Organização | Roscosmos |
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Campo | Estudo de Fobos , retornar uma amostra do solo de Fobos para a Terra |
Tipo de missão | Lander |
Status | Falha |
Lançar | 8 de novembro de 2011 |
Lançador | Zenit -2M |
Duração | 3 anos |
Identificador COSPAR | 2011-065A |
Missa no lançamento | ~ 2 toneladas |
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GAP = VÃO | Análise da composição molecular do solo |
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MDGF | Espectrômetro gama |
MÃO | Espectrômetro de nêutrons |
Lazma | Espectrômetro de massa de tempo de vôo |
MANAGA | Espectrômetro de massa |
THERMOFOB | Sonda térmica |
RLR | Radar de ondas longas |
Seismo-1 | Sismômetro |
MIMOS | Espectrômetro Mössbauer |
METEOR-F | Detector de micrometeorito |
DIAMANTE | Detector de poeira |
FPMS | Análise de plasma |
AOST | Espectrômetro infravermelho de Fourier |
TIMM-2 | Espectrômetro de ocultação solar |
MicrOmega | Microscópio espectral |
TSNG | Máquinas fotográficas |
Phobos-Grunt ( russo : Фобос-Грунт , que significa "Solo de Fobos") é uma missão espacial russa destinada ao estudo de Fobos , um dos dois satélites naturais do planeta Marte . Foi lançado com segurança em8 de novembro de 2011mas não conseguiu alcançar sua órbita de trânsito em direção a Marte. Depois de várias semanas sem controle em órbita baixa, ele caiu de volta à Terra em15 de janeiro de 2012no meio do Oceano Pacífico, 1.250 km a oeste da Ilha de Wellington , na costa do Chile .
Depois de ser colocada em órbita ao redor de Marte, a sonda espacial de cerca de duas toneladas iria realizar uma primeira fase de estudo remoto da lua e do ambiente de Marte com duração de alguns meses. A sonda deveria então pousar na superfície de Fobos para estudar suas características por um ano. Phobos-Grunt inclui um módulo responsável por trazer de volta à Terra uma amostra de solo de Phobos (cerca de 200 g ) cuja data de retorno foi planejada emagosto de 2014. Para realizar as suas investigações, o Phobos-Grunt utilizou cerca de vinte instrumentos científicos, alguns dos quais desenvolvidos em colaboração com organizações de investigação de vários países europeus, como Alemanha , França , Itália e Suíça . A sonda foi lançada por um foguete Zenit - Fregat em8 de novembro de 2011 após um primeiro adiamento em 2009, mas não pôde ser injetado em sua órbita marciana conforme planejado.
A lua Fobos pode ser um asteróide antigo capturado por Marte. Um dos objetivos do Phobos-Grunt era confirmar essa origem. Os dados coletados também podem ter fornecido pistas sobre os primórdios do sistema solar , bem como a história de Marte. A sonda também carregava o micro- satélite chinês Yinghuo 1 , que seria colocado em órbita ao redor de Marte para estudar as interações entre a atmosfera do planeta e o vento solar .
A missão de Phobos-Grunt era complexa: a aproximação de Phobos é delicada porque a debilidade da gravidade da lua não permite ser colocada em órbita ao redor desta dantes de pousar. Os atrasos nas telecomunicações com a Terra também exigiram que a sonda pousasse de forma completamente autônoma na superfície irregular de Fobos, um exercício ainda mais difícil pela fraqueza da gravidade . Finalmente, a recuperação da amostra do solo de Fobos exigiu o sucesso de um grande número de etapas que vão desde a coleta de amostras até a reentrada atmosférica na Terra por meio de um longo trânsito entre Marte e a Terra realizado em completa autonomia pelos pequenos (a pouco mais de 200 kg ) módulo de retorno.
Phobos-Grunt iria marcar o regresso da Rússia ao campo da exploração do sistema solar , que abandonou depois de o ter dominado no início da conquista do espaço : a última missão deste tipo, março de 96 , datava de 1996 e também foi um fracasso.
Até o início dos anos 1980, a astronáutica soviética desempenhou um papel importante na exploração do sistema solar . O desaparecimento de riscos geopolíticos devido ao fim da Guerra Fria , o domínio da astronáutica americana, o declínio econômico do país e o insucesso das últimas missões planetárias combinaram-se para levar ao desaparecimento desta atividade do programa espacial soviético . A última missão interplanetária a atingir seus objetivos remonta a 1986 com o programa Vega . Desde então, a União Soviética , cujo programa espacial foi assumido em 1991 pela Rússia , lançou apenas três sondas espaciais : as duas espaçonaves do Programa Fobos (1988 e 1989) e março de 96 (1996), que foram todas vítimas de falhas ( do lançador para março de 96 ) antes de ter cumprido sua missão. A recuperação da economia russa, impulsionada pelos altos preços das commodities nos anos 2000, deu novos recursos a uma equipe administrativa russa em busca de reconhecimento internacional. Em 2005, um ambicioso plano de 10 anos foi anunciado para relançar programas espaciais que não fossem estritamente utilitários. Phobos-Grunt é a primeira de uma série de missões interplanetárias russas à Lua , Marte e Vênus planejadas para a década de 2010.
Fobos é um dos dois satélites naturais do planeta Marte . Pequeno (27 × 22 × 19 km ) e muito irregular, ele circula em órbita quase circular muito baixa (altitude média de cerca de 6000 km ) que diminui de forma relativamente rápida, o que deve resultar em sua destruição pela força das marés em alguns milhões de anos. A origem de Fobos não é conhecida com certeza: este satélite de Marte é sem dúvida um asteróide capturado por Marte, mas também poderia ser um pedaço de um satélite maior de Marte que teria se quebrado. Fobos é um corpo escuro que parece ser composto de carbono condrita , uma composição semelhante à dos asteróides do Tipo C no cinturão de asteróides externo. A densidade de Fobos é particularmente baixa (1,85) o que pode ser explicado pela presença de gelo ou cavidades; a sonda espacial soviética Phobos 2 detectou uma desgaseificação fraca, mas permanente, mas quebrou antes de ser capaz de especificar sua natureza. A lua é coberta por uma espessa camada de regolito e crivada de crateras, a maior das quais, Stickney , tem um diâmetro de 9 km .
Phobos-Grunt é a terceira sonda espacial dedicada ao estudo de Fobos. As duas sondas soviéticas, Phobos 1 e Phobos 2 que a precederam, foram lançadas em 1988-1989 em direção à lua de Marte, mas foram vítimas de falhas antes de cumprirem seu objetivo.
O objetivo principal da missão de Phobos-Grunt é trazer uma amostra de solo de Phobos de volta à Terra. A importância deste objetivo se reflete na massa da carga útil a ele dedicada: o veículo que traz a amostra representa uma massa maior que 250 kg enquanto 50 kg são alocados para o resto da carga útil representada pelos instrumentos. Ao trazer uma amostra de solo de volta à Terra, muito mais informações podem ser obtidas em laboratórios na Terra do que com os instrumentos a bordo da sonda, cujas capacidades são severamente limitadas por restrições de massa e energia.
O segundo objetivo do Phobos-Grunt é realizar análises físico-químicas in situ do solo de Fobos. Como acessório, a sonda deve estudar os jatos de gás descobertos pela sonda Phobos 2 e procurar bolsas de gelo.
O desdobramento da missão Phobos-Grunt também oferece a oportunidade de estudar a atmosfera e o clima de Marte. Na verdade, espera-se que a sonda, antes de pousar em Fobos, passe vários meses em uma órbita quase síncrona com Fobos a uma altitude equivalente a 2 raios marcianos e execute 3 revoluções do planeta por dia. Sua posição permite cruzar as diferentes camadas de plasma e observar os ciclos climáticos diurnos ou que se desenvolvem em uma escala de tempo curta. No entanto, essas observações são limitadas pela duração de sua permanência em órbita e só podem se referir a áreas próximas ao equador devido à baixa inclinação de sua órbita. As observações de Marte e de sua atmosfera a partir do solo de Fobos serão limitadas porque o local de pouso está na face de Fobos, localizada em frente a Marte. Em órbita, a sonda deve:
A órbita ocorreu em 8 de novembro de 2011na abertura da janela de lançamento que permite aproximadamente a cada dois anos chegar ao planeta Marte. O lançamento é realizado a partir da base de lançamento de Baikonur, no Cazaquistão, usada pela maioria dos lançamentos civis russos. O lançador é o foguete Zenit -2FG que possui dois estágios. A sonda Phobos-Grunt com seu estágio Fregat -SB é primeiro inserida em uma órbita elíptica de 207 × 347 km com uma inclinação de 51,8 °. O segundo estágio do foguete Zenit é descartado. Após fazer 1,7 rotações ao redor da Terra após 2,5 horas, os motores do estágio Fregat são ligados para colocar a sonda em uma órbita elíptica de 250 × 4.710 km com um período de 2,2 horas; o tanque toroidal removível no palco Fregat, cujo conteúdo foi usado para esta manobra, também é liberado. O estágio Fregat-SB é disparado novamente um pouco antes de completar uma revolução (após 2,1 horas) para injetar a sonda em uma órbita de transferência em direção ao planeta Marte.
A sonda espacial inicia sua jornada a Marte com duração de 10 a 11 meses. Durante isso, é estabilizado três eixos . Várias correções de curso são planejadas durante este trânsito - 10 dias após o lançamento, 80 dias antes da chegada e 14 dias antes da chegada - para permitir que a sonda entre em órbita de Marte no ponto preciso desejado por seus projetistas. Phobos-Grunt chega perto de Marte em torno do11 de setembro de 2012 ; o estágio Fregat é usado uma última vez para desacelerar a sonda em 800 metros por segundo, o que permite que Phobos-Grunt se encaixe em uma órbita elíptica ao redor do planeta Marte de 800 × 75 900 km com uma inclinação de 39 ° e um período de 3 dias. O estágio Fregat é alijado e então o satélite chinês Yinghuo-1 se desprende da sonda e inicia nesta órbita uma missão de coleta de dados científicos com duração de 1 ano.
A sonda deve fazer um primeiro estudo remoto de Fobos para se preparar para seu pouso. A forma irregular da lua e sua proximidade de Marte impedem uma órbita estável de Phobos-Grunt ao redor da lua. Na verdade, a sonda está sob a influência do campo gravitacional de Marte e Fobos. Para que orbitasse em torno de Fobos e não de Marte, o raio de sua órbita teria que ser menor que um valor resultante da relação de massa entre Fobos e Marte e suas respectivas distâncias. Fobos estando muito perto de Marte e de massa relativamente baixa em comparação com Marte, esse raio é igual a cerca de 16 km . Considerando a forma muito irregular de Fobos, a órbita na borda da esfera de Colina de Fobos não é viável. A sonda deve, portanto, ser colocada em uma órbita síncrona com Fobos para observá-la.
Para isso, é realizada uma manobra em duas etapas. Para o30 de setembro de 2012, o perigeu da órbita de Phobos-Grunt é elevado a 6.499 km, o que coloca a sonda em uma órbita de 3,3 dias. Uma segunda manobra em direção ao8 de outubrotransforma a órbita fortemente elíptica em uma órbita circular de 6.471 km que é percorrida em 8,3 horas. Phobos-Grunt está agora em uma órbita paralela a Phobos, mas em uma altitude superior de 400 a 500 km . Nesta órbita, a sonda passa perto da lua a cada 4 dias; Phobos-Grunt então começa uma fase de observação para realizar medições de navegação precisas que serão usadas para se aproximar da lua novamente. Para o14 de janeiro, a sonda muda sua órbita novamente para se colocar em uma órbita de cerca de 6.000 km quase sincronizada com Fobos. A sonda agora permanece a uma distância entre 50 e 130 km da lua. A partir daí, instrumentos ópticos são usados para mapear sua superfície e localizar um local de pouso.
Assim que a sonda está em órbita de Marte, ela começa as observações científicas. Na órbita quase síncrona, a sonda pode fazer medições de ocultação solar 3 vezes ao dia.
Datado | Estágio |
8 de novembro de 2011 | Lançar |
8 de novembro de 2011-11 de setembro de 2012 | Trânsito para Marte |
11-30 de setembro de 2012 | Inserção na órbita marciana Lançamento do sub-satélite chinês |
8 de outubro de 2012-14 de janeiro de 2013 | Campanha de observação em órbita |
14 de janeiro de 2013-14 de fevereiro de 2013 | Em órbita quase síncrona com Fobos |
14 de fevereiro de 2013 | Aterrissando no solo de Fobos |
14-18 de fevereiro de 2013 | Colete a amostra de solo de Fobos e retire o módulo de retorno |
14 de fevereiro de 2013-14 de fevereiro de 2014 | Operações no terreno de Fobos |
18 de fevereiro de 2013-agosto de 2014 | Retorne à Terra da cápsula contendo a amostra de solo de Fobos |
O 9 de fevereiro de 2013, a sonda inicia a fase de pouso. Embora esteja a menos de 60 km da lua, ele primeiro segue uma trajetória de transferência que o leva a 12 km de Fobos e então desce verticalmente em direção ao solo. Toda a sequência de pouso dura 40 minutos. A chegada ao solo é um dos momentos delicados da missão, pois a sonda pesa apenas 400 gramas em Fobos e pode ricochetear ou mesmo capotar se permanecer um componente da velocidade horizontal ao fazer contato. Quando a sonda atinge o solo, os propulsores são usados para atacar a sonda. O local de pouso escolhido inicialmente tinha que ser na face de Fobos permanentemente voltada para Marte para permitir que certos instrumentos também observassem o planeta. A zona de pouso finalmente retida está localizada na face oposta para se beneficiar de uma melhor iluminação e, portanto, de mais energia, bem como para facilitar as comunicações com a Terra. A localização do local de pouso não permite observações ópticas de Marte, e as observações de plasma são limitadas e podem sofrer de vieses introduzidos pela proximidade de Fobos. Não está completamente excluído que a sonda, uma vez que sua missão terrestre seja concluída, retorne à órbita para completar essas observações. Uma amostra do solo de Fobos é coletada imediatamente após o pouso; o andamento da coleta, delicado na medida em que deve ser feito em baixíssima gravidade, é distribuído por 2 dias a uma semana. A amostra de solo de cerca de 200 g é colocada em uma cápsula localizada no topo da sonda que deve retornar à Terra. Os 15 instrumentos científicos, que representam uma massa de cerca de 50 kg, começam sua análise in situ enquanto o módulo de reentrada aciona seus motores para trazer a amostra de volta à Terra. As investigações sobre Phobos continuam por pelo menos um ano.
Para o 18 de fevereiro, o módulo de reentrada na Terra, que carrega a cápsula contendo a amostra, começa sua jornada para a Terra. Para não danificar o orbitador / módulo de pouso em que está empoleirado, a decolagem de Fobos é realizada em duas fases. O módulo começa elevando-se acima do orbitador / módulo de pouso sob a ação de molas simples suficientes na baixa gravidade de Fobos para dar-lhe uma velocidade ascendente e então dispara seus motores para atingir uma velocidade entre 1 e 10 metros por segundo. Em seguida, ele se coloca em uma órbita em torno de Marte 300 km a menos que a de Fobos, aplicando um delta-v de 20 m / s . O módulo de reentrada mais uma vez aciona seus motores para escapar da atração de Marte e se colocar em um caminho de transferência em direção à Terra. Durante a viagem que, devido a uma posição menos favorável de Marte, dura 17 meses, estão planejadas cinco correções de curso. A cápsula contendo a amostra do solo de Fobos separa-se do módulo pouco antes da chegada perto da Terra em direção aagosto de 2014. A cápsula faz uma reentrada atmosférica antes de pousar em alta velocidade (o módulo não tem pára-quedas) em solo russo. Está planejado que a cápsula sem um transmissor de rádio seja detectada por radar e visualmente antes de sua chegada ao solo do polígono de Sary Shagan no Cazaquistão, selecionado como local de pouso.
A ideia de realizar uma missão para devolver à Terra uma amostra do solo de Fobos teve origem na Rússia por volta de 1996. Apesar do interesse científico de tal missão e de sua viabilidade técnica, nenhuma outra agência espacial considerou este tipo. 1990. Nos anos que se seguiram, a missão planejada para Phobos permaneceu um projeto no papel porque na virada do século a Rússia teve que superar grandes dificuldades políticas e econômicas enquanto os astronáuticos russos lutavam por sua sobrevivência. Durante este período, o projeto é modificado várias vezes para diminuir seu custo: a massa da sonda é reduzida para permitir seu lançamento pelo foguete Soyuz 2 / Fregat que substitui o Proton inicialmente previsto. Em 2004, com a melhoria da situação econômica na Rússia, o governo alocou cerca de 40 milhões de rublos para o Instituto de Pesquisa Espacial da Academia Russa de Ciências para trabalhar no projeto, cujo custo total é, no período, estimado em 1 bilhão rublos. DentroOutubro de 2005, o projeto foi lançado oficialmente como parte do programa espacial federal 2006-2015. A construção do Phobos-Grunt está a cargo da empresa Lavotchkine , histórica fabricante de sondas espaciais russas. O Instituto de Pesquisa Espacial da Academia Russa de Ciências (IKI RAN) é responsável pela componente científica, bem como pelo desenvolvimento de instrumentos científicos. O lançamento da sonda é planejado durante a janela de lançamento para Marte, que abre emoutubro de 2009. A sonda é denominada Phobos-Grunt; este nome de batismo agrega seu destino Phobos e Grunt significando neste contexto solo (que esperamos poder devolver uma amostra à Terra).
A cooperação com a China delineada em 2005 resultou na assinatura de um acordo emjunho de 2007 : Phobos-Grunt levará um sub-satélite chinês de cerca de 100 kg, chamado Yinghuo-1 , que será colocado pela sonda em órbita ao redor de Marte. Esse contrato também prevê o fornecimento pela Universidade Politécnica de Hong Kong de uma ferramenta instalada na extremidade de um braço também equipado com um espectrômetro em miniatura e uma câmera; o instrumento chinês é responsável por extrair e preparar amostras de solo trazidas de volta à Terra. Para poder colocar em órbita a massa aumentada da sonda, o lançador Soyuz foi abandonado em favor do foguete Zenit . Este último também tem a vantagem de poder lançar a sonda em 2011, quando essa janela de lançamento para a Marte é menos favorável do que a de 2009.
O projeto Phobos-Grunt recebeu seu primeiro financiamento real em 2007 (40 milhões de rublos). No início de 2008, o desenvolvimento entrou em fase ativa com o início da fabricação da plataforma de sondagem e modelos de engenharia para instrumentos científicos. DentroMarço de 2008, o orçamento da missão foi revisado para cima e agora está estimado em 2,4 bilhões de rublos. Apesar do ceticismo de muitos participantes do projeto, o gerente de Lavotchkine confirmou em maio de 2008 e depois emoutubro de 2008 que a sonda estará pronta para lançamento em outubro de 2009. Porém, a aviônica e o software de bordo responsável por controlar o funcionamento da sonda e os instrumentos científicos que formam o conjunto BKU que a Lavotchkine optou por desenvolver internamente, estão longe de estar concluídos segundo relatos corroborantes.
Para atender às necessidades desta missão interplanetária, a primeira em mais de 15 anos, Lavotchkine também está realizando uma grande atualização do segmento terrestre, em particular das estações de telecomunicações responsáveis por receber e transmitir dados de Phobos-Grunt. Lavotchkine decidiu desenvolver internamente para esta missão um sistema específico de controle de atitude e órbita denominado BKU e abandonar o software normalmente fornecido pela OKB Mars . O desenvolvimento deste software por uma equipe com experiência limitada no campo está seriamente atrasado. O lançamento, agendado paraoutubro de 2009, é adiado em 2011 para permitir a conclusão dos testes (a janela para disparar na direção de Marte abre a cada dois anos). Aproveitando esse atraso, várias alterações são feitas na carga útil. A obtenção de amostras de solo de Fobos é uma das fases delicadas da missão. A pequena escavadeira encarregada da operação pode não ser capaz de completar sua tarefa se o solo for rochoso. Como resultado, uma pequena plataforma de perfuração, capaz de perfurar rochas, é adicionada a um dos dois braços de controle remoto da sonda. É uma versão adaptada de um dispositivo semelhante desenvolvido pela agência espacial polonesa para a sonda Rosetta . Foi inicialmente planejado que duas pequenas sondas MetNet desenvolvidas pelo Instituto Meteorológico Finlandês seriam carregadas por Fobos e lançadas no solo de Marte. Mas essas máquinas, cuja carga útil é composta por uma estação meteorológica, que não poderia ter estado a bordo em 2009 porque seu desenvolvimento ainda estava em andamento, foram finalmente abandonadas por uma questão de peso. Por outro lado, vários instrumentos de massa reduzida são adicionados, como o microscópio espectral de infravermelho MicrOmega-IR e o espectrômetro de ocultação solar TIMM-2.
Dentro setembro de 2011, o custo do projeto é reavaliado em 5 bilhões de rublos .
Para atingir seus objetivos, Phobos-Grunt possui 4 subconjuntos que são, a partir da base:
O sub-satélite chinês Yinghuo é transportado por Phobos-Grunt para a órbita marciana. Ele está alojado entre o estágio Fregat e o resto da sonda em um espaço circunscrito por espaçadores que unem esses dois subconjuntos.
O módulo de cruzeiro é um estágio de foguete Fregat -SB adaptado. É responsável no início da Terra colocar a sonda na trajetória de transferência para Marte, fazer as correções de trajetória durante o trânsito e então desacelerar a sonda para inseri-la na órbita de Marte. Sua massa é, sem dúvida, superior a 11 toneladas. Inclui um tanque toroidal, com uma massa de cerca de 4 toneladas com combustível, cujo conteúdo é usado para colocar a sonda inicialmente na órbita terrestre apropriada e que é liberado imediatamente após. O estágio Fregat até agora nunca fez uma viagem interplanetária e sua proteção térmica teve que ser reforçada para lidar com sua longa permanência no espaço. Em sua versão padrão, o piso possui seu próprio computador de vôo; para Phobos-Grunt, é o computador de vôo BKU orbital / lander, desenvolvido como parte da missão, que pilota o estágio Fregat. A propulsão do módulo é qualificada para poder ser usada sete vezes e permite, conforme desejado, entregar um impulso forte ou fraco.
O orbitador / módulo de pouso constitui o coração da sonda espacial: ele realiza o reconhecimento preliminar em órbita, em seguida, pousa no solo de Fobos e conduz as investigações com a instrumentação científica que embute. Além disso, carrega os outros dois módulos responsáveis por trazer a amostra do solo de Fobos de volta à Terra. O orbitador / módulo de pouso com massa em torno de 1.650 kg é uma máquina inteiramente nova que, segundo seu fabricante, deve servir de base para todos os projetos de sondas interplanetárias russas como Luna-Glob , Luna-Resurs e Luna-Grunt para a exploração da Lua , Venera-D para a de Vênus , Mars-Net e Mars-Grunt (em) para a de Marte e Sokol-Laplas para a de Júpiter .
O módulo utiliza um novo software de vôo BKU ( Bortovoy Kompleks Upravleniya ) cujo desenvolvimento, além do planejado, é sem dúvida o principal motivo do adiamento do lançamento de 2009. Para orientá-lo durante o pouso, o módulo utiliza sucessivamente um altímetro a laser e depois um radar Doppler de 13 kg desenvolvido como parte do projeto. A navegação é realizada usando um BIB-FG inercial ( Besplatformenny Inertsialny Blok ) de visores de classificação Bokz-MF (Blok Opredeleniya Koordinat Zvezd) e sensores solares . As modificações de trajetória, correções de orientação e pouso são realizadas por vários motores de foguete queimando uma mistura hipergólica de UDMH e peróxido de nitrogênio . Um conjunto de câmeras é usado tanto para navegação quanto para observações científicas. As telecomunicações são fornecidas pelo subsistema BRK ( Bortovoi Radio Kompleks ) operando em banda X com velocidade máxima de 16 kilobits . A energia eléctrica é produzida por dois painéis solares com uma área total de 10 m 2 .
O módulo de reentrada com massa de 296 kg é responsável por trazer de volta a amostra de solo de Fobos contida na cápsula da amostra. O módulo é posicionado na parte superior do orbitador / módulo de pouso. Depois de decolar de Fobos, o módulo se injeta em uma trajetória de retorno em direção à Terra, fazendo várias correções de trajetória ao longo do caminho. O módulo possui todos os equipamentos para garantir o longo retorno à Terra. A propulsão é fornecida por um motor de foguete que queima uma mistura hipergólica de UDMH e peróxido de nitrogênio e fornece um impulso de 130,5 newtons . A orientação é mantida usando 16 pequenos propulsores de gás frio ejetando nitrogênio . Ao contrário do orbitador / módulo de pouso, o módulo de reentrada não possui uma roda de reação para controle de orientação; o módulo é estabilizado por rotação. A orientação é realizada por meio de sensores estelares, sensores solares e uma unidade inercial. O combustível e o oxidante estão contidos em quatro tanques esféricos enquanto o hélio responsável por pressurizar os propelentes está contido em dois tanques esféricos de menor tamanho. A energia eléctrica é fornecida por 2 painéis solares com uma área total de 1,64 m 2 . As telecomunicações são feitas em banda X com uma taxa de 8 bits por segundo.
A cápsula de amostra, pesando 7,5 kg , contém a amostra de solo de Fobos, bem como microorganismos do experimento da Sociedade Planetária. É transportado pelo módulo de reentrada na Terra e, em seguida, reingressa na atmosfera terrestre por conta própria para ser recuperado. Coberto por um grosso escudo térmico para não queimar durante a reentrada atmosférica , não possui pára - quedas e nem rádio transmissor para reduzir sua massa. Espera-se que seja detectado pelos radares ao entrar na atmosfera e depois seguido por eles até chegar ao solo.
Componente | Massa (kg) | Massa vazia | Observação |
Cápsula de amostra | 7,5 | - | Traz uma amostra de 200 a 300 g na Terra |
Módulo de reentrada na Terra | 296 | ? | |
Orbiter / Lander | 1560 | ? | |
- Instrumentação científica | 50 | ||
Yinghuo | 115¹ | ? | Sub-satélite chinês |
Fregat SB floor | 11 375¹ | Versão adequada: aviônica, proteção térmica | |
- Andar principal | 5.842² | 592² | |
- Tanque liberável | 3.390² | 335² | Lançado na órbita da Terra durante a injeção em Marte |
Estágio Probe + Fregat | 13.500 | ||
¹ : Númerosoutubro de 2010. ² : NúmerosMaio de 2008. |
A carga útil tem massa de 50 kg . A instrumentação científica é realizada principalmente por vários laboratórios e industriais russos, sob a supervisão científica do Instituto de Pesquisa Espacial da Academia Russa de Ciências (IKI RAN). Laboratórios de outros países, principalmente alemães , bielorrussos , franceses , italianos e poloneses, têm contribuído para o desenvolvimento de diversos instrumentos. A participação francesa é liderada pela agência espacial francesa CNES . Os instrumentos de bordo incluem:
Instrumentos de análise in situOs seguintes instrumentos são usados para estudar Fobos após o pouso em seu solo:
A sonda possui dois braços manipuladores que coletam amostras de solo para alimentar outros instrumentos ou transportar instrumentos aplicados diretamente no solo. Um desses braços foi desenvolvido como parte de um contrato de cooperação entre a Agência Espacial Federal Russa e a Administração Espacial Nacional da China , a China foi tardiamente associada à missão russa para o projeto do mecanismo de amostragem. Os braços do manipulador carregam os seguintes instrumentos:
As amostras que devem ser trazidas de volta à Terra são, após a coleta, aspiradas por um sistema pneumático através de um duto que as conduz ao topo da sonda onde se encontra a cápsula da amostra.
Instrumentos ópticosOs seguintes instrumentos são usados quando a sonda está em órbita para estudar o ambiente marciano:
A cápsula trazendo a amostra do solo de Fobos contém um pequeno recipiente hermético de 88 gramas contendo várias colônias de micróbios . O experimento, denominado LIFE, proposto pela Planetary Society , visa verificar a hipótese de panspermia , ou seja, o transporte de vida pelo universo por meio de microrganismos presos em meteoritos . Os micróbios do experimento LIFE farão uma jornada de 3 anos ao espaço em condições semelhantes às que encontrariam em um meteorito . O contêiner contém 30 micróbios alojados individualmente em pequenos tubos de 3 mm de diâmetro, bem como uma bactéria nativa de uma região desértica da Terra armazenada em uma cavidade de 26 mm de diâmetro. Todos esses organismos são armazenados em uma forma inativa (dessecada) sem nutrientes e, portanto, não podem se reproduzir. Os sensores permitem registrar as condições de temperatura e o nível de radiação sofrido. O contêiner é projetado para permanecer à prova d'água no caso de uma falha de missão no sistema marciano para evitar a contaminação do planeta ou de suas luas. Se a cápsula da amostra consegue retornar à Terra, o estado dos microrganismos deve permitir que certas respostas sejam dadas à teoria da panspermia.
Yinghuo 1 é uma pequena órbita chinesa que a sonda Phobos-Grunt deveria lançar assim que fosse inserida na órbita de Marte. Yinghuo deveria circular em uma órbita bastante elíptica, cujo apogeu se situa entre 74.000 e 80.000 km e o perigeu entre 400 e 1.000 km percorridos em 72,6 horas. Yinghuo era uma sonda particularmente pequena porque seu transporte por Phobos-Grunt lhe permite fazer sem vários equipamentos, principalmente em termos de propulsão. Na verdade, era um cubo de 75 × 75 × 60 cm, pesando 115 kg . Seus painéis solares teriam lhe dado uma envergadura de 6,85 metros. A sonda tinha a comunicar uma antena parabólica ganho grande, com um diâmetro de 0,95 metros por meio da qual os dados passam a uma taxa de 2,5 kilobits por segundo em S banda . A sonda também tinha uma antena de baixo ganho, permitindo uma taxa de transferência de 80 bits por segundo. A sonda tinha um sistema de estabilização de 3 eixos e era para estudar a atmosfera de Marte e o meio ambiente do planeta. Ele carregava um conjunto de instrumentos científicos para estudar o plasma , um magnetômetro fluxgate e uma pequena câmera de 1,5 kg com resolução de 4 megapixels . Phobos-Grunt e Yinghuo 1 deveriam realizar experimentos de ocultação juntos. A missão de Yinghuo era durar 1 ano em torno de Marte, onde ele ficaria por um ano. A sonda chinesa carrega 4 instrumentos científicos.
A sonda Phobos-Grunt foi lançada por um foguete Zenit em8 de novembro de 2011às 20:16 UT do Cosmódromo de Baikonur e foi colocado em órbita baixa . Mas as manobras a seguir não saíram conforme planejado. A sonda não acionou a primeira das duas manobras destinadas a colocá-la em seu caminho para Marte.
Após sua falha, a sonda girou desde seu lançamento em órbita baixa (207 × 347 km ), girando em torno da Terra aproximadamente a cada 2 horas. Não foi possível fazer um diagnóstico preciso sobre a origem da falha 16 dias após o lançamento: esse mau funcionamento não permitiu o acionamento dos motores do estágio Fregat , o que deveria permitir que a sonda fosse colocada em dois estágios. Em uma órbita de trânsito para Marte. Para explicar essa falha, dois cenários são considerados em particular. De acordo com o primeiro cenário, a sonda falhou em se orientar com precisão suficiente antes de disparar. Porém, esta é uma condição essencial para que a sonda chegue ao seu destino. Esta orientação é determinada com a ajuda, por um lado, de sensores solares que a deduzem do azimute do Sol, por outro lado, graças a sensores estelares : estas câmaras captam uma imagem do céu e, em seguida, usando ' software , identificam o estrelas observadas e deduzem a orientação da espaçonave. A anomalia pode ser devido a uma falha da parte óptica ou, mais provavelmente, da parte do software . A segunda explicação considerada é um bug no software que executa a sequência de operações que leva ao acionamento do motor.
As equipes de solo estão tentando retomar o controle da sonda que entrou em modo de segurança (painéis solares voltados para o sol e sonda aguardando ordens do solo). Devem primeiro recuperar a telemetria transmitida pela espaçonave, realizar um diagnóstico com base nesses elementos e, em seguida, caso uma correção ou uma solução alternativa possa ser implementada, transmitir à sonda novas instruções ou novas versões. As comunicações entre a Terra e a sonda passam por uma rede de estações terrestres. Como a órbita é muito baixa, um grande número de antenas é necessário para manter a comunicação com a sonda por um longo período de tempo. Infelizmente, a Rússia, como resultado da crise econômica que se seguiu à dissolução da União Soviética, perdeu grande parte do conjunto de antenas a bordo de navios que antes poderia instalar. A agência espacial russa tem acordos com a Agência Espacial Européia e a NASA para o uso de seus arranjos de antenas, notadamente ESTRACK . Esses acordos foram ativados após o lançamento, mas apesar das inúmeras tentativas de comunicação, a sonda permaneceu em silêncio.
O resgate teve que ser realizado em um tempo relativamente curto, pois a situação da sonda poderia se deteriorar rapidamente.
O 23 de novembro de 2011, vários contatos de rádio são estabelecidos entre a sonda russa e a estação terrestre da Agência Espacial Europeia localizada em Perth , Austrália . Os dados de telemetria são transmitidos pela sonda. Mas as tentativas de contato subsequentes não tiveram sucesso. No início de dezembro, o sistema de controle de atitude parecia não funcionar mais: a retomada do controle de uma sonda que não conseguia mais se orientar para recarregar suas baterias e apontar suas antenas de comunicação mostrou-se impossível.
A reentrada atmosférica da sonda ocorreu conforme planejado em meadosjaneiro de 2012. Como os controladores terrestres não conseguiam mais controlar a órbita de Phobos-Grunt, ele começou a se desintegrar sem que as intervenções no solo pudessem garantir que os detritos não pousassem em áreas habitadas. No entanto, a sonda circulava em uma órbita que a fazia sobrevoar as regiões entre as latitudes 51,4 ° sul e 51,4 ° norte, ou seja, áreas predominantemente habitadas. A reentrada atmosférica ocorreu em15 de janeiro de 2012. Os restos da sonda provavelmente foram perdidos em mar aberto, 1.250 km a oeste da Ilha de Wellington, na costa do Chile .
A origem da falha não foi oficialmente declarada, mas um cenário plausível proveniente do fabricante surgiu em meados de janeiro: