Mars Global Surveyor -Mars Global Surveyor

Mars Global Surveyor
Mars global surveyor.jpg
Vue d'artiste de Mars Global Surveyor
Type de missions Orbiteur martien
Opérateur NASA  / JPL
ID COSPAR 1996-062A
N ° SATCAT 24648Modifier ceci sur Wikidata
Site Internet mars .jpl .nasa .gov /mgs /
Durée de la mission 25 ans, 6 mois et 15 jours (en orbite)
Propriétés des engins spatiaux
Masse de lancement 1030,5 kg (2272 livres)
Pouvoir 980 watts
Début de mission
Date de lancement 7 novembre 1996, 17:00  UTC ( 1996-11-07UTC17Z )
Fusée Delta II 7925
Site de lancement Cap Canaveral LC-17A
Prestataire IDS de Boeing
Fin de mission
Dernier contact 2 novembre 2006 ( 2006-11-03 )
Date de décomposition 2050 (prévu)
Paramètres orbitaux
Système de référence Aréocentrique
Régime héliosynchrone
Demi-grand axe 3769 km (2342 mi)
Excentricité 0,008
Altitude du périarène 372,8 km (231,6 mi)
Altitude d'Apoareion 436,5 km (271,2 mi)
Inclination 92,9 degrés
Période 1,95 heures
Époque 10 décembre 2004
Orbiteur martien
Insertion orbitaire 11 septembre 1997, 01:17 UTC
MSD 43972 16:29 AMT
Mars Global Surveyor - patch transparent.png  

Mars Global Surveyor ( MGS ) était une sonde spatiale robotique américaine mise au point parle Jet Propulsion Laboratory de la NASA et lancée en novembre 1996. MGS était une mission de cartographie mondiale qui examinait la planète entière, de l'ionosphère à la surface en passant par l'atmosphère. Dans le cadre du vaste programme d'exploration de Mars, Mars Global Surveyor a effectué une surveillance atmosphérique pour les orbiteurs frères pendant l'aérofreinage et a aidé les rovers et les atterrisseurs de Mars en identifiant les sites d'atterrissage potentiels et en relayant la télémétrie de surface.

Il a achevé sa mission principale en janvier 2001 et en était à sa troisième phase de mission prolongée lorsque, le 2 novembre 2006, le vaisseau spatial n'a pas répondu aux messages et aux commandes. Un faible signal a été détecté trois jours plus tard, indiquant qu'il était passé en mode sans échec . Les tentatives de recontacter le vaisseau spatial et de résoudre le problème ont échoué et la NASA a officiellement mis fin à la mission en janvier 2007. MGS reste sur une orbite circulaire quasi polaire stable à environ 450 km d'altitude et, à partir de 1996, devait s'écraser sur la surface de la planète à un moment donné après 2047.

Objectifs

Mars Global Surveyor a atteint les objectifs scientifiques suivants au cours de sa mission principale :

  1. Caractériser les caractéristiques de surface et les processus géologiques sur Mars .
  2. Déterminer la composition, la distribution et les propriétés physiques des minéraux de surface, des roches et de la glace.
  3. Déterminez la topographie globale, la forme de la planète et le champ gravitationnel .
  4. Établir la nature du champ magnétique et cartographier le champ résiduel de la croûte.
  5. Surveillez le temps global et la structure thermique de l' atmosphère .
  6. Étudiez les interactions entre la surface de Mars et l' atmosphère en surveillant les caractéristiques de surface, les calottes polaires qui se dilatent et se retirent, le bilan énergétique polaire, ainsi que la poussière et les nuages ​​lors de leur migration au cours d'un cycle saisonnier.

Mars Global Surveyor a également atteint les objectifs suivants de sa mission prolongée :

  1. Surveillance météorologique continue pour former un ensemble continu d'observations avec Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA , qui a atteint Mars en mars 2006.
  2. Imagerie des sites d' atterrissage possibles pour le vaisseau spatial Phoenix 2007 et le rover Curiosity 2011 .
  3. Observation et analyse de sites clés d'intérêt scientifique, tels que les sites d'affleurements de roches sédimentaires.
  4. Surveillance continue des changements à la surface dus au vent et à la glace.

Chronologie des missions

  • 7 novembre 1996 : Décollage de Cap Canaveral .
  • 11 septembre 1997 : Arrivée sur Mars, début de l'insertion en orbite.
  • 1er avril 1999 : Début de la phase de cartographie primaire.
  • 1er février 2001 : Début de la première phase de mission prolongée.
  • 1er février 2002 : début de la deuxième phase de mission prolongée.
  • 1er janvier 2003 : début de la mission relais.
  • 30 mars 2004 : MGS a photographié le Mars Exploration Rover Spirit avec ses traces de roues montrant ses 85 premiers sols de voyage.
    Le site d' atterrissage du rover Mars Spirit et les traces prises par MGS.
  • 1er décembre 2004 : début de la mission Science et Support.
  • Avril 2005 : MGS est devenu le premier vaisseau spatial à photographier un autre vaisseau spatial en orbite autour d'une planète autre que la Terre lorsqu'il a capturé deux images du vaisseau spatial Mars Odyssey et une image du vaisseau spatial Mars Express .
    L'image du vaisseau spatial Mars Odyssey prise par Mars Global Surveyor .
    Mars Express vu par Mars Global Surveyor
  • 1er octobre 2006 : Début de la phase de mission prolongée pour encore deux ans.
  • 2 novembre 2006 : le vaisseau spatial subit une erreur en tentant de réorienter un panneau solaire et la communication est perdue.
  • 5 novembre 2006 : Des signaux faibles ont été détectés, indiquant que le vaisseau spatial attendait des instructions. Le signal a été coupé plus tard dans la journée.
  • 21 novembre 2006 : la NASA annonce que le vaisseau spatial a probablement terminé sa carrière opérationnelle.
  • 6 décembre 2006 : La NASA publie des images prises par MGS d'un dépôt de ravin récemment découvert, suggérant que l'eau coule toujours sur Mars.
  • 13 avril 2007 : La NASA publie son rapport préliminaire sur la ou les causes de la perte de contact du MGS.

Perte de contact

Le 2 novembre 2006, la NASA a perdu le contact avec le vaisseau spatial après lui avoir ordonné d'ajuster ses panneaux solaires. Plusieurs jours se sont écoulés avant qu'un faible signal ne soit reçu indiquant que le vaisseau spatial était entré en mode sans échec et attendait de nouvelles instructions.

Les 21 et 22 novembre 2006, MGS n'a pas réussi à relayer les communications vers le rover Opportunity à la surface de Mars. En réponse à cette complication, le responsable du programme d'exploration de Mars, Fuk Li, a déclaré : "En réalité, nous avons parcouru les possibilités les plus probables pour rétablir la communication, et nous sommes confrontés à la probabilité que l'incroyable flux d'observations scientifiques de Mars Global Surveyor soit terminé. ."

Le 13 avril 2007, la NASA a annoncé que la perte du vaisseau spatial avait été causée par un défaut dans une mise à jour des paramètres du logiciel système du vaisseau spatial. Le vaisseau spatial a été conçu pour contenir deux copies identiques du logiciel système pour la redondance et la vérification des erreurs. Les mises à jour ultérieures du logiciel ont rencontré une erreur humaine lorsque deux opérateurs indépendants ont mis à jour des copies séparées avec des paramètres différents. Cela a été suivi d'une mise à jour corrective qui comprenait sans le savoir un défaut de mémoire qui a entraîné la perte du vaisseau spatial.

A l'origine, le vaisseau spatial était destiné à observer Mars pendant 1 an martien (environ 2 années terrestres ). Cependant, sur la base de la grande quantité de données scientifiques précieuses renvoyées, la NASA a prolongé la mission à trois reprises. MGS reste sur une orbite circulaire quasi polaire stable à environ 450 km d'altitude et devait s'écraser sur la surface de la planète à un moment donné après environ 2047 au moment de son lancement initial, après avoir passé cinquante ans en orbite autour du rouge. planète. Ceci afin d'éviter la contamination de la surface martienne par des germes qui pourraient être collés au vaisseau spatial.

Présentation des engins spatiaux

Le vaisseau spatial, fabriqué à l' usine Lockheed Martin Astronautics de Denver , est une boîte de forme rectangulaire avec des projections en forme d'ailes ( panneaux solaires ) s'étendant des côtés opposés. Lorsqu'il est complètement chargé de propulseur au moment du lancement, le vaisseau spatial pesait 1 060 kg (2 337 lb). La majeure partie de sa masse réside dans le module en forme de boîte occupant la partie centrale du vaisseau spatial. Ce module central est composé de deux modules rectangulaires plus petits empilés l'un sur l'autre, dont l'un est appelé le module d'équipement et contient l'électronique du vaisseau spatial, les instruments scientifiques et l' ordinateur de mission 1750A . L'autre module, appelé module de propulsion , abrite ses moteurs -fusées et ses réservoirs d' ergols . La mission Mars Global Surveyor a coûté environ 154 millions de dollars à développer et à construire et 65 millions de dollars à lancer. Les opérations de la mission et l'analyse des données coûtent environ 20 millions de dollars par an.

Instruments scientifiques

STE

Cinq instruments scientifiques ont volé à bord de MGS :

  • La caméra Mars Orbiter (MOC) exploitée par Malin Space Science Systems - La caméra Mars Orbiter (MOC), connue à l'origine sous le nom de Mars Observer Camera, utilisait 3 instruments : une caméra à angle étroit qui prenait des images haute résolution (en noir et blanc) ( généralement 1,5 à 12 m par pixel) et des images grand angle rouges et bleues pour le contexte (240 m par pixel) et l'imagerie globale quotidienne (7,5 km par pixel). MOC a renvoyé plus de 240 000 images couvrant des portions de 4,8 années martiennes, de septembre 1997 à novembre 2006.
  • L' altimètre laser Mars Orbiter (MOLA) - MOLA a été conçu pour déterminer la topographie globale de Mars. Il a fonctionné comme altimètre jusqu'à ce qu'une partie du laser atteigne sa fin de vie en juin 2001. L'instrument a ensuite fonctionné comme radiomètre jusqu'en octobre 2006.
    Carte topographique haute résolution de Mars basée sur la recherche de l' altimètre laser Mars Global Surveyor menée par Maria Zuber et David Smith. Le nord est au sommet. Les caractéristiques notables incluent les volcans Tharsis à l'ouest (y compris Olympus Mons ), Valles Marineris à l'est de Tharsis et le bassin Hellas dans l'hémisphère sud.
  • Le spectromètre d'émission thermique (TES) - Cet instrument a cartographié la composition minérale de la surface en balayant les émissions thermiques.
  • Un magnétomètre et un réflectomètre électronique (MAG/ER) - Cet instrument a été utilisé pour interroger les champs magnétiques de la planète et déterminer que Mars n'a pas de champ magnétique global mais plutôt de nombreux champs localisés plus petits.
  • L'oscillateur ultrastable (USO/RS) - Des mesures d'horloge précises de cet appareil ont été utilisées pour cartographier les variations du champ gravitationnel.
  • Le Mars Relay (MR) - L'antenne Mars Relay a pris en charge les Mars Exploration Rovers pour le relais de données vers la Terre en conjonction avec la mémoire tampon de 12 Mo de la caméra Mars Orbiter.

Premier test complet d'aérofreinage

Le vaisseau spatial a été lancé à partir d'une fusée Delta II plus petite , ce qui a nécessité des restrictions de poids du vaisseau spatial. Afin d'atteindre l'orbite quasi circulaire requise pour la mission tout en conservant le propulseur, l'équipe a conçu une série de manœuvres d' aérofreinage . L'aérofreinage avait été tenté avec succès par la mission Magellan à Vénus , mais le premier test complet de la nouvelle procédure devait être effectué par MGS.

Initialement, MGS est entré sur une orbite hautement elliptique qui a mis 45 heures à se terminer. L'orbite avait un périastre de 262 km (163 mi) au-dessus de l'hémisphère nord et une apoapside de 54 026 km (33 570 mi) au-dessus de l'hémisphère sud, bien loin de l'orbite presque circulaire requise.

Après l'insertion orbitale, MGS a effectué une série de changements d'orbite pour abaisser le périastre de son orbite dans les franges supérieures de l'atmosphère martienne à une altitude d'environ 110 km (68 mi). Lors de chaque passage atmosphérique, le vaisseau spatial a ralenti en raison de la résistance atmosphérique. Ce ralentissement a fait perdre de l'altitude au vaisseau spatial lors de son prochain passage à travers l'apoapside de l'orbite. MGS avait prévu d'utiliser cette technique d' aérofreinage sur une période de quatre mois pour abaisser le point haut de son orbite de 54 000 km (33 554 mi) à des altitudes proches de 450 km (280 mi).

Environ un mois après le début de la mission, il a été découvert que la pression atmosphérique de l'atmosphère de la planète provoquait la flexion vers l'arrière de l'un des deux panneaux solaires du vaisseau spatial. Le panneau en question avait subi peu de temps après le lancement des dommages dont l'étendue n'est devenue apparente qu'après avoir été soumise aux forces atmosphériques. MGS a dû être soulevé hors de l'atmosphère pour éviter d'autres dommages au panneau solaire et un nouveau plan de mission a dû être développé.

De mai à novembre 1998, l'aérofreinage a été temporairement suspendu pour permettre à l'orbite de dériver dans la bonne position par rapport au Soleil et permettre une utilisation optimale des panneaux solaires. Bien que la collecte de données pendant l'aérofreinage ne figurait pas dans le plan de mission d'origine, tous les instruments scientifiques sont restés fonctionnels et ont acquis de grandes quantités de données pendant cette "période d'observation bonus inattendue". L'équipe a pu évaluer plus d'informations sur l'atmosphère sur une plage d'heures plutôt que les heures fixes prévues de 0200 et 1400, ainsi que collecter des données lors de trois rencontres rapprochées avec Phobos.

Enfin, de novembre 1998 à mars 1999, l'aérofreinage a repris et a rétréci le point culminant de l'orbite jusqu'à 450 km (280 mi). À cette altitude, MGS faisait le tour de Mars toutes les deux heures. L'aérofreinage devait se terminer en même temps que l'orbite dérivait dans sa position correcte par rapport au Soleil. Dans l'orientation souhaitée pour les opérations de cartographie, le vaisseau spatial a toujours traversé l' équateur côté jour à 14h00 (heure locale de Mars) en se déplaçant du sud vers le nord. Cette géométrie a été choisie pour améliorer la qualité totale du retour scientifique.

Résultats des missions

Cartographie

Le vaisseau spatial a fait le tour de Mars toutes les 117,65 minutes à une altitude moyenne de 378 km (235 mi). L'orbite presque polaire (inclinaison = 93°) qui est presque parfaitement circulaire, s'est déplacée du pôle sud au pôle nord en un peu moins d'une heure. L'altitude a été choisie pour rendre l'orbite héliosynchrone, de sorte que toutes les images prises par le vaisseau spatial des mêmes caractéristiques de surface à des dates différentes ont été prises dans des conditions d'éclairage identiques. Après chaque orbite, le vaisseau spatial a vu la planète à 28,62° à l'ouest parce que Mars avait tourné en dessous. En effet, il était toujours 14h00 pour MGS car il se déplaçait d'un fuseau horaire à l'autre exactement aussi vite que le Soleil. Après sept sols et 88 orbites, le vaisseau spatial reviendrait approximativement sur sa trajectoire précédente, avec un décalage de 59 km vers l'est. Cela a assuré une couverture complète éventuelle de toute la surface.

Dans sa mission prolongée, MGS a fait bien plus qu'étudier la planète directement en dessous. Il effectuait couramment des tonneaux et des tangages pour acquérir des images hors de sa trajectoire nadir . Les manœuvres de roulis , appelées ROTO (Roll Only Targeting Opportunities), faisaient rouler le vaisseau spatial à gauche ou à droite de sa trajectoire au sol pour prendre des images jusqu'à 30° du nadir. Il était possible d'ajouter une manœuvre de tangage pour compenser le mouvement relatif entre le vaisseau spatial et la planète. Cela s'appelait un CPROTO (Compensation Pitch Roll Targeting Opportunity) et permettait une imagerie à très haute résolution par le MOC (Mars Orbiting Camera) embarqué.

En plus de cela, MGS pourrait prendre des photos d'autres corps en orbite, tels que d'autres engins spatiaux et les lunes de Mars. En 1998, il a imagé ce qui a été appelé plus tard le monolithe de Phobos , trouvé dans l'image MOC 55103.

Le monolithe de Phobos (à droite du centre) pris par MGS (MOC Image 55103) en 1998.

Après avoir analysé des centaines d'images haute résolution de la surface martienne prises par le vaisseau spatial, une équipe de chercheurs a découvert que les intempéries et les vents sur la planète créent des reliefs, en particulier des dunes de sable, remarquablement similaires à celles de certains déserts sur Terre.

Les autres découvertes de cette mission sont :

  • La planète s'est avérée avoir une croûte stratifiée à des profondeurs de 10 km ou plus. Pour produire les couches, de grandes quantités de matériaux ont dû être altérées, transportées et déposées.
  • L'hémisphère nord est probablement aussi cratérisé que l'hémisphère sud, mais les cratères sont pour la plupart enterrés.
  • De nombreux éléments, comme des cratères d'impact, ont été enterrés, puis récemment exhumés.
  • De vastes zones de Mars sont recouvertes d'un manteau qui recouvre toutes les pentes sauf les plus raides. Le manteau est tantôt lisse, tantôt piqué. Certains pensent que les fosses sont dues à la fuite d'eau par sublimation (la glace se transformant directement en vapeur) de la glace enfouie.
  • Certaines zones sont couvertes de matériaux riches en hématite . L'hématite aurait pu être mise en place par de l'eau liquide dans le passé.
  • Des traînées sombres ont été causées par des diables de poussière géants . On a observé que les pistes du diable de poussière changeaient fréquemment; certains ont changé en seulement un mois.
  • On a observé que la calotte résiduelle du pôle sud ressemblait à du fromage suisse, avec des trous généralement de quelques mètres de profondeur. Les trous grossissent chaque année, donc cette région ou cet hémisphère peut se réchauffer. Les affirmations selon lesquelles cela représente une tendance mondiale, cependant, sélectionnent les données régionales par rapport à l'ensemble de données planétaires, et les résultats MOC par rapport au TES et à la science radio (voir ci-dessous).
  • Le spectromètre d'émission thermique observe dans l'infrarouge pour les études atmosphériques et la minéralogie. TES a découvert que le climat planétaire de Mars s'est refroidi depuis Viking et que presque toute la surface de Mars est recouverte de roche volcanique.
  • Des centaines de rochers de la taille d'une maison ont été trouvés dans certaines régions. Cela indique que certains matériaux sont suffisamment solides pour tenir ensemble, même en descendant une pente. La plupart des rochers sont apparus dans les régions volcaniques, ils ont donc probablement été formés à partir de coulées de lave altérées.
  • Des milliers de stries de pente sombres ont été observées. La plupart des scientifiques pensent qu'ils résultent de l'avalanche de poussière. Cependant, certains chercheurs pensent que l'eau pourrait être en cause.

Le test de Lense-Thirring

Les données de MGS ont été utilisées pour effectuer un test de la précession relativiste générale Lense – Thirring qui consiste en une petite précession du plan orbital d'une particule de test se déplaçant autour d'une masse centrale en rotation telle qu'une planète. L'interprétation de ces résultats a été débattue.

Une autre preuve de l'eau sur Mars

Des centaines de ravins ont été découverts qui se sont formés à partir d'eau liquide, peut-être ces derniers temps.

Quelques canaux sur Mars ont affiché des canaux internes qui suggèrent des flux de fluides soutenus. Le plus connu est celui de Nanedi Valles . Un autre a été trouvé à Nirgal Vallis .

Canal intérieur sur le sol de Nanedi Valles qui suggère que l'eau a coulé pendant une période assez longue. Image du quadrilatère Lunae Palus .

Le 6 décembre 2006, la NASA a publié des photos de deux cratères à Terra Sirenum et Centauri Montes qui semblent montrer la présence d'eau qui coule sur Mars à un moment donné entre 1999 et 2001. Les images ont été produites par Mars Global Surveyor et sont très probablement la dernière du vaisseau spatial. contribution à notre connaissance de Mars et la question de savoir si l'eau existe sur la planète.

Preuve d'un éventuel écoulement d'eau récent

D'autres photos

Voir également

Références

Liens externes