Mars Global Surveyor -Mars Global Surveyor

Mars Global Surveyor
Mars global surveyor.jpg
Concepção artística da Mars Global Surveyor
Tipo de missão orbitador de Marte
Operador NASA  / JPL
COSPAR ID 1996-062A
SATCAT nº. 24648Edite isso no Wikidata
Local na rede Internet mars .jpl .nasa .gov /mgs /
Duração da missão 25 anos, 6 meses e 15 dias (em órbita)
Propriedades da nave espacial
Massa de lançamento 1.030,5 kg (2.272 lb)
Poder 980 watts
Começo da missão
Data de lançamento 7 de novembro de 1996, 17:00  UTC ( 1996-11-07UTC17Z )
Foguete Delta II 7925
Site de lançamento Cabo Canaveral LC-17A
Contratante IDS Boeing
Fim da missão
Último contato 2 de novembro de 2006 ( 2006-11-03 )
Data de decadência 2050 (planejado)
Parâmetros orbitais
Sistema de referência Areocêntrico
Regime Sincronização solar
Semi-eixo maior 3.769 km (2.342 milhas)
Excentricidade 0,008
Altitude periareion 372,8 km (231,6 milhas)
altitude de Apoareion 436,5 km (271,2 milhas)
Inclinação 92,9 graus
Período 1,95 horas
Época 10 de dezembro de 2004
orbitador de Marte
Inserção orbital 11 de setembro de 1997, 01:17 UTC
MSD 43972 16:29 AMT
Mars Global Surveyor - patch transparente.png  

Mars Global Surveyor ( MGS ) foi uma sonda espacial robótica americana desenvolvida pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA e lançada em novembro de 1996. MGS foi uma missão de mapeamento global que examinou todo o planeta, desde a ionosfera, passando pela atmosfera até a superfície. Como parte do maior Programa de Exploração de Marte, a Mars Global Surveyor realizou monitoramento atmosférico para orbitadores irmãos durante a aerofrenagem e ajudou rovers e missões de aterrissagem em Marte, identificando possíveis locais de pouso e retransmitindo a telemetria de superfície.

Ele completou sua missão principal em janeiro de 2001 e estava em sua terceira fase de missão estendida quando, em 2 de novembro de 2006, a espaçonave não respondeu às mensagens e comandos. Um sinal fraco foi detectado três dias depois, o que indicava que havia entrado no modo de segurança . As tentativas de reconectar a espaçonave e resolver o problema falharam, e a NASA encerrou oficialmente a missão em janeiro de 2007. o planeta em algum momento depois de 2047.

Objetivos

A Mars Global Surveyor alcançou os seguintes objetivos científicos durante sua missão principal:

  1. Caracterizar as características da superfície e processos geológicos em Marte .
  2. Determinar a composição, distribuição e propriedades físicas de minerais de superfície, rochas e gelo.
  3. Determine a topografia global, a forma do planeta e o campo gravitacional .
  4. Estabeleça a natureza do campo magnético e mapeie o campo remanescente da crosta.
  5. Monitorar o clima global e a estrutura térmica da atmosfera .
  6. Estude as interações entre a superfície de Marte e a atmosfera monitorando as características da superfície, as calotas polares que se expandem e recuam, o balanço de energia polar e a poeira e as nuvens à medida que migram ao longo de um ciclo sazonal.

A Mars Global Surveyor também alcançou os seguintes objetivos de sua missão estendida:

  1. Monitoramento contínuo do clima para formar um conjunto contínuo de observações com o Mars Reconnaissance Orbiter da NASA , que chegou a Marte em março de 2006.
  2. Imagens de possíveis locais de pouso para a espaçonave Phoenix de 2007 e o rover Curiosity de 2011 .
  3. Observação e análise de locais-chave de interesse científico, como afloramentos de rochas sedimentares.
  4. Monitoramento contínuo das mudanças na superfície devido ao vento e ao gelo.

Cronograma da missão

  • 7 de novembro de 1996: Lançamento do Cabo Canaveral .
  • 11 de setembro de 1997: Chegada a Marte, começou a inserção em órbita.
  • 1 de abril de 1999: A fase de mapeamento primário começou.
  • 1 de fevereiro de 2001: Começou a primeira fase de missão estendida.
  • 1 de fevereiro de 2002: Começou a segunda fase de missão estendida.
  • 1 de janeiro de 2003: A missão de revezamento começou.
  • 30 de março de 2004: MGS fotografou o Mars Exploration Rover Spirit junto com suas trilhas de rodas mostrando seus primeiros 85 sóis de viagem.
    O local de pouso do rover Spirit em Marte e as trilhas feitas pelo MGS.
  • 1 de dezembro de 2004: A missão de Ciência e Apoio começou.
  • Abril de 2005: MGS se tornou a primeira espaçonave a fotografar outra espaçonave em órbita em torno de um planeta diferente da Terra quando capturou duas imagens da espaçonave Mars Odyssey e uma imagem da espaçonave Mars Express .
    A imagem da espaçonave Mars Odyssey feita pela Mars Global Surveyor .
    Mars Express visto pela Mars Global Surveyor
  • 1 de outubro de 2006: A fase de missão estendida começou por mais dois anos.
  • 2 de novembro de 2006: A nave espacial sofre um erro ao tentar reorientar um painel solar e a comunicação foi perdida.
  • 5 de novembro de 2006: Sinais fracos foram detectados, indicando que a espaçonave estava aguardando instruções. O sinal foi cortado mais tarde naquele dia.
  • 21 de novembro de 2006: NASA anuncia que a espaçonave provavelmente terminou sua carreira operacional.
  • 6 de dezembro de 2006: a NASA divulga imagens tiradas pelo MGS de um depósito de ravina recém-descoberto, sugerindo que a água ainda flui em Marte.
  • 13 de abril de 2007: NASA divulga seu relatório preliminar sobre a(s) causa(s) da perda de contato do MGS.

Perda de contato

Em 2 de novembro de 2006, a NASA perdeu contato com a espaçonave após ordenar que ela ajustasse seus painéis solares. Vários dias se passaram antes que um sinal fraco fosse recebido, indicando que a espaçonave havia entrado no modo de segurança e aguardava mais instruções.

Em 21 e 22 de novembro de 2006, o MGS não conseguiu retransmitir comunicações para o rover Opportunity na superfície de Marte. Em resposta a essa complicação, o gerente do Programa de Exploração de Marte, Fuk Li, declarou: "Realisticamente, percorremos as possibilidades mais prováveis ​​de restabelecer a comunicação e estamos enfrentando a probabilidade de que o incrível fluxo de observações científicas do Mars Global Surveyor tenha terminado. ."

Em 13 de abril de 2007, a NASA anunciou que a perda da espaçonave foi causada por uma falha em uma atualização de parâmetro do software do sistema da espaçonave. A espaçonave foi projetada para conter duas cópias idênticas do software do sistema para redundância e verificação de erros. As atualizações subsequentes do software encontraram um erro humano quando dois operadores independentes atualizaram cópias separadas com parâmetros diferentes. Isto foi seguido por uma atualização corretiva que, sem saber, incluiu uma falha de memória que resultou na perda da espaçonave.

Originalmente, a espaçonave pretendia observar Marte por 1 ano marciano (aproximadamente 2 anos terrestres ). No entanto, com base na grande quantidade de dados científicos valiosos retornados, a NASA estendeu a missão três vezes. O MGS permanece em uma órbita circular quase polar estável a cerca de 450 km de altitude, e esperava-se que colidisse com a superfície do planeta em algum momento após cerca de 2047 no momento de seu lançamento original, tendo então passado cinquenta anos orbitando o planeta vermelho. planeta. Isso é para evitar a contaminação da superfície marciana com quaisquer germes que possam estar presos à espaçonave.

Visão geral da nave espacial

A espaçonave, fabricada na fábrica da Lockheed Martin Astronautics em Denver , é uma caixa de formato retangular com projeções semelhantes a asas ( painéis solares ) que se estendem de lados opostos. Quando totalmente carregado com propulsor no momento do lançamento, a espaçonave pesava 1.060 kg (2.337 lb). A maior parte de sua massa está no módulo em forma de caixa que ocupa a porção central da espaçonave. Este módulo central é feito de dois módulos retangulares menores empilhados um sobre o outro, um dos quais é chamado de módulo de equipamento e contém a eletrônica da espaçonave, os instrumentos científicos e o computador de missão 1750A . O outro módulo, chamado de módulo de propulsão , abriga seus motores de foguete e tanques de propulsão . A missão Mars Global Surveyor custou cerca de US$ 154 milhões para desenvolver e construir e US$ 65 milhões para ser lançada. As operações da missão e a análise de dados custam aproximadamente US$ 20 milhões/ano.

Instrumentos científicos

TES

Cinco instrumentos científicos voaram a bordo do MGS:

  • A Mars Orbiter Camera (MOC) operada pela Malin Space Science Systems - A Mars Orbiter Camera (MOC), originalmente conhecida como Mars Observer Camera, usava 3 instrumentos: uma câmera de ângulo estreito que tirava (preto e branco) imagens de alta resolução ( geralmente 1,5 a 12 m por pixel) e imagens de grande angular vermelhas e azuis para contexto (240 m por pixel) e imagens globais diárias (7,5 km por pixel). O MOC retornou mais de 240.000 imagens abrangendo partes de 4,8 anos marcianos, de setembro de 1997 a novembro de 2006.
  • O Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) - MOLA foi projetado para determinar a topografia global de Marte. Operou como um altímetro até que uma parte do laser atingiu o fim de sua vida útil em junho de 2001. O instrumento funcionou então como um radiômetro até outubro de 2006.
    Mapa topográfico de alta resolução de Marte baseado na pesquisa de altímetro a laser Mars Global Surveyor liderada por Maria Zuber e David Smith. O norte está no topo. Características notáveis ​​incluem os vulcões de Tharsis no oeste (incluindo Olympus Mons ), Valles Marineris a leste de Tharsis e a bacia de Hellas no hemisfério sul.
  • O Espectrômetro de Emissão Térmica (TES) - Este instrumento mapeou a composição mineral da superfície por meio da varredura de emissões térmicas.
  • Um magnetômetro e refletômetro de elétrons (MAG/ER) - Este instrumento foi usado para interrogar os campos magnéticos do planeta e determinar que Marte não tem um campo magnético global, mas sim muitos campos localizados menores.
  • O Ultrastable Oscillator (USO/RS) - Medições precisas de clock deste dispositivo foram usadas para mapear as variações no campo gravitacional.
  • The Mars Relay (MR) - A antena Mars Relay apoiou os Mars Exploration Rovers para retransmissão de dados de volta à Terra em conjunto com o buffer de memória de 12 MB da Mars Orbiter Camera.

Primeiro teste completo de aerofrenagem

A espaçonave foi lançada de um foguete Delta II menor , necessitando de restrições no peso da espaçonave. A fim de alcançar a órbita quase circular necessária para a missão enquanto conservava o propelente, a equipe projetou uma série de manobras de aerofrenagem . A aerofrenagem foi tentada com sucesso pela missão Magellan em Vênus , mas o primeiro teste completo do novo procedimento deveria ser realizado pela MGS.

Inicialmente, o MGS entrou em uma órbita altamente elíptica que levou 45 horas para ser concluída. A órbita tinha um periapsis de 262 km (163 mi) acima do hemisfério norte, e um apoapsis de 54.026 km (33.570 mi) acima do hemisfério sul, muito longe da órbita quase circular necessária.

Após a inserção orbital, o MGS realizou uma série de mudanças de órbita para diminuir o periápsis de sua órbita nas franjas superiores da atmosfera marciana a uma altitude de cerca de 110 km (68 mi). Durante cada passagem atmosférica, a espaçonave desacelerava por causa da resistência atmosférica. Essa desaceleração fez com que a espaçonave perdesse altitude em sua próxima passagem pelo apoápsis da órbita. A MGS havia planejado usar essa técnica de aerofrenagem por um período de quatro meses para diminuir o ponto alto de sua órbita de 54.000 km (33.554 mi) para altitudes próximas a 450 km (280 mi).

Cerca de um mês após o início da missão, descobriu-se que a pressão do ar da atmosfera do planeta fez com que um dos dois painéis solares da espaçonave se dobrasse para trás. O painel em questão sofreu uma pequena quantidade de danos logo após o lançamento, cuja extensão não se tornou aparente até ser submetida a forças atmosféricas. O MGS teve que ser retirado da atmosfera para evitar mais danos ao painel solar e um novo plano de missão teve que ser desenvolvido.

De maio a novembro de 1998, a aerofrenagem foi temporariamente suspensa para permitir que a órbita se desviasse para a posição correta em relação ao Sol e permitir o uso ideal dos painéis solares. Embora a coleta de dados durante a aerofrenagem não estivesse no plano original da missão, todos os instrumentos científicos permaneceram funcionais e adquiriram grandes quantidades de dados durante esse "período de observação de bônus inesperado". A equipe foi capaz de avaliar mais informações sobre a atmosfera em um intervalo de tempos, em vez dos horários fixos previstos de 0200 e 1400, bem como coletar dados durante três encontros imediatos com Phobos.

Finalmente, de novembro de 1998 a março de 1999, a aerofrenagem foi retomada e encolheu o ponto alto da órbita para 450 km (280 mi). Nessa altitude, o MGS circulou Marte uma vez a cada duas horas. A aerofrenagem estava programada para terminar ao mesmo tempo em que a órbita se deslocava para sua posição correta em relação ao Sol. Na orientação desejada para as operações de mapeamento, a espaçonave sempre cruzou o equador do lado diurno às 14:00 (hora local de Marte) movendo-se de sul para norte. Esta geometria foi selecionada para melhorar a qualidade total do retorno científico.

Resultados da missão

Mapeamento

A espaçonave circulou Marte uma vez a cada 117,65 minutos a uma altitude média de 378 km (235 milhas). A órbita quase polar (inclinação = 93°) que é quase perfeitamente circular, moveu-se do pólo sul para o pólo norte em pouco menos de uma hora. A altitude foi escolhida para tornar a órbita síncrona com o Sol, de modo que todas as imagens que foram tiradas pela espaçonave das mesmas características da superfície em datas diferentes foram tiradas sob condições de iluminação idênticas. Após cada órbita, a espaçonave visualizou o planeta 28,62° para oeste porque Marte havia girado abaixo dele. Na verdade, sempre eram 14:00 para o MGS, pois ele se movia de um fuso horário para o próximo exatamente tão rápido quanto o Sol. Após sete sóis e 88 órbitas, a espaçonave faria aproximadamente refazer seu caminho anterior, com um deslocamento de 59 km para leste. Isso assegurou eventual cobertura total de toda a superfície.

Em sua missão estendida, o MGS fez muito mais do que estudar o planeta diretamente abaixo dele. É comumente realizado rolos e arremessos para adquirir imagens fora de sua trilha nadir . As manobras de rolagem , chamadas ROTOs (Roll Only Targeting Opportunities), rolaram a espaçonave para a esquerda ou para a direita de sua trajetória no solo para capturar imagens a até 30° do nadir. Foi possível adicionar uma manobra de inclinação para compensar o movimento relativo entre a espaçonave e o planeta. Isso foi chamado de CPROTO (Oportunidade de Alvo de Rolo de Compensação) e permitiu algumas imagens de resolução muito alta pelo MOC (Mars Orbiting Camera) a bordo.

Além disso, o MGS poderia tirar fotos de outros corpos em órbita, como outras naves espaciais e as luas de Marte. Em 1998, ele fotografou o que mais tarde foi chamado de monólito de Phobos , encontrado no MOC Image 55103.

O monólito de Phobos (à direita do centro) obtido por MGS (Imagem MOC 55103) em 1998.

Depois de analisar centenas de fotos de alta resolução da superfície marciana tiradas pela espaçonave, uma equipe de pesquisadores descobriu que o clima e os ventos no planeta criam formas de relevo, especialmente dunas de areia, notavelmente semelhantes às de alguns desertos da Terra.

Outras descobertas desta missão são:

  • O planeta foi encontrado para ter uma crosta em camadas a profundidades de 10 km ou mais. Para produzir as camadas, grandes quantidades de material tiveram que ser intemperizadas, transportadas e depositadas.
  • O hemisfério norte é provavelmente tão cheio de crateras quanto o hemisfério sul, mas as crateras estão principalmente enterradas.
  • Muitas características, como crateras de impacto, foram enterradas e exumadas recentemente.
  • Grandes áreas de Marte são cobertas por um manto que cobre todas as encostas, exceto as mais íngremes. O manto às vezes é liso, às vezes esburacado. Alguns acreditam que os poços são devidos ao escape de água através da sublimação (o gelo se transforma diretamente em vapor) do gelo enterrado.
  • Algumas áreas são cobertas por material rico em hematita . A hematita poderia ter sido posta no lugar por água líquida no passado.
  • Verificou-se que listras escuras eram causadas por diabos de poeira gigantes . As trilhas do diabo da poeira foram observadas mudando frequentemente; alguns mudaram em apenas um mês.
  • Observou-se que a tampa residual do pólo sul parecia queijo suíço, com buracos geralmente de alguns metros de profundidade. Os buracos ficam maiores a cada ano, então esta região ou hemisfério pode estar aquecendo. As alegações de que isso representa uma tendência global, no entanto, são dados regionais selecionados versus o conjunto de dados planetário, e resultados MOC versus TES e ciência de rádio (veja abaixo).
  • O Espectrômetro de Emissão Térmica observa em infravermelho para estudos atmosféricos e mineralogia. O TES descobriu que o clima planetário de Marte esfriou desde o Viking, e quase toda a superfície de Marte está coberta de rocha vulcânica.
  • Centenas de pedregulhos do tamanho de casas foram encontrados em algumas áreas. Isso indica que alguns materiais são fortes o suficiente para se manterem juntos, mesmo quando se movem em declive. A maioria dos pedregulhos apareceu em regiões vulcânicas, então eles provavelmente foram formados a partir de fluxos de lava intemperizados.
  • Milhares de estrias escuras foram observadas. A maioria dos cientistas acredita que eles resultam da avalanche de poeira. No entanto, alguns pesquisadores pensam que a água pode estar envolvida.

O teste Lense-Thirring

Os dados do MGS foram usados ​​para realizar um teste da precessão relativística geral de Lense-Thirring, que consiste em uma pequena precessão do plano orbital de uma partícula de teste movendo-se em torno de uma massa giratória central, como um planeta. A interpretação desses resultados tem sido debatida.

Mais evidências de água em Marte

Centenas de ravinas foram descobertas que foram formadas a partir de água líquida, possivelmente em tempos recentes.

Alguns canais em Marte exibiram canais internos que sugerem fluxos de fluidos sustentados. O mais conhecido é o de Nanedi Valles . Outro foi encontrado em Nirgal Vallis .

Canal interno no piso de Nanedi Valles que sugere que a água fluiu por um período bastante longo. Imagem do quadrilátero Lunae Palus .

Em 6 de dezembro de 2006, a NASA divulgou fotos de duas crateras em Terra Sirenum e Centauri Montes que parecem mostrar a presença de água corrente em Marte em algum ponto entre 1999 e 2001. As imagens foram produzidas pela Mars Global Surveyor e são possivelmente as últimas da espaçonave. contribuição para o nosso conhecimento de Marte e a questão da existência de água no planeta.

Evidência de possível fluxo de água recente

Outras imagens

Veja também

Referências

links externos