structurilor geologice ale suprafeței cu o rezoluție spațială eficientă între 2,5 și 3  metri .
  • a doua constă din două camere atașate la capacul optic al teleobiectivului și prevăzute cu un obiectiv cu unghi larg cu caracteristici optice foarte similare: una observă cu un filtru albastru ( lungimea de undă 450 - 500  nm ), celălalt cu un filtru roșu ( 575 - 625  nm ). Distanța focală este de 11,4 și 11  milimetri (f / 6,3 și f / 6,4), iar unghiul de vedere este de 140 °. Detectorul are două tablouri CCD formate din 3456 de elemente de 7 microni . Întregul atinge, la o altitudine de 380  km , o rezoluție spațială teoretică de 280 de metri pe pixel la nadirul satelitului și de 2  km atunci când se urmărește pe membrul planetei. Camerele cu unghi larg oferă imagini globale ale atmosferei și suprafeței lui Marte pentru a identifica principalele fenomene atmosferice.

Masa MOC este de 21  kg și consumul său mediu de energie în funcțiune este de 8 wați.

Spectrometru cu infraroșu TES

De spectrometru TES ( Thermal Spectrometru de emisie ) radiații analiză infraroșu emisă de suprafață. Instrumentul constă dintr-un spectrometru , un bolometru care măsoară strălucirea și un canal care măsoară reflectanța . Spectrometrul este un interferometru Michelson care cuprinde șase câmpuri optice cu o rezoluție spațială de 3  km . Măsoară 143 benzi spectrale cuprinse între 6,25 și 50 microni cu o rezoluție spectrală de 5 și 10. Bolometrul își efectuează măsurătorile în benzile spectrale cuprinse între 4,5 și 100 microni cu o rezoluție spațială de 3  km . Reflectanța este măsurată în banda spectrală între 0,3 și 2,7 microni. Instrumentul este echipat cu o oglindă mobilă, care face posibilă orientarea fie a suprafeței planetei spre nadirul sondei spațiale, fie a membrului , fie a spațiului. TES folosește un microprocesor 80C86 cu 0,6 megabyte RAM . Datele colectate fac posibilă în special determinarea principalelor caracteristici ale rocilor și solului: granularitatea, identificarea mineralelor. Instrumentul este, de asemenea, utilizat pentru a determina natura și poziția norilor și a prafului. Masa TES este de 14,1  kg, iar consumul său de energie în funcțiune este de 13,2 wați.

Altimetru laser MOLA

MOLA cu laser altimetru ( Mars Orbiter Laser Altimeter ) măsoară altitudinea suprafeței lui Marte cu ajutorul unui laser , Nd-YAG . Acesta constă din 44 de rânduri de 1000  diode care emit impulsuri de 7,5 nanosecunde de zece ori pe secundă. Impulsurile emise în lungimea de undă de 1064  nanometri sunt reflectate de sol și lumina de retur este colectată de un telescop Cassegrain de 0,5 metri în diametru cu o distanță focală de 0,74 metri. Lumina reflectată este filtrată pentru a îndepărta reflexiile luminii solare de pe sol înainte de a fi tratată cu un senzor folosind fotodioduri până la avalanșă la siliciu . Obiectivul este de a produce o hartă topografică de înaltă rezoluție (0,2 x 0,2 °) cu o precizie verticală de cel puțin 30 de metri, hărți mai focalizate cu o precizie verticală de 2 metri și de a oferi o hartă globală (0,2 x 0,2 °) reflectivitate a suprafața lui Marte cu o precizie de aproximativ 20%. Masa instrumentului MOLA este de 25,9  kg, iar consumul său de energie în funcțiune este de 30,9 wați.

Magnetometru MAG și reflectometru de electroni ER

Magnetometru MAG și reflectometrului electronilor ( AMS Electron Reflectometru ) trebuie să identifice caracteristicile câmpului magnetic al Pământului sau prin determinarea intensității persistență a imaginii și direcția. Magnetometrul tri-axial fluxgate este duplicat cu senzori montați la capetele panourilor solare. Instrumentul utilizat pentru măsurarea câmpurilor magnetice a căror intensitate este cuprinsă între 16 și 65 536  n T . Reflectometrul de electroni folosește un senzor cu o deschidere de 360 ​​° x 14 °. Detectorul asociat face posibilă măsurarea atât a unghiului de sosire a electronilor cu o precizie de 22,5 grade, cât și a nivelului de energie în conformitate cu 30 de praguri între 10  eV și 20  keV cu o precizie ( Lățime la înălțime medie ) ΔE / E de 0,25. Masa ansamblului MAG / ER este de 5,4  kg, iar consumul său de energie în funcțiune este de 4,6 wați.

Oscilator ultra stabil

Un oscilator ultra-stabil care furnizează un semnal radio deosebit de precis este folosit pentru a efectua experimente bazate pe sistemul de comunicație al sondei spațiale (RSI Radio Science Investigations ). Acestea sunt, pe de o parte, experimente cu ocultarea radio  : atunci când atmosfera marțiană se interpune între instrument și Pământ (cu puțin înainte de survolarea polilor), modificările care afectează undele radio permit determinarea anumitor proprietăți ale acestui atmosfera. Același sistem este utilizat pentru a măsura caracteristicile câmpului gravitațional marțian; neregulile care afectează structura internă a planetei sunt determinate prin măsurarea prin efect Doppler a accelerațiilor și a decelerărilor sondei spațiale care rezultă din variațiile locale ale câmpului gravitațional marțian. Instrumentul are o masă de 1,3  kg și consumă 1,3 wați când funcționează.

Releu radio

La momentul concepției lui Mars Observer și Mars Global Surveyor , este planificat ca mai multe mașini să fie trimise pe solul lui Marte: doi landeri mici și doi penetratori transportați de misiunea rusă Mars 96, apoi misiunea americană Mars Polar Lander . Pentru a reduce masa sistemului de telecomunicații al acestor dispozitive, acestea sunt concepute pentru a comunica cu un orbitator marțian care servește ca releu cu Pământul. Acest proces face posibilă limitarea dimensiunii și complexității antenei (o antenă elicoidală simplă lungă de 86  cm ), precum și a masei și a consumului de energie al emițătorului radio. Sistemul transmite în banda UHF cu o viteză de 128 kilobiți pe secundă atunci când orbitatorul este la 1300  km distanță, scăzând la 8 kb / s la 5000  km . MGS este primul orbitator care joacă acest rol de releu și poartă un sistem de telecomunicații dedicat cu o masă totală de 10,5  kg, inclusiv o antenă cilindrică pentru a comunica cu mașinile de pe solul marțian. În practică, MGS nu va juca rolul de releu radio pentru misiunile planificate, deoarece acestea nu reușesc și nu reușesc să-și depună dispozitivele pe solul lui Marte. Dar MGS va juca un rol central, orbitatorul Mars Odyssey din 2001 fiind echipat în mod similar, în transmiterea datelor științifice colectate de cei doi rover MER din 2004 până în 2006.

Conduita misiunii

Lansarea și tranzitul către Marte (noiembrie 1996 - septembrie 1997)

Se deschide fereastra de lansare pe Marte6 noiembrie 1996și se închide pe 25 din aceeași lună. Lansat Mars Global Surveyor7 noiembrie 1996de la baza Cape Canaveral din Florida printr-o rachetă Delta-7925 și este plasată pe o orbită de așteptare în jurul Pământului. A treia etapă a rachetei cu combustibil solid - de tip Star 48 B - este lansată pentru a introduce sonda spațială într-o orbită heliocentrică de 0,98 × 1,49 unități astronomice în fața lui Marte. Cele Panourile solare sunt implementate o oră după lansare , dar telemetrie transmise de către nave spațiale arată că una dintre cele două aripi nu a blocat în poziția sa finală. În timpul tranzitului dintre Pământ și Marte, se efectuează trei corecții de parcurs folosind propulsia principală. Premiera are loc pe21 noiembrie. Schimbă viteza sondei spațiale cu 27  m / s pentru a corecta direcția sondei, care până atunci nu se îndrepta exact spre Marte pentru a împiedica stadiul Star 48B să pătrundă în atmosfera marțiană și să contamineze planeta. Următoarele două corecții au loc la20 martie 1997 si 25 august.

Introducere pe orbită și frânare aeriană (septembrie 1997 - februarie 1999)

12 septembrie 1997, după un tranzit de aproximativ 300 de zile, Mars Global Surveyor ajunge lângă Marte. Sonda spațială își aprinde motorul principal timp de 22 de minute, ceea ce o încetinește cu 990  m / s și îi permite să se introducă într-o orbită extrem de excentrică  : periapsul este la 262  km deasupra emisferei nordice, iar apoapsul este situat la 54 026 km deasupra emisfera sudica; perioada este de 45 de ore. Operațiunile de frânare aeriană pot începe apoi. Având în vedere lipsa blocării unuia dintre panourile solare, NASA a decis să crească altitudinea perigeului planificat, astfel încât presiunea și temperatura să fie mai puțin importante, atunci când sonda spațială este încetinită de scufundările sale în „atmosferă”. Propulsia este utilizată pe scurt pentru a reduce perigeul la 150  km . MGS face o primă trecere prin straturile superioare ale atmosferei marțiene, iar inginerii, după ce au verificat că comportamentul sondei spațiale este cel așteptat, decid să continue. Începând2 octombrieperigeul este redus la 110  km . De fiecare dată când trece prin atmosferă, perioada orbitală este redusă cu 75 de minute. Dar sonda spațială suferă o presiune de 0,53 pascal, ceea ce face ca aripa care transportă panourile solare să se îndoaie cu 13 grade. Imaginile făcute cu ajutorul căutătorului de stele ale MGS par să prezinte bucăți mici de grafit care se desprind de structura panourilor solare. Fenomen agravant, sub efectul furtunilor de praf care sunt declanșate odată cu sosirea izvorului marțian, presiunea suferită de sonda spațială în timpul scufundărilor sale trece la 0,9 pascal. De asemenea12 octombrie, inginerii JPL decid să oprească operațiile frânei de aer ridicând perigeul pentru a analiza situația înainte ca sonda spațială să sufere daune ireversibile. După efectuarea simulărilor din datele de telemetrie transmise de MGS, inginerii NASA deduc că panoul solar este, fără îndoială, mai deteriorat decât se aștepta și decid să reia frâna de aer limitând presiunea la 0,2 pascal. Suferă panoul solar deteriorat.

Având în vedere această nouă constrângere, faza de frânare aeriană care, conform scenariului inițial, urma să se extindă pe trei luni este reprogramată pe o perioadă mult mai lungă: acum este împărțită în trei faze care se termină în Februarie 1999, sau la 18 luni de la inserarea sondei spațiale pe orbita sa marțiană. În timpul primei faze care se întinde de la7 noiembrie 1997 la Martie 1998, sonda spațială se aruncă la o altitudine de 135  km și perioada orbitei este redusă datorită frânei de aer de la 35 de ore la 11,64 ore. Deși sonda spațială nu se află pe o orbită propice observațiilor științifice, sunt realizate câteva imagini în această perioadă pentru a identifica locurile de aterizare ale următoarelor sonde spațiale din programul NASA. Se efectuează și primele citiri altimetrice, în special pe calotele de gheață, Valles Marineris și în emisfera nordică. În cele din urmă, scufundările în atmosferă oferă date interesante cu privire la variațiile densității atmosferei și a vânturilor la altitudine mare.

Aprilie până la Septembrie 1998, Mars Global Surveyor începe faza a doua. Operațiile frânei de aer sunt oprite pentru a modifica planul orbital și a-l regla în conformitate cu obiectivele științifice. Cu toate acestea, din cauza schimbărilor în cursul frânei de aer, zborul peste fața iluminată va fi de la sud la nord, contrar celor planificate. În această fază, sunt colectate o mulțime de date științifice; peste 2.000 de imagini, milioane de spectre electromagnetice și sute de ocultări radio . De patru ori, sonda spațială a trecut aproape de luna lui Marte, Phobos . 19 august, face fotografii de înaltă definiție când trece la o distanță de 1.080  km de ea. Sunt realizate imagini ale locurilor de aterizare ale sondelor Viking și Mars Pathfinder . MOLA altimetru arată că capacul polar este situat într - o depresiune de 5 de km adâncime  și se ridică cu 3  de km deasupra terenului din jur, dar că a fost , fără îndoială , mult mai mare în trecut. SfârșitSeptembrie 1998, operațiunile de frână cu aer au fost reluate. În timpul acestei a treia și ultimei faze, camera nu este utilizată, dar magnetometrul colectează date care arată că anomaliile magnetice sunt concentrate în zone foarte vechi ale emisferei sudice și că originea lor este, prin urmare, foarte veche. 4 februarie 1999, o manevră finală cu un delta-v de 62  m / s finalizează faza de circularizare a orbitei prin ridicarea perigeului la o altitudine de 377  km . După finalizarea a 1.284 de orbite, dintre care 891 au inclus o scufundare în atmosfera marțiană, sonda spațială se află pe orbita de lucru vizată.

Operațiuni științifice (martie 1999 - octombrie 2006)

Operațiile de cartografiere încep în continuare 3 martie 1999și sunt programate să dureze un an marțian complet, adică echivalentul a doi ani de pe Pământ. Dincolo de această dată, orbitatorul trebuie utilizat în principal pentru a servi ca releu de telecomunicații între, pe de o parte, landerii și roverii de pe solul marțian și, pe de altă parte, Pământul. 27 mai, NASA a produs o primă hartă topografică a suprafeței lui Marte realizată din 27 de milioane de măsurători ale altimetrului MOLA cu o rezoluție de 60  km . Misiunea primară a MGS se termină31 ianuarie 2001. Pierderea Mars Climate Orbiter , care urma să ajungă pe orbita Marte în septembrie, privește agenția spațială americană de o alternativă. NASA decide asupra unei prime prelungiri a misiunii MGS până laAprilie 2002. 30 iunie 2001, oscilatorul altimetrului eșuează. MOLA, acum în afara serviciului, a efectuat 640 de milioane de măsurători care oferă o hartă topografică cu o rezoluție de 300  m × 3.000  m .

O a doua prelungire a misiunii a fost aprobată până la sfârșitul anului 2004, apoi a treia până la sfârșitul anului 2006 parțial la cererea planetologului responsabil de știință și a proiectantului camerei MOC. Pentru această ultimă prelungire, bugetul anual alocat operațiunilor este redus de la 20 la 7,5 milioane de dolari. În acel moment, inginerii au dezvoltat o tehnică numită CPROTO ( Compensated Pitch and ROll Targeted Observation ) care, prin sincronizarea camerei mai precis (printr-o rotație lentă a sondei spațiale) cu mișcarea sondei pe orbita sa, face posibilă pentru a crește rezoluția în direcția nord-sud de la 4 - 5  metri la 1,5 metri. Această tehnică este utilizată în special pentru a fotografia în 2004 urmele roților rover-ului Spirit și pentru a găsi urmele aterizării roverului Opportunity . 20 septembrie 2005, MGS, care se află în jurul Marte de opt ani, bate recordul de rezistență pentru landerul Viking 1 .

Sfârșitul misiunii (noiembrie 2006)

În 2006, Mars Global Surveyor , care orbitează Marte de zece ani - mult mai mult decât durata de viață prezisă la concepția sa (cinci ani) - a început să dea semne de îmbătrânire. În iulie și apoi în august, computerul principal și computerul de rezervă s-au defectat temporar. Cu toate acestea, sonda spațială are suficiente propulsori pentru a continua să funcționeze până la mijlocul anilor 2010 și NASA decide în noiembrie să își extindă misiunea pentru a patra oară. 2 noiembrie 2006, operatorii de la sol trimit o instrucțiune de rutină pentru a schimba orientarea panourilor solare pentru a reduce încălzirea lor. În timp ce sonda spațială urma să reia contactul două ore mai târziu, nu se recepționează semnal pe Pământ. În zilele următoare, toate încercările de restabilire a contactului eșuează. Camera sondei spațiale MRO , care a ajuns recent pe orbita sa marțiană, este folosită pentru a încerca să facă o fotografie MGS pentru a putea face un diagnostic vizual. Instrucțiunile orbe sunt trimise către MGS pentru ca orbitatorul să transmită comunicațiile sale prin intermediul roverului Opportunity care supraveghează solul marțian. Dar toate aceste încercări de diagnostic și depanare eșuează și NASA formalizează,28 ianuarie 2007, pierderea Mars Global Surveyor .

Comisia internă de anchetă numită de NASA pentru a identifica sursa pierderii își publică concluziile în aprilie 2007. Urmărește evenimentele care au urmat trimiterii de comenzi către sonda spațială de către operatori2 noiembrie. La primirea acestora, sonda spațială a încercat să schimbe orientarea panourilor sale solare dincolo de opritorul care limitează aceste mișcări. Calculatorul de bord , pe detectarea acestor încercări, a intrat în modul de supraviețuire . Intrarea în acest mod a declanșat, în mod normal, o modificare a orientării navei spațiale, dar noua sa poziție a provocat prea multă încălzire a uneia dintre cele două baterii expuse direct Soarelui. Computerul de bord a dedus în mod eronat că această supraîncălzire se datorează unei supraîncărcări electrice și a întrerupt încărcarea bateriei. Deși a doua baterie a continuat să se încarce normal, nu a putut satisface nevoile navei și ale instrumentelor: energia disponibilă a fost epuizată după aproximativ douăsprezece ore, provocând pierderea sondei spațiale. Originea acestor defecțiuni pot fi găsite în modificarea involuntară de către operatori, două luni înainte, a doua operare parametri din cele de pe software - ul -board . Modificarea primului parametru este la originea mișcărilor anormale ale panourilor solare, în timp ce al doilea parametru a împiedicat sonda spațială să-și îndrepte antena parabolică către Pământ pentru a transmite elementele care ar fi făcut posibilă efectuarea unui diagnostic și să intervină la timp.

Următoarea generație: Mars Reconnaissance Orbiter

Sonda spațială Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) a NASA care orbitează Marte pe10 martie 2006și, după o fază dedicată frânării aeriene , a început să colecteze date științifice din septembrie același an. MRO continuă să colecteze date de la MGS. Camera sa HiRISE are o rezoluție spațială de 0,3 până la 0,6  metri , de șase ori mai bună decât camera MOC, instrumentul principal al MGS. Sistemul său de telecomunicații permite un flux de 6 megabiți pe secundă, sau de 10 ori mai mare decât cel al predecesorului său.

Rezultate

Mars Global Surveyor este prima misiune care a revenit pentru a studia planeta Marte din sondele spațiale ale programului Viking lansate cu douăzeci de ani mai devreme. În timpul șederii sale, sonda spațială a colectat și a transmis aproximativ 5 terabiți de date și mai mult de 244.000 de imagini. Limitată de viteza sistemului de telecomunicații de 1.000 de ori mai mică decât volumul de date generate de camera sa MOC, MGS a transmis totuși 97.000 de imagini de înaltă definiție care acoperă 5,2% din suprafața lui Marte. Și-a îndeplinit pe deplin obiectivele științifice pentru un cost total estimat la 377 milioane de dolari, ceea ce l-a făcut, având în vedere rezultatele științifice produse, una dintre cele mai profitabile misiuni ale NASA.

Altimetrul MOLA a făcut posibilă desenarea unei hărți topografice excepțional de precise și spectaculoase a lui Marte, care încă servește drept referință la începutul anului 2016. Cea mai izbitoare trăsătură a planetei este dihotomia dintre o emisferă sudică formată din teren înalt, presărat cu cratere și îmbătrânit ( Noachien ) și emisfera nordică acoperită cu câmpii la o altitudine de 3 până la 6  km mai mică , practic lipsită de relief aparent și formată din soluri mai tinere cu puține cratere vizibile. Marte este un elipsoid ușor aplatizat (20  km ) datorită rotației planetei. Polul nord este cu aproximativ 6  km mai jos decât polul sud, ceea ce face ca centrul de masă al planetei să se deplaseze de la centrul elipsoidului cu aproximativ 3  km pe axa care leagă polii. Centrul de masă este, de asemenea, mutat lateral cu aproximativ 1,4  km din cauza bombei Tharsis . Diferența dintre cel mai jos punct al lui Marte situat în bazinul de impact mare din Hellas Planitia și vârful vulcanului gigant Olympus Mons depășește cu 30  km diferențialul de 20  km găsit pe Pământ. Studiul câmpului gravitațional marțian, dedus din accelerațiile MGS măsurate prin efectul Doppler asupra semnalului radio, a confirmat dihotomia dintre emisfera sudică și emisfera nordică a planetei: în sud, scoarța este groasă, cu mici ' anomalii , în timp ce în nord se subțiază și conține multe anomalii. Cele mai notabile anomalii se găsesc la nivelul vulcanilor din cupola Tharsis și Valles Marineris . În emisfera nordică, unele anomalii nu au corespondență topografică și ar putea corespunde bazinelor de impact pline cu depozite vulcanice sau sedimente.

Câmpul magnetic al lui Marte

Prima descoperire atribuibilă Mars Global Surveyor a fost făcută de magnetometrul său MAG / ER și reflectometrul de electroni . În timp ce nicio magnetosferă , manifestarea obișnuită a unui câmp magnetic , nu a fost identificată de sondele spațiale anterioare, instrumentul face posibilă descoperirea faptului că Marte are un astfel de câmp a cărui intensitate atinge 1,5  µ T la 100  km altitudine. Acest câmp magnetic nu are structura dipolară care ar rezulta din efectul dinamo produs de mișcările unui miez lichid în inima planetei, așa cum este cazul Pământului. Rezultă dintr-un magnetism remanent , de până la treizeci de ori mai mare decât cel al scoarței terestre care își are originea în scoarța (cunoscută sub numele de câmpul crustal) din anumite regiuni antice geologic din emisfera sudică și, în special, din regiune. De Terra Cimmeria și Terra Sirenum . Pe parcursul celor nouă ani de misiune, sonda măsoară parametrii magnetici de deasupra suprafeței marțiene. MGS / MAG colectează date vectoriale de la o altitudine de obicei 400  km , uneori apropiindu-se de 90  km de la suprafață, iar MGS / ER ( MGS Electron Reflectometer ) măsoară magnetismul total de la o altitudine de 185  km în medie. În ciuda lungimii sondajelor efectuate de MGS / ER, cartografierea efectuată de MGS rămâne incompletă. Anomaliile magnetice măsurate de MGS sunt structurate în benzi paralele (a se vedea diagrama opusă). Absența unui câmp crustal peste bazinele de impact ale emisferei sudice, cum ar fi Hellas și Argyre, este în general interpretată ca o indicație că Marte nu mai avea un câmp magnetic global în timpul acestor impacturi, deși este, de asemenea, posibil ca răcirea materialelor la nivelul locul impactului a fost prea rapid pentru a permite alinierea magnetizării lor posibile cu câmpul magnetic global. Interpretarea actuală la momentul publicării acestor rezultate este că planeta Marte a avut la crearea sa un câmp magnetic creat de un miez lichid, dar că câmpul a încetat să mai existe după 300 până la 500 de milioane de d ani în momentul formării din aceste bazine de impact, acum aproximativ 4 miliarde de ani.

Detectarea hematitei

Cea mai importantă descoperire făcută cu ajutorul datelor din spectrometrul cu infraroșu TES este prezența hematitului cenușiu la două situri: în regiunea Terra Meridiani , în apropierea ecuatorului marțian la 0 ° longitudine, și în Aram Chaos , lângă Valles Marineris . Aceste boabe cristalizate de oxid de fier, care se formează într-un mediu apos sau prin alterarea terenurilor prin trecerea apei, au stârnit un mare interes științific deoarece constituie o indicație a prezenței apei lichide în trecutul îndepărtat. Roverul Opportunity va fi trimis într-o regiune numită Meridiani Planum, ea însăși situată în regiunea Terra Meridiani, pentru a studia hematitele detectate de MGS.

Un sol de natură vulcanică

Datele colectate de spectrometrul cu infraroșu TES arată că suprafața lui Marte are în esență două categorii principale de teren. The bazaltului , roci vulcanice scăzut de siliciu produse de lava foarte fluid curge domină zonele muntoase din emisfera sudică, în special în regiunea Syrtis Major , Terra Cimmeria și Noachis Terra . În emisfera nordică și mai ales în Acidalia Planitia , în nord-vestul Syrtis Major și în câmpiile Vastitas Borealis , roca dominantă este andezitul , de asemenea vulcanic, dar cu un conținut mai mare de silice și care este format din lave mai puțin fluide.

Atmosfera lui Marte

Extensiile succesive ale misiunii au făcut posibilă studierea detaliată a schimbărilor climatice legate de ciclul anotimpurilor. MOLA altimetru variații măsurate în grosimea calotelor polare datorate sublimarea , transportul și depunerea de apă și dioxid de carbon sub efectul variațiilor de temperatură. La latitudini peste 80 °, grosimea stratului de gheață scade cu câțiva metri. Masa schimbată între suprafață și atmosferă de-a lungul anotimpurilor reprezintă o proporție remarcabilă de 50 de miliarde de mii din masa totală a planetei și a fost măsurat impactul acesteia asupra câmpului gravitațional. MGS a observat 10.500 de furtuni locale de praf în timpul celor 4,8 ani marțieni (Septembrie 1997-Octombrie 2006). Acestea apar pe tot parcursul anului, cu o concentrație mai mare atunci când longitudinea solară (Ls) a lui Marte este cuprinsă între 130 ° și 340 °. Fenomenul minor al turbulențelor de praf, dintre care MGS a observat 12.000 de apariții, nu pare să fie corelat cu furtunile de praf. De la un an la altul, evenimentele meteorologice remarcabile (furtuni puternice de praf, nori extinse) se repetă în aceleași perioade (Ls ± 7,5 °). Doar furtunile care afectează zone întinse sau întreaga planetă par imprevizibile. Dar ne putem aștepta în fiecare an marțian că întreaga atmosferă va fi prăfuită atunci când Ls este între 210 ° și 240 °. MGS a observat o singură furtună de praf planetară în timpul șederii sale. A început acest lucru15 iunie 2001în Hellas Planitia . Cel mai puternic front de furtună înainta cu o viteză de 30  m / s . O creștere a temperaturii atmosferei de 30 până la 40  ° C a fost măsurată de spectrometrul TES și s-au observat modificări notabile la nivelul capacelor polare datorită acestor variații de temperatură. 4 iulie, la vârful furtunii, suprafața planetei a devenit invizibilă, cu excepția câtorva vârfuri care ieșeau din norii de praf. Efectele sale nu s-au epuizat complet până la câteva luni după ce a început.

Determinarea frecvenței impacturilor meteorice

La începutul anului 2006, proiectanții camerei MOC au realizat că imaginile luate cu obiectivul unghi larg al instrumentului lor ar putea fi folosite pentru a localiza craterele de impact apărute de la sosirea MGS. Fotografiile cu Amazonis , Tharsis și Arabia Terra sunt realizate între ianuarie șiMartie 2006 și sunt comparate cu imaginile realizate în timpul campaniei de sondaj topografic din Mai 1999. Sunt identificate 19 noi pete negre care corespund unui număr cât mai mare de efecte care au avut loc în ultimii 7 ani. Noile cratere sunt mici, de la 2 metri la câteva zeci de metri. Observațiile sunt de acord cu modelele utilizate pentru a determina vârsta terenului din densitatea și dimensiunea craterelor de impact.

Lunile lui Marte

În timpul zborurilor lunii Phobos efectuate în primul an, MGS măsoară temperatura suprafeței cu spectrometrul cu infraroșu TES și face prim-planuri cu camera MOC. Aceste măsurători permit estimarea că suprafața acestui satelit este compusă din resturi pulverulente de o grosime de cel puțin un metru, rezultatul a milioane de ani de bombardamente meteorice. Temperatura scade de la câteva grade sub zero la -112  ° C în timpul ciclului zi / noapte, care durează 7 ore.

Formațiuni de suprafață

La sfârșitul misiunii primare a Mars Global Surveyor (1997-2001), principalele descoperiri făcute folosind fotografiile făcute de camera MOC și interpretarea lor a timpului au fost rezumate într-un articol publicat de designerul.cameră și planetolog Michael Malin asistat de K. Edgett:

  • planeta are o crustă care, spre deosebire de Lună de exemplu, este alcătuită din mai multe straturi cu o grosime care poate ajunge la 10  km sau mai mult. Pentru a produce aceste straturi, cantități mari de materiale au fost meteorizate , transportate și apoi depozitate;
  • emisfera nordică este probabil la fel de craterată ca și emisfera sudică, dar majoritatea craterelor sunt îngropate;
  • multe structuri geologice aparente, cum ar fi craterele de impact, au fost odată îngropate, dar au fost recent dezgropate;
  • s-au descoperit sute de râpe. Acestea ar fi putut fi formate prin circulația apei lichide. Unele dintre aceste formațiuni sunt recente;
  • ca și pe Pământ, roca de bază a suprafeței lui Marte este acoperită aproape peste tot cu straturi de material, cu excepția zonelor deosebit de abrupte. Acest strat este uneori neted, uneori presărat cu cavități. Unii cred că aceste cavități au fost create de gheața de apă care scapă prin sublimare  ;
  • unele dungi negre sunt create de vârtejuri de praf . Urmele lăsate de aceste vârtejuri se schimbă rapid, unele în spațiul unei luni;
  • capacul sudic rezidual seamănă cu Gruyere. Gaurile au, în general, câțiva metri adâncime. Se pare că se adâncesc în fiecare an, ceea ce pare să implice că regiunea sudică sau emisfera se încălzește. Dar această ipoteză a schimbărilor climatice nu este confirmată de observațiile făcute cu alte instrumente;
  • în infraroșu spectrometru studiat compoziția mineralogică și atmosfera planetei. TES a calculat că clima planetei s-a răcit de când sondele vikingi își făcuseră observațiile cu 20 de ani mai devreme;
  • măsurătorile arată, de asemenea, că practic întreaga suprafață a lui Marte este acoperită de sol de origine vulcanică;
  • unele zone au sute de bolovani de mărimea unei case. Existența lor implică faptul că anumite materiale de pe suprafața lui Marte sunt suficient de compactate pentru a rămâne coezive chiar și atunci când au rulat pe o pantă. Majoritatea acestor materiale apar în regiunile vulcanice, deci este probabil ca acestea să fie bucăți de lavă;
  • s-au observat sute de dungi negre. Majoritatea oamenilor de știință consideră că acestea sunt avalanșe de praf. Dar unii cercetători cred că apa ar putea fi implicată în formarea lor;
  • MGS a detectat aproximativ douăzeci de cratere de impact care au apărut după ce MGS a ajuns pe orbita sa marțiană. Craterul în sine (podul negru) este foarte mic (câteva zeci de metri) în comparație cu zona acoperită de resturile ridicate de impact și de impacturile secundare care se extind pe câteva sute de metri.

Validarea noilor tehnici spațiale

Din punct de vedere tehnic, progresul misiunii a făcut posibilă validarea soluției de frână cu aer care să fie plasată pe o orbită joasă în jurul Marte. Această soluție va fi utilizată pentru următoarele trei orbite ale NASA : Mars Climate Orbiter lansat în 1999, Mars Odyssey (2001) și Mars Reconnaissance Orbiter (2005). Testele efectuate utilizând în paralel un emițător radio experimental care funcționează în banda Ka și emițătorul operațional care funcționează în banda X au demonstrat că utilizarea benzii Ka a făcut posibilă multiplicarea cu trei a ratei de date. Dezvoltarea acestei noi tehnici de comunicații va fi continuată ca parte a misiunii tehnologice Deep Space 1 .

Suport pentru operațiunile altor nave spațiale

Timp de un deceniu, Mars Global Surveyor a oferit sprijin pentru alte misiuni ale Marte ale NASA . Antena sa de releu a transmis 7,7 gigabiți de date științifice și telemetrie produse de rover-urile MER pe Pământ . A jucat un rol critic în misiunea Spiritului dinianuarie 2004prin transmiterea datelor reintrării sale atmosferice . Imaginile sale au fost folosite pentru a identifica cele mai favorabile locuri de aterizare pentru rover-urile MER, Mars Polar Lander și Phoenix , pentru a determina condițiile meteorologice în timpul fazelor frânei aeriene ale orbitarilor care au ajuns pe orbita marțiană din 2001, pentru a observa condițiile meteorologice imediat înainte de aterizare și a pentru a localiza urme de Mars Polar Lander și Beagle 2 sondele .

Repercusiuni culturale și politice

Numeroasele imagini furnizate de MGS ajută la reaprins interesul publicului larg pentru explorarea spațiului, care se manifestă de exemplu în cinematografie prin lansarea Misiunii pe Marte și Planeta Roșie în 2000 . În plus, succesul MGS a încurajat finanțarea mai multor misiuni la sfârșitul anilor '90.

Note și referințe

Note

  1. Costul producerii camerei MOC, estimat la 5-6 milioane, a ajuns în cele din urmă la 23,7 milioane de dolari. 40% din costul suplimentar este atribuit modificărilor aduse specificațiilor sau procedurilor la inițiativa centrului JPL sau NASA, 25% problemelor întâmpinate în timpul dezvoltării, 20% lipsei de experiență sau neînțelegeri și 15% unei creșteri în performanță ( Malin și Edgett 2010 ).
  2. Datorită orbitei foarte eliptice parcurse în această fază, camera MOC funcționează cu variații neprevăzute de temperatură care îi distorsionează oglinzile și reduc rezoluția spațială cu un factor de 2 până la 3 ( Malin și Edgett 2001 ).
  3. Propulsorii sunt esențiali pentru controlul atitudinii (desaturarea roților de reacție) și pentru corectarea orbitei.

Referințe

  1. (în) Malin Space Science Systems și California Institute of Technology - Mars Global Surveyor's Mars Orbiter Camera - 7 octombrie 2002 „  MGS MOC Release No. MOC2-320, 7 octombrie 2002  ”, care arată chiar de la gulii unui strat geologic precis care este clar vizibil la rezoluție maximă.
  2. Albee și colab. 2001 , p.  23291
  3. Ulivi și Harland 2009 , p.  327-328.
  4. Ulivi și Harland 2009 , p.  333.
  5. Taylor 2007 , p.  84-91.
  6. Ulivi și Harland 2009 , p.  379-381
  7. Malin și Edgett 2010
  8. (în) „  Rezumat științific  ” pe JPL NASA , Jet Propulsion Laboratory (accesat la 3 ianuarie 2016 ) .
  9. (în) „  Știința Obiectivul 1: Determinați dacă vreodată viață pe Marte A inviat  “ pe JPL NASA , Jet Propulsion Laboratory (accesat 03 ianuarie 2016 ) .
  10. (în) „  Obiectivul 2: Caracterizați clima de pe Marte  ” pe JPL , Jet Propulsion Laboratory al NASA (accesat la 3 ianuarie 2016 ) .
  11. (în) „  Obiectivul 3: Caracterizați geologia lui Marte  ” pe JPL , Jet Propulsion Laboratory al NASA (accesat la 3 ianuarie 2016 ) .
  12. (în) „  Obiectivul 4: Pregătiți-vă pentru explorarea umană a lui Marte  ” pe JPL , Laboratorul de propulsie cu jet al NASA (accesat la 3 ianuarie 2016 ) .
  13. (în) „  Obiectiv științific  ” , pe JPL NASA , Jet Propulsion Laboratory (accesat la 3 ianuarie 2016 ) .
  14. Albee și colab. 2001 , p.  23292.
  15. (ro) „  Rezumat tehnologic  ” , pe NASA JPL , JPL
  16. (ro) Arden L. Albee, Raymond E. Arvidson, Frank Palluconi și Thomas Thorpe, „  Mars Global Surveyor: Ready for launch in November 1996  ” , AIAA ,7 noiembrie 1996, p.  23291–23316 ( citiți online [PDF] ).
  17. Trusa de presă NASA , p.  27 .
  18. Albee și colab. 2001 , p.  23297.
  19. (în) R. Bunker și colab. , „  Arhitectura sistemului MGS Avionics: Explorarea limitelor moștenirii  ” , AIAA ,1994, p.  1-6 ( citiți online ).
  20. Trusa de presă NASA , p.  27-30 .
  21. Trusa de presă NASA , p.  32-33 .
  22. (în) „  Mars Global Surveyor - Mars Orbiter Camera (MOC)  ” de pe NASA NSSDC Master Catalog , NASA (accesat la 10 ianuarie 2016 ) .
  23. (în) „  Marte Global Surveyor - Spectrometru de emisie termică (TES)  ” de pe NASA NSSDC Master Catalog , NASA (accesat la 10 ianuarie 2016 ) .
  24. (în) „  Mars Global Surveyor - Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA)  ” de pe NASA NSSDC Master Catalog , NASA (accesat la 10 ianuarie 2016 ) .
  25. (în) „  Mars Global Surveyor - Magnetometru / Reflectometru cu electroni (MAG / ER)  ” pe catalogul principal NSSDC NASA , NASA (accesat la 10 ianuarie 2016 ) .
  26. DL Mitchell 2001 , p.  23420.
  27. (în) „  Mars Observer - Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA)  ” de pe NASA NSSDC Master Catalog , NASA (accesat la 10 ianuarie 2016 ) .
  28. (în) „  March Relay  ” pe JPL NASA , Jet Propulsion Laboratory .
  29. Ulivi și Harland 2009 , p.  418.
  30. Ulivi și Harland 2009 , p.  389-390.
  31. Ulivi și Harland 2009 , p.  390-392.
  32. Ulivi și Harland 2009 , p.  393-396.
  33. Albee și colab. 2001 , p.  23303.
  34. Ulivi și Harland 2009 , p.  396-401.
  35. Ulivi și Harland 2009 , p.  398-416.
  36. Ulivi și Harland 2009 , p.  416-421.
  37. (în) „  Cerințe de sistem - 3.1.1 Durată de viață  ” pe JPL , Laboratorul de propulsie cu jet ,Septembrie 1996(accesat la 8 ianuarie 2016 ) .
  38. Ulivi și Harland 2009 , p.  421-422.
  39. (în) "  Mars Global Surveyor (MGS) Spacecraft Space Loss of Contact  " , pe NASA JPL , NASA ,13 aprilie 2007.
  40. "  Mars Reconnaissance Orbiter> Mission timeline  " , Jet Propulsion Laboratory (accesat la 15 ianuarie 2016 ) .
  41. „  Mars Reconnaissance Orbiter> HiRISE High Resolution Imaging Science Experiment  ” , Laboratorul de propulsie cu jet (accesat la 15 ianuarie 2016 ) .
  42. „  Mars Reconnaissance Orbiter> Telecomunicații  ” , Jet Propulsion Laboratory (accesat la 15 ianuarie 2016 )
  43. Ulivi și Harland 2009 , p.  423
  44. Albee și colab. 2001 , p.  23307
  45. Ulivi și Harland 2009 , p.  415
  46. (în) JEP Connerney , H. Acuña , PJ Wasilewski , G. Kletetschka , NF Ness , H. Rème , RP Lin și DL Mitchell , „  Câmpul magnetic global al lui Marte și implicații pentru evoluția crustală  ” , Geophysical Research Letters , vol. .  28, n o  21,2001, p.  4015-4018 ( ISSN  0094-8276 , DOI  10.1029 / 2001GL013619 , citiți online ).
  47. (în) „  Magnetic Field Experiment MAG / ER  ” , NASA Global Mars Surveyor,9 octombrie 2007.
  48. (în) „  Vântul solar pe Marte  ” , Science @ NASA31 ianuarie 2001
  49. (în) „  Resturi ale câmpului magnetic crustal din martie  ” , Programul NASA de explorare pe Marte,22 martie 2006
  50. Rocard 2003-2006 , p.  59
  51. (în) Laurent Carporzen, Stuart A. Gilder și Rodger J. Hart, "  paleomagnetismul craterului meteoritului Vredefort și implicații pentru craterele de pe Marte  " , Nature , vol.  435,12 mai 2005, p.  198-201 ( ISSN  0028-0836 , DOI  10.1038 / nature03560 , rezumat ).
  52. Rocard 2003-2006 , p.  60
  53. (în) JL Bandfield ,, „  Distribuții globale de minerale pe Marte  ” , J. Geophys Res. , vol.  107,2002( DOI  10.1029 / 2001JE001510 , Bibcode  2002JGRE..107.5042B , citiți online [PDF] ).
  54. (ro) TD Glotch și PR Christensen, "  Cartografiere geologică și mineralogică a haosului din Aram: dovezi pentru o istorie bogată în apă  " , J. Geophys. Rez. , vol.  110,2005, E09006 ( DOI  10.1029 / 2004JE002389 , Bibcode  2005JGRE..11009006G ).
  55. (în) „  Mars Exploration Rovers - Spotlight - Hematite  ” de pe NASA JPL , Jet Propulsion Laboratory ,Septembrie 1996(accesat la 8 ianuarie 2016 ) .
  56. Ulivi și Harland 2009 , p.  419
  57. Ulivi și Harland 2009 , p.  416-418
  58. Malin și Edgett 2010
  59. Malin și Edgett 2010
  60. "  Luna marțiană Phobos șold adânc în pulbere  " , Laboratorul de propulsie cu jet ,11 septembrie 1998
  61. Malin și Edgett 2001 , p.  1-137
  62. Malin și Edgett 2001 , p.  31-35
  63. Malin și Edgett 2001 , p.  72
  64. „  Mars Global Surveyor MOC2-1618 Release  ” , Msss.com ( DOI  10.1126 / science.288.5475.2330 , accesat la 7 octombrie 2010 )
  65. (în) MC Malin , KS Edgett , LV Posiolova SM McColley și EZN Dobrea , Rata de craterare de impact actuală și activitatea contemporană a gullyului pe Marte  " , Știință , vol.  314, nr .  58052006, p.  1573–1577 ( ISSN  0036-8075 , DOI  10.1126 / science.1135156 )
  66. „  Schimbarea lui Mars Gullies sugerează apele curgătoare recente  ” , SPACE.com,6 decembrie 2006
  67. „  Mars Global Surveyor MOC2-239 Release  ” , Mars.jpl.nasa.gov (accesat la 7 octombrie 2010 )
  68. Malin și Edgett 2001 , p.  26-28.
  69. (în) „  Mars Global Surveyor MOC2-281 Release  ” , Mars.jpl.nasa.gov,24 mai 2001
  70. (în) „  Mars Global Surveyor MOC2-367 Release  ” , Msss.com,21 mai 2003.
  71. (în) Michael D. Smith , John C. Pearl , Barney J. Conrath și Philip R. Christensen , „  Un an marțian de observații atmosferice de către spectrometrul de emisie termică  ” , Geophysical Research Letters , vol.  28, n o  22,2001, p.  4263–4266 ( DOI  10.1029 / 2001GL013608 )
  72. (în) DP Hinson , "  Comparația sunetului temperaturii atmosferice Obținut prin infraroșu și ocultarea radio de către Mars Global Surveyor  " , Journal of Geophysical Research , vol.  109, n o  E122004( ISSN  0148-0227 , DOI  10.1029 / 2004JE002344 )
  73. (în) Michael D. Smith , "  Observații ale navei spațiale ale atmosferei marțiene *  " , Revista anuală a Pământului și a științei planetare , vol.  36, n o  1,2008, p.  191–219 ( ISSN  0084-6597 , DOI  10.1146 / annurev.earth.36.031207.124334 )
  74. (în) RT Clancy BJ Sandor , J. Wolff , PR Christensen , MD Smith , JC Pearl , BJ Conrath și RJ Wilson , „  O intercomparare a solului milimetric, MGS TES și măsurători ale temperaturii atmosferice Viking: variabilitate sezonieră și interanuală de temperaturi și încărcarea prafului în atmosfera globală a Marte  ” , Journal of Geophysical Research , vol.  105, n o  E4,2000, p.  9553 ( ISSN  0148-0227 , DOI  10.1029 / 1999JE001089 )
  75. (în) JF Bell , J. Wolff , MC Malin , WM Calvin , BA Cantor , MA Caplinger , RT Clancy , KS Edgett , LJ Edwards , J. Fahle , F. Ghaemi , RM Haberle , A. Hale , PB James , SW Lee , T. McConnochie , E. Noe Dobrea , MA Ravine , D. Schaeffer , KD Supulver și PC Thomas , „  Mars Reconnaissance Orbiter Mars Color Imager (MARCI): Instrument description, calibration, and performance  ” , Journal of Geophysical Research , vol.  114, n o  E8,2009( ISSN  0148-0227 , DOI  10.1029 / 2008JE003315 )
  76. Malin și Edgett 2001 , p.  76
  77. Malin și Edgett 2001 , p.  77-78
  78. (în) T. Motazedian, „ Current Flowing Water on Mars” în Lunar and Planetary Science , vol.  XXXIV,2003( citiți online [PDF] )
  79. (în) „  Apă de martie, dimensiuni ciudate Caracteristici legate de viață  ” , SPACE.com,28 martie 2003
  80. (în) "  Mars Global Surveyor MOC2-284 Release  " , Mars.jpl.nasa.gov (accesat în octombrie 2010 )
  81. (ro) JHJ Prince și colab. , "  AEROBRAKING AUTONOM: UN PROIECT, DEZVOLTARE ȘI STUDIU DE FABILITATE  " , AAS ,2011, p.  31-41 ( citiți online )
  82. (în) D. Morabito și colab. , „  The Mars Global Surveyor Ka-Band Link Experiment (MGS / KaBLE-II)  ” , NASA ,15 mai 2019, p.  1-41 ( citiți online )
  83. Malin și Edgett 2010
  84. (en) Peter J. Westwick, Into the Black: JPL and the American Space Program, 1976-2004 , Yale University Press ,octombrie 2008, 416  p. ( citiți online ) , p.  275.

Bibliografie

NASA
  • (ro) NASA / JPL, Mars Global Surveyor Arrival Press Kit ,Septembrie 1997( citiți online [PDF] )
Trusa de presă furnizată de NASA cu ocazia inserării pe orbita marțiană a sondei spațiale MGS.
  • (ro) Cerințe NASA / JPL, Mars Global Surveyor pentru nave spațiale ,Septembrie 1996( citește online )
Specificații MGS.
  • ( fr ) Jim Taylor și colab. , Mars Global Surveyor Telecommunications , Jet Propulsion Laboratory (NASA), col.  „Seria de rezumate DESCANSO de proiectare și performanță”,Mai 2001( citiți online [PDF] )
Specificații ale sistemului de telecomunicații Mars Global Surveyor . Cărți de sinteză
  • (ro) Paolo Ulivi și David M. Harland , Explorarea robotică a sistemului solar: partea 2 Hiatus și reînnoire 1983-1996 , Chichester, Springer Praxis,2009, 535  p. ( ISBN  978-0-387-78904-0 )Descrierea detaliată a misiunilor (context, obiective, descriere tehnică, progres, rezultate) sondelor spațiale lansate între 1983 și 1996.
  • (ro) Peter J. Westwick, Into the black: JPL and the American space program, 1976-2004 , New Haven, Yale University Press ,2006, 413  p. ( ISBN  978-0-300-11075-3 ) - Istoria laboratorului de propulsie cu jet între 1976 și 2004
  • (ro) Erik M. Conway, Explorare și inginerie: laboratorul de propulsie cu jet și căutarea pentru Marte , Baltimore, Johns Hopkins University Press ,2015, 418  p. ( ISBN  978-1-4214-1605-2 , citit online ) - Istoria programului de explorare marțiană al Jet Propulsion Laboratory
Rezultate științifice - articole / lucrări de sinteză
  • (ro) Arden L. Albee, Raymond E. Arvidson, Frank Palluconi și Thomas Thorpe, „  Prezentare generală a misiunii Mars Global Surveyor  ” , Journal of Geophysical Research , vol.  106, n o  E10,25 octombrie 2001, p.  23291–23316 ( citiți online [PDF] )
  • (fr) Michael D. Smith și colab. , „  Observații ale navei spațiale ale atmosferei marțiene  ” , Revista anuală a științelor planetei și planetare , vol.  36,2 ianuarie 2008, p.  191-219 ( DOI  10.1146 / annurev.earth.36.031207.124334 , citiți online [PDF] )Rezumatul observațiilor făcute asupra atmosferei marțiene de către orbitarii marțieni în 2008
  • (ro) Frédéric W. Taylor, The Scientific Exploration of Mars , Cambridge, Cambridge University Press ,2007, 348  p. ( ISBN  978-0-521-82956-4 , 0-521-82956-9 și 0-521-82956-9 )
  • Francis Rocard, Planète rouge: ultimele știri de pe Marte , Paris, Dunod , col.  „Quai des Sciences”, 2003-2006, a 2 -a  ed. , 257  p. ( ISBN  978-2-10-049940-3 și 2-10-049940-8 )
Rezultate științifice - articole ale designerilor de instrumente
  • (ro) MC Malin și KS Edgett , „  Mars Global Surveyor Mars Orbiter Camera: Interplanetary cruise through primary mission  ” , Journal of Geophysical Research , vol.  106, n o  E10,25 octombrie 2001, p.  23429–23570 ( DOI  10.1029 / 2000JE001455 , citiți online [PDF] )Principalele descoperiri făcute folosind camera MOC la sfârșitul misiunii primare
  • (ro) MC Malin , KS Edgett și colab. , „  O privire de ansamblu asupra investigației științifice a camerei Orbiter Mars 1985–2006  ” , Mars ,26 ianuarie 2010, p.  1-60 ( citiți online [PDF] )Rezumatul lucrărilor științifice efectuate folosind camera MOC pentru perioada 1985-2006
  • (ro) DE Smith și colab. , „  Mars Orbiter Laser Altimeter: Experiment summary after the first year of global mapping of Mars  ” , Journal of Geophysical Research , vol.  106, n o  E10,25 octombrie 2001, p.  23 689–23 722 ( DOI  10.1029 / 2000JE001364 , citiți online [PDF] )Rezultatele unui an marțian al măsurătorilor altimetrului MOLA
  • (ro) PR Christensen și colab. , „  Experimentul spectrometrului de emisii termice Mars Global Surveyor: descrierea investigației și rezultatele științei suprafeței  ” , Journal of Geophysical Research , vol.  106, n o  E10,25 octombrie 2001, p.  23823-23871 ( citiți online [PDF] )Rezultatele unui an marțian al măsurătorilor spectrometrului în infraroșu TES
  • (ro) MH Acuna și colab. , „  Câmpul magnetic al lui Marte: Rezumatul rezultatelor de pe orbitele de aerofrenare și cartografiere  ” , Journal of Geophysical Research , vol.  106, n o  E10,25 octombrie 2001, p.  23403–23417 ( DOI  10.1029 / 2000JE001404 , citiți online [PDF] )Studiul câmpului magnetic marțian folosind un an marțian de măsurători cu magnetometrul MAG
  • ( fr ) DL Mitchell și colab. , „  Sondarea câmpului magnetic și a ionosferei crustale a lui Marte cu reflectorometrul de electroni MGS  ” , Journal of Geophysical Research , vol.  106, n o  E10,25 octombrie 2001, p.  23403–23417 ( DOI  10.1029 / 2000JE001435 , citiți online [PDF] )Studiul crustei magnetizate și a ionosferei folosind un an marțian de măsurători cu reflectometrul ER
  • (ro) G. Leonard Tyler și colab. , „  Observații radio științifice cu Mars Global Surveyor: inserarea orbitei printr-un an Marte în orbită cartografică  ” , Journal of Geophysical Research , vol.  106, n o  E10,25 octombrie 2001, p.  23327–23348 ( DOI  10.1029 / 2000JE001348 , citiți online )Rezultatele unui an marțian de măsurători cu instrumentul radio științific RS
  • (ro) GMd Keating și colab. , „  Structura atmosferei superioare a lui Marte: măsurări in situ ale accelerometrului de la Marte Global Surveyor  ” , Știință , vol.  279, nr .  5357,13 martie 1998, p.  1672-1676 ( DOI  10.1126 / science.279.5357.1672 , citiți online )Structura atmosferei superioare dedusă din măsurătorile accelerometrului în timpul fazei de frânare cu aer.

Vezi și tu

Articole similare

MartieExplorarea spațiului pe MarteTehnici spațiale
  • Airbraking  : tehnică spațială utilizată pentru prima dată de o sondă spațială pentru a-și îndeplini misiunea principală

Link extern