2003. december – Európa a Marson | MCSE

2003. december – Európa a Marson

A két szondát együtt bocsátották fel 2003. június 2-án 17:45 UT-kor Bajkonurból egy Szojuz-Fregat
hordozórakétával. 2003. december 19-én, öt nappal a bolygó elérése előtt a Mars Expresszről leválik a
Beagle-2. Ez egy ideig önnállóan közelít a bolygóhoz, majd december 26-án fékezés nélkül belép a
légkörbe és landol a felszínen. A Mars Express rakétás fékezéssel marskörüli pályára áll. Ha a
Mars Express és a Beagle-2 szétválasztása nem sikerül, mindkét szonda használhatatlan lesz.

A Mars Express

   Képzeletbeli szelvény a Mars kérgéről, víz- illetve jég-lencsékkel

A Mars Express mérete 1,5×1,8×1,4 méter. 367 liternyi üzemanyaggal, a rajta utazó leszállóegységgel,
valamint a Szojuz-Fregat negyedik fokozatával együtt induláskor 1223 kg, érkezéskor már csak 555 kg.
Nevét feszített ütemű, rekord sebességű elkészítéséről kapta, amely a kilencvenes évek közepén
indult. Energiaellátását 11,42 m2-es napelemtáblái biztosítják 650 W-ot termelve. A
Szojuz-Fregat negyedik fokozata indítja a Mars felé, ahol saját 400 N tolóerejű főhajtóműve 2880
km/h-val csökkenti a sebességet, ezzel bolygókörüli pályára állítva a szondát. A Mars Express
tervezett élettartama négy év. A vörös bolygóhoz karácsony második napján: 2003. december 26-án érkezik.
A szonda a Mars körül 86,3 fokos inklinációjú pályára áll, amelyen 7,5 óra alatt tesz meg egy
keringést, pályájának marsközelpontja 258 km-rel, távolpontja 11560 km-rel lesz a felszín felett.
Pályájának elnyúltsága a program során csökken, így végül keringési ideje 6,75 óra lesz.

A szonda műszerei

A MARSIS felszín alá behatoló radar (GPR), ami a kéreg néhány km vastag részét vizsgálja,
a mélységi jég és víz eloszlását térképezi, kőzetrétegeket, üledékes szerkezeteket vizsgál.
Ezekből a felszín alatti vízáramlási rendszerekre is következtethetünk. Mindez különösen a bolygó
nagy üledékgyűjtőinek, az északi síkságoknak a megismerésében és fejlődésük rekonstruálásában segít.
A 12 kg-os műszert olasz és amerikai laboratóriumokban készítették. Egy 40 m hosszúra kinyíló
antennából küldi alacsony frekvenciájú, 1,3-5,5 MHz közötti hullámhosszú rádiójeleit. Legjobban
akkor teljesít, amikor a szonda 800 km-nél közelebb van a Marshoz, és az adott terület felett
éppen éjszaka van. Ekkor ui. a marsbéli ionoszféra gyenge – minderre keringésenként kb.
fél órán keresztül nyílik lehetoség. A marsbéli nappal folyamán főleg az ionoszféra elektronsűrűségét
vizsgálja. Legfontosabb feladata a felszín alatti régió tanulmányozása, valószínűleg 2-3 km mélyre
lát majd le, de szerencsés esetben 5 km is elképzelhető.


Balra radar muködése, jobbra a MARSIS nyitott antennával

 

ASPERA nagyenergiájú semleges atom analizátor (Energetic Neutron Atoms Analyser): ez a svéd
műszer a napszél és a légkör kölcsönhatását tanulmányozza, ami a vízgőz és egyéb légköri gázok mai
és múltbeli elszökésének becslésében fontos. A semleges atomok mellett az ionok és elektronok
eloszlását is tanulmányozza.

HRSC nagy felbontóképességű sztereókamera (High Resolution Stereo Camera/Stereo Colour Imager)
A 21,2 kg-os német berendezés 10-30 m-es felbontóképességű globális térképet készít, amely a
szetereoképek segítségével három dimenzióban értékelhetőek. A képek kombinálásával maximálisan
2 m felbontóképességet is elér, azaz akár a leszállóegységet is meg tudja majd örökíteni! Természetesen
nem csak a felszínt, hanem légköri képződményeket is vizsgál. A három dimenziós képek leginkább
relatív méréskere használhatók – nem lesznek olyan pontosak mint pl. a MOLA adatok. Ennek ellenére
néhány területen, pl. a feltétlezett óceán partvonalak tanulmányozásánál több információt adhat.

MaRS rádiótudományi kísérlet (Radio Science Experiment): a légkör szerkezetét vizsgálja S
és X tartományú rádióhullámokkal. A hőmérséklet, nyomás és sűrűség függőleges eloszlását vizsgálják
vele, amikor a szonda a Földről nézve a Mars mögé kerül, és rádióhullámai a légkörön áthatolnak.
Emellett a szonda mozgásának pontos mérésével a gravitációs anomáliák kimutatásában segít, a felszínről
a Föld felé visszaverődő rádióhullámokból pedig a felszín egyenetlenségére következtethetünk. 2004
és 2006 őszén a Mars a Földről nézve a Nap mögé kerül, ekkor a napkorona vizsgálatában is segíthet
ez a műszer!

OMEGA látható és infravörös ásványtani térpépező spektrométer (Visible and Infrared
Mineralogical Mapping Spectrometer): a 29 kg-os francia műszer a felszín ásványtani összetevőinek
és a légköri sugárzás elnyelődésnek a vizsgálatára szolgál 0,5-5,2 mikrométer között. 1-4 km-es
felbontóképességű globális ásványtani térképet készít, a felszín 2-5%-ánál pedig akár kb. 300 m-es
felbontóképességet is elér. Legfontosabb feladata karbonátok keresése.

PSF Planetáris fourier spektrométer (Planetary Fourier Spectrometer): 31,4 kg-os olasz
műszer, amely az 1,2-45 mikrométer közötti tartományban vizsgálja a légkört. Az áramlások mellett
az összetételt, elsősorban a CO2, CO, N2, H2O, H2CO és
O3 arányát
méri, emellett függőleges nyomás és hőmérséklet profilokat készít, és a lebegő por összetételére is utal.

SPICAM marslégkör ultraibolya és infravörös spektrométer (Ultraviolet and Infrared Mars
Atmospheric Spectrometer): francia műszer, amely az ultraibolya (118–320 nm) és a közeli infravörös
(1–1,7 mikrométer) tartományban a PSF-nél jobb felbontással tanulmányozza a légköri összetételt. Főleg a
Mariner-9 által felfedezett kis mennyiségű ózonra vadászik, valamint vízgőzt keres. Csillagfedések
alkalmával pedig a légkör függőleges szerkezetét tanulmányozza.

Az OMEGA, HSRC, PFS kutatói között szorosabb az együttműködés, mint a többi műszer csapata között.
A Spicam és az Omega együttesen a Földtől 8 millió km-re CO2, O2, H2O,
N2O, CH4 mutattak ki légkörünkben.

A Mars Express legfontosabb céljai

  • globális, 10m felbontású térképezés
  • néhány kiválasztott terület 2 m felbontású részletes térképezése
  • globális 1 km és 100 m közötti felbontású ásványtani térképezés
  • a globális légkörzés és a légköri összetétel részletes vizsgálata
  • km skálájú, felszín alatti szerkezetek térképezése
  • a légkör-felszín kölcsönhatás vizsgálata
  • a légkör-magnetoszféra kölcsönhatás tanulmányozása

A Mars Express működése az eredeti tervek szerint 2005. november 30-án ér véget.
A szonda adati az ESA Perth közelében lévő földi állomására sugározza az adatait
maximum 230 kbps sebességgel, naponta 0,5-5 Gbit adatmennyiséget továbbítva.

A Beagle-2


A program legérdekesebb eleme természetesen a Mars Expressen utazó, alig 65 cm átmérőjű
leszállóegység. Az angol tervezésű szerkezet – a Beagle-2 – Charles
Darwin
kutatóhajójának nevét viseli, amelyen a tudós az 1830-as években A fajok
eredete
című munkájának alapjait megvetette. A névválasztás nem véletlen, hiszen a
szonda fő feladata életnyomok keresése: exobiológiai és geokémiai vizsgálatok végzése.
A Beagle-2 ötlete 1997-ben született, az
akkori tervek szerint 108 kg-os szonda rekord gyorsasággal elkészült, miközben 71 kg-ra
"fogyott" – ráadásul mindez Marson a földinél gyengébb nehézségi erőtérben pedig
csak kb. 30 kg.


Tömegaránya az eddigi legkedvezőbb a marsszondák közül: teljes tömegének harmada tudományos
műszer. Energiaellátását virágsziromhoz hasonlóan kinyíló négy gallium-arzenid napelemtábla biztosítja
– így a kezdetekben hatalmas zsebórára emlékeztető szerkezet "művirággá" alakul. Erős
hőszigetelés borítja, mivel belsejében (főleg az akkumulátorok miatt) -40 °C felett kell
tartani a hőmérsékletet a hideg marsi éjszaka alatt is. Összességében -100 °C-os kinti
hőmérsékleten még kifogástalanul üzemel.

A Földdel nem közvetlenül kommunikál. A Mars Express UHF antennája veszi az adást, 12 Gbit
tárhelyén raktározza az adatokat, majd kedvező alkalommal 1,6 méter átmérőjű rádiótányérjával
továbbítja a Föld felé. Külön érdekesség, hogy mivel a leszállás közben ez nem lehetséges,
ekkor az amerikai Mars Odysseyt használja majd reléállomásnak.


A leszállás főbb állomásai. Bővebben a szövegben.


A Beagle-2 fékezés nélkül, 31,5-szörös hangsebességgel (kb. 20 ezer km/h) lép a légkörbe.
Hővédőpajzzsal lelassítja magát, majd 1600km/óra sebességnél ejtőernyőt nyit. Ekkor válik le
róla az ún. biopajzs, amely a földi sterilizálás óta folyamatosan borítja a szondát. Végül
200 méteres magasságban felfúvódó légzsákok puhítják a landolást. Ezek leeresztése után
a virágszirom jellegű napelemtáblák kinyílnak, és a furcsa kinézetű szerkezet munkához láthat.

  1. Kalibrációs standardok
  2. Mintaelosztó rendszer
  3. Gázanalizátor (a tömegspektrométer a robotkar alatt van, nem látszik)
  4. Robotkar
  5. Vakond
  6. Nagylátószögű tükör
  7. Sztereokamera
  8. Fúró/mintavevő
  9. Mössbauer spektrométer
  10. Mikroszkóp
  11. Röntgenfluoreszcens spektrométer
  12. Akkumulátorok


A baloldalt a Mancs látható a Bedforshireben végzett földi tesztek során.
A jobb oldali fantáziaképen a Beagle-2 mancsa a felszínt vizsgálja.

A PAW (Payload Adjustable Workbench) azaz Mancs nevű 2,5 kg-os műszercsomag. Ez egy mozgatható
kar végén lévő ujjak sorozata, ahol minden ujjban egy-egy műszer van. Eredetileg úgy tervezték,
hogy egyszerre csak néhány érzékelő lesz rajta, a megfelelőt mindig a szonda központi részéről veszi
le és azokat váltogatja. Időközben kiderült, hogy 2,5 kg-ra sikerül redukálni az összes "ujjat",
így azt együtt is mozgathatják. A Mancs az alábbi ujjait használhatja:

Sztereokamerapár, ami háromdimenzióban feltérképezi a szonda környezetét. Az egyik kamera
előtti kis hiperbolatükörrel nagylátómezejű, áttekintő felvételek is készíthetők!


A sztereókamera a laboratóriumi tesztek során

Mössbauer-spektrométer, ami a kőzeteknek a rádióaktív kobalt-57-ből származó gammasugárzásra
adott reakciója alapján az ásványos összetételt vizsgálja, és a mállott anyag oxidációs
állapotának meghatározására alkalmas.

Röntgen spektrométere a vas-55 és kadmium-109 izotópokból kibocsátott röntgensugárzással
vizsgálja szintén az anyagi összetételt.

Egy mikroszkóppal max. 6 mikrométer felbontással tanulmányozza a kőzetfelszíneket (főleg ahol a
fúró megtisztította ezeket), illetve a homok és porszemek alakját, felületét.
Elméletileg akár baktérium méretű képződményeket is meglát. Apró vörös, kék és zöld ledekkel
világítja a célt, amivel valósághű színes felvtételeket nyerhetünk. Ultraibolya ledjével
pedig az ásványok fluoreszkálása tanulmányozható.


A végül vakond (MOLE) névre elkeresztelt műszer eredeti elnevezése Pluto – planetáris
felszínalatti eszköz (PLanetary Underground TOol) kifejezés rövidítéseként. Ez egy három méter hosszú huzal végén mozgó, néhány watt
fogyasztású, 950 g-os henger, akkora mint a háztartási alufólia feltekercselésére használt papírcső. Sajátos
mechanikai szerkezete révén a felszínen 5 másodperc alatt 1 cm-t tesz meg. A felszín alá is be tudja fúrni magát
kb. 6 m/h sebességgel, ha az mállott kőzettörmelék. Maximum 1,5 m mélyre juthat, a begyűjtött anyagmintát a
kábelen keresztül a Beagle-2 gázanalizátorába juttatja. Nem csak a mély részek, de a sekély zónák is érdekesek
a Marson: az egyes sziklák alatti regolit több 100 millió éve érintetlen, napfénytől védett.

A fúró fő feladata a kőzetek felszínéről a mállási kéreg eltávolítása. Maximum 4 mm mélyre tud a kőzetekbe
behatolni, a mintát szintén a gázanalizátorba juttatja.

A GAP gázanalizátor (Gas Analysis Package): a Beagle-2 kulcsfontosságú berendezése, amely a légköri
gázokat is vizsgálhatja, valamint 12 kis kemecéjében a fűtött, hűtött mintákból felszabaduló anyagok összetételét,
és a 12/13-as szén izotópok arányát méri egy tömegspektrométerrel. A földi élőlények előszeretettel használják
a könnyebb 12-es izotópot, hasonló izotóp arány talán a Marson is biogén eredetre utal. Emellett szintén új
igény a metán kimutatása, amely a Földön részben biogén eredetű, utóbbit a Marson nehéz találni, mert az
oxidatív felszíni viszonyok között rövid életű. A gázanalizátorral a 40-es argon és kálium arányából a minta
korára is következtethetünk. A kemencékben viszgálják a fűtés során a minták viselkedését, ami anyagukra utal.
A Viking-szondák gázkromatográfjának egyik fő problémája az volt, hogy széntartalmú szerves anyagot nem tudtak
kis koncentrációban kimutatni, a Beagle-2 erre 0,01-0,02 ppm koncentrációig képes.

A meteorológiai csomag a légnyomás, a hőmérséklet és a szél mérésére szolgál egy 60 cm magas rúd tetjén.
0-40 m/s közötti sebességtartományban, 3 fok irány pontossággal képes mérni a marsi szeleket.

Külön hangsúlyt kapott az ún. életkörnyezet vizsgáló alrendszer (life environment subsystem) ami a
felszínt érő ultraibolya és kozmikus sugárzást valamint az oxidatív gázokat vizsgálja ppb szintig. Emellett
a porhullási rátát 10-10 kg/m/s pontossággal regisztrálja, valamint a légköri vezetőképességet méri.

A lassulásmérő a leszállás során vertikális sűrűségprofilt készít a légkörről.

A felszínen az egyes szenzorok mérési eredményei általában félóránként lesznek kiolvsasva, a meteorológiai
szenzoroknál ez 1 és 5 perc közötti. A Beagle-2 vizsgálatainak legfontosabb céljai:

  • víz keresése
  • karbonát ásványok keresése
  • szerves anyagok keresése és elemzése
  • izotóp frakcionáció vizsgálata szerves anyagokkal kapcsolatban
  • légköri összetétel, szél, homérséklet, nyomás és ultraibolya sugárzás vizsgálata
  • a marsfelszín oxidációs állapotának vizsgálata
  • a kőzetek belsejének és a felszín alatti régióknak a tanulmányozása
  • a leszállóhely geomorfológiai vizsgálata

MISSING SRC IMAGE!!!!
A kijelölt leszállóhely térsége (fehér ellipszis jelöli a célterületet)

A Beagle-2 99%-os valószínuséggel egy 174×106 km-es ellipszisen belül landol (kb. É.sz. 10,6° Ny.h. 270°),
amely az 1500 km átmérőjű Isidis Planitia területén található. Ez a bolygó fejlődésének első évmilliárdjában
egy kb. 50 km-es objektum becsapódásától keletkezett óriáskráter. A déli felföldek és az északi mélyföldek határvidékén,
az egyenlítő közelében található, maximálisan 2-3 km vastag bazaltláva borítja. Tetején a környező felföldek rápusztult
anyaga alkot vékony borítást. A felszínén néhol átlagosan 100 m-es, részben a földi iszapvulkánokra emlékeztető kúpok
vannak, amely valószínűleg a lávatakaróból, avagy az az alól szivárgó gázok szállította képlékeny anyagból keletkeztek.
A leszállóhely kiválasztásában közreműködött annak kis magassága (az ejtőernyőknek kell ez a ritka légkörben), az
egyenlítőhöz közeli helyzet (ez a napelemeknek szükséges, hogy elég fényt kapjanak). A területnek kb. 15%-át borítják
nagyobb sziklák, és 1/10 az esély rá, hogy a szonda egy vulkáni kúpra érkezik. A szakemberek 90 marsbéli napos
élettartamot terveznek a szondának.

Kapcsolódó honlapok

  • A Mars Express hivatalos honlapja
  • A Beagle-2 leszállóegység hivatalos honlapja
  • Forgatható modell a Mars Express-ről

    Animációk a leszállóhelyről

  • A leszállóhelyről [320x240, .avi, 2,9MByte]
  • A leszállóhelyről [640x480, .mpg 5,9MByte]
  • Számos egyéb animáció realvideó formátumban

    Nagyméretű képek

  • MISSING SRC IMAGE!!!!Képzeletbeli szelvény a Mars kérgéről, víz- ill. jég-lencsékkel
  • MISSING SRC IMAGE!!!!A MARSIS antennája nyitott állapotban
  • MISSING SRC IMAGE!!!!A MARSIS radar berendezés muködése
  • MISSING SRC IMAGE!!!!A Beagle-2 leválik a Mars Express anyaszondától
  • MISSING SRC IMAGE!!!!A hővédőpajzs lelassítja a légkörbe lépő Beagle-2-t
  • A Beagle-2 ejtőernyőjén ereszkedik
  • MISSING SRC IMAGE!!!!A Beagle-2 "Mancsa" a felszínt vizsgálja

    Ezek az anyagok linkek az ESA (Európai Űrügynökség) honlapjaira. A képek felhsználási feltételei ott olvashatóak!

     

     

    A sajtó számára javasolt nagyméretű ábrák

  • A Mars Express pályája a vörös bolygóig. 10x5cm 300dpi, gray [TIF, 322KByte]
  • A Beagle-2 a felszínen. 5x7cm 300dpi, CMYK [TIF, 1,3MByte]
    Ezek az anyagok szabadon felhasználhatóak Magyar Csillagászati Egyesület, ESA, Beagle-2 forrás megjelölésével!
  • {mosimage}

     

    

    A www.mcse.hu oldal felületén sütiket (cookie) használunk. Ezeket a fájlokat az ön gépén tárolja a rendszer. Az oldal használatával ön beleegyezik a cookie-k használatába. További információért kérjük olvassa el adatvédelmi tájékoztatónkat. További információ

    The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

    Close