Mars Express
Alternativní názvy |
Označení COSPAR |
Stát |
Start |
Cíl |
Sonda organizace ESA vybavená vědeckou aparaturou z Itálie, Německa,
Francie a Švédska a vypuštěná ruskou nosnou raketou má za cíl provádět
výzkum Marsu z oběžné dráhy, na kterou byl naveden
2003-12-25. Hlavním úkolem stanice je hledání
stop vody na Rudé planetě. Do 2003-12-19 putoval
společně s hlavní sondou připojený sestupový modul
Beagle 2 vyrobený ve Velké Británii.
Planeta Mars se má stát koncem roku 2003 a začátkem následujícího roku
svědkem doslova invaze automatických kosmických aparátů. Kromě družic
Mars Global Surveyor a 2001 Mars Odyssey, již několik roků fungujících
na oběžné dráze, měla ke svému cíli po mnoha peripetiích dorazit japonská
Nozomi - jejíž let ale skončil nezdarem,
očekává se přílet dvojice pohyblivých geologických laboratoří organizace
NASA nazvaných Spirit a
Opportunity ale také první
samostatné meziplanetární sondy organizace ESA - Mars Express.
Záměr vyslat sondu k Marsu v roce 2003 byl oznámen organizací
ESA [=European Space Agency] v roce 1997. Mars Express je první tzv.
"flexibilní" misí Evropské kosmické agentury z dlouhodobého plánu
vědeckých programů. Mise je podmíněna množstvím jednotlivých navazujících
komponent, jako např. nosná raketa, služební díl družicové části, vědecká
aparatura, přistávací modul, pozemní sledovací segment, zařízení pro
zpracování a vyhodnocování získaných dat atp. Na realizaci těchto dílčích
úkolů se podílejí mezinárodní týmy inženýrů a vědců uvnitř i mimo
organizaci ESA, buď jako dodavatelé stávajících systémů (např. nosná
raketa) nebo jako řešitelé nových požadavků (vlastní aparatura stanice).
Ve značné míře byly použity již dříve vyvinuté komponenty například pro
kometární sondu Rosetta, která odstartovala
2004-03-02. Tato koncepce
umožnila připravit sondu, ve srovnání s podobnými projekty, ve velmi
krátkém čase (odtud název Express) a při nízkých nákladech.
Hlavním cílem mise je hledání podpovrchové vody na Marsu a vysazení
přistávacího modulu na povrch. Sedm vědeckých experimentů na palubě
družicové části bude provádět dálkovou sondáž s cílem získat nový
pohled na atmosféru Marsu, stavbu planety a geologii. Kromě vědeckých
výzkumů má Mars Express poskytovat retranslační služby mezi Zemí a různými
přistávacími aparáty na povrchu - vlastním i pro jiné organizace - a tím
položit základ pro zjednodušení rádiového spojení s Marsem v rámci
mezinárodního úsilí při výzkumu planety Mars pro roky 2003 až 2007.
Vědci doufají, že přístroje na palubě zaznamenají přítomnost vody pod
povrchem. Může existovat ve formě podzemních řek a jezer, vlhkých vrstev
zeminy nebo permafrostu (věčně zmrzlé půdy). Hlavními vědeckými cíli
mise Mars Express jsou:
- 3D snímkování planety mající za úkol získat více znalostí o
povrchu a geologii;
- pomocí radaru nahlédnout pod povrch;
- upřesnit zákonitosti cirkulace atmosféry stanovit její složení a
tím získat podrobný obraz o marsovské meteorologii a klimatu;
- studovat vzájemné působení atmosféry a okolního kosmického prostředí.
Pro start byla vybrána ruská raketa Sojuz/Fregat, kterou nabízí
rusko-evropské konsorcium Starsem. Jelikož se jedná o relativně levný
nosič jsou vytvořeny předpoklady, aby byly udrženy plánované celkové
náklady na misi v hranicích 150 milionů €.
Konstrukce
Sondu postavilo konsorcium firem vedených společností Astrium (Francie).
Provozovatelem je organizace ESA [=European Space Agency].
Planetární sonda tvaru kvádru o rozměrech 1.5x1.8x1.4 m. Celková
startovní hmotnost kompletní stanice obnáší 1042 kg a je tvořena:
- konstrukce sondy 439 kg;
- přistávací modul 60 kg;
- užitečné zatížení 116 kg;
- pohonné látky 427 kg.
Telekomunikační systém používá vysokoziskovou parabolickou anténu
o průměru 1.6 m připojenou k tělesu sondy. Pro účely spojení
v blízkosti Země slouží nízkovýkonná tyčová anténa o délce 0.4 m.
Parabolická anténa bude směřovat k Zemi až 6 hodin na jednom oběhu
kolem Marsu, který má trvat 7.5 h. Zbývajících 1.5 h bude sonda
orientována k Marsu a budou probíhat vědecká měření. Pokaždé, když
bude přelétat nad modulem Beagle 2,
přistávací aparát má automaticky předat data shromážděná na povrchu
Marsu na speciální anténu v pásmu UHF.
Data z přistávacího modulu spolu s těmi, která naměřily palubní
přístroje se odvysílají na Zemi v komunikačních relacích rychlostí
230 kbit/s. Ze Země budou předávány povely pro činnost sondy
v dávkách na několik dní. Komunikace ve směru k Zemi probíhá
v pásmu X (7.1 GHz) a v opačném směru v pásmu S
(2.1 GHz). Vědecká data nelze vysílat k Zemi v reálném čase,
proto se dočasně uchovávají v paměti SSMM [=Solid State Mass Memory]
o kapacitě 12 Gbit. Veškeré funkce jako např. zapínání přístrojů,
změny orientace atp. jsou řízeny palubním počítačem. Řídící software a
software pro zpracování dat byl vyvinut pro misi
Rosetta.
Orientační systém slouží k zabezpečení správné polohy sondy
v prostoru, která je nezbytná pro nasměrování parabolické antény na
pozemské sledovací stanice a také pro přesné zaměření vědeckých přístrojů
na požadovaný cíl. Mars Express musí zajistit přesnost orientace na
0.15°. K tomu slouží tři subsystémy:
- dvojice hvězdných čidel umístěných na opačných stranách tělesa
sondy umožňuje stanovení směru, do kterého je sonda orientována,
pomocí automatické identifikace referenčních hvězd pozorovaných
malým teleskopem;
- tři laserové setrvačníky orientované do tří základních směrů
slouží k měření úhlu natočení tělesa sondy. Setrvačníky byly
vyvinuty pro sondu Rosetta;
- dva hrubé senzory Slunce, rovněž vyvinuté pro Rosettu, umožňují
autonomní orientaci sondy ke Slunci. To se využívá při prvním
stanovení polohy po oddělení od urychlovací rakety. Tento systém by
byl také využit vždy, když by kosmická stanice ztratila stabilizaci
v prostoru v důsledku nějaké nehody.
Malé změny orientace lze provádět změnou rotace setrvačníků pod tělesem
sondy. Takové změny jsou nutné např. při eliminaci chvění při činnosti
korekčních motorků. Reakční setrvačníky se používají rovněž k pomalému
natáčení stanice během letu na oběžné dráze tak, aby anténa stále
směřovala k Zemi a nebo přístroje na Mars.
Motorový systém používá společného dvojsložkového kapalného paliva
(monomethylhydrazin a oxid dusičitý) skladovaného ve dvou kulových
nádržích, z nichž každá má kapacitu 267 l. Palivo je dopravováno
k motorové jednotce stlačeným héliem z další nádrže o objemu
35 l. Hlavní motor o tahu 400 N, který slouží především ke
snížení rychlosti při navádění na oběžnou dráhu kolem Marsu, je upevněn
na spodní straně tělesa sondy. Při tomto manévru je spotřebována největší
část zásoby pohonných látek. Dále může být použit pro větší korekce dráhy.
Korekce dráhy při letu k Marsu se mají provádět zapálením dvou až
osmi menších motorků o tahu 8x10 N, které jsou instalovány
v každém rohu tělesa sondy. Tyto motorky byly vyvinuty pro program
4 družic Cluster realizovaný v roce 2000 na vysoké oběžné dráze
kolem Země. V případě selhání hlavního motoru mohou zajistit
navedení stanice na dráhu, i když ne stejnou jaká se předpokládá, kolem
Marsu.
Zásobování elektrickou energií je založeno na dvou obdélníkových
panelech fotovoltaických baterií, které jsou instalovány na protilehlých
stranách tělesa sondy. Panely jsou upevněny na otočném mechanismu, který
je natáčí neustále do polohy směrem ke Slunci. Rovněž tento systém včetně
panelů byl již dříve vyvinut pro misi Rosetta.
Celková plocha baterií
obnáší 11.42 m2. Sluneční články dobíjejí
3 akumulátorové lithiové baterie s celkovou kapacitou 67.5 Ah,
které jsou využívány především pro část letu po dráze, která leží ve stínu.
Během normální doby trvání mise se předpokládá, že sonda absolvuje asi
1400 takovýchto zatmění trvajících až 90 minut. V největší vzdálenosti
od Slunce jsou sluneční články schopné dodávat 650 W, což je více
než maximální spotřeba, která činí asi 500 W.
Normální spotřeba elektrické energie:
|
Pozorování |
Manévrování |
Spojení |
Služební část |
270 W |
310 W |
445 W |
Užitečné zatížení |
140 W |
50 W |
55 W |
Celkem |
410 W |
360 W |
500 W |
Termoregulační systém zajišťuje vhodné tepelné podmínky pro
všechny systémy a vědecké přístroje během letu a u Marsu. Dva
přístroje - PFS a OMEGA - používají infračervené detektory, které
bezpodmínečně potřebují udržovat velmi nízkou pracovní teplotu kolem
-180°C. Rovněž senzory kamery HRSC je potřeba chladit. Zbytek
přístrojů a palubního zařízení pracuje při pokojové teplotě 10 až 20°C.
Uvnitř tělesa sondy je udržována teplota 10 až 20°C. K tomu slouží
kompletní zaizolování a následné odvádění odpadního tepla vznikajícího
při práci elektronických přístrojů. Izolační plášť je zhotoven ze slitiny
hliníku a cínu venkovně pozlacené.
Materiál, který není zakryt izolací může být ochlazen na -100°C pokud
se nachází ve stínu a ohřát až na 150°C je-li
vystaven slunečnímu
záření. Takové změny teploty mohou způsobovat roztahování a smršťování
materiálu v nepřípustné míře. Rozměrné konstrukční prvky, které leží
mimo těleso sondy, jako např. parabolická anténa a solární panely, jsou
proto zhotoveny z kompozitních materiálů schopných snášet velké
změny teploty bez znatelných deformací.
Přístroje, které mají být udržovány při nízkých teplotách, jsou tepelně
izolovány od zbytku sondy a jsou chlazeny radiátory, které vyzařují teplo
do kosmického prostoru (-270°C).
Let je řízen ze střediska European Space Operations Control Centre (ESOC)
v Darmstadtu (Německo). Komunikace je vedena přes pozemní stanici
ESA New Norcia v Perthu (Austrálie).
Po dobu přeletu k Marsu nesla rovněž výsadkový modul
Beagle 2, který měl přistát
v oblasti Isidis Planitia
2003-12-25 a jenž byl především určen
k pátrání po stopách současného i minulého života.
Vědecké vybavení
Na palubě sondy se nacházejí následující vědecké přístroje:
- nízkofrekvenční sondážní radiolokátor a výškoměr MARSIS [=Mars
Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding] pro zkoumání
podpovrchových struktur až do hloubky několika kilometrů a sondáž
ionosféry (Itálie);
- vysokorozlišující stereoskopická kamera HRSC [=High/Super
Resolution Stereo Camera] s detekčními prvky CCD (Německo);
- dvoukanálový mapující spektrometr OMEGA [=Observatoire pour la
Minéralogie, l´Eau, les Glaces et l´Activité] pro studium složení
povrchových vrstev planety (Francie);
- ultrafialový a infračervený spektrometr SPICAM [=Spectroscopic
Investigation of the Charakteristics of the Atmosphere of Mars] pro
studium složení atmosféry (Francie);
- fourierovský spektrometr PFS [=Planetary Fourier Spectrometer] pro
studium složení atmosféry a teplotního a tlakového profilu atmosféry
(Itálie);
- analyzátor energeticky nabitých a neutrálních částic ASPERA-3
[=Analyser of Space Plasmas and Energetic Atoms] (Švédsko);
- experiment využívající nosné frekvence palubních vysílačů MaRS
[=Mars Radio Science] (Německo) pro:
- upřesnění gravitačního pole;
- stanovení teplotního a tlakového profilu atmosféry;
- měření charakteristik ionosféry;
- zjišťování nerovností terénu pomocí simultánního pozorování
přímých a odražených signálů;
- zkoumání vlastností sluneční koróny při konjunkci se Sluncem.
Vědecká data jsou na palubě před odvysíláním na Zemi uchovávána v paměti
SSMM [=Solid State Mass Memory] o kapacitě 12 Gbit.
Průběh letu
Start sondy se uskutečnil 2003-06-02 v 17:45:26.236 UT
z kosmodromu Bajkonur pomocí nosné rakety Sojuz-FG
s urychlovacím stupněm Fregat. Po umístění na vyčkávací dráhu byl
v 19:03:19 UT restartován urychlovací stupeň a
v 19:16:46 UT byla sestava navedena na únikovou dráhu. Krátce
poté v 19:17:20 UT se sonda oddělila od již nepotřebného
posledního stupně nosné rakety. V 19:46 UT bylo se sondou
navázáno rádiové spojení. Sonda vyklopila panely slunečních baterií.
Nosná raketa udělila sondě relativní rychlost vzhledem k Zemi
10800 km/h (3 km/s), čemuž odpovídá absolutní rychlost (při
započítání rychlosti oběhu Země kolem Slunce) 116800 km/h
(32.4 km/s).
Po 35 hodinách letu 2003-06-04 v 08:10 UT překročil Mars Express
dráhu Měsíce.
2003-06-05 v době od 08:10 až 08:40 UT proběhla operace
uvolňování svorníků, které poutaly výsadkový modul
Beagle 2 k tělesu sondy během
startu.
V následujících dnech probíhaly zkoušky systémů sondy a vysílače
v pásmu X. Bylo konstatováno, že veškeré systémy pracují nominálně
a velmi uspokojivě. Komunikace probíhá standardním způsobem přes
parabolickou anténu na pozemní stanice ESA a americké sítě DSN [=Deep
Space Network].
2003-06-23 bylo oznámeno, že zkoušky vědeckých přístrojů na palubě je
nutno odložit na začátek července kvůli nutnosti prozkoumat příčinu
přechodné závady na vysokokapacitní polovodičové palubní paměti SSMM
během zkoušky přístroje OMEGA. Zároveň byla ESA nucena dementovat
spekulace, že bylo se sondou ztraceno spojení.
2003-07-02 bylo rozhodnuto vědeckou pracovní skupinou Mars Express
modifikovat základní oběžnou dráhu kolem Marsu tím způsobem, že pericentrum
se bude nacházet nad rovníkem. Toto rozhodnutí vyplynulo ze skutečného
průběhu startu a umožňuje optimalizovat vědecký přínos mise.
V noci ze 2003-07-03 na 2003-07-04 byla sonda zamířena přístrojovou
základnou k Zemi a v rámci zkoušek vědecké aparatury byl pořízen
kamerou HRSC "rodinný portrét" soustavy Země a Měsíc. Mars Express se
v té chvíli nacházel ve vzdálenosti skoro 8 mil. km a
signál putoval k Zemi asi 27 s. Na snímku jsou zachyceny vlevo
srpek modré Země s osvětlenou částí západního Tichého oceánu a
velkým oblačným vírem a napravo šedý srpek Měsíce. Kamera pořídila celkem
10 černobílých snímků Země s rozlišením 75 km/pixel a dalších
deset snímků Měsíce nacházejícího se 0.9 vedle kanálem SRC
[=Super Resolution Channel]. Vzájemný úhel sondy, Země a Slunce činil
70°. Nakonec byly nasnímány tři záběry v modrém, zeleném a
červeném pásmu s pětinovým rozlišením. Data o velikosti asi 4 Gbit
byla uložena v paměti sondy a potom několik hodin vysílána na
stanici ESA v Západní Austrálii, ze které byla předána do střediska
řízení letu ESOC v Darmstadtu (Německo). V berlínském Institutu
pro výzkum planet DLR byly následně snímky počítačově zpracovány
(kombinace snímků s vysokým rozlišením s barevnými záběry,
geometrická korekce, úprava kontrastu, sjednocení záběrů atp.). Výsledkem
byly snímky v přirozených barvách o vysoké kvalitě. Obraz Země má
rozměr pouze 180 pixelů v severojižním směru, ale je třeba vzít
v úvahu, že byl pořízen ze vzdálenosti 8 mil. km, zatímco
snímkování povrchu Marsu má probíhat z výšky několika stovek kilometrů.
Ve dnech 2003-07-04 a 2003-07-05 proběhly první prověrky připojeného
modulu Beagle 2, který se Zemí
komunikoval prostřednictvím mateřské části. Při prověřování systémů
základní sondy bylo zjištěno, že systém zásobování elektrickou energií
dodává pouze 70% předpokládaného výkonu. Pro let k Marsu nižší výkon
zatím nemá podstatný význam ale může omezit možnosti výzkumů na oběžné
dráze. Stanice se nacházela ve vzdálenosti 10 mil. km od Země.
2003-07-18 bylo oznámeno, že se na Marsu objevily známky vznikající
rozsáhlé prachové bouře, která by mohla, pokud by trvala i po příletu
k Marsu, omezit plnění vědeckého programu na oběžné dráze a ohrozit
přistání sestupového pouzdra Beagle 2.
2003-08-25 oznámila ESA, že stanice se nachází ve vzdálenosti 20 mil. km
od Země a všechny subsystémy (tepelná regulace, napájení, orientace a zpracování
dat na palubě) pracují nominálně. Zkoušky aparatury po startu byly úspěšně
zakončeny.
Proti této informaci stojí zpráva, podle které následkem přerušení
kontaktu došlo ke ztrátě výkonu asi 30% plochy slunečních baterií
z celkové výměry 11.42 m2. Úkoly
mise tím však nemají být ohroženy.
2003-09-30 byly provedeny některé operace
s palubními přístroji. Byly mj. zapojeny aparatury SPICAM a OMEGA.
2003-10-06 proběhly zkoušky spektrometru PFS
a kamery HRSC. Zkoušky zbývajících vědeckých přístrojů jsou plánovány na
období do konce října. Podle sdělení ESA je sonda v dobrém stavu a
pracuje podle plánu. Řídící středisko se připravovalo a simulovalo oddělení
modulu Beagle 2 před příletem
k Marsu a navedení sondy na oběžnou dráhu.
V průběhu listopadu probíhalo testování funkce přístrojů a nebyly
objeveny žádné problémy. Mars Express přestál první horké chvilky,
když byl bombardován nabitými částicemi z mimořádně mohutné sluneční
aktivity na přelomu října a listopadu. 2003-11-17
byl na palubu přenesen poslední softwarový update a od té doby pokračuje
let bez anomálií.
Kritické chvíle začnou pro sondu a pozemní segment 2003-12-19,
kdy má dojít k oddělení modulu Beagle 2
a motorickému manévru sondy, která musí změnit dráhu, směřující do této
chvíle, kvůli přesnému navedení přistávacího modulu, přímo proti Marsu,
do bodu, odkud může být navedena na oběžnou dráhu kolem planety.
V tomto a následujícím období neexistují prakticky žádné časové
rezervy na odstranění případných chyb. Proto pozemní středisko už od září pilně
nacvičuje řešení možných poruch od závady na některém z přístrojů
sondy až po požár v řídícím centru. Jedna z těchto simulací
má proběhnout dokonce během tiskové konference 2003-12-03.
2003-11-28 vydala ESA celkovou zprávu o stavu
sondy. Kromě informací z předchozích dílčích zpráv v ní bylo
dodatečně sděleno, že Mars Express vykonal
2003-11-10 korekci dráhy na doladění trajektorie
před oddělením přistávacího aparátu.
Skončila fáze ověřování funkce přístrojů a systémů na přeletovém úseku
dráhy. Některé přístroje (např.ASPERA, rádiový experiment) přijdou na
řadu až po operaci MOI [=Mars Orbit Insertion] - navedení sondy na
oběžnou dráhu.
Na 2003-12-01 se plánuje zahájení pozorovací
sekvence planety Mars. Mají být získány snímky Marsu (kamera HRSC) a
data ze spektrometrů (OMEGA, SPICAM). Vylaďuje se program činnosti sondy
v prvním období po MOI.
2003-12-01 se nacházela sonda ve vzdálenosti
5.5 mil. km od Marsu a pořídila zdařilý zkušební snímek svého cíle
kamerou HRSC [=High Resolution Stereo Camera]. Snímek byl zpracován
v DLR [Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt] a ve Freie Universität
Berlin. Ačkoliv nejsou vidět žádné větší detaily, je zřejmé, že kamera
pracuje dobře a z větší blízkosti je schopna získat hodnotné
obrázky.
2003-12-16 byla vykonána další korekce dráhy,
která měla zajistit maximální přesnost navedení pouzdra
Beagle 2 před přistávacím manévrem.
Jednalo se o kritickou operaci, protože bylo nutno vyladit koridor (úhel)
vstupu do atmosféry. V případě příliš strmého klesání by hrozilo
přistávacímu modulu shoření, pokud by úhel vstupu byl naopak malý, brzdící
účinek atmosféry by byl příliš nízký a
Beagle 2 by se odrazil jako oblázek
od vodní hladiny a znovu zamířil do kosmu.
2003-12-19 byla vyslána na sondu sekvence
115 povelů, po jejichž přijetí se spustila operace oddělování přistávacího
pouzdra Beagle 2. K oddělení došlo
v 08:31 UT. Po pyrotechnickém přerušení spojů s mateřskou
sondou mechanismus SUEM [=Spin Up and Ejection Mechanism] udělil
pouzdru rotaci 12 obr/min a pružiny lehce odstrčily modul relativní
rychlostí 0.2 m/s. Oddělování snímala palubní kamera VMC [=Visual
Monitoring Camera]. Během separačního manévru bylo nutno změnit orientaci
sondy v prostoru a po jeho vykonání znovu polohu upravit. Zpráva
o úspěšně vykonané operaci mohla být tedy na Zemi odvysílána až po přibližně
dvou hodinách.
2003-12-20 v 10:50 UT potvrdilo
řídící středisko, že byla úspěšně změněna dráha sondy, která doposud
kvůli přesnému navedení modulu Beagle 2
směřovala ke kolizi s Marsem. Nyní míří Mars Express do bodu ležícího
přibližně 400 km od povrchu planety, ze kterého bude možné provést
zbrzdění přeletové rychlosti a navedení na oběžnou dráhu kolem Marsu.
2003-12-24 v 11:00 UT se Mars Express
nacházel již pouhých 169000 km od Marsu (a 156.167 mil. km
od Země). Sonda zaujala konečnou konfiguraci pro provedení
manévru MOI [=Mars Orbit Insertion] - navedení na oběžnou dráhu.
Další povely až do zaparkování u Marsu již nejsou plánovány. Mars Express
i Beagle 2 se přibližují k planetě
rychlostí 2.8 km/s a tato rychlost působením gravitace Marsu stále
narůstá. Obě části sondy se nacházejí od sebe už 2300 km a každou
sekundou se vzdálenost zvětšuje o 6.5 m.
2003-12-25 v 02:47 UT zahájil
Mars Express po 205 dnech letu 37-minutové
brzdění hlavním motorem, které mělo sondu navést na výchozí oběžnou dráhu
kolem planety. Ve vzdálenosti 2700 km
Beagle 2 současně vstoupil do
atmosféry Marsu.
Podle zprávy z 04:35 UT se zdá, že navedení na oběžnou dráhu
bylo úspěšné. Tato informace byla potvrzena na tiskové konferenci
v 08:30 UT, na které vystoupil vedoucí vědeckého týmu projektu
Beagle 2 prof. Colin Pillinger.
Podle něj Mars Express bezpečně krouží kolem Marsu.
Později během dne vyšlo oficiální sdělení ESA, ve kterém se praví, že
navedení na oběžnou dráhu je jednoznačně úspěšné. Sonda krouží kolem
planety po značně protáhlé rovníkové dráze s nejvzdálenějším bodem
188000 km nad povrchem Marsu.
2003-12-30 kolem 08:00 UT provedl Mars
Express úspěšně další korekci dráhy. Při motorickém manévru ve vzdálenosti
188000 km nad Marsem byl na 4 min. spuštěn hlavní motor, který
změnil rovinu oběžné dráhy z rovníkové na polární. Povely na sondu
byly předány a komunikace se odehrávala prostřednictvím nové stanice
určené pro spojení se vzdálenými objekty v New Norcia v Austrálii.
2004-01-04 ve 13:13 UT provedl Mars Express
úspěšně další úpravu oběžné dráhy. Po manévru hlavním motorem sondy,
který trval asi 5 min se snížilo apocentrum (nejvzdálenější bod dráhy)
z výšky asi 190000 km na 40000 km, přičemž nejnižší bod
dráhy leží ve výšce asi 250 km.
2004-01-07 ve 12:15 UT Mars Express
přelétal ve velice výhodné pozici nad místem dopadu modulu
Beagle 2. Pohyboval se takřka
v nadhlavníku (výška nad obzorem až 86°) a ve výšce pouhých
315 km, což byla ideální pozice a možná i poslední naděje pro vypátrání
signálů přistávacího pouzdra. Pokus skončil neúspěšně.
Od tohoto data byla dráha družice taková, že se pravidelně přibližovala
k místu předpokládaného přistání modulu. Této okolnosti bylo
využito k dalším pokusům o navázání spojení s mlčícím
aparátem. Bohužel žádný z nich nepřinesl úspěch. Od
2004-01-12 byla snaha o vypátrání Beaglu
prozatím ukončena.
Z počáteční dráhy byla sonda korekčními manévry v noci
z 2004-01-06 na
2004-01-07 a
z 2004-01-10 na
2004-01-11
převedena na téměř konečnou dráhu s oběžnou dobou 10 h.
Po tomto posledním zážehu byl hlavní motor definitivně odstaven. Další
úpravy dráhy jejichž cílem je operační orbita o parametrech: sklon 86.3°,
výška 258-11560 km, oběžná doba 7.5 h
se uskuteční sérií sedmi zážehů malých korekčních motorků.
2004-01-15 již byly oživeny všechny vědecké
přístroje a začal přenos naměřených dat na Zemi. Zůstal pouze nevyklopený
nosník radaru. Toto je v plánu provést až během dubna.
2004-01-16 se měl uskutečnit společný pokus
s roverem Spirit. Mars Express
v tu dobu prolétal nad místem přistání Spiritu. Z oběžné dráhy
byly přístroje sondy zaměřeny směrem dolů a vzhůru vzhlížela panoramatická
kamera a infračervený spektrometr roveru. Oba aparáty se samozřejmě
neviděly, ale simultánní měření "z obou stran" umožňuje získat
podrobnější profil atmosféry.
2004-01-19 zveřejnila ESA první úchvatný
snímek povrchu Marsu pořízený kamerou HRSC. Byl pořízen
2004-01-14 z výšky 275 km. Jedná se
o část pruhu o délce 1700 km a šířce 65 km, který protíná
nejdivočejší oblast na planetě - kaňonovité údolí Valles Marineris.
Rozlišení barevného snímku je 12 m na obrazový element (pixel).
Současně bylo předvedeno počítačové zpracování stereoskopické série
těchto snímků do prostorového modelu krajiny, jak by byla vidět
z kabiny nízko letícího letadla. I když vědecká aparatura sondy je
stále ještě ve fázi oživování, i takovéto předběžné obrázky dávají tušit,
jak fantastické výsledky můžeme brzy očekávat.
2004-01-23 se v řídícím středisku ESOC
v Darmstadtu (Německo) uskutečnila tisková konference, na které se
ESA pochlubila prvními výsledky vědeckých měření. První přístroje byly
sice zapojeny teprve 2004-01-05 ale již nyní
bylo možno prezentovat první hodnotné objevy.
Přístroj OMEGA, což je kombinovaný infračervený spektrometr a kamera dne
2004-01-18 pozoroval jižní polární čepičku
a prokázal přítomnost vodního ledu a zmrzlého oxidu uhličitého. Přístroj
PFS (Fourierovský spektrometr) sledoval rozložení oxidu uhelnatého
v atmosféře a překvapivě ukázal na rozdílné poměry mezi jižní a
severní polokoulí. 2004-01-21 se rovněž
poprvé uskutečnil rádiový experiment MaRS. Spoluhráčem rádiového vysílače
na sondě byla 70 m rádiová anténa v Austrálii. Při tomto
experimentu se měří deformace signálu odraženého od povrchu Marsu a z ní
se usuzuje na chemické složení povrchových vrstev, atmosféry a ionosféry.
Pomocí přístroje ASPERA se zjišťují účinky slunečního větru na vývoj
atmosféry (především vodní složky). Ultrafialový a infračervený spektrometr
SPICAM pracoval během zákrytu hvězdy za obzorem Marsu a měřil obsah
vodních par a ozónu v atmosféře.
Zlatým hřebem prezentace ale byly atraktivní snímky pořízené vysokorozlišující
kamerou HRSC. Fotografie prozatím pokryly 1.87 mil. km2
a představují asi 100 GB dat. Na závěr prezentace předvedla skupina
desetiletých dětí obrazový pás dlouhý 24 m a vysoký 1.3 m.
2004-02-13 bylo oznámeno, že se uskutečnilo
spojení s roverem NASA Spirit spočívajícím
na Marsu v kráteru Gusev prostřednictvím
prolétající družice Mars Express. Jedná se o první rádiovou komunikaci
mezi kosmickými sondami různých států. Experiment se uskutečnil
2004-02-06. Na Spirit byly přeneseny povely
z americké JPL přes řídící středisko ESOC v Darmstadtu (Německo),
které je překódovalo a odvysílalo na svoji družici. Spirit odpověděl
stejnou cestou v obráceném směru.
2004-03-31 vydala ESA zprávu o stavu stanice.
V průběhu března 2004 pokračovalo postupné oživování a zkoušky
vědeckých přístrojů na palubě sondy. Mezitím probíhaly kontinuálně
experimenty s již otestovanými aparaturami. ESA víceméně pravidelně
publikovala snímky z kamery HRSC, mj. podrobné záběry sopky Olympus
Mons a obřích vulkánů v oblasti Elysium. Do konce března byly prakticky
všechny zkoušky přístrojů úspěšně zakončeny. Jedinou výjimkou je radar
MARSIS [=Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding],
který má být rozložen podle plánu až 2004-04-20.
Poté již sonda bude kompletně funkční. Přechodné problémy se vyskytly
s pamětí SSMM [=Solid State Mass Memory] palubního počítače. Příčiny
závady se zkoumají.
Zásobování elektřinou je částečně omezeno, protože Mars Express na části
oběhu prochází stínem. Trvání zatmění se nicméně postupně zkracuje.
Ve vědecké zprávě publikované 2004-03-17
byla potvrzena přítomnost vodního ledu na jižním pólu zjištěná mineralogickým
spektrometerm OMEGA. V další zprávě 2004-03-31
byl oznámen senzační nález metanu v atmosféře Marsu. Detekován byl
spektrometrem PFS [=Planetary Fourier Spectrometer].
Na konec dubna 2004 bylo plánováno vyklopení antén radaru MARSIS. Tím mělo
být ukončeno oživení všech vědeckých přístrojů. Tato operace však byla na
poslední chvíli zrušena a odložena. Vylepšené počítačové simulace totiž
naznačily, že během rozklápění by se tyče radaru mohly rozkmitat s větší
amplitudou, než bylo předpokládáno. Pokud by k tomu došlo, mohly by
se nebezpečně přiblížit k určitým choulostivým částem na těle sondy.
Je plánováno další simulování a zkoušky, aby se ověřily předběžné
výsledky. Tyče radaru tvoří dvě trubky o délce 20 m a průměru 25 mm.
Prozatím jsou stlačeny jako měch v pouzdře. Po otevření pouzdra
se tyče samočinně napřímí, podobně, jako by vyskočil proslavený čertík
z krabice. Očekává se, že během zhruba 10 min po zahájení
operace by měly tyče získat stejný tvar, jaký měly před složením.
Situační zpráva vydaná 2004-05-11 konstatuje,
že činnost všech subsystémů sondy je uspokojivá. Potíže, které se vyskytly
v období březen-duben s pamětí SSMM [=Solid State Mass Memory]
byly překonány instalací nové verze obslužného softwaru v polovině
dubna. Během této operace byly přerušeny veškeré vědecké výzkumy. Vzhledem
k tomu, že na každém oběhu prolétá Mars Express už jen asi 40 min
stínem, zlepšuje se postupně zásobování elektrickou energií. Je nyní možné
provádět delší vědecká pozorování a zaměření až na dva různé cíle během
jednoho oběhu.
2004-05-06 byla provedena drobná korekce dráhy,
která měla optimalizovat sledování změn na povrchu závislých na areografické
šířce a ročnímu období. Z vědeckých přístrojů není stále dosud
aktivován experiment MARSIS. Ostatní přístroje pokračují ve zkušebním
provozu, který by měl trvat až do června. Probíhá především kalibrace a
příjem vědeckých dat je pouze doplňkovou činností.
Kamera HRSC pokračuje v předávání nádherných obrázků především
z oblasti kaňonu Valles Marineris a sopečné krajiny kolem Olympus
Mons a Hecates Tholus. Přístroj OMEGA se zaměřil na mapování rozložení
vodního ledu a zmrzlého oxidu uhličitého na jižním pólu planety. Spektrometr
PFS potvrdil přítomnost metanu v atmosféře a studuje rozložení CO
na obou polokoulích. Spektrometr SPICAM sleduje vertikální profil oxidu
uhličitého a rozložení vodní páry a ozónu v atmosféře. Analyzátor
neutrálních atomů ASPERA měří účinky interakce slunečního větru s horní
atmosférou. Rádiový experiment MaRS, využívající vysokoziskovou anténu,
zkoumá nerovnosti terénu na základě odrazu rádiových vln a z přesného
sledování gravitačních anomálií jsou vyvozovány údaje o variacích hmoty
v plášti Marsu.
V prohlášení ESA z 2004-06-24 bylo
uvedeno, že nové počítačové modely rozklápění antén experimentu MARSIS
bohužel udávají ještě nepříznivější výsledky než ty, které vedly koncem
dubna k odvolání plánovaného zprovoznění tohoto posledního nefunkčního
přístroje. Zařízení na principu detekce radarových vln mělo být hlavním
prostředkem sondáže podpovrchových vrstev až do hloubek 5 km. Počítačové
simulace se provádějí u výrobce anténního systému, jímž je firma Astro
Aerospace (USA). Výsledky jsou podrobovány vlastní oponentuře u vědeckého
týmu MARSIS. Po jeho skončení bude teprve rozhodnuto jestli vůbec budou
antény rozloženy.
2004-06-03 proběhlo vyhodnocení fáze oživování
systémů sondy u Marsu a tato etapa byla prohlášena za ukončenou. Mars
Express zahájil rutinní vědecké výzkumy. Denní provoz a řízení operací
užitečného zatížení na sondě převzala skupina Payload Operations Service,
Rutherford Appleton Laboratory (Velká Británie). Družice se nachází
v předpokládaném stabilizovaném stavu.
Koncem června 2004 pokračoval let zcela spolehlivě a užitečné zatížení
na palubě podávalo dobré výkony. Kvůli tomu, že se pericentrum momentálně
nacházelo nad neosvětlenou polokoulí Marsu, byla činnost zobrazovacích
experimentů HRSC (vysokorozlišující kamera) a OMEGA (mineralogický mapovací
spektrometr) silně omezena. Na další přístroje - PFS (fourierovský
spektrometr), SPICAM (atmosférický spektrometr) a ASPERA (analyzátor
neutrálních částic) - tedy zbývalo více prostoru, PFS byl
v činnosti takřka na každém oběhu. Velice často byl rovněž využíván
rádiový experiment MaRS. Probíhalo plánování vědecké činnosti během a po
nadcházející sluneční konjunkci. Experiment MARSIS stále ještě nebyl
uveden do provozu, plánování probíhá zatím bez něho.
2004-08-04 v 16:24 UT se přes družici
Mars Express uskutečnil zkušební přenos snímků, které na povrchu Marsu
pořídil americký rover Opportunity. Data
byla zachycena střediskem ESOC [=European Space Operations Centre]
v Darmstadtu (Německo) a bezprostředně potom odvysílána pozemskými
linkami do střediska řízení operací roverů v JPL [=Jet Propulsion
Laboratory] v Pasadeně, Kalifornie (USA). Při rádiové seanci bylo
předáno během 6 minut 42.6 Mb informací včetně 16 snímků vnitřku
kráteru "Endurance". Družice v době spojení letěla ve výšce
1400 km.
Podobný pokus se uskutečnil také 2004-08-03
a 2004-08-06 s roverem
Spirit. Tehdy se Mars Express nacházel
ve větší výšce (6000 km) a přijímán byl pouze maják roveru. Experiment
měl demonstrovat možnost lokalizovat budoucí sondy na Marsu po hypotetické
kritické události během přistávání nebo může být metoda využívána při
setkávacích manévrech.
Ke spojení mohlo dojít zásluhou toho, že Mars Express i rovery na Marsu
používají stejný komunikační protokol Proximity-1,
který byl vyvinut Konzultativním výborem pro systém vesmírných dat.
Další spojení z malé výšky (v podstatě opakování programu
2004-08-04) se mělo uskutečnit
2004-08-10 a série testů měla být zakončena
2004-08-13 společně s roverem
Opportunity. Má se zjišťovat Dopplerův
posun frekvencí, což může být použito k navigačním účelům.
Ve zprávě o stavu sondy vydané 2004-09-02 se
uvádí, že vědecký výzkum probíhá velmi dobře a stal se rutinní záležitostí.
Plánovací tým Payload Operatins Service sídlící ve Velké Británii
připravuje program asi na 10 týdnů dopředu a nyní je přichystán až
do listopadu 2004.
Skončilo první období průletů sondy stínem planety a to umožnilo zvýšit
výzkumné aktivity. Druhá etapa zatmění nastane mezi lednem a červnem 2005.
Skončilo zároveň období, které bylo příznivé pro provádění rádiových
experimentů. K nim se má sonda znovu vrátit až v prosinci.
Činnost sondy nyní ovlivňuje konjunkce se Sluncem (Mars se schovává za
Sluncem - viděno ze Země). To má nepříznivý dopad na možnosti
komunikace se Zemí, a proto se vědecká činnost mezi
2004-08-22 a 2004-09-27
silně redukuje. V činnosti zůstává prakticky jen výzkum sluneční
koróny pomocí sledování průchodu rádiových vln. Po skončení období
konjunkce se očekává opět intenzívní vědecká práce také proto, že se budou
zlepšovat světelné podmínky pro optické experimenty.
Zatím nepadlo rozhodnutí ohledně rozložení antén experimentu MARSIS.
Uvažuje se o možné změně oběžné dráhy, pro jejíž uskutečnění by byla
vhodná doba. Zda k ní dojde, není rovněž ještě rozhodnuto.
2004-09-05 se v období sluneční konjunkce
ocitl Mars společně se sondou v maximální vzdálenosti od Země. Planety
byly od sebe 399003610 km daleko a rádiový signál, v tu dobu
silně rušený průchodem sluneční korónou, potřeboval na cestu 22.2 min.
Mars Express vysílal data sníženou rychlosti 300 bit/s (normálně 30
až 200 kbit/s). Období snížené aktivity sondy způsobené sluneční
konjunkcí skončilo 2004-09-27 a kosmická
stanice se vrátila k rutinní vědecké práci.
Po kontrole parametrů dráhy bylo zjištěno, že se časem nepatrně posunula
polohy pericentra. Během dalších dvou dnů bude provedena oprava pomocí
setrvačníků.
Ve vědeckých plánech na říjen se nadále nepředpokládá oživení experimentu
MARSIS. O jeho dalším osudu by se mělo rozhodnout ve čtvrtém kvartále
2004. Výhodné světelné podmínky a orbita procházející nad atraktivními
povrchovými objekty budou využívány k intenzívnímu sledování Marsu
optickými přístroji. Bylo rozhodnuto nevyužít pro tentokrát možnost úpravy
oběžné dráhy, která se nabízela pro 290. den pobytu sondy u Marsu.
Další příležitost bude příštího roku během 570. dne, kdy může být
dosaženo velice efektivní změny sklonu dráhy žádoucí pro prodloužení mise.
Vědecké přístroje na palubě pokračovaly zcela bez problémů v činnosti
i koncem roku 2004. Kosmická stanice se pohybovala na dráze neprocházejícím
stínem a navíc osvětlení povrchu planety poblíž pericentra bylo ideální
pro práci přístrojů HRSC a OMEGA. Jedinou skvrnkou na bezchybné činnosti
zůstávala nucená nečinnost experimentu MARSIS. U přístroje nebyla dosud
rozložena anténa, protože přetrvávalo podezření, že by během rozklápění
mohlo dojít ke kolizi s jinými částmi sondy. Rozhodnutí, jestli bude
učiněn pokus o zprovoznění přístroje či nikoliv bylo znovu odloženo na
leden 2005, přičemž k vlastnímu vysunutí antény by mohlo dojít
nejdříve 2005-03-17.
Veřejnosti byly víceméně pravidelně představovány nové úchvatné snímky
z kamery HRSC, zachycující nejatraktivnější místa na povrchu planety
a obrázky měsíce Phobos.
Další období, ve kterém měla sonda prolétat stínem planety, započalo
2004-12-08. V tomto čase byly možnosti
optických experimentů omezeny, o to více času bylo věnováno rádiovým
výzkumům (MaRS).
Po jednání expertů z ESA a NASA-JPL,
která se podílela na anténním systému radaru MARSIS, a které skončilo
2005-01-25, bylo rozhodnuto, že k pokusu
o rozložení anténních tyčí dojde začátkem května. Počítačové simulace
sice nevyloučily, že dojde ke kontaktu antény s jinou částí sondy,
možné nepříznivé následky by ale byly minimální.
V lednu až do února procházela dráha družice v dlouhých úsecích
zastíněnou oblastí. Období slunečních zatmění i tentokrát proběhlo bez
vážnějších energetických či tepelných problémů. Drobná anomálie se
vyskytla na přístroji OMEGA. Kvůli nízké teplotě na interface byla práce
experimentu zastavena 2005-02-07. Bylo
navrženo, aby se před dalším zapnutím uskutečnilo dodatečné nahřívání po
dobu 1.5 h.
I když to bylo technicky možné, neuskutečnilo se v lednu 2005 spojení
s rovery MER. Poslední takový pokus
proběhl v prosinci roku 2004.
Problém na přístroji OMEGA byl vyvolán potížemi s udržováním správných
tepelných podmínek. Následkem byl týdenní výpadek vědeckých měření. Poté
se podařilo situaci zvládnout. Další anomálie se vyskytly v paměti
SSMM [=Solid State Mass Memory], které se projevily v záznamu dat
z kamery HRSC. Nápravu by měl přinést nový software, který má být
ale do palubního počítače instalován až koncem června.
Výčet problémů v prvním čtvrtletí 2005 završily závady se slunečními
bateriemi. Od začátku roku 2004 bylo zaznamenáno už 21 anomálií, kdy
panely v ose -Y nezaujaly požadovanou polohu. Nakonec bylo přepnuto
řízení na záložní jednotku ale stejný problém se projevil během několika
dní. Příčina potíží není dosud známá, prozatím (duben 2005) bylo rozhodnuto
omezit natáčení panelů. Důsledkem je zmenšení účinnosti výroby elektrické
energie. Prozatím jí má sonda dostatek, nicméně do dalšího období zákrytů
Slunce by se měla situace vyřešit. Menší, dosud nevysvětlené potíže se
vyskytly na záložním hvězdném čidlu.
Koncem dubna 2005 byla zahájena ostrá příprava na rozložení antén radaru
MARSIS. Dne 2005-04-27 byly prozatím ukončeny
vědecké činnosti, částečně také proto aby se mohl uskutečnit úhybný manévr,
neboť se sonda přibližovala k družici 2001 Mars Odyssey. Rozložení
tyčových antén je složitá operace, která by měla proběhnout ve třech
etapách v intervalu od 2005-05-02 do
2005-05-12. Každá tyč má být rozkládána
samostatně. Nejprve se napřímí dvě dvacetimetrové "dipólové" antény a po
několika dnech by mělo dojít na sedmimetrovou "monopólovou" anténu. Dříve
než se započne s rozkládáním, musí být sonda převedena do módu
"hrubého" řízení orientace, při kterém je akceptováno po určitou dobu
rozkývání tělesa. Po napřímení tyčí se opět sonda zorientuje přesně
k Zemi a Slunci. Na závěr každé jednotlivé etapy bude provedeno
vyhodnocení stavu kosmické stanice a teprve pak se rozhodne o pokračování.
Kontrola stavu sondy zabere několik dní.
Operace rozložení antén MARSIS byla zahájena 2005-05-04.
Kvůli problémům, které byly zaznamenány na závěr vyklápění prvního prutu
2005-05-07, bylo rozložení druhé tyče odloženo
na pozdější dobu. O odkladu dalších etap aktivace experimentu bylo
rozhodnuto 2005-05-08. Specialisté určili,
že jenom 12 ze 13 segmentů první tyče se zafixovalo v žádané poloze.
Jeden z nich, článek číslo 10 se rozvinul, ale chyběly informace,
že by se správně uzamknul.
Díky manévru, který se uskutečnil 2005-05-10
v 19:20 UT, se podařilo rozložení první anténní tyče radaru
MARSIS úspěšně dokončit. Odborníci se domnívali, že problémy mohly být
způsobeny dlouhým účinkem kosmického chladu. Bylo proto rozhodnuto, že se
sonda natočí tak, aby byl problematický díl po jistou dobu zahříván sluncem.
Zmrzlá část se tak mohla protáhnout a zatlačit na uvolněný segment, který
by zaskočil do správné polohy.
Po jedné hodině "opékání" na slunci se Mars Express znovu reorientoval do
pracovní polohy a 2005-05-11 ve 03:50 UT
bylo obnoveno spojení se Zemí. Analýza přijatých dat ukázala, že všechny
segmenty tyče 1 jsou již ukotveny a anténa je správně a definitivně
rozvinuta.
Na snímcích americké družice Mars Global Surveyor (MGS) zveřejněných
2005-05-19 bylo poprvé v historii zachyceno
jiné umělé kosmické těleso kroužící kolem cizí planety. Stala se jím sonda
Mars Express a jiná americká družice 2001 Mars Odyssey.
Mars Express se přiblížil k MGS dne 2005-04-20
na vzdálenost asi 250 km. Protože oběžné dráhy všech tří těles jsou
značně odlišné, mihly se kolem sebe velice rychle a na fotografování muselo
stačit jen několik vteřin.
Povel na rozložení druhého prutu antény MARSIS byl vyslán
2005-06-13 v 11:30 UT. Krátce před
zahájením operace byla sonda uvedena do pomalé rotace, ve které setrvala
asi 30 min po celou dobu rozkládání a ještě chvíli poté. Otáčení
dovolilo rovnoměrné nahřátí všech kloubů antény slunečními paprsky.
Bezprostředně poté byla družice reorientována ke Slunci, aby se dobily
akumulátory a ještě dodatečně prohřály klouby antény.
Potvrzení o úspěšném průběhu akce dorazilo na Zemi až
2005-06-14 ve 14:20 UT. Tehdy se teprve
Mars Express otočil parabolickou anténou k Zemi a zahájil přenos
telemetrických dat. Jejich rozborem se zjistilo, že sonda s oběma
rozloženými pruty se chová podle očekávání a antény nezpůsobily nebezpečné
rozkývání tělesa. Dalších 48 h bylo věnováno zkouškám, které měly
tato předběžná zjištění definitivně potvrdit. Zprávu o úplném úspěchu
operace zveřejnilo řídící středisko 2005-06-17
ve 12:00 UT.
Tentýž den se přistoupilo k rozvinutí poslední krátké 7 m antény,
která je umístěna kolmo na obě předchozí. Ani tentokrát se už nevyskytly
žádné komplikace.
Dne 2005-06-19 byl radar zapojen a uskutečnil
se úspěšný test přenosu rádiového signálu. Dříve než bude MARSIS předán
do operačního provozu, musí absolvovat ještě některé rutinní prověrky
v reálných letových podmínkách. Měly by trvat asi 10 dní
(38 oběhů kolem planety) v období mezi 2005-06-23
až 2005-07-04. Během této doby bude přístroj
zaměřen kolmo dolů (k nadiru) na úseku dráhy, nacházející se nejblíže
povrchu. V této fázi se bude radarová sondáž uskutečňovat mezi
15° j.š a 70° s.š. 2005-07-04
skončí zkušební fáze a mělo by se již přistoupit k nominálním vědeckým
pozorováním.
Na další oficiální zprávu o průběhu letu jsme si museli počkat přibližně
půl roku. V informaci z 2006-02-15 se
uvádělo:
Závěrečné operace uvádění do provozu přístroje MARSIS - především
oživení a kalibrace monopólové antény - byla naplánovana a bude
zahájena v únoru 2006. Po těchto úkonech bude radar MARSIS v plně
operačním stavu. Koncem listopadu 2005 se uskutečnil úspěšný dráhový korekční
manévr, jehož cílem bylo upravit stávající rovinu dráhy posunující se kolem
Marsu (free-drift orbit) na dráhu synchronní (frozen orbit).
Některé testy, které měly za cíl pokusit se získat více energie během období
průletů sondy stínem, k nimž dojde na podzim 2006, byly označeny za
riskantní. K těmto otázkám se mělo v lednu 2006 ještě uskutečnit
setkání pracovníků ESOC a zástupců dodavatelů.
Během zaměření přístroje SPICAM na Slunce v listopadu 2005 byl zaznamenán
větší pokles generované energie než se očekávalo. Následná analýza zjistila,
že při této orientaci sondy dochází k nepředpokládanému částečnému
zastínění panelů slunečních baterií jednou anténní tyčí experimentu MARSIS.
Spektrometr PFS [=Planetary Fourier Spectrometer] se podařilo po několika
měsících opět zprovoznit. Operace se zdařila zásluhou využití vnitřní
redundance přístroje. Od zapojení záložního motoru v listopadu 2005
(výkonnějšího než původní) je experiment opět schopen dodávat vědecká data.
Zpráva z 2006-05-22: Závěrečné oživovací
činnosti přístroje MARSIS, zejména prověrka a kalibrace monopólové antény,
byly dokončeny. Tím je radar MARSIS zcela v operačním stavu.
Na podzim 2006 bude sonda prolétat stínem planety a pro toto období zatím
není zajištěn dostatek elektrické energie. ESOC spolu s výrobcem nicméně
zjistil, jak jisté množství energie ušetřit. Nadále však existuje malý rozdíl,
který by se dal nahradit poněkud drastičtějšími úspornými opatřeními, které
se proto dále zkoumají.
Vědecké operace pokračují velmi dobře i přes to, že uvádění experimentu
MARSIS do provozu kladlo na řídící tým zvýšené nároky. ESA má již nějakou
dobu k dispozici novou sledovací stanici Cebreros ve Španělsku. Americká
NASA proto informovala, že počítá s tím, že podpora její stanice DSN
u Madridu se bude postupně redukovat, i když se původně se zapojením stanice
Cebreros do operací se sondou Mars Express nepočítalo.
Do archívu získaných vědeckých dat přicházejí další soubory, mezi nimiž na
předním místě stojí nová série snímků z kamery HRSC.
S dalšími informacemi o stavu sondy si počkala ESA až na začátek října
2006. V situační zprávě z 2006-10-10
se praví, že Mars Express se nachází v dobrém stavu a od května dokončil
činnosti podle střednědobých plánů MTP25 [=Medium Term Plan] až MTP30.
Aparatura přestála úspěšně období charakterizované značným snížením dodávky
elektrické energie, způsobené nepříznivou kombinací průletů stínem planety,
které trvaly déle než 70 min, a současnou polohou Marsu, pohybujícího
kolem afelu. Následkem těchto podmínek byly prakticky od
2006-08-21 přerušeny veškeré vědecké výzkumy.
Obnoveny byly až v posledním zářijovém týdnu. Družice byla rekonfigurována
do nominálního stavu a byla zahájena příprava na nadcházející období sluneční
konjunkce.
Na přelom září a října bylo naplánováno pozorování nejvyšší priority, kdy
byly přístroje HRSC a OMEGA zaměřeny na plánovanou přistávací plochu B sondy
Phoenix. Další zajímavý experiment zahrnoval
koordinované měření přístroji OMEGA a CRISM. Obě pozorování vyžadovala
speciálně dobré světelné podmínky ve sledované oblasti.
Po dobu konjunkce v říjnu bude možné provádět pouze rádiové experimenty,
při nichž bude zjišťována deformace rádiového signálu procházejícího sluneční
korónou. K normální vědecké činnosti se Mars Express vrátí
2006-11-06 podle plánů MTP32 a MTP33. Dále se
chystá koordinovaná výzkumná kampaň mezi sondami Mars Express a
Rosetta, která v únoru 2007 bude u
Marsu uskutečňovat gravitační manévr.
Posledním velkým objevem sondy byla detekce oblaků oxidu uhličitého
(CO2) ve vysokých vrstvách atmosféry.
V souhrnné situační zprávě zveřejněné 2006-11-10
bylo zdůrazněno, že v průběhu uplynulého léta probíhala příprava na
kritické podzimní období, kdy se bylo nutno vyrovnat s nedostatkem
elektrické energie. Mars se v této době pohyboval kolem nejvzdálenějšího
bodu oběžné dráhy kolem Slunce a zároveň Mars Express absolvoval sérii poměrně
dlouhých průletů stínem planety. Pro tuto příležitost byl vyvinut speciální
postup SUMO [=Survival Mode]. Procedury byly nejprve vyzkoušeny a násůedně
úspěšně aplikovány.
Sonda byla konfigurována pro minimální spotřebu energie a vědecká činnost byla
prozatím zhruba na 10 týdnů přerušena. Výjimku tvořily rádiové experimenty
prováděné koncem září, kdy byla jedinečná příležitost výzkumu sluneční koróny,
protože Mars se nacházel v horní sluneční konjunkci.
Omezení vědecké činnosti se očekává i začátkem roku 2007, kdy bude v období
únor - březen evropská sledovací stanice New Norcia rezervována pro
operace sondy Rosetta, Stanice New Norcia
bude vytížena sledováním sondy Venus Express
a výpomoc ze strany americké sítě DSN je prozatím nejistá.
Zpráva ESA z 2006-12-22 zahrnuje události za
období listopad až prosinec 2006. Od posledního hodnocení zůstal stav sondy
nezměněn. Mars Express, subsystémy a užitečný náklad fungují dobře -
i přes více než tříletý pobyt v kosmickém prostředí. Uskutečnily se
plánované činnosti podle programů MTP31 až MTP33 [=Medium Term Plan] a další
rozvrh je připravován.
Sonda přečkala koncem léta kritickou dobu nedostatku energie způsobeného
kombinací průletů stínem planety a současně maximální vzdáleností Marsu od
Slunce. Následující období sluneční konjunkce s omezenými možnostmi
rádiového spojení je už rovněž minulostí. V obou případech bylo řídící
středisko nuceno přistoupit ke speciální konfiguraci kosmické sondy.
Na žádost NASA se Mars Express zapojil do pátrání po družici Mars Global
Surveyor (MGS), kterou řídící středisko ztratilo začátkem listopadu. Ani
snímky z vysoce výkonné kamery HRSC však MGS neobjevily.
Začátkem příštího roku (únor až březen) bude sledovací stanice New Norcia,
která je využívána především pro operace Mars Expressu, zaneprázdněna přípravou
a sledováním gravitačního manévru sondy Rosetta
u Marsu. Rovněž prostředky stanice Cebreros (sleduje Venus Express) a americké
sítě DSN budou limitovány, proto se počítá s tím, že vědecký program
Mars Expressu bude silně omezen. V každém případě se ale plánuje koordinované
pozorování Marsu přístroji na Mars Expressu a Rosettě v době jejího
největšího přiblížení k planetě.
2006-12-06 a 2006-12-07
se uskutečnilo zasedání vědeckého pracovního týmu mise. Hlavním tématem byl
vývoj oběžné dráhy sondy, která se stále rychleji dostává do stavu, kdy
nejnižší část leží často nad noční stranou planety. Dráha bude proto upravena,
aby došlo k rovnoměrnějšímu rozložení denních a nočních pozorování
vědeckých přístrojů.
Jeden z posledních velkých objevů sondy Mars Express byl důkaz, že pod
hladkým povrchem planin na severní polokouli jsou pohřbeny pradávné impaktní
krátery, které jsou patrně stejně staré jako vrchoviny na jižní polokouli.
Na objevu má největší zásluhu radar MARSIS, který byl uveden do provozu
s velkým zpožděním až v létě minulého roku.
Experimenty a výsledky
Analyzátor energeticky neutrálních částic ASPERA
[=Analyser of Space Plasmas and Energetic Atoms]
Země a Mars, stejně jako ostatní planety se pohybují v prostředí
plazmy tvořené nabitými částicemi (ionty a elektrony), které jsou
vyvrhovány ze Slunce a kterým se říká sluneční vítr. ASPERA má studovat,
jakým způsobem působí sluneční vítr na atmosféru Marsu a tím osvětlit
mechanismus, kterým mohlo dojít v minulosti k úniku vodních
par a dalších plynů z atmosféry. Přístroj používá techniku zvanou
"zobrazování energetických neutrálních atomů" k vizualizaci nabitého
a neutrálního plynu kolem Marsu. Zařízení dodal Swedish Institute of
Space Science, Kiruna (Švédsko).
Vysokorozlišující stereoskopická kamera HRSC
[=High/Super Resolution Stereo Camera]
HRSC je stereoskopická kamera, která má fotografovat povrch Marsu
s rozlišením menším než 2 m. Tyto záběry se použijí
k sestavení geologické mapy zobrazující místa s rozličnými
minerály a typy kamenů. HRSC byla vyrobena modifikací druhého letového
exempláře přístroje původně určeného pro misi Mars 96 (Rusko).
Přístroj je kombinací stereoskopického barevného víceřádkového skeneru
(5000 pixelů na řádek), který je schopen takřka současně zachytit 9 snímků
s vysokým rozlišením (trojnásobný stereoskopický obraz, čtyři barvy,
pět různých úhlů pohledu) a se "super" rozlišujícím černobílým kamerovým
kanálem SRC [=Super Resolution Channel] s polem 1000x1000 pixelů
a přibližně s pětinásobně lepší rozlišovací schopností. Přístroj
vyrobila Freie Universität, Berlín (Německo).
Rádiový experiment MaRS
[=Mars Radio Science]
MaRS používá rádiových vln ke studiu povrchu i atmosféry. Umožňuje měřit
lokální variace gravitačního pole nad povrchem Marsu a poskytuje měření
profilu tlaku a teploty v atmosféře. Za experiment je zodpovědná
Universität Köln, Köln am Rhein (Německo).
Podpovrchový sondážní radar a výškoměr MARSIS
[=Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding]
Primárním úkolem přístroje MARSIS je mapování rozložení vody a ledu
v horních vrstvách marsovské kůry. Používá metodu podobnou pozemským
technikám. Přístroj analyzuje odrazy rádiových vln v hloubkách do
2 až 3 km a tím se zjišťuje podpovrchová struktura hornin. Je schopen
rozlišit suchou, zmrzlou a vlhkou zeminu. Zařízení vyrobila Universita
di Roma 'La Sapienza', Řím (Itálie).
Mineralogický mapovací spektrometr OMEGA
[=Observatoire pour la Minéralogie, l´Eau, les Glaces et l´Activité]
OMEGA bude určovat obsah minerálů na povrchu a molekulární složení
atmosféry analyzováním slunečního světla odraženého od povrchu a
rozptýleného průchodem atmosférou. Bude také provádět jednoduché rozbory
tepelného záření emitovaného z povrchu. Údaje z experimentu
mají pomoci k porozumění tvářnosti povrchu Marsu a roli, jakou při
její tvorbě hrála voda v měřítku od sezónních změn až po vývoj
trvající milióny let. Podobně jako HRSC byl i tento přístroj původně
vyvinut pro misi Mars 96 (Rusko). Dodavatelem je Institut
d'Astrophysique Spatiale, Orsay (Francie).
V průběhu ledna 2004 bylo oznámeno, že přístroj jednoznačně detekoval
vodní led v centrální oblasti jižní polární čepičky. Hlavní podíl
vodního ledu je ve formě permafrostu. V tomto místě se nachází směs
ledu, který je tvořen asi z 15% vodního ledu a 85% zmrzlého oxidu
uhličitého (suchý led). Měření bylo dále potvrzeno ve zprávě
z 2004-03-17. Měření probíhala na přelomu
ledna a února, kdy končilo léto na jižní polokouli, tzn. polární čepička
zabírala nejmenší rozlohu. V dalších měsících bude atmosférický
oxid uhličitý pomalu mrznout a polární čepička se bude zvětšovat a
suchý led postupně překrývat vrstvu permafrostu.
Planetární fourierovský spektrometr PFS
[=Planetary Fourier Spectrometer]
Atmosféra Marsu se převážně skládá z oxidu uhličitého a dusíku
s velmi malou příměsí vodních par a ozónu. PFS má měřit globální
atmosférickou distribuci vodních par a ostatních minoritních složek
s větší přesností, než to dokázaly předchozí expedice. Přístroj
vyvinul Instituto di Fisica dello Spazio Interplanetario, Řím (Itálie).
Koncem března 2004 byla zveřejněna senzační informace, že přístroj objevil
v atmosféře Marsu metan v množství 10 částic na miliardu.
Ultrafialový a infračervený atmosférický spektrometr SPICAM
[=Spectroscopic Investigation of the Charakteristics of the Atmosphere of Mars]
Přístroj má měřit složení atmosféry v menších objemech než PFS. Je
určen ke zjišťování ozónu technikou použitou poprvé na sondě
Mariner 9, kdy byl ozón na Marsu objeven. SPICAM má také používat
techniku sledování extinkce hvězd k měření vertikálního profilu
oxidu uhličitého, teploty, obsahu ozónu, aerosolů a oblačnosti. Zařízení
dodala organizace Service d'Aeronomie, Verrieres-le-Buisson (Francie).
|