Marte Observe

Marte Observe a
Sonda Espacial Descrição desta imagem, também comentada abaixo Impressão artística do Mars Observer. Dados gerais
Organização JPL / NASA
Construtor GE Astro Space
Programa Programa de observadores planetários
Campo Estudo da superfície e atmosfera marciana
Tipo de missão Orbiter
Status Falha
Lançar 25 de setembro de 1992
Lançador Titan III
Identificador COSPAR 1992-063A
Características técnicas
Missa no lançamento 2.573 kg
Ergols Hidrazina , peróxido de nitrogênio
Controle de atitude 3 eixos estabilizados
Fonte de energia Painéis solares
Energia elétrica 1.147 watts
Instrumentos principais
MAG / ER Magnetômetro
GRS Espectrômetro gama
MOLA Altímetro laser
PMIRR Radiômetro infravermelho
SUA Espectrômetro infravermelho
MOC Máquinas fotográficas

Mars Observer é uma missão espacial lançada pela NASA25 de setembro de 1992 cujo objetivo era estudar a superfície, o campo magnético, a atmosfera e o clima de Marte . É a única sonda desenvolvida no âmbito do programa Planetary Observer que possibilitou a produção de sondas interplanetárias de baixo custo, reutilizando componentes desenvolvidos para satélites terrestres. O contato com a sonda foi perdido em21 de agosto de 1993, durante o trânsito entre a Terra e Marte, três dias antes da inserção na órbita marciana por um motivo parcialmente indeterminado devido à ausência de dados de telemetria. A causa mais provável mencionada pela comissão de inquérito é um vazamento dos propelentes após uma reação química nos tubos de alimentação que levou à perda de controle de atitude e à descarga das baterias.

Contexto

As conclusões do programa Viking

As observações feitas pelos dois orbitadores e pelas duas sondas do programa Viking lançado pela NASA em 1976 para estudar Marte mostraram que a história do planeta era complexa tanto geológica quanto climática e também o clima. À medida que o ambiente atual continuava a evoluir . O programa Viking levantou tantas novas questões quanto as resolveu. As principais questões diziam respeito à origem e história das formações superficiais atribuídas sem certeza à ação de antigos rios nos lagos, a organização das principais unidades da crosta do planeta e a distribuição dos minerais. Em sua superfície, a composição e dinâmica dos polares tampas, bem como a circulação atmosférica.

Para determinar os objetivos científicos no campo da exploração solar, a NASA se apoiou na época nas diretrizes fornecidas pelo comitê científico COMPLEX ( Committee on Planetary and Lunar Exploration ), um desdobramento da American National Academy of Sciences . O primeiro relatório do comitê sobre a missão Viking (publicado em 1978) exigia um programa de exploração científica em grande escala. O objetivo era incluir instrumentos de sensoriamento remoto e medições in situ e tinha como objetivo determinar as características químicas da superfície de Marte, identificar o sistema de circulação atmosférica do planeta, medir seu campo magnético, especificar sua estrutura interna. E trazer amostras de solo de volta à Terra para permitir que sejam datados com precisão. O relatório propôs o desenvolvimento de laboratórios móveis que circulam na superfície (astromobiles) ou de um grande número de sondas fixas equipadas com braços para estudar o solo circundante, em particular nas regiões polares. O relatório excluía de seus objetivos a busca por uma vida marciana por considerar que era necessário definir com precisão o contexto ambiental e químico para poder interpretar corretamente os resultados dos instrumentos responsáveis ​​por detectar a presença de vida e assim evitar ambiguidades associadas aos resultados dos instrumentos das missões Viking.

Em busca de otimização de custos

A vontade da comissão COMPLEX esbarrou numa situação orçamental muito desfavorável no final dos anos setenta. O caro desenvolvimento do ônibus espacial americano e o orçamento estagnado da NASA deixam pouco dinheiro para missões científicas. Durante este período, apenas uma missão de exploração do sistema solar recebe luz verde ( Galileo ). Reflexo dessa situação entre 1978 e 1989, nenhuma sonda espacial da agência espacial americana é colocada em órbita. A NASA criou em 1981 o Comitê de Exploração do Sistema Solar para definir uma estratégia que implementasse as necessidades dos cientistas. Ele observa que a redução no número de missões leva automaticamente a um aumento nos custos e que quando um gerente de missão finalmente recebe luz verde, ele não tem incentivo para permanecer dentro do orçamento. Dentro da NASA, a única exceção a esta tendência é o programa Explorer, que reúne pequenas missões científicas e tem um orçamento anual fixo que permite desenvolver novos projetos sem ter que obter o acordo do Senado dos EUA a cada vez. (Ao contrário de outras missões espaciais ) A cada três anos, o Goddard Space Flight Center , que administra esse programa, lança uma convocação para a seleção de novas missões. O cumprimento desta periodicidade, de que a comunidade científica tem conhecimento, incentiva o responsável pelo programa Explorer a manter os projetos dentro dos limites orçamentais que lhes são atribuídos.

O comitê da NASA decide adotar o modelo do programa Explorer para missões de exploração do sistema solar. Além disso, três fatores que influenciam o custo são identificados pelo comitê: herança, ou seja, a proporção de componentes decorrentes diretamente de realizações anteriores, a complexidade da missão e as alterações feitas no projeto durante o desenvolvimento. A complexidade muitas vezes surge do número de instrumentos científicos transportados. A síndrome da última nave a partir leva a NASA a acumular os instrumentos carregados pela missão para atender às expectativas dos cientistas que sabem que terão apenas uma oportunidade durante a década. A comissão decide dividir as missões em duas categorias principais: as que se baseiam em tecnologias dominadas e as que requerem o desenvolvimento de novas tecnologias. Com base em estudos realizados pelo JPL e Ames, bem como visitas a vários fabricantes de satélites, o comitê acredita que os satélites colocados em órbita ao redor da Terra podem ser adaptados para realizar missões a planetas internos (Marte, Vênus). Essas chamadas missões de Observador Planetário devem constituir o coração do programa de exploração ( Programa Básico ). Para missões cujo objetivo está localizado além da órbita de Marte, o ambiente impõe mudanças excessivas no sistema de regulação térmica, telecomunicações e produção de energia para este tipo de espaçonave. Além disso, o comitê recomenda o desenvolvimento de uma nova plataforma adaptada a essas restrições, mas sem complexidade excessiva, modular para poder atender às várias missões para os planetas externos sem modificações muito importantes. Três anos depois de apresentar suas conclusões, o comitê definiu uma nova categoria, o Programa Aumentado , que agrupa todas as missões que requerem avanços tecnológicos: sondas , espaçonaves , missões de devolução de amostras do solo de Marte ou cometas. Ao agrupar essas missões, impossíveis de desenvolver devido às restrições orçamentárias impostas à NASA, o comitê busca torná-las atraentes para membros do governo Reagan, conhecidos por serem tecnófilos e adequados para grandes demonstrações técnicas.

Durante a década de 1980, o Programa Básico tornou-se mais atraente para os tomadores de decisão em Washington. Uma das missões em particular, Mars Geoscience / Climatology Orbiter , está em ascensão. Na verdade, é o resultado da fusão de duas missões realizadas para obter apoio suficiente da comunidade científica: uma missão para estudar a superfície de Marte (levantamento topográfico, mapeamento mineral, campo magnético) e uma missão para estudar a atmosfera de Marte. . Mas a fusão dos dois projetos, que deve incluir seis instrumentos, incluindo dois para o estudo da atmosfera, torna o projeto relativamente complexo. o OMB , que administra o orçamento na Casa Branca, dá seu acordo em 1983 para o desenvolvimento da missão batizada de Mars Observer, mas recusa que o Programa Básico opere nas mesmas bases do programa Explorer (orçamento fixo anual alocado e dispensa de acordo do Senado).

Seleção de fabricante

O lançamento do concurso dos construtores para a construção de um satélite científico foi previamente realizado após a conclusão da definição dos objetivos científicos e da seleção dos instrumentos de bordo. Para a Mars Observer , tendo em conta a decisão de adaptação de um tipo de satélite existente, a decisão é invertida, o concurso especifica apenas a massa da carga útil, o consumo de energia e o grau de precisão do sistema.

Desenvolvimento do projeto Mars Observer

Levará 12 anos para o lançamento da primeira missão marciana para responder às questões levantadas pelos dados coletados pelo programa Viking. O Mars Observer foi inicialmente projetado como uma missão de baixo custo usando uma plataforma de satélite comercial e um design modular que permite uma fácil integração de instrumentos científicos. Mas muito rapidamente após o início efetivo dos empreendimentos lançados em 1984, os custos dispararam: o orçamento inicial de US $ 250 milhões finalmente atingiu, incluindo o lançador, US $ 850 milhões (US $ 959 milhões segundo outra fonte). O centro JPL responsável pelo projeto abandonou gradativamente o conceito inicial baseado na simplicidade e na utilização dos componentes disponíveis.

Objetivos científicos

A missão Mars Observer tem como objetivo estudar a geologia e o clima do planeta Marte. Os objetivos são:

Características técnicas da sonda espacial

A sonda, com massa de 2.573  kg incluindo 1.346  kg de propelentes e 156  kg de instrumentos científicos, é derivada dos satélites de telecomunicações Satcom-K e DMSP / TIROS . De forma retangular (2,1 × 1,5 × 1,1  m ), a sonda coloca em órbita os dois pólos de 6 metros de comprimento do magnetômetro, bem como a lança de 5,5 metros que suporta a grande antena parabólica. Ganhe 1,5 metros de diâmetro para liberá-la de painéis solares. Estes eram compostos por 6 painéis formando um conjunto de 7 × 3,7 metros fornecendo 1.147 watts ao nível da órbita marciana. Durante o trânsito entre a Terra e Marte, apenas quatro painéis foram implantados para limitar a energia produzida.

Instrumentos científicos

A sonda espacial carrega 6 instrumentos científicos: o Mars Observer carrega sete instrumentos:

Condução da missão

Começar Agosto de 1992, a sonda espacial Mars Observer é anexada ao topo do estágio de foguete TOS (um estágio de foguete IUS ), então a montagem é colocada no final do mês em cima do lançador Titan III CT-4. Mas o24 de agosto, O furacão Andrew varreu o sul da Flórida . Embora a sonda espacial esteja segura sob a carenagem do foguete, ela está contaminada com poeira levantada pelo furacão. Deve ser desmontado do seu lançador e depois limpo com urgência porque a janela de lançamento para o planeta Marte que se abre16 de setembro fecha em 13 de outubro. finalmente, o25 de setembro de 1992, o foguete Titan III decola da base de lançamento do Cabo Canaveral e coloca o Mars Observer em sua órbita . Os responsáveis ​​pela missão decidem adiar a pressurização do sistema de propulsão na chegada à vista de Marte para evitar um mau funcionamento que prejudicou a missão do Viking 1 . As duas correções de trajetória são feitas ao mesmo tempo com a propulsão no modo "blow down" (o propelente não está pressurizado, o que reduz o empuxo). Em março / abril, tentativas de detectar ondas gravitacionais foram feitas sem sucesso, tentando detectar seu efeito Doppler nas trocas de rádio entre o Mars Observer e as sondas espaciais Galileo e Ulysses . Durante o trânsito para o planeta Marte, o espectrômetro gama GRS também é usado com os detectores Ulysses e o observatório de espaço gama CGRO para localizar fontes de rajadas de raios gama por triangulação . 11 eventos deste tipo são detectados, um dos quais está localizado em uma porção do espaço perfazendo 1 x 4 minutos de arco. O21 de agosto, três dias antes da inserção em órbita ao redor de Marte, o sistema de controle lança automaticamente os comandos para pressurizar os tanques de propulsão usados ​​pelo sistema de propulsão principal para preparar a manobra. Os últimos dados de telemetria da sonda espacial são recebidos imediatamente antes da ignição das cargas pirotécnicas que deveriam desencadear a abertura das válvulas de combustível. Todas as tentativas subsequentes de restabelecer o contato nos meses seguintes falham e a NASA formaliza a perda da sonda espacial.

Conclusões da comissão de inquérito

Uma comissão de inquérito é nomeada para determinar a origem do incidente que levou à perda do Mars Observer . As conclusões do relatório são as seguintes:

Consequências

Mars Observer foi a sonda espacial mais cara lançada pela NASA até o momento. O fracasso desta missão leva a uma revisão completa da estratégia americana de exploração do sistema solar. A NASA decide agora lançar sondas espaciais menos sofisticadas, mas com um orçamento reduzido: o objetivo é não perder tudo em caso de falha e permitir que um maior número de missões seja realizado com um ciclo de desenvolvimento reduzido. O lema do novo programa Discovery é “melhor, mais rápido, mais barato” . Os objetivos atribuídos ao Mars Observer são assumidos pelas sondas marcianas lançadas posteriormente: cópias dos instrumentos científicos do Mars Observer estarão, portanto, a bordo das sondas Mars Global Surveyor lançadas em 1996, Mars Climate Orbiter lançado em 1998, 2001 Mars O Odyssey foi lançado em 2001 e o Mars Reconnaissance Orbiter em 2005.

Notas e referências

Notas

Referências

  1. (em) Arden L. Albee et al. , "  Visão geral da missão Mars Global Surveyor  " , JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH , vol.  106, n o  E10,25 de outubro de 2001, p.  23291 ( ler online )
  2. Exploração e Engenharia - O Laboratório de Propulsão a Jato e a busca por Marte , p.  9
  3. Exploração e Engenharia - O Laboratório de Propulsão a Jato e a busca por Marte , p.  9 a 10
  4. Exploração e Engenharia - O Laboratório de Propulsão a Jato e a busca por Marte , p.  10-12
  5. Exploração e Engenharia - O Laboratório de Propulsão a Jato e a busca por Marte , p.  12-13
  6. Exploração e Engenharia - O Laboratório de Propulsão a Jato e a busca por Marte , p.  13-14
  7. Ulivi e Harland 2009 , p.  327-328
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  9. Kit de imprensa da NASA op. cit. , p.  32-33
  10. (em) "  Mars Observer - Mars Orbiter Camera (MOC)  " no NASA NSSDC Master Catalog , NASA (acessado em 10 de janeiro de 2016 )
  11. (em) "  Mars Observer - Thermal Emission Spectrometer (TES)  " no NASA NSSDC Master Catalog , NASA (acessado em 10 de janeiro de 2016 )
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  14. (em) "  Mars Observer - Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA)  " no NASA NSSDC Master Catalog , NASA (acessado em 10 de janeiro de 2016 )
  15. (em) "  Mars Observer - Pressure Modulator Infrared Radiometer (PMIRR)  " no NASA NSSDC Master Catalog , NASA (acessado em 10 de janeiro de 2016 )
  16. (em) "  Mars Observer - Gamma Ray Spectrometer (GRS)  " no NASA NSSDC Master Catalog , NASA (acessado em 10 de janeiro de 2016 )
  17. Ulivi e Harland 2009 , p.  329-333
  18. MARÇO OBSERVER Relatório do Conselho de Investigação de Falha da Missão 2013 , p.  B-3 a B-6

Bibliografia

NASAOutros trabalhos

Veja também

Artigos relacionados

links externos