Phoenix Mars Lander

[kanarkusmaximus]

Pierwotnie opublikowano 30/04/2007

No to wydało się. Zapomnieliśmy o ważnej misji, której start niebawem! Trzeba zatem nadrobić zaległości!

Misja NASA 'Feniks' to kolejna automatyczna wyprawa na powierzchnię Marsa. Tym razem lądownik nie będzie się poruszać po Czerwonej Planecie, a 'tylko' osiądzie w wyznaczonym miejscu.
Należy tu dodać, że nie jest to tylko misja NASA, ale także jednego uniwerku w USA, Kanadyjskiej Agencyi Kosmicznej, firm z przemysłu kosmicznego oraz Max Planck'a z Dojczlandu.

Misja ma dwa cele:

- Historia wody w ujęciu geologicznym.
- Poszukiwanie śladów życia, jakie mogą/mogły istnieć na granicy marsjańskiego lodu.
Przewidywany czas misji to 90 dni - czyli tyle samo co Spiryt i Opportunity miały niby działać.

Miejscem lądowania jest najprawdopodobniej (wciąż trwają spory co do tego) Green Valley - na marsjańskiej Arktyce (czyli w okolicach bieguna północnego).

Start misji już w sierpniu tego roku! Okienko startowe zaczyna się 3 a kończy 24 sierpnia. Rakietą nośna to Delta II. Lądowanie w maju 2008.

Misja zatem zastąpić ma nieszczęsną Mars Polar Lander, a część przyrządów (oczywiście w wersji poprawionej i unowocześnionej) pochodzi z anulowanej misji lądownika Mars Surveyor 2001.

Tak czy inaczej zapowiada się słodko. Ciekawe, czy łaziki będą wtedy jeszcze sprawne...

Garść linków:
http://phoenix.lpl.arizona.edu/index.php - strona główna misji.
http://mars.jpl.nasa.gov/ - strona 'marsjańska'.
http://en.wikipedia.org/wiki/Phoenix_%28spacecraft%29 - of korz wikipedia! Smiley
http://dm.jpl.nasa.gov/devel/mars/newsroom/factsheets/Phoenix.pdf - fajny dokumencik o misji.

[kanarkusmaximus]

Tu mam nadzieję, że ktoś dopisze jeszcze jakieś podsumowanie, ja tylko dodam od siebie link do artykułu, w którym mowa o tym lądowniku. Po udanej misji zapadła marsjańska zima - wiosną Phoenix się nie odezwał. Czyżby uszkodził go lód?

http://www.kosmonauta.net/index.php/Misje-bezzalogowe/Uklad-Sloneczny/2010-05-25-phoenix.html

[wini]

Wstęp:

Misja Phoenix została wybrana z 4 projektów proponowanych w ramach programu Mars Scout Program. Pozostałe odrzucone propozycje to:               
- ARES, marsjański samolot
- MARVEL, orbiter mający poszukiwać śladów aktywności wulkanicznej i śladów życia
- SCIM,misja dostarczenia na ziemie atmosferycznego pyłu marsjańskiego


Phoenix wykorzystał instrumenty i sprzęt użyte w dwóch poprzednich, nieudanych misjach, co przyczyniło sie do wybrania nazwy po mitycznym stworzeniu które odradzało się z popiołów. Z misji Mars Polar Lander, Phoenix przejął trzy instrumenty: SSI, RA i TEGA. Z misji Mars Surveyor Lander 2001 wykorzystany został po modyfikacjach lądownik oraz instrumenty MARDI i MECA. Głównym celem tej misji było zbadanie arktycznych regionów Marsa które jeszcze nigdy wczesnej nie były bezpośrednio badane.

   Misja była kolejnym etapem w długoterminowych badaniach tej planety które maja na celu:             
- ustalenie czy na Marsie kiedykolwiek występowało bądź nadal występuje życie     
- badanie klimatu Marsa i stworzenie modelu klimatu tej planety.         
- scharakteryzowanie geologi Marsa       
- zbieranie informacji potrzebnych przy przyszłych misjach załogowych.   

Cele naukowe misji   
- badanie historii wody na tej planecie. Obecnie woda występuje na Marsie albo w postaci lodu w zmarzlinie albo jako gaz w atmosferze. Phoenix miał zweryfikować istnienie podpowierzchniowego lodu juz poniżej 1m pod powierzchnia gruntu marsjańskiego, wynik badań przeprowadzonych przez Mars Odyssey 2001. Miał także zbadać proces przemieszczania sie cząsteczek wody pomiędzy podpowierzchniowa zmarzlina i atmosferą w momencie jej wykrycia oraz spróbować wykryć chmury.
- poszukiwanie śladów aktywności biologicznej obecnej lub wymarłej. Na Ziemi życie potrafi przetrwać nawet w najbardziej ekstremalnych warunkach i być uśpione w lodzie nawet tysiące i miliony lat. dlatego też uważa się że jeżeli życie kiedykolwiek istniało na Marsie może nadal być ukryte na przykład w podpowierzchniowym lodzie arktycznym.
- zbadanie fizykochemicznych właściwości gleby (wielkość granulek, właściwości magnetyczne, termiczne i przewodność elektryczna, pH, rozpuszczalne jony)                                     
- Pomiary temperatury i ciśnienia powietrza przez cała długość misji.

Wyposażenie:
Lądownik

   Lądownik został oparty na niewykorzystanej konstrukcji z odwołanej misji MSP
2001. W skład lądownika wchodziły następujace urządzenia:         
- SSI (Surface Stereo Imager )                                 
- RA (Robotic Arm )                                     
- TEGA (Thermal and Evolved Gas Analyzer)                       
- MECA (Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer)
- RAC (Robotic Arm Camera)                                     
- MARDI (Mars Descent Imager )                               
- MET (Meteorological Station )                     

[wini]

SSI (Surface Stereo Imager)

   Zbudowana przez uniwersytet Arizona kamera służąca za oczy Phoenixa. Jej budową zajął się ten sam zespół który zbudował pierwsza stereoskopową kamerę wysłaną na Marsa dla misji Mars Pathfinder oraz dla Mars Polar Lander'a. Za jej pomocą uzyskiwane były panoramiczne zdjęcia o wysokiej rozdzielczości. Kamera ta została umieszczona na wysięgniku dzięki czemu znajdowała sie około 2m nad gruntem marsjańskim. SSI symulowało wzrok ludzki dzięki zestawowi dwóch obiektywów umieszczonych w pewnej odległości od siebie. Takie ustawienie obiektywów umożliwiało wykonywanie trójwymiarowych zdjęć otoczenia lądownika. Rozdzielczość zdjęć wynosiła 1024 x 1024 pixeli. Zdolności SSI zostały zwiększone dzięki zamontowaniu optycznych i podczerwonych filtrów pozwalających na wykonywanie zdjęć na 12 długościach fal wykorzystywanych do badań geologicznych i atmosferycznych.
   Trójwymiarowe obrazy wykonywane przez SSI były wykorzystywane do pomocy przy operowaniu ramieniem kopiącym. Uzupełniały one także dane z MECA i TEGA pozwalając na lepsze zrozumienie geomorfologii i składu mineralnego otoczenia lądownika. Kolejnym sposobem wykorzystania tego urządzenia było badanie optycznych właściwości atmosfery w rejonie lądowania. Pozwoliło to na oszacowanie zagęszczenia pyłu w powietrzu oraz ilości cząsteczek wody w atmosferze. Kamera również obserwowała sam lądownik w celu ocenienia ilości odkładającego się na nim pyłu marsjańskiego co jest informacja szczególnie ważna dla inżynierów planujących kolejne misje.

RA (Robotic Arm)

   Zrobotyzowane ramię zbudowane przez JPL. Prawdopodobnie najważniejszy instrument na pokładzie Phoenix'a. Za jego pomocą zostały pobrane próbki gruntu marsjańskiego i lodu dla eksperymentów TEGA i MECA. Ramię to mogło operować w 4 płaszczyznach: góra i dół, na boki, tył i przód, obracać się dookoła. Całe urządzenie miało 2,5m długości i umożliwiało kopanie do 0.5m głębokości pod powierzchnie gruntu marsjańskiego. Ramię zakończone było czerpakiem do nabierania próbek gruntu. Na spodniej stronie czerpaka umocowane zostało ostrze do zeskrobywania próbek lodu i zmarzliny. Przed lotem ramię zostało wysterylizowane i zabezpieczone przed czynnikami biologicznymi aby nie zanieczyścić próbek marsjańskich ziemskimi mikrobami i nie zafałszować w ten sposób wyników eksperymentów.

TEGA (Thermal and Evolved Gas Analyzer) 

   Jest eksperymentem zawierającym wysokotemperaturowy piec odparowujący pobrane przez RA próbki gruntu i lodu marsjańskiego oraz spektrometr masowy do badania gazów wydzielonych w tym procesie. Eksperyment TEGA składał się z 8 pojemników z których każdy mógł zostać użyty tylko raz, a więc można było przeprowadzić tylko 8 analiz próbek za pomocą tego urządzenia. Po załadowaniu danego pojemnika próbką gruntu rozpoczynało się jej powolne podgrzewanie w ściśle określonym tempie przy jednoczesnym ciągłym monitorowaniu poboru mocy potrzebnej do podgrzewania. Proces ten zwany skanowaniem kalorymetrycznym ukazuje przejścia ze stanu stałego przez ciekły do gazowego dla różnych substancji zawartych w próbce. Informacje te pozwalają na ustalenie chemicznych właściwości gruntu i lodu. W miarę jak temperatura pieca zwiększała się do 1000oC lód oraz inne substancje w próbce zamieniały sie w gazy które były przemieszczane do spektrometru masowego. Spektrometr służył do badania masy oraz koncentracji konkretnych cząsteczek i atomów w gazie. Sam spektrometr był w stanie wykryć cząsteczki występujące w stosunku minimum 10 na miliard i miał możliwość wykrycia cząstek pochodzenia biologicznego. Dzięki takiej czułości naukowcy byli w stanie określić ilości wodoru, tlenu, węgla oraz azotu uzyskując informacjie o pochodzeniu nietrwałych cząsteczek oraz możliwości występowania biologicznych procesów w przeszłości. TEGA zostało zbudowane przez grupę z Uniwersytetu Arizona.

[wini]

MECA (Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer)

   Eksperyment składający się z dwóch mikroskopów (optyczny i sił atomowych) oraz WCL (Wet Chemistry Lab). Podobnie jak w eksperymencie TEGA cykl badań w MECA rozpoczyna sie od dostarczenia próbek przez ramię RA. WCL był laboratorium zawierającym cztery pojemniki jednorazowego użytku. Po wrzuceniu do któregoś z pojemników próbki następowało jej rozgrzanie, wymieszanie z wodą oraz pomiary. Po zamrożeniu w ciągu marsjańskiej nocy i rozmrożeniu nastopnego dnia eksperyment kontynuowano umieszczając próbki w czterech tyglach zawierających rożne odczynniki. W pierwszym tyglu odczynnikiem był kwas który miał służyć do oddzielenia węglanów i  innych składników rozpuszczalnych w kwaśnym roztworze. Pozostałe trzy tygle zawierały odczynniki do badań siarczanów. Dzięki WCL określono pH gleby, zmierzono jej zasobność w składniki mineralne takie jak magnez, kationy sodu i aniony chloru, bromku oraz siarczanów.  Uzupełnieniem tych badań był mikroskop optyczny i sił atomowych. Obrazy uzyskane za ich pomocą służyły do określenia szczegółowej struktury gleby i lodu. Mikroskop optyczny miał rozdzielczość wynoszącą 4 mikrony na piksel co pozwalało na wykrywanie cząsteczek mających wielkość od 10 mikronów do 1-2 milimetrów. Mikroskop był wyposażony w diody LED dające kolor czerwony, zielony, niebieski oraz ultrafiolet za pomocą których oświetlane były próbki w celu wyostrzenia ich struktury. Mikroskop sił atomowych wykonywał obrazy próbek do 10 nanometrów i wykorzystując swoje sensory tworzył bardzo szczegółowe "mapy" próbek ukazując dokładną strukturę gleby i lodu. Przed użyciem obu mikroskopów próbka dostarczana była za pomocą RA na koło zawierające 69 różnych podłoży. Różne podłoża miały na celu wykrycie różnych właściwości przyczepnych badanej próbki i obejmowały miedzy innymi magnesy czy ciekłe polimery. Całe koło obracało się umożliwiając badanie przez mikroskopy reakcje próbek na różne podłoża.    Ostatnim urządzeniem działającym w ramach eksperymentu MECA była sonda do badań elektrycznych i cieplnych właściwości gleby. Sonda składała sie z 3 ostrych kolców umieszczonych na końcu ramienia RA. Po wykopaniu dołka w powierzchni Marsa, ramie wbijało kolce w krawędź zagłębienia i przeprowadzało pomiary temperatury, właściwości gleby pod względem przewodnictwa ciepła oraz mierzyło jej wilgotność. Urządzenia MECA zbudowane zostało przez zespół z JPL.

RAC (Robotic Arm Camera)

   Kamera umieszczona na końcu RA. Dostarczała pełnokolorowych zdjęć o dużym przybliżeniu marsjańskiej powierzchni w otoczeniu lądownika, zdjęć próbek gleby i lodu wykopanych za pomocą RA, weryfikowała obecność próbek przeznaczonych do MECA i TEGA w czerpaku oraz wykonywało zdjęcia boków wykopu w celu ukazania warstw w glebie. Zdjęcia z tej kamery umożliwiały lepsze zrozumienie natury gleby i lodu pod powierzchnią Marsa. Kamera zwierała podwójny system soczewek Gaussa, powszechny w wielu aparatach 35mm. Oświetlenie zapewniały 2 zespoły lamp. Górny zawierający 36 niebieskich, 18 zielonych i 18 czerwonych lamp oraz dolny zawierający 16 niebieskich, 8 zielonych i 8 czerwonych lamp. RAC miał dwa napędy: jeden umożliwiający ustawienie ostrości obiektywu od 11mm do nieskończoności oraz drugi zamykający i otwierający przejrzysta przesłonę chroniącą przed pyłem. 

MET (Meteorological Station )

   Obserwatorium meteorologiczne które za pomocą swoich sensorów wykonywało codzienne pomiary temperatury i ciśnienia powietrza. Za pomocą urządzenia LIDAR wykonywane były także pomiary przejrzystości powietrza i wielkości unoszących się w nim cząsteczek. Są to ważne informacje pomagające opracowywać modele pogody i procesów atmosferycznych dla Marsa. Temperatura rejestrowana była w trzech różnych punktach na 1.2m maszcie w celu zobrazowania zmian temperatury przy powierzchni w zależności od wysokości.

MARDI (Mars Descent Imager )               

   Kamera która miała wykonać zdjęcia w czasie lądowania na Marsie w celu przeanalizowania form geograficznych miejsca lądowania. Niestety tuż przed startem okazało się ze kamera może mieć problemy z przechowywaniem zebranych danych i ostatecznie zdecydowano o nieużyciu tego urządzenia.

           

[wini]

Start, lot, lądowanie


   Phoenix wystartował 4 sierpnia 2007 z Cape Canaveral za pomocą rakiery Delta II 7925. Rakieta ta została wybrana ze względu na wysoką skutecznośc startów w przeszłośći. Za jej pomocą wysłane były na Marsa między innymi łaziki Spirit i Opportunity. Po starcie Phoenix wykonał serie manewrów mających za zadanie umieścic go na trajektorii prowadzącej na Marsa. Zostały także rozłozone panele słoneczne oraz ustanowiono połączenie z Deep Space Network. Lot na Marsa trwał około 10 miesięcy. W tym czasie sprawdzany był stan instrumentów naukowych oraz  wykonane zostało sześć manewrów korekcji trajektorii (TMC). Wszystkie instrumenty naukowe poza MERDI pomyślnie przeszły testy i były w pełni sprawne. Po raz pierwszy postanowiono wykorzystac obecnie przebywające na orbicie Marsa sondy do śledzenia lądowania Phoenixa. MRO zdołal wykonać zdjęcie lądownika z rozłozonym spadochronem. Na wysokości 125km Phoenix wszedł w atmosfere Marsa i zacząl wykorzystywać rozrzedzoną atmosfere Marsa do wytracenia częsci predkości przy pomocy tarcia. Przed wytworzonym przy tej okazji gorącem ochraniała go specjalna tarcza. Po zredukowaniu prędkości do 1.7 prędkosci dzwięku otworzony został spadochron. Wkrótce potem została odrzucona tarcza, zaczął działać radar wspomagający lądowanie oraz rozłożyły sie nogi lądownika. W tej konfiguracji lądownik pozostał aż do osiągnięcia wysokości 1km kiedy to odrzucony został spadochron i właczyły się silniczki rakietowe dzieki którym nastąpiło łagodne lądowanie. Na wysokości 12m prędkość wynosiła już stałe 2.4m/s. Silniczki zostały wyłączone w chwili odczytu z czujników znajdujących sie w nogach o zetknieciu z gruntem. Phoenix wylądował 26 maja 2008 o godzinie 1:53 czasu polskiego w regionie zwanym Vastitase Borealis na 68.218830o N, 234.250778o E.           


Animacja startu  i lądowania.

[wini]

Rezultaty misji:

Krajobraz

   W przeciwieństwie do terenów w miejscu lądowań innych sond, okolice Phoenixa sa płaskie i pozbawione dużych kamieni. Grunt jest uformowany w kształty wielkości 2-3 metrów. Jest to rezultat zmian temperatury i związanym z tym topnieniu i zamarzaniu lodu pod powierzchnią. Nie zaobserowano również wydm. Lód znajduje sie już kilka centymetrów pod powierzchnia gruntu i ma przynajmniej 20 cm grubości.

Pogoda

   Zaobserwowano spadający z chmur śnieg. Chmury formowały się w warstwie atmosfery w której temperatura wynosila około -65o C. Wynika z tego, że chmury musiały być złożone z kryształków wody a nie suchego lodu gdyż temperatura zamarzania dwutlenku węgla wynosi -120o C. Prędkość wiatru wachała sie od 11 do 56km/h i średnio wynosiła 36 km/h. Najniższa zanotowana temperatura wynosiła -97.7o C, a najwyższa -19.6o C.

Zmiany klimatu.
   Potwierdzono obecność wody w postaci lodu w miejscu lądowania oraz zebrano dowody przekonujące, że w przeszłości miejsce to bylo cieplejsze.  Znalezenie weglanów wapnia wskazuje, że miejsce lądowania było w przeszłości zalane wodą albo przynajmniej było wilgotne. Znalezniono także w glebie chlorany. na Ziemi istnieja bakterie które wykrozystuja chlorany jako pożywienie. Niestety nie udało sie poszukiwanie związków organicznych poniewaz chlorany niszczyly te zwiazki podczas podgrzewania. Po raz pierwszy w histoii zfotgrafowano także wode w postaci płynnej poza Ziemią,   

Chemia gleby.

   Rezultaty badań wskazują, że w glebie marsjańskiej udało się wykryć chlorany, wodorowęglany, magnez, sód, potas, wapno oraz prawdopodobnie siarczany. pH gleby wynosiło okolo 7,7. Wykryto nadchloran ClO4. Było to ważne odkrycie bowiem związek ten jest bogaty w atomy tlenu i mógłby być wykorzystywany do wytwarzania paliwa dla rakiet oraz tlenu dla przyszłych kolonistów. Niestety nadchlorany niszcza związki organiczne, chociaż na Ziemi istnieja mikroorganizmy które potrafią czerpać z nich energie do życia. W połaczeniu z wodą zmniejszają również jej temperature zamarzania dzięki czemu być może nawet obecnie pod gruntem mogą znajdować sie miejsca gdzie woda jest w stanie płynnym. Niektóre wąwozy na Marsie mogły powstać własnie z udzialem nadchloranów i wody.

Zakończenie misji.

02.11.2008 odebrano ostatni sygnał z sondy.

10.11.2008 misję oznaczono jako zakończoną, aczkolwiek nasłuch sygnałów nadal prowadzono jeszcze przez kilka tygodni. Podczas 156 soli działania sonda przekazała ponad 25000 fotografii oraz wielką ilość innych danych. Cała misja kosztowała 475 milionów dolarów.

29.11.2008 o 23:49 sonda 2001 Mars Odyssey przeprowadziła ostatni seans nasłuchu sygnałów.

Pod koniec 2009 roku, po minięciu marsjańskiej zimy przeprowadzono serię prób połączenia się z lądownikiem. Wszystkie próby zakończyły się niepowodzeniem. Zdjęcia z MRO wskazują na prawdopodobne uszkodzenie paneli słonecznych pod wpływem ciężaru śniegu.

[kanarkusmaximus]

Scaliłem oba wątki w jeden.

[wini]

Scaliłem oba wątki w jeden.

w czasie kiedy edytowałem posta i wszystko szlag trafił:P masz szczęście że nie dużo:)

przy okazji jakby ktoś znalazł jakieś byki to prostować:)

wracam do dalszej edycji:P

[fasola]

Co do systemu MET z Phoenixa, ciekawostka dla osób interesujących się meteorologią.

Phoenix posiadał wiatromierz mierzący prędkość oraz kierunek wiatru. Był on jednak dosyć nietypowy jak na swoje zastosowanie - ponieważ działał jak edukacyjne zabawki do pomiaru wiatru. Tak więc, zamiast standardowych wiatraczków, rurek Pitota czy półkul, użyto ciężarka zawieszonego na lince. Wiatr wychylał go i na podstawie tego wychylenia obliczano prędkość i kierunek. Można się domyśleć, że sposób ten został wybrany ze względu na jego największą niezawodność.


Anemometr Phoenixa

[kanarkusmaximus]

Tu warto jeszcze dodać, że w MPL uczestniczyła Polka - Hanna Sykulska:
http://www.stpuk.org/cWTRC5XvJIFiQmnESJmq5Voc/linkto.aspx
...z mojej uczelni . Niestety, pomimo prób nie udało mi się z nią skontaktować...

[Matias]

Tu warto jeszcze dodać, że w MPL uczestniczyła Polka - Hanna Sykulska:
http://www.stpuk.org/cWTRC5XvJIFiQmnESJmq5Voc/linkto.aspx
...z mojej uczelni . Niestety, pomimo prób nie udało mi się z nią skontaktować...

Może za krótko próbowałeś?

[Matias]

Związki organiczne na powierzchni Marsa?

Eksperymenty przeprowadzone przez lądownik Mars Phoenix sugerują, że gleba marsjańska przebadana przez lądowniki Viking mogła zawierać związki organiczne.

Jedynymi związkami organicznymi wykrytymi przez Vikingi po podgrzaniu pobranych próbek gruntu były chlorometan i dwuchlorometan. Oba te związki uznano za zanieczyszczenie ziemskie po czyszczeniu przyrządów. Ale dokładnie te same związki chemiczne uzyskano kiedy zmieszano nadchlorany (wykryte przez Phoenixa) z glebą z pustyni z Chile zawierającej związki organiczne i otrzymaną mieszankę poddano takim samym badaniom jakie wykonały Vikingi.

Więcej na kosmo - link.

Załącznik: zdjęcie powierzchni Marsa wykonane przez lądownik Viking.

[Matias]

Nowe dane na temat przeszłości Marsa

Dane uzyskane przez lądownik marsjański Phoenix wskazują, że zarówno w przeszłości tej planety jaki czasach bardziej "współczesnych" dochodziło do interakcji ciekłej wody z marsjańskim gruntem. Wyniki badań wskazują także na prawdopodobne występowanie aktywności wulkanicznej, która mogła mieć miejsce "zaledwie" kilka milionów lat temu.

Mimo, że sam lądownik nie działa już od dwóch lat to nadal trwa analiza zebranych przez niego danych. Najnowsze wyniki badań oparte są o analizę dwutlenku węgla, który stanowi około 95% marsjańskiej atmosfery. Związek ten ma kontakt z powierzchnią i jego badanie może ujawnić informacje o wodnej przeszłości Czerwonej Planety.

Więcej na kosmo - link.

Załącznik: zdjęcie instrumentów naukowych na lądowniku Mars Phoenix.

[KP]

Jeśli się nie mylę to Phoenix był kolejną sondą, na której był zamontowany mikrofon  , który miał podsłuchać audio na Marsie.  Ale niestety kolejny raz albo nie wystarczyło czasu na podsłuch albo nie ujawniono nagrań.    Mam rację czy coś pokręciłem?