- Quelle est l'information minimum au coût maximum ?
- Ce sont les lancements de stations spatiales vers Mars.
Le 18 novembre 2013, un lanceur Atlas-V a été lancé depuis Cap Canaveral avec une station interplanétaire automatique MAVEN, conçue pour étudier l'atmosphère de Mars.
Tous les systèmes de la rampe de lancement SLC-4 ont parfaitement fonctionné - à 13h18 heure locale, les environs du cosmodrome ont tremblé du puissant rugissement du RD-180 (des moteurs de fabrication russe sont utilisés dans les deux étapes du lancement Atlas-V véhicule). Une équipe cracheur de feu de 300 tonnes s'est détachée de la rampe de lancement et, augmentant fortement sa vitesse, s'est précipitée à la rencontre des étoiles. En 27 minutes après son entrée sur l'orbite terrestre basse de référence, les moteurs de l'étage supérieur "Centaure" ont été lancés: MAVEN a gagné la deuxième vitesse spatiale et est entré dans la trajectoire de départ vers Mars.
La première manœuvre corrective est prévue le 3 décembre. Dans 10 mois, le 22 septembre 2014, la station, ayant parcouru 300 millions de kilomètres dans la noirceur glaciale, devrait entrer sur l'orbite martienne. Une mission scientifique d'une durée estimée à 1 an terrestre va commencer.
Le lancement dans le cadre du programme MAVEN est devenu l'une des principales intrigues dans le domaine des lancements spatiaux en 2013 - la suspension totale ou partielle des travaux des agences gouvernementales américaines à partir du 1er octobre 2013 a mis en péril l'expédition prévue sur la planète rouge, malgré la pleine préparation de tous les systèmes techniques de la fusée et du système spatial, ainsi qu'une bonne "fenêtre temporelle" pour le lancement vers Mars. Il y avait une réelle menace de perturbation de toutes les dates prévues et le report du lancement de MAVEN à 2016.
Et ce malgré le fait que le vaisseau spatial lui-même était déjà à Cap Canaveral depuis août, en préparation intensive pour le vol, et qu'un lanceur Atlas-V prêt à l'emploi attendait à l'intérieur de l'atelier d'assemblage du cosmodrome !
La situation absurde a été sauvée par les avocats de la NASA qui ont trouvé une faille dans les lois, selon lesquelles le lancement d'une sonde interplanétaire répond aux critères excluant MAVEN de la liste des coupes budgétaires forcées. Le travail de cinq ans du personnel de l'Université du Colorado et du laboratoire de recherche spatiale de l'Université de Berkeley n'a pas été vain - une station interplanétaire d'une valeur de 671 millions de dollars (la création de la sonde elle-même a coûté 485 millions de dollars, 187 millions de plus ont été consacrés à la préparation avant le lancement et à l'achat du lanceur Atlas-V) a été envoyé en toute sécurité vers la cible prévue.
MAVEN est devenu la 45e mission vers Mars et la dixième mission de reconnaissance orbitale de la NASA à proximité de la planète rouge. Le nom de la sonde est une abréviation complexe pour Mars Atmosphere et Volatile EvolutioN, qui reflète pleinement les tâches de la prochaine expédition. MAVEN est conçu pour étudier l'atmosphère de Mars - une coquille gazeuse mince, dont la pression dans la couche proche de la surface n'est que de 0,6% de l'atmosphère terrestre, et la composition du gaz est totalement impropre à la respiration humaine (l'atmosphère martienne est presque entièrement - 95% - dioxyde de carbone).
Un instantané de l'appareil Viking, 1976
Mais même cette atmosphère fragile continue de disparaître en permanence - la faible gravité de Mars n'est pas en mesure de maintenir la coquille de gaz autour de la planète. Chaque année, le vent cosmique « emporte » ses couches supérieures dans l'espace, condamnant Mars à se transformer en un bloc de pierre gelé, semblable à la Lune ou à Mercure.
Mais quand cela doit-il arriver ? Et à quoi ressemblait Mars dans un passé lointain, quand sa coquille de gaz n'était pas encore si fortement déchargée ? Quel est le taux de disparition de l'atmosphère martienne en termes absolus ?
C'est ce que devrait comprendre la sonde MAVEN: se déplaçant autour de Mars sur une orbite elliptique avec un péricentre de 150 km et un apocentre de 6200 km, elle devrait déterminer l'état actuel des couches supérieures et la nature de leur interaction avec le vent solaire.. Établir le taux exact de perte d'atmosphère, ainsi que les facteurs affectant ce processus. Déterminer le ratio d'isotopes stables dans l'atmosphère, qui devrait "faire la lumière" sur l'histoire du climat martien. Indirectement, cela pourra répondre à la question: existaient-ils dans le passé des conditions permettant la présence d'eau liquide à la surface de Mars ?
La seule chose qui a attristé les spécialistes de la NASA est que la nouvelle sonde orbitale, en raison de son orbite extrêmement allongée, ne peut pas être utilisée comme répéteur de signaux provenant de rovers.
MAVEN subit des tests de centrifugation
Il y a 8 instruments de pointe à bord de la sonde:
- un ensemble pour l'étude des particules et des champs (trois analyseurs de particules du « vent solaire », un capteur d'ondes de Langmuir (oscillations plasma) et une paire de magnétomètres à induction);
- un spectromètre ultraviolet, qui permet de déterminer à distance les paramètres de l'atmosphère et de l'ionosphère d'une planète lointaine;
- spectromètre de masse neutre et ionique pour l'étude de la composition isotopique de l'atmosphère de Mars.
Des équipements scientifiques impressionnants et des systèmes de survie, dont un système de contrôle d'attitude, un ordinateur de bord, des panneaux solaires et des équipements de communication avec la Terre, permettant l'échange de données à des vitesses allant jusqu'à 10 Mbit/s - le tout rentre dans un boîtier mesurant 2, 3 x 2, 3 x 2 m (largeur de la sonde avec panneaux solaires ouverts - 11 m). La masse des appareils, systèmes et équipements scientifiques est de 809 kg.
Mars était-il semblable à la Terre dans un passé lointain ? MAVEN clarifiera certainement cette question. L'essentiel est d'arriver à destination en toute sécurité. Et cela, comme le montre la pratique, est très difficile …
Chronique des vols vers Mars
Mars est l'astre le plus visité et le plus étudié, dépassant même la lune proche de nous selon ces critères. Les chercheurs sont attirés par beaucoup: le temps de vol relativement court (même avec les technologies existantes - moins d'un an). Conditions de surface appropriées: pas de pressions et températures extrêmes, rayonnement de fond, éclairage et gravité acceptables. De toutes les planètes, Mars est la plus adaptée à la recherche de vie extraterrestre (même dans un passé lointain) et à l'avenir, elle est adaptée pour faire atterrir une expédition habitée à sa surface.
Cependant, le chemin vers la planète rouge est jonché d'accidents et de débris d'engins spatiaux: sur 45 expéditions lancées, un peu plus de la moitié ont atteint la planète rouge. Et seuls quelques-uns ont été en mesure de réaliser pleinement le programme prévu.
L'espace ne pardonne pas la précipitation et la moindre erreur. De nombreux « explorateurs de Mars » ont échoué dans leur mission au départ. Il s'agit principalement de la course à l'espace des années 60, lorsque, sur les instructions du parti et du gouvernement, il fallait à tout prix lancer l'appareil et obtenir la priorité dans l'espace. En conséquence, les stations "Mars 1960A", "1960B", "Mariner-8" sont mortes dans l'atmosphère terrestre à cause d'accidents avec des fusées porteuses.
Encore plus de stations ont pu entrer en orbite de référence, mais n'ont pas pu atteindre la trajectoire de départ: quelqu'un s'est coincé sur LEO, comme Phobos-Grunt, et est revenu plus tard sur Terre sous la forme d'une boule de feu éblouissante; quelqu'un n'a pas pris la vitesse nécessaire pour un vol vers Mars et a disparu sans laisser de trace dans les vastes orbites héliocentriques ("Mariner-3"). Au total, sur 45 sondes lancées, seules 31 (dont MAVEN) ont pu atteindre la trajectoire calculée jusqu'au vol vers Mars. Au crédit de notre pays, le premier vaisseau spatial à mettre le cap sur la planète rouge était la sonde soviétique Mars-1 (lancée le 1er novembre 1962). Malheureusement, le paragraphe suivant parle de lui.
Maquette de la station automatique interplanétaire "Mars-1"
Le vrai cauchemar commence pendant le vol de plusieurs mois vers Red Flight. Une mauvaise commande - et l'appareil, ayant perdu son orientation, perd la capacité de communiquer avec la Terre, se transformant en débris spatiaux inutiles. Une nuisance similaire s'est produite avec la station Mars-1 - une fuite d'azote des cylindres du système de contrôle d'attitude: la communication avec la station a été perdue à une distance de 106 millions de km de la Terre. Un autre appareil - "Zond-2" - a souffert d'une divulgation incomplète des panneaux solaires: les pannes de courant qui en ont résulté ont provoqué un dysfonctionnement de l'équipement embarqué, "Zond-2" s'est éteint tranquillement devant ses créateurs. D'après les calculs balistiques, le 6 août 1965, une sonde non guidée était censée passer au voisinage de Mars.
La sonde japonaise Nozomi a péri très durement et terriblement dans l'immensité de l'espace. L'absence de leur propre lanceur de la puissance nécessaire est devenue de mauvais augure lors de l'envoi d'une expédition sur une planète lointaine. Néanmoins, les Japonais rusés espéraient gagner la vitesse nécessaire grâce à des manœuvres gravitationnelles complexes au voisinage de la Terre et de la Lune. Bien sûr, tout ne s'est pas déroulé comme prévu - "Nozomi" a déraillé. Les Japonais ont réussi à calculer une nouvelle trajectoire et à rediriger la station vers Mars, même s'ils avaient 4 ans de retard. Maintenant, l'essentiel est de tenir longtemps dans l'espace. Hélas… Une puissante éruption solaire a endommagé le fragile remplissage de la sonde. Au moment de s'approcher de Mars, l'hydrazine a gelé dans les réservoirs - il n'a pas été possible d'émettre une impulsion de freinage et Nozomi, désespéré, est passé à 1000 km au-dessus de la surface de la planète rouge, sans jamais entrer dans une orbite proche de Mars.
Dans des circonstances très offensives, la sonde américaine "Mars Observer" (1993) a été perdue - la communication avec elle a été interrompue quelques jours seulement avant d'arriver sur Mars. La cause la plus probable est une explosion du moteur due à une fuite de composants de carburant.
La première à franchir la difficile distance et à transmettre une photographie rapprochée de la planète rouge fut la sonde américaine Mariner 4, qui a survolé les environs de Mars en juillet 1965.
Un certain nombre de véhicules ont déjà été perdus sur l'orbite de Mars.
Le 27 mars 1989, la communication avec la station soviétique "Phobos-2" a été perdue, qui à ce moment-là était déjà en orbite martienne depuis 57 jours. Au cours de ses travaux, « Phobos-2 » a transmis à la Terre des résultats scientifiques uniques sur les caractéristiques thermiques de Phobos, l'environnement plasma de Mars et l'érosion de son atmosphère sous l'influence du « vent solaire ». Hélas, la tâche principale de la mission - l'atterrissage des mini-sondes PrOP-F et DAS à la surface de Phobos - a échoué.
En 1999, dans des circonstances curieuses, la station américaine "Mars Climate Orbiter" a péri, ayant brûlé sur la première orbite dans l'atmosphère de la planète rouge. Une enquête interne de la NASA a montré que les groupes de travail de spécialistes utilisaient différents systèmes de mesure - métriques et anglo-saxons traditionnels (pieds, livres, pouces). Depuis lors, la NASA a interdit les unités de mesure américaines - tous les calculs sont effectués exclusivement en kilogrammes et en mètres.
Les portes de la plate-forme d'atterrissage se ferment autour du rover Opportunity replié, 2003
De très gros problèmes attendent quiconque ose atterrir à la surface de Mars - l'atmosphère dangereuse est trop faible pour s'appuyer sur la force des lignes de parachute, mais encore trop dense pour s'approcher de la surface à une vitesse cosmique. Cela peut sembler inhabituel, mais Mars est l'un des corps célestes les plus complexes en termes d'atterrissage !
L'atterrissage se déroule en plusieurs étapes: moteurs de freinage, freinage aérodynamique en haute atmosphère, parachute décélérant, moteurs de freinage à nouveau, moteurs d'atterrissage en douceur/airbags ou encore une « valve à air » unique. Le problème de la stabilisation est une ligne distincte.
L'objet artificiel le plus lourd qui pouvait être livré à la surface de la planète était le rover MSL, mieux connu sous le nom de "Curiosity" - un appareil pesant 900 kg (poids dans le champ gravitationnel de Mars - 340 kg). Mais soyons honnêtes, les spécialistes du vol et les observateurs extérieurs ont été stupéfaits par la complexité du schéma d'atterrissage et les problèmes rencontrés lors de la descente dans l'atmosphère de la planète.500 000 lignes de code de programme, 76 pétards dans un certain ordre, séparation du rover de la plate-forme suspendue dans les airs avec les moteurs à réaction allumés et une descente douce d'une hauteur sur des câbles en nylon. Fantastique!
Planète Mars: pas d'eau, pas de végétation, habitée par des robots américains.
Autoportrait du rover Curiosity
De nombreux héros ont pu survivre aux vibrations et aux énormes surcharges lors des phases de lancement et d'accélération vers Mars, ont résisté au froid sévère de l'espace, mais sont morts en essayant d'atterrir sur un corps céleste insidieux. Ainsi, par exemple, le "Mars-2" soviétique s'est écrasé, devenant le premier objet artificiel à la surface de Mars (1971).
La première station à effectuer un atterrissage en douceur sur la surface de Mars était la soviétique Mars-3. Hélas, en raison de la décharge corona apparue, la station est tombée en panne 14 secondes après l'atterrissage.
La sonde européenne "Beagle-2" (le module d'atterrissage de la sonde orbitale "Mars-Express") a disparu sans laisser de trace en 2003 - l'appareil est entré hardiment dans l'atmosphère cramoisie de la planète, mais après cela, il n'a jamais pris contact avec le Terre …
Mars garde ses secrets en toute sécurité.
P. S. Depuis le 21 novembre 2013, deux rovers martiens opèrent à la surface de la planète rouge - Opportunity (MER-B) et Curiosity (MSL). Le premier a travaillé dans ces conditions pendant 3586 jours - 39 fois plus longtemps que la période estimée et a rampé sur une surface de 38 kilomètres pendant ce temps.
Il y a trois engins spatiaux en orbite martienne: Mars-Odysseus, Mars Orbital Reconnaissance (MRO) et la sonde européenne Mars-Express. L'Ulysse a duré le plus longtemps - sa mission dure depuis la treizième année.
Une nouvelle équipe se précipite pour aider les vétérans - la sonde indienne Mangalyaan (lancée le 5 novembre 2013), ainsi que le MAVEN susmentionné. Espérons que dans un avenir proche, la Russie participera également activement à la "régate martienne" - pour 2016 et 2018. deux expéditions conjointes russo-françaises « Exomars » sont prévues (un accord de coopération a été signé le 14 mars 2013). Dans le même 2018, la station Phobos-Grunt 2 mise à jour et plus avancée devrait se rendre sur Mars. Cette fois tout ira bien.
Caméra haute résolution HiRISE à bord du Martian Reconnaissance Orbital (MRO)
Empreintes du rover d'opportunité capturées par MRO
Un panorama de la région de Greeley Haven. Vue du cap York et du cratère Endeavour. Le panorama a été pris par le rover Opportunity pendant l'hivernage en 2012.
