Mars Society Polska:
  ::  Strona główna
  ::  Zarząd
  ::  Dane MSP
  ::  Statut stowarzyszenia
  ::  Deklaracja założycielska
  ::  Raporty
  ::  Studenckie Koło Naukowe

  Projekty:
  ::  Projekt MPV

  Zbiory MSP:
  ::  Archiwum artykułów
  ::  Zdjęcia i animacje
  ::  Forum
  ::  Księga gości
  ::  Linki

  MS na świecie:
  ::  Kwatera Główna w USA
  ::  Wielka Brytania
  ::  Kanada
  ::  Australia
  ::  Pozostałe oddziały
 
Wiadomości o misji Mars Surveyor 2001
<< cofnij do artykułów | << cofnij do rrgtm


Opis misji
Misja Mars Surveyor 2001 jest jednym z etapów długoterminowego planu badań Marsa. Wszystko zaczęło się wraz z misjami Mars Pathfinder i Mars Global Surveyor, dwoma sondami kosmicznymi, które dotarły do czerwonej planety w 1997 r. Kulminacją planu badań jest misja, która przywiezie na Ziemię próbki marsjańskiego gruntu. Misja Mars Surveyor 2001 składa się z dwóch części: lądownika i orbitera. Zostaną one wystrzelone oddzielnie, ale będą ze sobą często współpracować.

Wystrzelenie w 2001 i lot na Marsa

Wysłanie orbitera Mars Surveyor 2001 zaplanowano na 20 października 2001. Zbliżając się do Marsa, orbiter zacznie hamowanie, ciągnąc swoje panele baterii słonecznych przez marsjańską atmosferę. Kilka miesięcy zajmie mu wyhamowanie i zajęcie bliskiej, około dwugodzinnej orbity, zapewniającej urządzeniom najlepszy widok planety.

Lądownik Mars Surveyor 2001 zostanie wystrzelony 10 kwietnia 2001 roku, kilka tygodni po starcie orbitera, a wyląduje na Marsie 22 stycznia 2002 roku. Planujący misję wybiorą lądowisko w strefie równikowej, znajdującej się pomiędzy 3 N a 12 S, po obejrzeniu zdjęć powierzchni planety o wysokiej rozdzielczości. Przy wyborze miejsca lądowania będą się zastanawiać:
- Czy lądowisko nie jest zbyt kamieniste?
- Czy nie jest zbyt strome?
- Czy w okolicy nie ma zbyt dużo pyłu, który może wzbić silnik przy podchodzeniu do łagodnego lądowania?

Inżynier wybrałby możliwie najbezpieczniejsze lądowisko, a naukowiec możliwie najciekawsze. Podczas wyboru miejsca lądowania trzeba będzie uwzględnić oba punkty widzenia.

Tuż po wejściu w atmosferę Marsa, lądownik wypuści spadochron. Następnie włączy silnik do  lądowania i zostanie wypuszczone podwozie. W czasie podchodzenia do lądowania kamera (MARDI) będzie robić zdjęcia powierzchni planety. Po wylądowaniu, pierwszą czynnością lądownika będzie otwarcie po kolei swoich paneli słonecznych. Zajmie to około dwóch godzin. Następnie sprawdzi, jakie jest nachylenie terenu, na którym spoczywa i gdzie jest północ. Pod koniec swojego pierwszego dnia na Marsie rozładuje ramię - robota, postawi maszt kamery panoramicznej (Pancam), zrobi zdjęcie, włączy MIP, MARIE, elektrometr MECA i pojazd, przeprowadzając kontrolę systemów tego ostatniego.  Lądownik będzie używał orbitera MSP'01 i/lub Mars Climate Orbiter'a do przekazywania i odbierania z Ziemi danych dwa razy dziennie o 4 i 16 lokalnego czasu marsjańskiego. Oznacza to konieczność przechowywania danych i sekwencji instrukcji. Aby to osiągnąć baterie muszą być ciepłe i naładowane, nawet w nocy, gdy lądownik nie będzie pracował. Misja uznana będzie za udaną, jeśli uda zebrać się 75 % zaplanowanych danych naukowych w ciągu 90 soli (marsjańskich dni).

Naukowe cele misji
   »   Stworzenie mapy Marsa, ukazującej miejsca występowania różnych rodzajów skał i podłoża.
   »   Zrobienie zdjęć lądowiska tuż przed lądowaniem (te zdjęcia, zrobione z bliska przez kamerę przy lądowaniu porówna się ze  zdjęciami tego samego obszaru, zrobionymi z orbitera. Porównanie pomoże naukowcom interpretację szczegółów zdjęć z orbitera przedstawiających inne rejony Marsa).
   »   Zbadanie kształtu i faktury skał (morfologia) w rejonie lądowania, w poszukiwaniu śladów procesów geologicznych, takich jak erozja wietrzna lub wodna.
   »   Identyfikacja pierwiastków i związków chemicznych w skałach i podłożu w okolicy lądowiska.
   »   Sprawdzenie jakie ilości wodoru znajdują się w podłożu tuż pod powierzchnią (wodór jest składnikiem wody).
   »   Sprawdzenie za pomocą spektroskopu, jakie rodzaje minerałów znajdują się na Marsie (przeczytaj o spektroskopii w encyklopedii lub podręczniku).
   »   Analiza marsjańskiego podłoża i pyłu, pod kątem ich wpływu na misje załogowe (np., czy drobiny pyłu mogłyby zatkać wyposażenie astronautów).
   »   Zmierzenie promieniowania na Marsie, żeby ustalić czy nie zagrażałoby ono badaczom i ich sprzętowi.
   »   Wypróbowanie technologii uzyskiwania paliwa rakietowego na Marsie  przy użyciu dwutlenku węgla z marsjańskiej atmosfery. Paliwo wytwarzane na Marsie mogłoby zostać użyte w przyszłości przez roboty i badaczy do podróżowania po planecie lub do startu na orbitę przed powrotem na Ziemię.

Aparatura badawcza na Mars Surveyor 2001
Urządzenia lądownika
- Kamera lądowania (MARDI)
- Aparat pomiaru promieniowania w środowisku Marsa (MARIE)
- Prekursor produkcji paliwa In Situ na Marsie (MIP)
- Badanie zgodności środowiska Marsa (MECA)
- Ramię robota (RA) i kamera na ramieniu robota (RAC)
- Kamera panoramiczna (Pancam)
- Mini-spektrometr emisji ciepła (Mini-TES)
- Spektrometr Mossbauera

Urządzenia pojazdu Marie Curie
- Spektrometr promieniowania alfa, protonowego i rentgenowskiego (APXS)
- Kamera

Urządzenia orbitera
- Spektrometr promieni gamma (GRS) ze spektrometrem neutronowym (NS) i detektorem neutronów o wysokiej energii (HEND)
- System obrazowania emisji ciepła (THEMIS)
- Aparat pomiaru promieniowania w środowisku Marsa (MARIE)

Jeśli chcesz dowiedzieć się czegoś więcej o tych urządzeniach i eksperymentach w których zostana użyte, przeczytaj następne strony Notatnika. Po zapoznaniu się z każdym przyrządem, zastanów się: "W jaki sposób ten eksperyment powiększy naszą wiedzę o Marsie i  czy pomoże w dalszych badaniach?" (Pamiętaj, że w badaniu obcego świata, nawet pył jest ważny.) Poszerz swoje wiadomości: szukaj informacji w innych źródłach. Warto zainteresować się misjami Mars Pathfinder i Mars Global Surveyor, ponieważ niektóre eksperymenty i urządzenia tej misji łączą się z nimi.

Poszukaj Science Magazine, wydanie Mars Pathfinder, 5 XII 1997, tom 278, strony 1677-1848 w bibliotece, albo swoim centrum regionalnym.

Źródła:
R.S. Saunders, P.R. Ahlf, R.E. Arvidson, G. Badhwar, W.V. Boynton, P.R. Christensen, L.D. Friedman, K. Kaplan, M. Malin, T. Meloy, M. Meyer, I.G. Mitrofanov, P. Smith, S.W. Squyres i inni ,"Mars 2001 Mission: Science Overview", zaprezentowane na 30 Konferencji Naukowej o Księżycu i Planetach, Houston, Texas, USA, 15-19 Marzec, 1999.

Spencer,"Lander Surface Operations", JPL D-16303
 

Kamera lądowania (MARDI)
Kamera MARDI da nam unikalny widok lądowiska - z lotu ptaka, podczas zniżania się lądownika Mars Surveyor 2001 na powierzchnię planety. MARDI, umieszczona pod pokładem lądownika, uruchomi się dziesięć sekund po otwarciu spadochronu i zrobi dziesięć zdjęć podczas lądowania.

Pierwsze zdjęcie, zrobione na dużej wysokości, obejmie duży obszar o średnicy 8 kilometrów. Wraz ze zbliżaniem się lądownika do powierzchni, zasięg zdjęć będzie się zmniejszać - na ostatnim zdjęciu będzie widać obszar o średnicy zaledwie 9 metrów. Ostatnie zdjęcie MARDI zrobi z około 40 metrów. Zdjęcie zrobione z niższej wysokości pokazywałoby zapewne tylko pył wzbijany przez silnik lądownika.

Rozdzielczość pierwszego zdjęcia będzie wynosić około 7 metrów, tzn. będzie na nim widać przedmioty o średnicy co najmniej 7 metrów (wielkości dużej ciężarówki). Ostatnie zdjęcie pokaże detale wielkości 9 milimetrów (wielkości paznokcia niemowlęcia).

Obrazy geograficznej i geologicznej struktury na zdjęciach zrobionych przez MARDI pomogą kierującym misją w wyborze miejsca rozpoczęcia badań przez lądownik.

Eksperyment poprzedzający badanie Athena (APEX)
APEX składa się z czterech urządzeń, które będą badać skład, kształty i fakturę skał i podłoża.
Celem badań jest ustalenie warunków, które panowały na Marsie w odległej przeszłości, a które mogły być zbliżone do warunków panujących obecnie na Ziemi - mogło być tam cieplej i wilgotniej. Pomagając nam w poznaniu różnorodnych typów skał znajdujących się na powierzchni Marsa, APEX przetrze jednocześnie szlak dla Atheny. Athena to specjalistyczny, samosterujący pojazd, który przygotowywany jest do wykorzystania w misjach Mars Surveyor zaplanowanych na 2003 i 2005 rok. Misja rozpoczęta w 2005 roku ma zakończyć się przywiezieniem na Ziemię próbek marsjańskich skał i podłoża.

Pancam
Dwie panoramiczne kamery cyfrowe, nazywane razem Pancam, zostaną umieszczone na maszcie lądownika. Z tego miejsca, około 2 metrów nad powierzchnią planety, Pancam będzie robić do kilku razy dziennie kolorowe, o wysokiej rozdzielczości, zdjęcia terenu i atmosfery. Zdjęcia zrobione przez Pancam wspomogą przeprowadzenie innych badań, w tym prowadzonych z pojazdu Marie Curie, za pomocą spektrometru promieniowania alfa, protonowego i rentgenowskiego, spektrometru Mossbauera i eksperymentu zgodności  środowiska Marsa (MECA).

Mini - TES
Mini-spektrometr emisji ciepła (Mini - TES) umieszczony zostanie na pokładzie lądownika pod Pancam'em. Peryskop pomiędzy dwoma kamerami Pancam będzie odbijać światło w dół, przez maszt kamery, do Mini - TES. To urządzenie będzie odbierało te same obrazy co Pancam, ale nie w świetle widzialnym, lecz w podczerwieni.

Podczerwień to inaczej energia elektromagnetyczna o długości fal większej niż światła widzialnego. Wszystko emituje energię elektromagnetyczną. Bardzo gorące rzeczy, takie jak druciki w żarówce i Słońce, promieniują (świecą) w widzialnej części spektrum. Chłodniejsze przedmioty, takie jak skały na Marsie promieniują w podczerwieni. Mimo, że promieniowanie cieplne, podczerwone, nie jest widoczne ludzkim okiem, Mini - TES może dostrzec je w drobnych szczegółach. Tak jak różne przedmioty mają różne kolory w świetle widzialnym, tak różne minerały, z których składają się skały, mają zdecydowanie różniące się widma (kombinacje jaśniejszego i ciemniejszego na różnych długościach fal) w podczerwieni.

Uczeni na Ziemi porównają widma otrzymane dzięki Mini-TES z widmami znanych minerałów ziemskich, w celu identyfikacji marsjańskich skał i minerałów. do kolejnych porównań będą mogli użyć również widma niektórych z 13 meteorytów pochodzących z Marsa, które zostały znalezione na Ziemi. Nasza wiedza na temat formowania się minerałów na Ziemi dostarczy nam wskazówek, jak te same minerały formowały się na Marsie. W ten sposób będzie można odtworzyć to, co działo się na Marsie dawno temu. Może warunki naturalne sprzyjały kiedyś powstaniu życia ? Uwaga: Może zainteresuje cię przeczytanie o spektrometrze emisji ciepła (TES) na pokładzie innej misji, Mars Global Surveyor.

Spektrometr Mossbauera
Spektrometr Mossbauera umieszczono w pobliżu środka dolnego stawu ramienia robota (za łokciem). Naświetla on swoje cele za pomocą promieni gamma, więc ustawiono go w ten sposób, żeby unikał promieniującego podłoża, które będzie później obserwowane przez MECA. Obiektami zainteresowania spektrometru są kamienie, skały, pył przenoszony przez wiatr oraz pył przywierający do dwóch magnesów na pokładzie lądownika. Uzyskanie widma Mossbauera zajmuje 12 godzin.

Widma Mossbauera używane są do analizy różnych minerałów, zwłaszcza zawierających żelazo. Podobnie jak inne instrumenty, spektrometr Mossbauera dostarczy nam informacji o środowisku Marsa z czasu tworzenia się minerałów. Czy minerały formowały się w wysokich temperaturach, czy też wytrąciły się w wodzie? Czy minerały zawierające żelazo szybko się utleniają, wskazując na cieplejszy i wilgotniejszy klimat Marsa w przeszłości? Niektóre odkrycia mogą sugerować istnienie środowiska, w którym mogło istnieć życie.

Spektrometr promieniowania alfa, protonowego i rentgenowskiego (APXS)
Czwartym urządzeniem w APEX jest wykorzystany z sukcesem w misji Mars Pathfinder spektrometr promieniowania alfa, protonowego i rentgenowskiego. Podobnie jak na Pathfinderze, również w misji Mars Surveyor 2001, APXS zostanie zamontowany na pojeździe, tym razem Marie Curie. Spektrometr ten może ustalić, jakie pierwiastki zawierają skały i podłoże znajdujące się poza zasięgiem ramienia lądownika. Zostanie także użyty do analizy chemicznej pyłów przywierających do magnesu umieszczonego na jednej z nóg lądownika. APXS bombarduje swoje cele cząsteczkami alfa (atomami helu) i sprawdza odbijane cząstki, oraz protony i promienie X rozpraszane w kierunku tego instrumentu. Każdy pierwiastek odbija cząstki alfa w inny sposób. Po około 10 godzinach "wpatrywania się" w cel, APXS dysponuje wystarczającymi danymi do zidentyfikowania każdego pierwiastka.

Po obejrzeniu zdjęć z Pancam, naukowcy wybiorą cele dla APXS i zaprogramują pojazd do przemieszczenia się w te miejsca. Tak jak inne spektrometry, APXS przyczynia się do osiągnięcia celu badania APEX, czyli do poznania warunków panujących w przeszłości na Marsie.

Źródła:

Ocena Zgodności Środowiska Marsa (MECA)
Wraz z postępem w badaniach kosmosu, możemy spodziewać się załogowego lotu na Marsa. Jednak zanim podejmiemy się tej historycznej misji, musimy zebrać informacje, jak przeżyć w obcym marsjańskim środowisku. Na początku musimy dowiedzieć się więcej o podłożu i pyle na Marsie. W codziennym życiu na naszej planecie niemożliwością jest nie stykać się ciągle z ziemią, pyłem i małymi kamyczkami. Zmywamy brud z wszystkiego, z rzeczy i z nas samych. Zmieniamy filtry w silnikach i maszynach, ponieważ zbiera się w nich zatykający je pył. Praca w warunkach innej planety wymaga dokładnego planowania, więc będziemy musieli dobrze poznać własności marsjańskiego podłoża i pyłu. Pył może być bardzo niebezpieczny, jeśli dostanie się do precyzyjnych urządzeń powodując ich uszkodzenia lub jeśli zanieczyści pomieszczenia mieszkalne astronautów. Cząsteczki pyłu mogą przyczepiać się do skafandrów, a także być wdychane lub połykane. MECA składa się z czterech urządzeń, które pomogą nam przygotować się na te zagrożenia:
- stanowisko mikroskopowe
- elektrometr
- laboratorium mokrej chemii
- talerze adhezyjne i abrazyjne

Stanowisko mikroskopowe
Stanowisko mikroskopowe będzie analizowało cząsteczki przynoszone do niego przez ramię robota. Pył umieszczony zostanie na różnych powierzchniach testowych, w tym magnesy, metale, lepkie i szorstkie substancje. Niektóre z powierzchni zostaną przeznaczone do testów kontrolowanego tarcia, co pozwoli poznać takie właściwości cząsteczek jak ich twardość.

Próbki pobrane przez ramie robota zostaną zbadane pod mikroskopem optycznym. Taki mikroskop działa na tej samej zasadzie co szkolne mikroskopy, i może pokazać detale o wielkości kilku mikrometrów (włos może mieć grubość 140 mikrometrów lub mniejszą). Oprócz tego stanowisko będzie miało mikroskop elektronowy, wychwytujący szczegóły o wielkości nanometra. Mikroskop elektronowy może przedstawiać topograficzne obrazy cząstek, pokazując wzniesienia i doliny na ich powierzchni. Obserwacja gładkiej lub postrzępionej powierzchni pozwoli wyobrazić sobie jej właściwości, takie jak śliskość czy skłonność do zarysowywania.

 Misja Mars Pathfinder odkryła ślady kwarcu na Czerwonej Planecie, więc MECA zajmie się poszukiwaniami tego minerału w pyle i w podłożu w okolicy lądowiska. Bardzo drobne, ostre kawałeczki kwarcu mogą sprawić ludziom i ich wyposażeniu wiele kłopotów, tak jak to dzieje się na Ziemi.

Elektrometr
Przymocowany do ostrogi czerpaka ramienia robota elektrometr będzie mierzył prąd stały wytwarzający się podczas pracy ramienia. Kopanie powoduje tarcie, a tarcie może wytworzyć ładunek elektryczny. Na przykład, jeśli potrzesz balonik o flanelową koszulę, naelektryzuje on się i zacznie przyczepiać do koszuli i innych powierzchni. Elektrometr będzie obserwował, czy w atmosferze lub w podłożu nie pojawią się ładunki tryboelektryczne, czyli wywołane przez tarcie.     Elektrometr zawiera pięć sensorów tryboelektrycznych pokrytych różnymi materiałami izolacyjnymi. Czujniki będą mierzyć ładunki tworzące się na każdym z materiałów podczas pracy czerpaka. Oprócz tego, czujnik pola elektrycznego zmierzy siłę ładunku elektrostatycznego na różnych powierzchniach. Na koniec czujnik prądów jonowych zmierzy skutki promieniowania jonizującego, badając przepływ jonów w atmosferze. Te informacje o elektrostatycznych właściwościach marsjańskiego środowiska pozwolą nam zobaczyć, jak uniknąć problemów z używaniem energii elektrycznej. Dowiemy się, jakiego pokrycia lub izolacji będziemy potrzebować do ochrony elektroniki w kolejnych misjach.

Laboratorium mokrej chemii
Ramię lądownika złoży w czterech pojemnikach laboratorium próbki podłoża. Filtr wychwyci duże cząstki. Następnie pojemniki zostaną zamknięte, a próbki wymieszane z wodą i poddane analizie:
- pH (czy próbka jest kwaśna czy zasadowa?)
- przewodnictwa (czy przewodzi ona prąd elektryczny ?)
- na obecność metali ciężkich (czy zawiera on miedź, ołów, kadm?)
- na obecność dwutlenku węgla
- na obecność tlenu
- na potencjał redox (skłonności substancji do łączenia się lub uwalniania tlenu; por. "utlenianie" i "redukcja"
- niebezpieczeństwa korozji

Uszkodzenia spowodowane  korozją dotykające aparatury podtrzymującej życie, lub nawet ludzkich tkanek podczas misji kosmicznych stanowi poważne zagadnienie. Rozpoznanie, gdzie i jak mogą pojawić się podobne problemy jest głównym celem MECA.

Panel adhezyjny
Sondy Viking i Mars Pathfinder były wyposażone w panel adhezyjny, służący do testowania fragmentów materiałów z Ziemi, w celu obserwacji, jak różne materiały wytrzymują w marsjańskich warunkach. Panel adhezyjny, składający się 72 okręgów o średnicy jednego centymetra, zostanie umieszczony na szczycie zestawu urządzeń MECA, i wystawiony na działanie piasku i pyłu niesionego przez wiatr. Próbki na panelu stanowić będą materiały wykorzystywane w wyposażeniu astronautów, takie jak włókno nylonowe na rękawiczki, pleksiglas, silikon i materiały filtrujące. Zestaw materiałów będzie obserwowany dzięki kamerze na ramieniu robota, żeby zobaczyć ile piasku i pyłu przykleja się do poszczególnych materiałów.

Źródła:

Prekursor produkcji paliwa In Situ na Marsie (MIP)
Zestaw urządzeń MIP jest niewielki, wymiary 40 x 24 x 25 cm, i niewiele waży - 8,5 kilograma. Wyniki otrzymane dzięki tym pięciu instrumentom będą jednak kluczowe dla planowania misji załogowych na Marsa. MIP ma przetestować technologie wykorzystujące naturalne zasoby marsjańskie do produkcji paliwa rakietowego. Jeśli paliwo rakietowe byłoby dostępne na Marsie oznaczałoby, że przyszłe misje nie musiałyby zabierać ze sobą paliwa z Ziemi na drogę powrotną, co z kolei oznaczałoby, że statki kosmiczne mogłyby być mniejsze, lżejsze.... i zużywać mniej paliwa.

MIP ma pobrać porcję dwutlenku węgla (CO2) z marsjańskiej atmosfery, wydzielić z niego tlen (O2 w CO2). Tlen można użyć jako składnik paliwa rakietowego (utleniacz). Dwutlenek węgla jest głównym składnikiem marsjańskiej atmosfery. MIP będzie działał przez co najmniej 90 Soli (marsjańskich dni), wystarczająco długo, żeby dostarczyć nam wiadomości o długoterminowych oddziaływaniach marsjańskiego środowiska na aparaturę produkującą paliwo. Pięć poniższych eksperymentów składa się na MIP:
- MAAC: pobranie CO2 z atmosfery
- OGS: uzyskanie tlenu
- MATE: zapewnienie energii słonecznej dla aparatury produkcyjnej
- DART: usuwanie pyłu osadzającego się na panelach baterii słonecznych
- MTERC: schłodzenie tlenu, aż do jego skroplenia

MAAC: Pobranie i kompresja atmosfery Marsa
MAAC wchłonie CO2 z atmosfery podczas zimnych marsjańskich nocy, gdy temperatura spada do około -73 st.. C. Po zebraniu około 12,5 grama CO2 na specjalnym chłonnym materiale, zostanie on podgrzany, a ciśnienie wewnątrz systemu wzrośnie do wartości prawie 100 razy przekraczającej ciśnienie atmosferyczne Marsa. Po sprężeniu CO2, zostanie on przesłany do generatora tlenu. MAAC nie zawiera żadnych ruchomych części, co pozwala liczyć na jego długotrwałe i bezawaryjne działanie.

OGS: Podzespół generatora tlenu
Zadaniem OGS jest odbiór sprężonego CO2 i wydzielenie z niego tlenu. CO2 przekazywany do OGS z MAAC będzie poddany elektrolizie (działaniu prądu elektrycznego) w bardzo wysokiej temperaturze (750 st. C), co spowoduje, że jony tlenu zostaną oderwane od cząstek dwutlenku węgla. Uwolniony tlen zostanie przepuszczony przez filtr z cyrkonii, której krystaliczna budowa pozwoli tylko tlenowi się przez nią przedostać. OGS może uzyskać pół centymetra sześciennego tlenu na minutę. Będzie pracował 10 razy w ciągu trwania misji.

MATE:
Posiadanie pewnego źródła energii jest konieczne do osiągnięcia sukcesu każdej misji. Przyszłe misje na Marsa z udziałem ludzi będą wymagały więcej energii  do podtrzymywania życia i innych urządzeń. Zaspokojenie tej potrzeby stanowi wyzwanie dla naukowców. W celu wybrania technologii najlepiej sprawdzających się na Marsie, MATE:
- zmierzy siłę promieniowania słonecznego
- przetestuje różne rodzaje baterii słonecznych.

MATE ma działać każdego dnia w południe słoneczne. Dodatkowo, raz w tygodniu będzie włączał się co godzinę przez cały dzień. Raz w tygodniu będzie pracować w nocy. Daje to w sumie 19 razy w tygodniu, chyba, że inne działania będą ważniejsze i ograniczą pracę MATE.

Baterie słoneczne
MATE przetestuje pięć par różnych rodzajów baterii. Chcemy się dowiedzieć, które baterie najlepiej sprawdzają się na Marsie, gdzie światło słoneczne jest słabsze, a temperatury niższe niż na Ziemi. Informacje przekazane przez sondy Viking i Mars Pathfinder mówią, że światło na Marsie zostaje przyćmione, gdy w atmosferze fruwa dużo pyłu. Inne eksperymenty MATE dotyczą łańcucha baterii słonecznych, połączonych w serie, aby zbadać sposoby maksymalizacji energii otrzymywanej z baterii.

Radiometry
MATE wykorzysta dwa radiometry, ogólny i kierunkowy, do pomiaru siły światła słonecznego o różnych porach dnia. Radiometr jest to przyrząd czuły na promieniowaną energię, taką jak słoneczna. Radiometry MATE będą wytwarzać napięcie w zależności od natężenia energii słonecznej, więc w zależności od natężenia energii napięcie będzie rosnąć i spadać.

Ogólny radiometr ma szerokie pole widzenia (kąt 140 stopni) - będzie mierzył rozproszone światło. Kierunkowy radiometr "patrzy" przez szparę, więc ma bardzo wąski pole widzenia. Zostanie skierowany dokładnie na Słońce raz dziennie, gdy będzie on w zenicie. Radiometry będą robić pomiary co dwadzieścia sekund w czasie piętnastu minut, obejmujących słoneczne południe.

Czujniki temperatury
Osiem platynowych czujników temperatury będzie wykorzystanych w eksperymencie MATE. Dwa będą przyłączone do radiometrów, dwa będą na spektrometrach, a pozostałe pod bateriami słonecznymi. Ich dokładność wynosi do 1 st. C.

Spektrometry
Światło słoneczne to energia składająca się z różnej długości fal. MATE został wyposażony w dwa spektrometry do wykrywania tych długości fal. Światło słońca na Marsie składa się z innej wiązki fal, niż ta, z którą obcujemy na Ziemi, ponieważ atmosfera Marsa może blokować, przewodzić i rozpraszać promienie w inny sposób. Dwa spektrometry, każdy odbierający inny zakres długości fal, odbierać będą fale o długości od 0,3 do 1,7 mikrona.

Oto jak będą działać te przyrządy. Promienie słoneczne odbijają się od rozpraszającej kraty, która rozdziela je na kolory składowe - podobnie jak pryzmat. Poszczególne kolory trafiają na różnych częściach szereg fotodiod z 256 detektorami. Każdy detektor liczy fotony (cząstki światła) które na nim wylądują. Pozwala to na zmierzenie ilości światła w fali o określonej długości (kolorze), która dochodzi do detektora. Dane z szeregu fotodiod pozwolą nam lepiej ocenić ilość energii słonecznej na słońcu i pomoże nam zbudować lepsze systemy energetyczne.

DART: Technologia zbierania i usuwania pyłu
Burze pyłowe na Marsie czasami obejmują całą planetę, a chmury pyłu mogą wznosić się do 20 kilometrów. Małe burze są codziennym elementem marsjańskiej pogody. Osiadający i zbierający się na bateriach słonecznych pył ogranicza ich wydajność. Zanim zaczniemy sami badać Marsa, musimy się dowiedzieć, jak często trzeba usuwać pył, lub, lepiej, jak uchronić przed jego osiadaniem baterie słoneczne. DART stworzono do mierzenia ilości osiadającego kurzu i sprawdzenia, jak duży ma to wpływ na pracę baterii słonecznej. DART zbada również sam pył i wypróbuje różne techniki ochrony jego osiadaniem. Eksperyment DART jest połączony z MATE, ponieważ obydwa mają powiększyć naszą wiedzę o energii słonecznej na Marsie.

Czujnik pozycji słońca
W wyposażeniu DART znajduje się czujnik pozycji słońca, który ustala położenie słońca względem panelu baterii. Czujnik może też zmierzyć optyczną głębokość pyłu atmosferycznego, obrazując wpływ pyłu na zasięg widzenia człowieka.

Mikroskop
Istotną częścią aparatury diagnostycznej jest mikroskop, który zmierzy ile pyłu się zbiera i jak szybko. Ustalony zostanie też rozkład rozmiaru, wraz z układaniem się pyłu dowiemy się ile jest dużych, średnich i małych drobinek. Dowiemy się także o mętności drobinek pyłu, czyli ich zdolności blokowania światła słonecznego oraz o kształtach większych drobinek, co przybliży nam ich historię. Mikroskop zostanie ustawiony pod przezroczystą taflą, na której będzie zbierał się pył. Mikroskop będzie miał 40x powiększającą soczewkę, pozwalającą rozpoznać cząstki o średnicy pół mikrona. Poznanie szczegółów o marsjańskim pyle pozwoli przyszłym badaczom lepiej sobie z nim radzić.

Eksperyment na przyleganie materiału
W skład DART wchodzi identyczny co w misji Mars Pathfinder eksperyment na przyleganie materiału (MAE). Bateria słoneczna zmierzy natężenie światła przenikającego przez pył osiadający na przezroczystej tarczy. Tarczę można będzie odsunąć, co pozwoli baterii porównać natężenie światła przechodzącego przez warstwę pyłu ze światłem przechodzącym bez zakłóceń. Ten eksperyment pozwoli nam zobaczyć jaki wpływ na działanie baterii ma osiadający na niej pył.

Ochrona przed pyłem
Jakich metod mamy użyć do ochrony przed drobinami pyłu o wielkości zaledwie 1 mikrona? Podczas tej misji przetestowane zostaną dwa sposoby. Pierwszy z nich polega na nachylaniu baterii słonecznych pod różnymi kątami - 30, 45 i 60 stopni - żeby zobaczyć, czy przeszkadza to pyłowi w osiadaniu. Jedna z nachylonych baterii będzie miała ochronny, odporny na ścieranie płaszcz. Ten płaszcz ma uniemożliwić zarysowanie i ścieranie powierzchni prze nawiewane przez wiatr drobiny. Nawet najmniejsze zarysowania pozwalają gromadzić się drobinom pyłu.

Druga metoda ochrony przed pyłem polega na ciągłym stosowaniu prądu elektrycznego, który uniemożliwi pyłowi przyleganie. Elektryzowanie może spowodować stykanie się rzeczy (np. w suchy dzień, włos przyczepia się do grzebienia), może również zostać użyta do odpychania. Ta strategia może powieść się zwłaszcza na Marsie, który jest bardzo suchą planetą.

MTERC: Charakterystyka termiczna środowiska i radiatorów na Marsie.
Ten eksperyment przetestuje techniki chłodzenia, konieczna na dwóch etapach produkcji paliwa. Pamiętasz, że MAAC podgrzewa CO2 w specjalnym pochłaniaczu; po jego przesłaniu do OGS musi on zostać schłodzony, żeby pobrać kolejną porcję marsjańskiej atmosfery. Także tlen otrzymywany w OGS musi zostać schłodzony, aż do jego skroplenia, zanim będzie mógł wykorzystany jako paliwo. Jedną z metod obniżania temperatury jest użycie chłodnicy, która emituje energię cieplną do otoczenia w formie promieniowania podczerwonego. Emisyjność, lub wydajność z jaką chłodnica pozbywa się ciepła, zależy od materiałów, z jakich została wykonana.

MTERC przetestuje cztery tarcze chłodnicze, żeby sprawdzić wpływ osiadania pyłu i zarysowań na działanie chłodnic. Dwie z tarcz mają niską, a dwie wysoką emisyjność. Dla kontroli eksperymentu, jedna tarcza każdego typu będzie przykryta.

Źródła:
D.I. Kaplan, J.E. Ratliff, R.S. Baird, G.B. Sanders, K.R. Johnson, , P.B. Karlmann, K.J. Juanero, C.R. Baraona, G.A. Landis, P.P. Jenkins, i D.A. Scheiman, "In-Situ Propellant Production on Mars: The First Flight Demonstration.", zaprezentowane na 30 Konferencji Naukowej o Księżycu i Planetach, Houston, Texas, USA, 15-19 marca 1999.

G.A. Landis, P.P. Jenkins, C. Baraona, D. Wilt, M. Krasowski i L. Greer, "Dust Accumulation and Removal Technology Experiment on the Mars 2001 Surveyor Lander." Materiały - 2 Światowa Konferencja o Przetwarzaniu Energii Fotowoltaicznej, Wiedeń, Austria, lipiec 1998, str. 3699-3702.

G.A. Landis, "Mars Dust Removal Technology," Journal of Propulsion and Power, tom 14, rozdz. 1, str. 126-128, styczeń 1998; czasopismo IECEC-97345.

D.A. Scheiman, M. Krasowski, L. Greer, D. Spina, C. Baraona, D. Wilt, P. Jenkins i G.A. Landis, "Mars Array Technology Experiment for the 2001 Lander," Materiały - 2 Światowa Konferencja o Przetwarzaniu Energii Fotowoltaicznej, Wiedeń, Austria, lipiec 1998, str. 3675-3678.

Odnosniki:

Zegar słoneczny
"Dwa światy, jedno Słońce" brzmi napis na zegarze słonecznym, który poleci na pokładzie sondy Mars Surveyor 2001. W dawnych czasach ludzie używali zegarów słonecznych do śledzenia ruchu Słońca po niebie i do określania pory dnia. Mamy teraz szansę ponownie wykorzystać ten przyrząd na innej planecie. Panoramiczna kamera lądownika zrobi zdjęcie zegara i cienia, który on rzuci w świetle słońca.

Uczniowie przesyłali propozycje, które pomogły ustalić ostateczny kształt zegara. Jednym z pomysłów było napisanie na zegarze słowa "Mars" w największej możliwej ilości języków, jako symbol różnorodności kulturalnej na Ziemi. Dzięki temu pomysłowi, na zegarze znajdą się napisy w 24 językach, reprezentujących trzy czwarte ziemskiej populacji. Na bocznych ścianach zegara wyryto następującą wiadomość:

"Ludzie wystrzelili ten statek kosmiczny z Ziemi w naszym roku 2001. Dotarł on na Marsa w roku 2002. Zbudowaliśmy te urządzenia, żeby zbadać marsjańskie środowisko i żeby szukać śladów życia. Użyliśmy tego słupa i znaków do ustawienia naszych kamer oraz jako zegara słonecznego do mierzenia upływu czasu. Rysunki i słowa reprezentują ludność Ziemi. Wysłaliśmy ten statek z pokojowymi zamiarami, żeby poznać przeszłość Marsa i naszą przyszłość. Odwiedzającym to miejsce życzymy bezpiecznej podróży i radości z odkryć."

Na górnej ścianie zegara znajdują się trzy pierścienie: czarny, szary i biały, które zostaną użyte do ustawienia kamery. Pierścienie przedstawiają orbity Marsa i Ziemi, a niebieska i czerwona kropka pokazują położenie planet w czasie lądowania Mars Surveyor 2001. Słup ustawiony w środku zegara rzuci cień, który zarejestruje Pancam. Lustra wzdłuż zewnętrznego pierścienia zegara będą odbijały kolor marsjańskiego nieba nad lądownikiem. W czasie trwania misji, cień słupa i odbicie nieba będą pokazywane w Internecie.

CD na lądowniku Mars Surveyor 2001
Pierwsza marsjańska biblioteka znajdować się będzie w formie małego CD na pokładzie lądownika. Informacje zawarte na dysku dostarczą przyszłym odkrywcom wiadomości dlaczego polecieliśmy na Marsa. Dysk zawiera:

- historię ziemskich misji na Marsa
- zbiór międzynarodowych opowiadań science-fiction o Marsie
- przesłanie od pisarza s-f Arthura C. Clarka i astronoma Carla Sagana
- dziecięce rysunki

Na dysku jest jeszcze miejsce na materiały, które stworzysz uczestnicząc w programie Czerwony Pojazd rusza na Marsa. CD stanowi  dla uczniów i nauczycieli sposób wzięcia udziału w misji Mars Surveyor 2001. Na zewnętrznej krawędzi dysku będzie wydrukowany kod binarny. Dzięki projektowi Czerwony pojazd rusza na Marsa będziesz miał okazję odcyfrować ten zapis. Możesz zbudować czujnik na adapterze odczytujący kod lub wziąć udział w zabawie korzystając z tekturowej kopii CD. Rysunkowa postać z klocków LEGO będzie na pierwszej stronie dysku. Pojawi się także w czasie jego odtwarzania służąc jako przewodnik.
Dysk będzie miał tylko 8, a nie tak jak zazwyczaj 12 centymetrów średnicy, żeby w jak najmniejszym stopniu obciążyć sondę. Jeśli zostanie on umieszczony w zasięgu wzroku kamery robotycznego - ramienia tak, jak to zostało zaplanowane, będzie można wykorzystać go w eksperymencie. Na przykład, zespół MECA zaproponował, ze ramię mogłoby zrzucić pierwszą łyżkę pyłu na CD, zanim włoży je do pojemnika MECA. Posłużyłoby to jako manewr ćwiczebny, pozwalający operatorom zobaczyć ile pyłu może ramię nabrać za jednym razem. Ponieważ znamy wielkość dysku, łatwo będzie ustalić wielkość próbki.

MARIE - badanie promieniowania środowiska Marsa
Zanim wyślemy ludzi na Marsa, musimy dokładnie poznać zagrożenie promieniowaniem na tej planecie. Ziemia ma grubą, azotowo-tlenową atmosferę chroniącą nas przed promieniowaniem kosmicznym i słonecznym, natomiast Mars ma cienką atmosferę składającą z dwutlenku węgla. Nie wiemy jeszcze jaki ma ona wpływ na promieniowanie płynące z kosmosu.

MARIE składa się z dwóch przyrządów. Jeden z nich, na pokładzie orbitera będzie wykonywał pomiary ponad atmosferą, a drugi na pokładzie lądownika, będzie dokonywać pomiarów na powierzchni planety. Dwa zbiory wyników razem pokażą co dzieje się z promieniowaniem w czasie przechodzenia przez atmosferę Marsa. Pozwoli nam to ustalić, jakich osłon będą w przyszłości potrzebować misje dla swoich statków, skafandrów i innych urządzeń.

Promieniowanie

Termin promieniowanie obejmuje różne rodzaje energii, w tym wszystkie jej rodzaje w widmie elektromagnetycznym, od fale radiowych, fal ultrakrótkich, podczerwieni, do światła widzialnego, promieni Rentgena i gamma. MARIE będzie jednak mierzyć promieniowanie pochodzące z wysokoenergetycznych cząstek - szybko poruszających się kawałków atomów. Chodzi o elektrony, protony, neutrony i jądra atomowe.

Promieniowanie jonizujące obejmuje promienie Rentgena, gamma i cząstki wysokoenergetyczne. Promieniowanie jonizujące ma dostatecznie dużą energię, żeby rozerwać części atomów, przez które przechodzi, odrywając elektrony. Atomy, z brakującymi lub dodatkowymi elektronami, posiadające dodatni lub ujemny ładunek, nazywamy jonami.

Na Ziemi jesteśmy codziennie poddawani promieniowaniu o niskim natężeniu, ze źródeł naturalnych, ale i sztucznych, takich jak na przykład rentgen zęba. Zbyt długie obcowanie z promieniowaniem jonizującym powoduje chorobę popromienną, mogącą doprowadzić do śmierci. Prowadzi również do wielu innych problemów zdrowotnych, szczególnie zwiększa ryzyko zachorowań na raka. Cząstki jonizujące uszkadzają również elektronikę, na której opiera się komunikacja, nawigacja i systemy podtrzymujące życie astronautów.

MARIE: Spektrometr orbitera
Misjom kosmicznym zagrażają dwa rodzaje źródła promieniowania:

- kosmiczne promieniowanie galaktyczne (GCR), pochodzące z supernowych i pulsarów. GCR jest promieniowaniem o niewielkim natężeniu, ale stałym, mogącym stać się poważnym zagrożeniem w dłuższym okresie czasu. Wpływa ono na system nerwowy człowieka i zwiększa ryzyko raka.
- Emisje cząstek energii słonecznej (SEP) są erupcjami porcji promieniowania ze Słońca, wyzwalanymi w czasie wybuchów zwanych kosmicznymi burzami.
MARIE będzie mierzyć obydwa rodzaje promieniowania. Spektrometr na pokładzie orbitera wykorzystuje teleskopową rurę do łapania cząstek promieniowania kosmicznego. Cząsteczki wpadają następnie na układ detektorów - płatków spreparowanego krzemu o grubości jednego milimetra. Niektóre z nich (detektory wrażliwe na kierunek) używane są do ustalenia toru drogi cząsteczki, co wskazuje skąd ona pochodzi - ze Słońca, czy z kosmosu.

Im większa jest energia cząsteczki, przez tym więcej detektorów przeniknie. Jeśli przejdzie przez wszystkie krzemowe detektory MARIE, dotrze w końcu do detektora wykonanego ze szkła Schota, substancji ujawniającej efekt Czerenkowa. Efekt Czerenkowa zachodzi, gdy cząsteczka ma tak wysoki poziom energii (podróżuje tak szybko), że pędzi szybciej niż światło przechodziłoby przez dany obiekt. Niebieska poświata nad wodą w reaktorze jądrowym jest przykładem występowania efektu Czerenkowa.

Wykorzystując dane z detektorów, możemy wyliczyć ładunek i masę złapanej cząsteczki, a dzięki temu określić, czy pochodziła z atomu wodoru, helu, czy cięższego pierwiastka.

MARIE: Spektrometr lądownika
Spektrometr lądownika jest bardzo podobny do tego z orbitera. Będzie wykonywał pomiary:

- skumulowanej dawki promieniowania
- częstotliwości dawek
- liniowego transferu energii (który pozwala wnioskować na temat jak bardzo zjonizowana jest cząsteczka)

Spektrometr lądownika wyposażony będzie w dwa detektory z krzemu, dwa detektory wrażliwe na kierunek i parę jednakowych liczników (dwa wypełnione gazem cylindry) zamiast detektorów efektu Czerenkowa. Liczniki pokryte będą materiałami o podobnej przenikalności co żywe komórki. Jeden z nich będzie czuły na wszystkie cząstki energii, a drugi tylko na te  z ładunkiem elektrycznym. Porównując wyniki z obu liczników, będziemy mogli stwierdzić jaka część przenikającego promieniowania tworzona jest przez neutrony.

Dane z tego spektrometru pomogą nam także ustalić, na jak dużą część promieniowania składają się protony i jądra pierwiastków ciężkich. Im cięższe są cząsteczki, takie jak protony, neutrony i jądra, tym większe spustoszenia czynią w komórkach.

Źródła:
Gautam D. Badhwar, "Martian Radiation Enviroment Experiment (MARIE)", Kod Pocztowy SN, Wydział Badań Ziemi i Systemu Słonecznego, NASA, Centrum Kosmiczne im. Johnsona, Houston, Texas 77058-3696, USA.




Ogólne pytania proszę kierować pod adres: kontakt@marssociety.pl
Copyright © The Mars Society 1998-2003
" Ziemia jest kolebką ludzkości, lecz nikt
nie pozostaje w kolebce do końca życia. "
-- Konstanty Ciołkowski, 1895

PRZYŁĄCZ SIĘ DODAJ DO ULUBIONYCH NAPISZ DO NAS FAQ