ยานลงจอดขั้วโลกดาวอังคาร
ยานลงจอดขั้วโลกดาวอังคารหรือที่รู้จักกันในชื่อยานลงจอด Mars Surveyor '98 เป็น ยานอวกาศไร้คนขับน้ำหนัก 290 กิโลกรัม ที่ นาซาปล่อยขึ้นสู่ อวกาศ เมื่อวันที่ 3 มกราคม 1999 เพื่อศึกษาดินและสภาพภูมิอากาศของPlanum Australeซึ่งเป็นภูมิภาคใกล้ขั้วโลกใต้ของดาว อังคาร ยานลำ นี้เป็นส่วนหนึ่งของ ภารกิจ Mars Surveyor '98อย่างไรก็ตาม ในวันที่ 3 ธันวาคม 1999 หลังจากที่คาดว่าขั้นตอนการลงจอดจะเสร็จสมบูรณ์แล้ว ยานลงจอดก็ไม่สามารถติดต่อสื่อสารกับโลกได้อีก การวิเคราะห์ภายหลังพบว่าสาเหตุที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดของอุบัติเหตุคือการหยุดการทำงานของเครื่องยนต์ก่อนกำหนด ก่อนที่ยานลงจอดจะสัมผัสพื้นผิว ทำให้ยานพุ่งชนดาวเคราะห์ด้วยความเร็วสูง[ 2 ]
ต้นทุนรวมของยานลงจอดขั้วโลกดาวอังคารอยู่ที่ 165 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ต้นทุนการพัฒนายานอวกาศอยู่ที่ 110 ล้านดอลลาร์สหรัฐ การปล่อยยานคาดว่าจะอยู่ที่ 45 ล้านดอลลาร์สหรัฐ และการดำเนินงานภารกิจอยู่ที่ 10 ล้านดอลลาร์สหรัฐ[ 3 ]
ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับภารกิจ
ประวัติศาสตร์
ใน ภารกิจ Mars Surveyor '98มีการค้นหายานลงจอดเพื่อรวบรวมข้อมูลสภาพอากาศจากพื้นดินร่วมกับยานโคจรนาซาคาดว่าอาจมีน้ำแข็งปริมาณมากอยู่ใต้ชั้นฝุ่นบางๆ ที่ขั้วโลกใต้ ในการวางแผนยานลงจอดขั้วโลกใต้ของดาวอังคาร ปริมาณน้ำที่อาจมีอยู่ในขั้วโลกใต้ของดาวอังคารเป็นปัจจัยสำคัญที่สุดในการเลือกสถานที่ลงจอด[ 4 ]ซีดีรอมที่มีรายชื่อเด็กหนึ่งล้านคนจากทั่วโลกถูกวางไว้บนยานอวกาศเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ "ส่งชื่อของคุณไปดาวอังคาร" ซึ่งออกแบบมาเพื่อกระตุ้นความสนใจในโครงการอวกาศในหมู่เด็กๆ[ 5 ]
วัตถุประสงค์หลักของภารกิจคือ: [ 6 ]
- พื้นดินบนภูมิประเทศที่เป็นชั้นๆ ในบริเวณขั้วโลกใต้ของดาวอังคาร
- ค้นหาหลักฐานที่เกี่ยวข้องกับสภาพภูมิอากาศในสมัยโบราณและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นระยะๆ ในยุคปัจจุบัน
- อธิบายภาพรวมของสภาพภูมิอากาศปัจจุบันและการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลในละติจูดสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแลกเปลี่ยนไอน้ำระหว่างชั้นบรรยากาศและพื้นดิน
- ค้นหาชั้นน้ำแข็งใต้ดินที่อยู่ใกล้ผิวดินในเขตขั้วโลก และวิเคราะห์ดินเพื่อหาปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำที่ยึดเกาะทั้งทางกายภาพและทางเคมี
- ศึกษาลักษณะ พื้นผิว (รูปทรงและโครงสร้าง) ธรณีวิทยาภูมิประเทศและสภาพอากาศของพื้นที่ลงจอด
ยานสำรวจDeep Space 2
ยานลงจอดขั้วโลกของดาวอังคารบรรทุกหัววัด กระแทกขนาดเล็กที่เหมือนกันสองอันซึ่งรู้จักกันในชื่อ "Deep Space 2 A และ B" หัววัดเหล่านี้มีจุดประสงค์เพื่อพุ่งชนพื้นผิวด้วยความเร็วสูงที่ประมาณ73°S 210°W / 73°S 210°W / -73; -210 ( Deep Space 2 )เพื่อเจาะลงไป ใน ดินของดาวอังคารและศึกษาองค์ประกอบใต้พื้นผิวที่ความลึกถึงหนึ่งเมตร อย่างไรก็ตาม หลังจากเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของดาวอังคารแล้ว ความพยายามที่จะติดต่อกับหัววัดก็ล้มเหลว[ 4 ]
Deep Space 2 ได้รับทุนจากโครงการ New Millennium Programและค่าใช้จ่ายในการพัฒนาอยู่ที่ 28 ล้านดอลลาร์สหรัฐ[ 3 ]
การออกแบบยานอวกาศ
ยานอวกาศมีขนาดกว้าง 3.6 เมตรและสูง 1.06 เมตรเมื่อกางขาและแผงโซลาร์เซลล์ออกจนสุด ฐานส่วนใหญ่สร้างจากแผ่น อลูมิเนียม รังผึ้ง แผ่นคอมโพสิตก ราไฟต์-อีพ็อกซีที่ใช้ทำขอบ และขาอลูมิเนียมสามขา ในระหว่างการลงจอด ขาจะกางออกจากตำแหน่งที่เก็บไว้ด้วยสปริงอัดและดูดซับแรงกระแทกจากการลงจอดด้วยแผ่นอลูมิเนียมรังผึ้งที่ยุบตัวได้ในแต่ละขา บนดาดฟ้าของยานลง จอด มี กรงฟาราเดย์ ความร้อนขนาดเล็ก ที่ใช้เก็บคอมพิวเตอร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการกระจายพลังงานและแบตเตอรี่ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการสื่อสาร และ ส่วนประกอบ ท่อความร้อนแบบวงจร ปั๊มเส้นเลือดฝอย (LHP) ซึ่งช่วยรักษาอุณหภูมิให้ใช้งานได้ ส่วนประกอบแต่ละชิ้นมีหน่วยสำรองไว้ในกรณีที่ชิ้นส่วนใดชิ้นหนึ่งอาจล้มเหลว[ 4 ] [ 1 ] [ 7 ]
การควบคุมทิศทางและการขับเคลื่อน
ขณะเดินทางไปยังดาวอังคาร ระยะการเดินทางได้รับการรักษาเสถียรภาพแบบสามแกนด้วยโมดูลเครื่องยนต์ปฏิกิริยาเชื้อเพลิงโมโนไฮดราซีนสี่โมดูล แต่ละโมดูลประกอบด้วยเครื่องขับดันแก้ไขวิถีโคจรขนาด 22 นิวตันสำหรับการขับเคลื่อน และเครื่องขับดันระบบควบคุมปฏิกิริยาขนาด 4 นิวตันสำหรับการควบคุมทิศทาง (การวางแนว) การวางแนวของยานอวกาศดำเนินการโดยใช้เซ็นเซอร์ดวงอาทิตย์สำรองตัวติดตามดาวและหน่วยวัดความเฉื่อย[ 1 ]
ระหว่างการลงจอด ยานลงจอดใช้เครื่องยนต์แบบปรับจังหวะสามกลุ่ม แต่ละกลุ่มประกอบด้วยเครื่องยนต์ขับดันไฮดราซีนโมโนโพรเพลแลนต์ขนาด 266 นิวตันจำนวนสี่เครื่อง ระดับความสูงระหว่างการลงจอดวัดโดย ระบบ เรดาร์ดอปเปลอร์ และระบบย่อยควบคุมทิศทางและการเคลื่อนที่ (AACS) ควบคุมทิศทางเพื่อให้แน่ใจว่ายานอวกาศลงจอดที่ มุมอะซิมุธที่เหมาะสมที่สุดเพื่อเพิ่มการเก็บรวบรวมพลังงานแสงอาทิตย์และการสื่อสารทางไกลกับยานลงจอดให้สูงสุด[ 4 ] [ 1 ] [ 7 ]
ยานลงจอดถูกปล่อยพร้อมถังไฮดราซีนสองถังบรรจุเชื้อเพลิง 64 กิโลกรัมและอัดความดันด้วยฮีเลียมถังทรงกลมแต่ละถังตั้งอยู่ด้านล่างของยานลงจอดและให้เชื้อเพลิงในระหว่างช่วงการเดินทางและการลงจอด[ 4 ] [ 1 ] [ 7 ]
การสื่อสาร
ในระหว่างขั้นตอนการเดินทาง การสื่อสารกับยานอวกาศจะดำเนินการผ่านย่านความถี่ Xโดยใช้เสาอากาศแบบฮอร์นที่มีอัตราขยายปานกลางและเครื่องขยายกำลังแบบโซลิดสเตทสำรอง สำหรับมาตรการฉุกเฉิน เสาอากาศแบบรอบทิศทางที่มีอัตราขยายต่ำก็ถูกรวมไว้ด้วย[ 4 ]
เดิมที ยานลงจอดถูกออกแบบมาเพื่อสื่อสารข้อมูลผ่าน ยานสำรวจสภาพอากาศดาวอังคาร (Mars Climate Orbiter ) ที่ล้มเหลว โดยใช้ เสาอากาศ UHFเมื่อยานสำรวจสูญหายไปเมื่อวันที่ 23 กันยายน 1999 ยานลงจอดจะยังคงสามารถสื่อสารโดยตรงกับ เครือข่าย อวกาศห้วงลึกของนาซา (NASA Deep Space Network ) ผ่านทางลิงก์ส่งสัญญาณตรงสู่โลก (Direct-To-Earth หรือ DTE) ซึ่งเป็นเสาอากาศพาราโบลา แบบปรับทิศทางได้ กำลังขยายปานกลาง ย่านความถี่ X ที่ติดตั้งอยู่บนตัวยาน หรืออีกทางเลือกหนึ่ง ยาน สำรวจดาวอังคาร (Mars Global Surveyor)สามารถใช้เป็นสถานีถ่ายทอดสัญญาณโดยใช้เสาอากาศ UHF ได้หลายครั้งต่อวันบนดาวอังคาร อย่างไรก็ตาม เครือข่ายอวกาศห้วงลึกจะสามารถรับข้อมูลจากยานลงจอดได้เท่านั้น ไม่สามารถส่งคำสั่งไปยังยานลงจอดได้ด้วยวิธีนี้ เสาอากาศส่งสัญญาณตรงสู่โลกกำลังขยายปานกลางให้ช่องสัญญาณตอบกลับ 12.6 กิโลบิต/วินาที และเส้นทางถ่ายทอดสัญญาณ UHF ให้ช่องสัญญาณตอบกลับ 128 กิโลบิต/วินาที การสื่อสารกับยานอวกาศจะจำกัดอยู่ที่ครั้งละหนึ่งชั่วโมง เนื่องจากความร้อนที่เกิดขึ้นในเครื่องขยายสัญญาณ จำนวนครั้งของการสื่อสารก็จะถูกจำกัดด้วยข้อจำกัดด้านพลังงานเช่นกัน[ 4 ] [ 6 ] [ 1 ] [ 7 ]
พลัง
ขั้นตอนการเดินทางประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์แกลเลียมอาร์เซไนด์ สองแผง เพื่อจ่ายพลังงานให้กับระบบวิทยุและรักษาพลังงานให้กับแบตเตอรี่ในยานลงจอด ซึ่งช่วยรักษาอุณหภูมิของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางอย่างให้คงที่[ 4 ] [ 1 ]
หลังจากลงจอดบนพื้นผิวแล้ว ยานลงจอดจะกางแผงโซลาร์เซลล์แกลเลียมอาร์เซไนด์ขนาดกว้าง 3.6 เมตรจำนวน 2 แผง ซึ่งติดตั้งอยู่ด้านข้างของยานอวกาศ นอกจากนี้ยังมีแผงโซลาร์เซลล์เสริมอีก 2 แผงติดตั้งอยู่ด้านข้างเพื่อจ่ายพลังงานเพิ่มเติม รวมแล้วคาดว่าจะมีพลังงาน 200 วัตต์ และสามารถใช้งานได้ประมาณ 8-9 ชั่วโมงต่อวัน[ 4 ] [ 1 ]
แม้ว่าดวงอาทิตย์จะยังไม่ตกดินในช่วงภารกิจหลัก แต่แสงที่ส่องถึงแผงโซลาร์เซลล์จะมีน้อยเกินไป ทำให้ความร้อนไม่เพียงพอที่จะทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางอย่างทำงานต่อไปได้ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ จึง ได้ติดตั้ง แบตเตอรี่นิกเกิล-ไฮโดรเจนขนาด 16 แอมป์-ชั่วโมง เพื่อชาร์จไฟในเวลากลางวันและจ่ายไฟให้กับเครื่องทำความร้อนสำหรับห้องหุ้มฉนวนความร้อนในเวลากลางคืน อย่างไรก็ตาม คาดว่าวิธีแก้ปัญหานี้จะจำกัดอายุการใช้งานของยานลงจอดด้วย เนื่องจากอุณหภูมิของดาวอังคารจะลดลงในช่วงปลายฤดูร้อน ทำให้พลังงานที่จ่ายให้กับเครื่องทำความร้อนมีน้อยเกินไปจนทำให้แบตเตอรี่แข็งตัว ส่งผลให้แบตเตอรี่แข็งตัวและเป็นสัญญาณบ่งบอกถึงจุดสิ้นสุดของอายุการใช้งานของยานลงจอด[ 4 ] [ 1 ] [ 7 ]
เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์
กล้องถ่ายภาพการลงจอดบนดาวอังคาร
เครื่องถ่ายภาพพื้นผิวสเตอริโอ
ไลดาร์
แขนหุ่นยนต์
กล้องแขนหุ่นยนต์
ชุดข้อมูลอุตุนิยมวิทยา
เครื่องวิเคราะห์ความร้อนและก๊าซที่เกิดขึ้น
ไมโครโฟนดาวอังคาร
แผนภาพพร้อมคำอธิบายของยานอวกาศ Mars Polar Lander
ยานอวกาศอยู่ในตำแหน่งจัดเก็บก่อนการห่อหุ้ม
การทดสอบดำเนินการที่โรงงานประกอบและห่อหุ้มยานอวกาศ
แคปซูลลงจอดบนดาวอังคาร ( Mars Polar Lander)ก่อนที่จะถูกติดตั้งเข้ากับส่วนบนของจรวดStar 48
- กล้องถ่ายภาพการลงจอดบนดาวอังคาร (MARDI)
- กล้องที่ติดตั้งไว้ที่ด้านล่างของยานลงจอดมีจุดประสงค์เพื่อบันทึกภาพ 30 ภาพขณะที่ยานอวกาศลงจอดบนพื้นผิว ภาพที่ได้มาจะถูกนำมาใช้เพื่อให้บริบททางภูมิศาสตร์และธรณีวิทยาแก่พื้นที่ลงจอด[ 8 ]
- เครื่องถ่ายภาพสามมิติพื้นผิว (Surface Stereo Imager - SSI)
- กล้องพาโนรามาสเตอริโอ ที่ใช้ CCD สองตัวถูกติดตั้งบนเสาสูงหนึ่งเมตรและจะช่วยในการวิเคราะห์ก๊าซที่วิวัฒนาการจากความร้อนในการกำหนดพื้นที่ที่น่าสนใจสำหรับแขนหุ่นยนต์ นอกจากนี้ กล้องจะถูกใช้เพื่อประมาณความหนาแน่นของคอลัมน์ของฝุ่นในบรรยากาศ ความลึกเชิงแสงของละอองลอยและความอุดมสมบูรณ์ของคอลัมน์เอียงของไอน้ำโดยใช้การถ่ายภาพแถบแคบของดวงอาทิตย์[ 9 ]
- ระบบตรวจจับและวัดระยะด้วยแสง (LIDAR)
- เครื่องมือตรวจวัดด้วยเลเซอร์มีจุดประสงค์เพื่อตรวจจับและจำแนกลักษณะของละอองลอยในชั้นบรรยากาศที่ระดับความสูงไม่เกิน 3 กิโลเมตรเหนือยานลงจอด เครื่องมือนี้ทำงานในสองโหมด ได้แก่โหมดแอคทีฟโดยใช้ไดโอดเลเซอร์ที่ติดตั้งไว้ และ โหมด อะคูสติกโดยใช้ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดแสงสำหรับเซ็นเซอร์ ในโหมดแอคทีฟ เครื่องตรวจวัดด้วยเลเซอร์จะปล่อยพัลส์ 100 นาโนวินาทีที่ความยาวคลื่น 0.88 ไมโครเมตรเข้าไปในชั้นบรรยากาศ จากนั้นบันทึกระยะเวลาในการตรวจจับแสงที่กระเจิงโดยละอองลอย ระยะเวลาที่แสงใช้ในการเดินทางกลับมาสามารถนำมาใช้ในการกำหนดปริมาณของน้ำแข็ง ฝุ่น และละอองลอยอื่นๆ ในบริเวณนั้นได้ ในโหมดอะคูสติก เครื่องมือจะวัดความสว่างของท้องฟ้าที่ได้รับแสงจากดวงอาทิตย์และบันทึกการกระเจิงของแสงเมื่อผ่านไปยังเซ็นเซอร์[ 10 ]
- แขนหุ่นยนต์ (RA)
- แขนหุ่นยนต์ซึ่งตั้งอยู่ด้านหน้าของยานลงจอด เป็นท่ออลูมิเนียมยาวหนึ่งเมตร มีข้อต่อข้อศอกและที่ตักแบบข้อต่อที่ติดอยู่กับปลาย ที่ตักนี้มีจุดประสงค์เพื่อใช้ในการขุดดินในบริเวณใกล้เคียงกับยานลงจอด จากนั้นจึงสามารถวิเคราะห์ดินในที่ตักด้วยกล้องของแขนหุ่นยนต์หรือถ่ายโอนไปยังเครื่องวิเคราะห์ก๊าซที่ระเหยด้วยความร้อนได้[ 9 ]
- กล้องแขนหุ่นยนต์ (RAC)
- กล้อง CCD ที่ติดตั้งอยู่บนแขนหุ่นยนต์ประกอบด้วยหลอดไฟสีแดง 2 ดวง สีเขียว 2 ดวง และสีน้ำเงิน 4 ดวง เพื่อส่องสว่างตัวอย่างดินสำหรับการวิเคราะห์[ 9 ]
- ชุดข้อมูลอุตุนิยมวิทยา (MET)
- อุปกรณ์หลายชิ้นที่เกี่ยวข้องกับการตรวจจับและบันทึกรูปแบบสภาพอากาศถูกรวมอยู่ในแพ็คเกจ เซ็นเซอร์วัดลม อุณหภูมิ ความดัน และความชื้นตั้งอยู่บนแขนหุ่นยนต์และเสาที่กางออกได้สองต้น ได้แก่เสาหลัก ขนาด 1.2 เมตร ซึ่งอยู่ด้านบนของยานลงจอด และ เสาย่อยขนาด 0.9 เมตรซึ่งจะกางลงด้านล่างเพื่อรับการวัดค่าใกล้พื้นดิน[ 9 ]
- เครื่องวิเคราะห์ความร้อนและก๊าซที่เกิดขึ้น (TEGA)
- เครื่องมือนี้มีจุดประสงค์เพื่อวัดปริมาณของน้ำ น้ำแข็ง คาร์บอนไดออกไซด์ที่ดูดซับ ออกซิเจน และแร่ธาตุที่มีสารระเหยในตัวอย่างดินผิวดินและใต้ผิวดินที่เก็บรวบรวมและถ่ายโอนโดยแขนหุ่นยนต์ วัสดุที่วางบนตะแกรงภายในเตาอบหนึ่งในแปดเตาจะถูกให้ความร้อนและระเหยที่อุณหภูมิ 1,000 °C จากนั้นเครื่องวิเคราะห์ก๊าซที่เกิดขึ้นจะบันทึกการวัดโดยใช้สเปกโทรเมตรและ เซลล์ ไฟฟ้า เคมี สำหรับการสอบเทียบ เตาอบเปล่าจะถูกให้ความร้อนในระหว่างกระบวนการนี้ด้วยสำหรับการวัด แคลอรีเมตรีแบบสแกนเชิงอนุพันธ์ ความแตกต่างของพลังงานที่จำเป็นในการให้ความร้อนแก่เตาอบแต่ละเตาจะบ่งชี้ถึงความเข้มข้นของน้ำแข็งและแร่ธาตุอื่นๆ ที่มีน้ำหรือคาร์บอนไดออกไซด์[ 9 ]
- ไมโครโฟนดาวอังคาร
- ไมโครโฟนนี้มีจุดประสงค์เพื่อเป็นเครื่องดนตรีชิ้นแรกที่ใช้บันทึกเสียงบนดาวเคราะห์ดวงอื่น โดยส่วนประกอบหลักคือไมโครโฟนที่มักใช้กับเครื่องช่วยฟังเครื่องดนตรีนี้คาดว่าจะบันทึกเสียงฝุ่นที่ปลิว เสียงการปล่อยประจุไฟฟ้า และเสียงของยานอวกาศที่กำลังปฏิบัติงานในรูปแบบตัวอย่าง 12 บิต ที่ความยาว 2.6 วินาที หรือ 10.6 วินาที[ 11 ]ไมโครโฟนนี้สร้างขึ้นโดยใช้ชิ้นส่วนสำเร็จรูป รวมถึง วงจรรวม RSC-164 ของ Sensory, Inc.ซึ่งโดยทั่วไปใช้ในอุปกรณ์จดจำเสียงพูด[ 12 ]
รายละเอียดภารกิจ
| ลำดับเวลาของการสังเกตการณ์ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
การปล่อยและวิถีโคจร
ยานลงจอด ขั้วโลกบนดาวอังคาร (Mars Polar Lander)ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 3 มกราคม พ.ศ. 2542 เวลา 20:21:10 UTC โดยองค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (NASA)จากฐานปล่อยจรวดอวกาศหมายเลข 17Bที่สถานีฐานทัพอากาศเคปคานาเวรัลรัฐฟลอริดา โดยใช้ ยานปล่อยจรวด Delta II 7425–9.5 ลำดับการเผาไหม้ทั้งหมดใช้เวลา 47.7 นาที หลังจากที่ บูสเตอร์เชื้อเพลิงแข็ง Thiokol Star 48 B ขั้นที่สามได้นำยานอวกาศเข้าสู่เส้นทางโคจรไปยังดาวอังคารเป็นเวลา 11 เดือน ด้วยความเร็วสุดท้าย6.884 กม./วินาที (4.278 ไมล์/วินาที)เมื่อเทียบกับดาวอังคาร ในระหว่างการเดินทาง ยานอวกาศถูกเก็บไว้ภายใน แคปซูล แอโรเชลล์และส่วนที่เรียกว่าขั้นการเดินทาง (cruise stage)จะให้พลังงานและการสื่อสารกับโลก[ 4 ] [ 6 ] [ 1 ]
แผนภาพการตั้งค่าการเปิดใช้งาน
ภาพถ่ายขณะปล่อยยานสำรวจขั้วโลกดาวอังคาร (Mars Polar Lander) ขึ้นสู่อวกาศด้วยยานปล่อยจรวด Delta II
แผนภาพแสดงวิถีโคจรระหว่างดาวเคราะห์ของยานลงจอดขั้วโลกดาวอังคาร
พื้นที่ลงจอด
พื้นที่เป้าหมายสำหรับการลงจอด[ 13 ]คือบริเวณใกล้ขั้วใต้ของดาวอังคาร เรียกว่าUltimi Scopuli เนื่องจากมี scopuliจำนวนมาก( หน้าผาที่มีลักษณะเป็นกลีบหรือไม่สม่ำเสมอ)
การพยายามลงจอด
เมื่อวันที่ 3 ธันวาคม พ.ศ. 2542 ยานลงจอดดาว อังคาร (Mars Polar Lander)เดินทางถึงดาวอังคาร และผู้ควบคุมภารกิจได้เริ่มเตรียมการสำหรับการลงจอด เวลา 14:39:00 UTC ส่วนควบคุมการเดินทาง (cruise stage) ถูกปลดออก ซึ่งเป็นการเริ่มต้นการตัดขาดการสื่อสารตามแผนที่วางไว้ จนกว่ายานอวกาศจะลงจอดบนพื้นผิว หกนาทีก่อนเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ เครื่องยนต์ขับดันที่ตั้งโปรแกรมไว้จะจุดระเบิดเป็นเวลา 80 วินาที เพื่อปรับทิศทางของยานอวกาศให้อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมสำหรับการเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ โดยแผ่นกันความร้อน จะ ถูกจัดวางเพื่อดูดซับความร้อน 1,650 องศาเซลเซียส ที่จะเกิดขึ้นเมื่อแคปซูลลงจอดเคลื่อนผ่านชั้นบรรยากาศ
แคปซูลเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร ด้วยความเร็ว 6.9 กิโลเมตรต่อวินาที ในเวลา 20:10:00 UTC และคาดว่าจะลงจอดในบริเวณใกล้เคียง76°S 195°W / 76°S 195°W / -76; -195 ( ยานลงจอดขั้วโลกดาวอังคาร )ในภูมิภาคที่รู้จักกันในชื่อPlanum Australeคาดว่าจะสามารถติดต่อสื่อสารได้อีกครั้งในเวลา 20:39:00 UTC หลังจากการลงจอด อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถติดต่อสื่อสารได้ และยานลงจอดถูกประกาศว่าสูญหาย[ 4 ] [ 6 ] [ 1 ]
การดำเนินการที่ตั้งใจไว้
ยานอวกาศเดินทางด้วยความเร็วประมาณ6.9 กิโลเมตรต่อวินาที (4.3 ไมล์ต่อวินาที)และ อยู่เหนือพื้นผิว 125 กิโลเมตร (78 ไมล์) เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ และถูกลดความเร็วลงในเบื้องต้นโดยใช้ แผ่นกันความร้อนแบบเผาไหม้ ขนาด 2.4 เมตร ซึ่งติดตั้งอยู่ด้านล่างของตัวยาน เพื่อเบรกด้วยแรงต้านอากาศผ่านชั้นบรรยากาศ116 กิโลเมตร (72 ไมล์) สามนาทีหลังจากเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ยานอวกาศลดความเร็วลงเหลือ 496 เมตรต่อวินาที (1,630 ฟุตต่อวินาที) ซึ่งเป็นสัญญาณให้ร่มชูชีพ โพลีเอสเตอร์ขนาด 8.4 เมตรกางออกจากปืนครก ตามด้วยการแยกตัวของแผ่นกันความร้อนและระบบ MARDI เริ่มทำงานทันทีขณะอยู่ เหนือพื้นผิว 8.8 กิโลเมตร (5.5 ไมล์)ร่มชูชีพช่วยลดความเร็วของยานอวกาศลงอีกเหลือ85 เมตรต่อวินาที (280 ฟุตต่อวินาที)เมื่อเรดาร์ภาคพื้นดินเริ่มติดตามลักษณะพื้นผิวเพื่อตรวจหาตำแหน่งลงจอดที่ดีที่สุดและกำหนดความเร็วในแนวดิ่งโดยใช้ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์เพื่อควบคุมแรงขับ
เมื่อยานอวกาศลดความเร็วลงเหลือ80 เมตร/วินาที (260 ฟุต/วินาที)หนึ่งนาทีหลังจากกางร่มชูชีพ ยานลงจอดจะแยกตัวออกจากเปลือกหุ้มด้านหลังและเริ่มการลงจอดด้วยแรงขับที่ ระดับความสูง 1.3 กิโลเมตร (0.81 ไมล์)ความเร็วในแนวดิ่งจะลดลงเหลือ 2.4 เมตรต่อวินาทีที่ความสูง 12 เมตร จากนั้นจะคงที่จนกระทั่งลงจอด ที่ระดับความสูงต่ำกว่า 40 เมตร เรดาร์จะทำงานได้ไม่น่าเชื่อถือเนื่องจากฝุ่นละอองที่ฟุ้งกระจาย และจะถูกปิดใช้งานที่ระดับความสูงนั้นแล้ว ในช่วงวินาทีสุดท้าย แรงขับจะถูกควบคุมโดยเซ็นเซอร์เฉื่อย ฟังก์ชันในการปิดแรงขับทันทีเมื่อลงจอดจะถูกตั้งค่าไว้ที่ระดับความสูง 40 เมตร คาดว่าจะลงจอดเวลา 20:01 UTC ซึ่งระบุเป็น 20:15 "เวลาที่โลกได้รับ" [ 4 ] [ 6 ] [ 1 ] [ 7 ]
การปฏิบัติงานของยานลงจอดจะเริ่มต้นห้านาทีหลังจากการลงจอด โดยเริ่มจากการกางแผงโซลาร์เซลล์ที่เก็บไว้ก่อน จากนั้นจึงปรับทิศทางเสาอากาศรับสัญญาณปานกลางที่ส่งสัญญาณตรงไปยังโลก เพื่อให้สามารถสื่อสารกับเครือข่ายอวกาศห้วงลึกของ NASA ได้เป็นครั้งแรก จะมีการส่งสัญญาณเป็นเวลา 45 นาทีไปยังโลก ซึ่งประกอบด้วยภาพการลงจอด 30 ภาพที่ได้จาก MARDI และเผยแพร่ทางอินเทอร์เน็ต[ 14 ]คาดว่าจะได้รับสัญญาณการลงจอดที่ประสบความสำเร็จในเวลา 20:39 UTC จากนั้นยานลงจอดจะปิดระบบเป็นเวลาหกชั่วโมงเพื่อให้แบตเตอรี่ชาร์จ ในวันต่อๆ ไป ผู้ปฏิบัติงานจะตรวจสอบเครื่องมือของยานอวกาศ และการทดลองทางวิทยาศาสตร์จะเริ่มต้นในวันที่ 7 ธันวาคม และดำเนินต่อไปอย่างน้อย 90 วันของดาวอังคารโดยอาจมีการขยายภารกิจออกไป[ 4 ] [ 6 ] [ 1 ] [ 7 ]
การสื่อสารขาดหาย
เมื่อวันที่ 3 ธันวาคม พ.ศ. 2542 เวลา 14:39:00 UTC ข้อมูลโทรมาตร สุดท้าย จากยานลงจอด Mars Polar Landerถูกส่งมา ก่อนการแยกตัวของส่วนการเดินทางและการเข้าสู่ชั้นบรรยากาศในเวลาต่อมา ไม่มีสัญญาณใดๆ จากยานอวกาศอีก[ 15 ]ยานMars Global Surveyor พยายาม ถ่ายภาพบริเวณที่เชื่อว่ายานลงจอดอยู่ ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2543 ได้มีการถ่ายภาพวัตถุสองชิ้นที่มองเห็นได้ ซึ่งเชื่อว่าเป็นยานลงจอดและร่มชูชีพ อย่างไรก็ตาม การถ่ายภาพในเดือนกันยายน พ.ศ. 2548 ทำให้วัตถุที่ระบุเหล่านั้นถูกตัดออกไป ยานลงจอดMars Polar Landerจึงยังคงสูญหาย[ 16 ] [ 17 ]
สาเหตุของการสูญเสียการสื่อสารยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด อย่างไรก็ตาม คณะกรรมการตรวจสอบความล้มเหลวสรุปว่าสาเหตุที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดของอุบัติเหตุคือข้อผิดพลาดของซอฟต์แวร์ที่ระบุการสั่นสะเทือนที่เกิดจากการกางขาที่เก็บไว้ว่าเป็นการลงจอดบนพื้นผิวอย่างไม่ถูกต้อง[ 18 ]การกระทำที่เกิดขึ้นกับยานอวกาศคือการปิดเครื่องยนต์ลงจอดในขณะที่ยังคงอยู่เหนือพื้นผิวประมาณ 40 เมตร แม้ว่าจะทราบกันดีว่าการกางขาอาจทำให้เกิดการบ่งชี้ที่ผิดพลาด แต่คำแนะนำในการออกแบบซอฟต์แวร์ไม่ได้คำนึงถึงเหตุการณ์ดังกล่าว[ 19 ]
นอกเหนือจากการปิดเครื่องยนต์ลงก่อนกำหนดแล้ว คณะกรรมการตรวจสอบความล้มเหลวยังได้ประเมินโหมดความล้มเหลวอื่นๆ ที่อาจเกิดขึ้นอีกด้วย[ 2 ]เนื่องจากขาดหลักฐานที่สำคัญสำหรับโหมดความล้มเหลว จึงไม่สามารถตัดความเป็นไปได้ต่อไปนี้ออกไปได้:
- สภาพพื้นผิวเกินกว่าขีดความสามารถในการออกแบบการลงจอด
- การสูญเสียการควบคุมเนื่องจากผลกระทบจากพลวัต
- พื้นที่ลงจอดไม่ปลอดภัย;
- เปลือกหุ้มด้านหลัง/ร่มชูชีพสัมผัสกับยานลงจอด;
- สูญเสียการควบคุมเนื่องจากจุดศูนย์กลางมวลเบี่ยงเบน หรือ
- แผ่นกันความร้อนเสียหายเนื่องจากการพุ่งชนของอุกกาบาตขนาดเล็ก
ความล้มเหลวของยานลงจอดขั้วโลกดาวอังคารเกิดขึ้นสองเดือนครึ่งหลังจากการสูญเสียยานโคจรสภาพภูมิอากาศดาวอังคารเงินทุนไม่เพียงพอและการจัดการที่ไม่ดีถูกระบุว่าเป็นสาเหตุพื้นฐานของความล้มเหลว[ 20 ]ตามที่โทมัส ยัง ประธานทีมประเมินอิสระของโครงการดาวอังคาร กล่าวว่า โครงการนี้ "ได้รับเงินทุนไม่เพียงพออย่างน้อย 30%" [ 21 ]
| อ้างอิงจากรายงาน[ 2 ] |
|---|
"มีเซ็นเซอร์แม่เหล็กติดตั้งอยู่ในขาลงจอดทั้งสามขาเพื่อตรวจจับการสัมผัสพื้นผิว เมื่อยานลงจอดสัมผัสกับพื้นผิว ซึ่งจะทำให้เครื่องยนต์ลงจอดหยุดทำงาน ข้อมูลจากการทดสอบการใช้งานหน่วยพัฒนาทางวิศวกรรม MPL การทดสอบการใช้งานหน่วยบิน MPL และการทดสอบการใช้งาน Mars 2001 แสดงให้เห็นว่ามีสัญญาณการสัมผัสพื้นผิวที่ผิดพลาดเกิดขึ้นใน เซ็นเซอร์ตรวจจับการสัมผัสพื้นผิว แบบ Hall Effectระหว่างการกางขาลงจอด (ขณะที่ยานลงจอดเชื่อมต่อกับร่มชูชีพ) ตรรกะของซอฟต์แวร์ยอมรับสัญญาณชั่วคราวนี้ว่าเป็นเหตุการณ์การสัมผัสพื้นผิวที่ถูกต้องหากสัญญาณนั้นคงอยู่เป็นเวลาสองครั้งติดต่อกัน การทดสอบแสดงให้เห็นว่าสัญญาณชั่วคราวส่วนใหญ่ในระหว่างการกางขาลงจอดนั้นมีความยาวเพียงพอที่จะได้รับการยอมรับว่าเป็นเหตุการณ์ที่ถูกต้อง ดังนั้นจึงเกือบจะแน่นอนว่าอย่างน้อยหนึ่งในสามขาลงจอดจะต้องสร้างสัญญาณการสัมผัสพื้นผิวที่ผิดพลาดซึ่งซอฟต์แวร์ยอมรับว่าถูกต้อง" ซอฟต์แวร์ดังกล่าว ซึ่งเดิมทีตั้งใจให้ละเลยสัญญาณการลงจอดก่อนที่จะเปิดใช้งานตรรกะการตรวจจับการลงจอดนั้น ไม่ได้ถูกนำไปใช้งานอย่างถูกต้อง และสัญญาณการลงจอดที่ผิดพลาดจึงยังคงอยู่ ตรรกะการตรวจจับการลงจอดจะเปิดใช้งานที่ระดับความสูง 40 เมตร และซอฟต์แวร์จะสั่งหยุดการทำงานของเครื่องยนต์ลดระดับในเวลานั้นเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณการลงจอด (ที่ผิดพลาด) ที่ระดับความสูง 40 เมตร ยานลงจอดมีความเร็วประมาณ 13 เมตรต่อวินาที ซึ่งหากไม่มีแรงขับเคลื่อน แรงโน้มถ่วงของดาวอังคารจะเร่งความเร็วนี้จนถึงความเร็วในการกระแทกพื้นผิวประมาณ 22 เมตรต่อวินาที (ความเร็วในการลงจอดตามกำหนดคือ 2.4 เมตรต่อวินาที) ด้วยความเร็วในการกระแทกระดับนี้ ยานลงจอดไม่สามารถอยู่รอดได้" |
Planum Australeซึ่งทำหน้าที่เป็นเป้าหมายการสำรวจสำหรับยานลงจอดและยานสำรวจDeep Space 2 สองลำ [ 22 ]ในเวลาต่อมาจะได้รับการสำรวจโดย เรดาร์ MARSIS ขององค์การอวกาศยุโรป ซึ่งตรวจสอบและวิเคราะห์พื้นที่จากวงโคจรของดาวอังคาร[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]
ดูเพิ่มเติม
- ยานสำรวจดาวอังคาร Mars Surveyor 2001มีการออกแบบคล้ายกัน แต่ภารกิจถูกยกเลิก ยานลำนี้ถูกนำไปใช้กับยานสำรวจฟีนิกซ์แทน
- ยานลงจอดฟีนิกซ์ปี 2008
- การสำรวจดาวอังคาร
- ยานสำรวจExoMars
- รายชื่อภารกิจสำรวจดาวอังคาร
- รถสำรวจห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ดาวอังคาร
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 "ยานลงจอดขั้วโลกดาวอังคาร" nssdc.gsfc.nasa.gov นาซาเก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 28 เมษายน 2020 เรียกดูเมื่อวันที่1 ธันวาคม 2022
- 1 2 3 "รายงานเกี่ยวกับการสูญหายของยานลงจอดขั้วโลกดาวอังคารและภารกิจดีพสเปซ 2 " (PDF) NASA / JPL 22มีนาคม 2000 เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อวันที่ 13 ธันวาคม 2015
- 1 2 "ค่า ใช้จ่ายของภารกิจยานลงจอดขั้วโลกบนดาวอังคาร" สำนักข่าวเอพี 8 ธันวาคม 1999 เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 17 กุมภาพันธ์ 2022 สืบค้นเมื่อ 30 กันยายน 2020
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 " ภารกิจสำรวจดาวอังคารปี 1998" (PDF) (ข่าวประชาสัมพันธ์) NASA / JPLธันวาคม 1998 เก็บถาวรจากต้นฉบับ(ชุดข่าวประชาสัมพันธ์)เมื่อวันที่ 30 เมษายน 2020 สืบค้นเมื่อ 12 มีนาคม 2011
- ↑บี. ฮูห์ (3 มีนาคม 1998). "ชื่อเด็กที่จะไปดาวอังคาร" . ซัน เซนติเนล . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2 ธันวาคม 2013 . สืบค้นเมื่อ30 พฤษภาคม 2013 .
- 1 2 3 4 5 6 "ยานลงจอดขั้วโลกดาวอังคาร/ยานสำรวจอวกาศลึก 2" ( PDF) (ข่าวประชาสัมพันธ์) NASA / JPLธันวาคม 1999 เก็บถาวรจากต้นฉบับ(ชุดข่าวประชาสัมพันธ์)เมื่อวันที่ 23 ธันวาคม 2016 สืบค้นเมื่อ12 มีนาคม 2011
- 1 2 3 4 5 6 7 "ยานลงจอดขั้วโลกดาวอังคาร / ยานสำรวจอวกาศลึก 2 - วิทยาศาสตร์ของนาซา" . science.nasa.gov . นาซา. สืบค้นเมื่อ12 มีนาคม 2011 .
- ↑ "ยานลงจอดขั้วโลกดาวอังคาร: กล้องถ่ายภาพขณะลงจอดบนดาวอังคาร (MARDI)" . nssdc.gsfc.nasa.gov . NASA . สืบค้นเมื่อ17 มีนาคม 2011 .
- 1 2 3 4 5 "ยานลงจอดขั้วโลกดาวอังคาร: ยานสำรวจสารระเหยและสภาพภูมิอากาศบนดาวอังคาร (MVACS) " nssdc.gsfc.nasa.gov NASA สืบค้นเมื่อ17 มีนาคม 2011
- ↑ "ยานลงจอดขั้วโลกดาวอังคาร: การตรวจจับและวัดระยะด้วยแสง (LIDAR)" . nssdc.gsfc.nasa.gov . NASA . สืบค้นเมื่อ17 มีนาคม 2011 .
- ↑ "ยานลงจอดขั้วโลกดาวอังคาร: ไมโครโฟนดาวอังคาร" . nssdc.gsfc.nasa.gov . NASA . สืบค้นเมื่อ17 มีนาคม 2011 .
- ↑ "โครงการ: ไมโครโฟนสำหรับดาวเคราะห์ -- ไมโครโฟนสำหรับดาวอังคาร" . สมาคมดาวเคราะห์ . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 18 สิงหาคม 2549
- ↑ "APOD: 4 ธันวาคม 1999 - วงรีเป้าหมายของยานลงจอดขั้วโลกบนดาวอังคาร" . apod.nasa.gov . สืบค้นเมื่อ22 มีนาคม 2026 .
- ↑ Doherty, Niall; Madhavapeddy, Anil (1 กรกฎาคม 2543). การประยุกต์ใช้การเร่งความเร็วเว็บไซต์แบบกระจาย: ยานลงจอดขั้วโลกดาวอังคาร (PDF) (รายงานทางเทคนิค). NetApp.
- ↑ "ยานลงจอดบนดาวอังคารไม่ส่งสัญญาณกลับบ้าน" . Wired . Reuters. ISSN 1059-1028 . สืบค้นเมื่อ22 มีนาคม 2026 .
- ↑ "ในที่สุดก็พบยานลงจอดขั้วโลกของดาวอังคารแล้วหรือ?" . Sky & Telescope . 6 พฤษภาคม 2548. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 23 กรกฎาคม 2551 . สืบค้นเมื่อ22 เมษายน 2552 .
- ↑ "ไม่พบยานลงจอดขั้วโลกของดาวอังคาร" . www.msss.com . NASA / JPL . 17 ตุลาคม 2548. MGS-MOC2-1253. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 7 ธันวาคม 2551 . เรียกดูเมื่อวันที่ 22 เมษายน 2552 .
- ↑ NASA 3: ความล้มเหลวของภารกิจบน YouTube
- ↑ NG Leveson (กรกฎาคม 2547). "บทบาทของซอฟต์แวร์ในอุบัติเหตุทางการบินและอวกาศล่าสุด" (PDF) . วารสารยานอวกาศและจรวด . 41 (4). doi : 10.2514/1.11950 .
- ↑ที. ยัง (13 มีนาคม 2543). รายงานสรุปของทีมประเมินอิสระโครงการดาวอังคาร (รายงาน). ฉบับร่าง #7. คณะกรรมการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งสภาผู้แทนราษฎร. สืบค้นเมื่อ22 เมษายน 2552 .
- ↑เจ. เคย์ (14 เมษายน 2543). "นาซาอยู่ในสถานการณ์กดดัน" . รายการข่าว NewsHour กับจิม เลห์เรอร์ . PBS . เก็บถาวรจากต้นฉบับ(บทถอดเสียง)เมื่อวันที่ 26 ธันวาคม 2556 . สืบค้นเมื่อ22 เมษายน 2552 .
- ↑บี. อีแวนส์ (6 มกราคม 2019) "'คงเอาชีวิตไม่รอด': 20 ปีนับตั้งแต่ ยานลงจอดขั้วโลกดาวอังคารที่ประสบอุบัติเหตุของนาซา" AmericaSpace . สืบค้นเมื่อ15 เมษายน 2022
- ↑อาร์. โอโรเซย์; เอสอี เลาโร; อี. เพตติเนลลี; อ. ชิคเชตติ; เอ็ม. คอราดินี่; และคณะ (25 กรกฎาคม 2561). "หลักฐานเรดาร์ของน้ำของเหลวใต้ธารน้ำแข็งบนดาวอังคาร " ศาสตร์ . 361 (6401) : 490– 493. arXiv : 2004.04587 Bibcode : 2018Sci...361..490O . ดอย : 10.1126/science.aar7268 . hdl : 11573/1148029 . PMID 30045881 .
- ↑ K. Chang; D. Overbye (25 กรกฎาคม 2018). "ตรวจพบทะเลสาบน้ำบนดาวอังคาร เพิ่มความเป็นไปได้ของสิ่งมีชีวิตต่างดาว"เดอะนิวยอร์กไทมส์ . สืบค้นเมื่อ15 เมษายน 2022 .
- ↑ "ตรวจพบแหล่งกักเก็บน้ำเหลวขนาดมหึมาใต้พื้นผิวของดาวอังคาร" . EurekAlert . 25 กรกฎาคม 2018. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 25 กรกฎาคม 2018 . เรียกดูเมื่อ15 เมษายน 2022 .
- ↑ M. Halton (25 กรกฎาคม 2018). "พบ 'ทะเลสาบ' น้ำเหลวบนดาวอังคาร" . BBC News . สืบค้นเมื่อ15 เมษายน 2022 .