Atmosfera lui Marte și evoluția volatilă

MAVEN -1 (din limba engleză  M ars A tmosphere and V olatile E volutio N  - „Evoluția atmosferei și a substanțelor volatile pe Marte”) este o stație interplanetară automată americană pentru studierea atmosferei lui Marte [2] , care face parte din proiectul Mars Scout .

Scopul principal al misiunii este de a studia starea actuală și evoluția atmosferei lui Marte, în special, pierderea atmosferei planetei. Nava spațială MAVEN urmează să facă măsurători științifice ale ratei pierderii atmosferice , ceea ce ne va permite să înțelegem ce rol a jucat pierderea în cursul schimbării climatului marțian. MAVEN va fi cea mai recentă dintr-o serie de misiuni NASA menite să caute și să studieze urme de apă, materie organică și „nișe ecologice” locuibile în trecutul lui Marte.

Costul total al proiectului MAVEN este de 671 milioane USD [3]

Al 20-lea lander marțian al NASA, de la stația interplanetară Mariner 3 , a pierdut la lansare în 1964 .

Istorie

Pe 15 noiembrie 2008, NASA a anunțat acceptarea proiectului MAVEN . Costul proiectului este de 485 de milioane de dolari.

În octombrie 2010, a început producția aparatului. Pe 27 septembrie 2011 s-a anunțat că corpul aparatului este gata.

La mijlocul lui august 2012, motoarele aparatului au fost testate.

La începutul lui septembrie 2012, s-a anunțat că specialiștii au început asamblarea dispozitivului, ceea ce a durat cinci luni. Pe 9 februarie 2013 a fost finalizat montajul aparatului. În următoarele câteva luni, aparatul a fost testat pentru rezistența la vibrații, condiții de vid, temperaturi extrem de ridicate și scăzute, suprasarcini și radiații cosmice.

Pe 2 decembrie 2012, a avut loc un workshop pentru a discuta despre programul MAVEN . Au fost prezentate programul de zbor, caracteristicile navei spațiale și instrumentele științifice. În plus, au fost discutate setul de date și rezultatele științifice care sunt planificate a fi obținute ca urmare a programului [4] .

Pe 5 august 2013, vehiculul a fost livrat Centrului Spațial Kennedy , unde a trecut prin pregătirile finale pentru lansare. Verificarea a arătat că în timpul transportului dispozitivul nu a fost deteriorat, după care a început montajul. Au urmat verificări suplimentare ale software-ului și ale sistemului de implementare a rețelelor solare [5] .

În octombrie 2013, din cauza crizei bugetare care a început în Statele Unite, activitatea agențiilor guvernamentale care au afectat NASA a fost suspendată. În consecință, a existat riscul de a eșua lansarea MAVEN în termen și amânarea acestuia pentru 2016. S-a luat însă o decizie conform căreia misiunea MAVEN îndeplinește criteriile de excludere din regimul de oprire a activității agențiilor guvernamentale.

Pe 18 noiembrie 2013, pe Marte a fost lansată o stație interplanetară automată [1] . Dispozitivul a intrat pe orbita satelitului Marte pe 22 septembrie 2014 [6]  - cu trei zile mai devreme decât dispozitivul indian Mangalyaan , deși MAVEN a fost lansat două săptămâni mai târziu [7] .

Istoria climatului marțian

Se presupune că, cândva, Marte avea o atmosferă mult mai densă, iar apa lichidă a existat pe suprafața sa mult timp [8] . Un astfel de mediu, teoretic, ar putea fi potrivit pentru existența microorganismelor , deoarece prezența apei sub formă lichidă este un factor necesar pentru viața așa cum o cunoaștem. Cu toate acestea, din cauza schimbărilor climatice drastice , o mare parte din atmosferă a fost pierdută pentru Marte. Anumite caracteristici geologice, cum ar fi albiile uscate ale râurilor și mineralele care necesită apă pentru a se forma pe Pământ, sunt dovezi ale umidității din trecut pe Marte. În plus, cratere foarte vechi sunt practic șterse de pe fața lui Marte. Atmosfera modernă nu putea provoca o asemenea distrugere. Studiul ratei de formare și eroziune a craterelor a făcut posibil să se stabilească că vântul și apa le-au distrus cel mai mult cu aproximativ 3,5 miliarde de ani în urmă. Multe rigole au aproximativ aceeași vârstă. Cu toate acestea, astăzi condițiile de pe suprafața marțiană nu permit apei să existe sub formă lichidă. Cauzele și modelul schimbărilor bruște ale climatului marțian care au avut loc sunt un mister.

Efectul cometelor asupra atmosferei lui Marte

Cometa C/2013 A1 (McNaught) a fost descoperită în decembrie 2012 la Observatorul Siding Spring (Australia ) . La momentul descoperirii, s-a stabilit că exista o șansă de 1:8000 ca acesta să se ciocnească de Marte pe 19 octombrie 2014 [9] [10] . În acest caz, puterea de explozie ar putea ajunge la 20 de miliarde de megatone de TNT, ceea ce ar lăsa un crater cu un diametru de până la 500 km . În acest caz, s-ar putea produce schimbări imprevizibile ale climei planetei: o coliziune cu o viteză de 56 km/s ar ridica o cantitate uriașă de praf în atmosferă, drept urmare cantități uriașe de gheață de apă și dioxid de carbon înghețat instantaneu. se topește și se evaporă. Acest lucru ar putea duce la o creștere a efectului de seră (vaporii de apă și dioxidul de carbon sunt gaze puternice cu efect de seră) și la încălzirea globală pe Marte.

În aprilie 2013, NASA a lansat noi date care arată că este puțin probabil ca cometa C/2013 A1 să lovească Marte. Potrivit noilor estimări, probabilitatea acestui eveniment este de 1:120.000 în loc de precedenta 1:8000. Conform calculelor, cometa ar trebui să treacă la o distanță de 110 mii km de Marte la ora 18:51 GMT pe 19 octombrie 2014. În acest caz, dimensiunea comei - învelișul gazos din jurul nucleului cometei - ar trebui să depășească 100 de mii de km , ceea ce înseamnă că cometa va afecta învelișul gazos al planetei [11] .

Obiectivele programului

Aparatul MAVEN are patru sarcini științifice principale [12] :

1. Determinați impactul pierderilor de gaze asupra schimbărilor climatice de pe Marte acum și în trecut.
2. Determinați starea actuală a atmosferei superioare și a ionosferei lui Marte și interacțiunea lor cu vântul solar .
3. Determinați rata de pierdere a atmosferei, precum și factorii care influențează acest proces.
4. Determinați raportul dintre izotopii stabili din atmosfera marțiană. Aceste date pot ajuta la studiul istoriei atmosferei marțiane.

În plus, MAVEN, care va intra pe orbita lui Marte cu o lună înainte de cea mai apropiată apropiere a cometei C/2013 A1 (Maknaught) de Marte, va putea studia în detaliu influența acesteia asupra atmosferei marțiane [10] .

Programul științific principal a fost conceput pentru 1 an Pământesc . În acest moment, sonda MAVEN se va afla pe o orbită eliptică cu o înălțime de apoapsis de 6000 km și o înălțime de periapsis de 150 km , trecând prin atmosfera superioară pe fiecare orbită [2] [13]

Vor fi, de asemenea, cinci „treceri adânci” prin atmosferă la o altitudine de 125 km . Măsurătorile obținute în timpul acestor manevre vor ajuta la colectarea informațiilor despre straturile inferioare bine amestecate, completând tabloul părții superioare a atmosferei marțiane [2] [13] .

În plus, MAVEN, a cărei resursă este așteptată până în 2023, va asigura comunicarea cu roverele Opportunity și Curiosity , care în prezent primesc semnale de pe Pământ și transmit înapoi informații științifice și telemetrice prin vehiculele Mars Odyssey și Mars Reconnaissance Orbiter , lansate în 2001 și respectiv 2005. și dezvoltându-și treptat resursa. Ulterior, din 2016, MAVEN va transmite date de la sonda spațială InSight , din 2018 de la roverul european al proiectului ExoMars , iar din 2020 de la roverul Curiosity de a doua generație Mars-2020 .

Echipament științific

Aparatul MAVEN are 8 dispozitive incluse în trei seturi [14] [15] .

Pachetul Particule și Câmpuri („Set pentru studiul particulelor și câmpurilor”) – conține 6 instrumente pentru studiul caracteristicilor vântului solar și ale ionosferei planetei [2] [15] . Proiectat la Laboratorul de Cercetare Spațială de la Universitatea din Berkeley , California . Patru dispozitive au fost realizate chiar în laborator; unul creat în colaborare cu Laboratorul de fizică atmosferică și extraatmosferică de la Universitatea din Colorado din Boulder ; altul, un magnetometru  , a fost realizat la Centrul Spațial Goddard .

Lista instrumentelor incluse în PFP :

• SEP ( articol Solar Energetic P - particule solare de înaltă energie) [16]
• SWIA ( Solar Wind I on Analyzer — Analizor solar de ioni de vânt ) [17 ]
• SWEA ( Solar Wind Electron A nalyzer — Analizor de electroni solare eoliene ) [ 17]
• STATIC ( Compoziție supratermală și termică - Compoziție ionică super fierbinte și fierbinte ) [ 18 ]
• LPW ( Sondă Langmuir și Waves - Senzor Langmuir Wave ) [ 19 ]
• MAG ( Magnetometer - Magnetometer ) - o pereche de magnetometre cu inducție [ 14] [20] .

Pachetul de teledetecție ( RSP , „Kit de detecție la distanță”), fabricat la Laboratorul de fizică atmosferică și extraatmosferică de la Universitatea din Colorado din Boulder , își propune să determine caracteristicile generale ale atmosferei superioare și ale ionosferei [2] .

Lista dispozitivelor incluse în cererea de propuneri :

• IUVS ( Imaging Ultraviolet S pectrometer - Shooting Ultraviolet Spectrometer) [21] este conceput pentru a studia compoziția gazelor din straturile inferioare ale atmosferei, în special pentru a măsura concentrația de dioxid de carbon.

Spectrometrul de masă pentru gaze neutre și ionice ( NGIMS , „ Spectrometrul de masă neutru și ionic ”), fabricat la Centrul Spațial Goddard , este conceput pentru a măsura raporturile dintre concentrațiile ionilor și particulelor neutre, precum și pentru a studia compoziția izotopică a atmosferei . 2] [22] .

Complexul radio Elektra va oferi transfer de date între MAVEN și Pământ cu o viteză de 1 Kb/s până la 2 Mb/s .

Computerul de bord al dispozitivului este un computer cu o singură placă RAD750 .

MAVEN nu va fi angajat în căutarea directă a urmelor de viață, cu care roverul Curiosity este ocupat . Echipamentul său nu are un detector care să detecteze prezența metanului. Acest dispozitiv a fost planificat inițial, dar reducerile bugetare i-au forțat pe dezvoltatori să-l abandoneze.

Programul de zbor

Pe 18 noiembrie 2013 , la 13:28  EST ( 18:28  UTC ), un vehicul de lansare Atlas-5 (configurația 401) cu un aparat MAVEN la bord a fost lansat de pe rampa de lansare SLC-41 , Cape Canaveral [1] [5 ] ] [23 ] [13] .

22 septembrie 2014 la 02:24 UTC , după 10 luni de zbor, MAVEN a intrat pe o orbită eliptică în jurul lui Marte [6] (înălțimea apoapsis - 6000  km ; înălțimea periapsisului - 150 km ) [2] [13] .

În următoarele 6 săptămâni, MAVEN va fi transferat pe orbita finală a țintei; se vor face, de asemenea, echipamente științifice și măsurători de testare [2] .

Resursa MAVEN este calculată până în 2023.

Rezultate

Pe 5 noiembrie 2015, oamenii de știință de la NASA, pe baza rezultatelor sondei MAVEN, au raportat că vântul solar este responsabil pentru pierderea atmosferei lui Marte de-a lungul anilor, deoarece efectul de ecranare al câmpului magnetic global a fost pierdut din cauza răcirea planetei [24] [25] [26] .

În 2017 s-a confirmat faptul disipării atmosferice și, de asemenea (din nou pe baza datelor MAVEN) s-a clarificat că cel puțin 66% din volumul acesteia a fost disipat în acest fel [28] [29] .

Galerie

• Pregătirea sondei MAVEN

• MAVEN în procesul de construire

• Verificarea MAVEN după livrarea la Centrul Spațial Kennedy

• MAVEN pe orbita lui Marte, desen

Link -uri

• MAVEN pe site-ul NASA 
• MAVEN pe site-ul JPL 
• MAVEN pe site-ul web al Universității din Colorado Boulder 

Note

1. ↑ 1 2 3 SUA au lansat o sondă pentru a studia atmosfera lui Marte. . Preluat la 2 decembrie 2019. Arhivat din original la 7 iulie 2020. (nedefinit)
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Fișă informativă MAVEN  . Goddard Space Flight Center , NASA . Consultat la 18 septembrie 2013. Arhivat din original la 10 august 2014.
3. ↑ 1 2 Maven Probe : Five Facts About the New Martian Mission (18 noiembrie 2013). Preluat la 2 decembrie 2019. Arhivat din original la 15 septembrie 2015. (Rusă)
4. ↑ Atelierul comunității științifice MAVEN - Prezentări  . Universitatea din Colorado (10 decembrie 2012). Data accesului: 18 septembrie 2013. Arhivat din original pe 26 aprilie 2014.
5. ↑ 1 2 NASA începe pregătirile pentru lansarea unei noi sonde marțiane MAVEN . RIA Novosti (6 august 2013). Consultat la 18 septembrie 2013. Arhivat din original la 16 august 2013. (Rusă)
6. ↑ 1 2 MAVEN Sosește pe Marte. Arhivat pe 26 februarie 2019 la Wayback Machine 
7. ↑ MAVEN pe cale de a-și îndeplini misiunea științifică . Preluat la 2 decembrie 2019. Arhivat din original la 17 iunie 2019. (nedefinit)
8. ↑ MAVEN  (engleză)  (link inaccesibil) . Programul de explorare al planetei Marte . NASA . Consultat la 18 septembrie 2013. Arhivat din original pe 17 septembrie 2013.
9. ↑ JPL Close-Approach Data: C/2013 A1 (Siding Spring)  ( 2013-02-20 ultimele observații (arc=74 zile cu 134 obs)). Consultat la 12 februarie 2013. Arhivat din original pe 23 martie 2013.
10. ↑ 12 Curs de coliziune ? A Comet Heads for Mars  (în engleză) (27 martie 2013). Consultat la 20 septembrie 2013. Arhivat din original la 5 aprilie 2013.
11. ↑ Impactul cometei ar putea face Marte să arate ca Pământul, spune astronomul (28 februarie 2013). Preluat la 18 septembrie 2013. Arhivat din original la 10 martie 2013. (nedefinit)
12. ↑ MAVEN  Science . Universitatea din Colorado . Consultat la 18 septembrie 2013. Arhivat din original pe 21 septembrie 2013.
13. ↑ 1 2 3 4 Cronologia misiunii  (engleză)  (link indisponibil) . LASP, Universitatea din Colorado Boulder . Consultat la 20 septembrie 2013. Arhivat din original la 15 octombrie 2013.
14. ↑ 12 Nancy Neal Jones. NASA Goddard livrează magnetometre pentru următoarea misiune a NASA pe  Marte . Goddard Lansare nr. 12-047 . Centrul de zbor spațial Goddard al NASA ( 21 mai 2012). Consultat la 20 septembrie 2013. Arhivat din original pe 6 aprilie 2013.
15. ↑ 12 Instrumente _ _ _ LASP , Universitatea din Colorado Boulder . Consultat la 20 septembrie 2013. Arhivat din original pe 21 septembrie 2013. 
16. ↑ Particule energetice solare (SEP  ) . LASP , Universitatea din Colorado Boulder . Consultat la 20 septembrie 2013. Arhivat din original pe 21 septembrie 2013.
17. ↑ 1 2 Analizor solar de ioni de vânt (SWIA  ) . LASP , Universitatea din Colorado Boulder . Consultat la 20 septembrie 2013. Arhivat din original pe 21 septembrie 2013.
18. ↑ Compoziția ionică supratermală și termică (STATIC  ) . LASP , Universitatea din Colorado Boulder . Consultat la 20 septembrie 2013. Arhivat din original pe 21 septembrie 2013.
19. ^ Langmuir Probe and Waves (LPW  ) . LASP , Universitatea din Colorado Boulder . Consultat la 20 septembrie 2013. Arhivat din original pe 21 septembrie 2013.
20. ↑ Magnetometru (MAG  ) . LASP , Universitatea din Colorado Boulder . Consultat la 20 septembrie 2013. Arhivat din original pe 21 septembrie 2013.
21. ↑ Imaging Ultraviolet Spectrograph (IUVS  ) . LASP , Universitatea din Colorado Boulder . Consultat la 20 septembrie 2013. Arhivat din original pe 21 septembrie 2013.
22. ↑ Spectrometru de masă cu gaz neutru și ion (NGIMS  ) . LASP , Universitatea din Colorado Boulder . Consultat la 20 septembrie 2013. Arhivat din original pe 21 septembrie 2013.
23. ↑ Programul de lansare la nivel mondial  . Zbor spațial acum (14 septembrie 2013). Data accesului: 18 septembrie 2013. Arhivat din original pe 4 iunie 2010.
24. ↑ Chang, Kenneth Solar Storms scoate aerul de pe Marte, spune NASA . New York Times (5 noiembrie 2015). Consultat la 5 noiembrie 2015. Arhivat din original la 25 august 2019. (nedefinit)
25. ↑ Personal. VIDEO (51:58) - MAVEN - Măsurarea pierderii atmosferice a lui Marte . NASA (5 noiembrie 2015). Consultat la 5 noiembrie 2015. Arhivat din original la 25 august 2017. (nedefinit)
26. ↑ Vorontsov, Nikolai Vântul solar a fost acuzat că a distrus atmosfera lui Marte . N+1 (6 noiembrie 2015). Consultat la 30 iulie 2017. Arhivat din original la 30 iulie 2017. (nedefinit)
27. ↑ Jones, Nancy; Steigerwald, Bill; Brown, Dwayne; Webster, Guy Misiunea NASA oferă prima sa privire asupra atmosferei superioare marțiane . NASA (14 octombrie 2014). Data accesului: 15 octombrie 2014. Arhivat din original pe 19 octombrie 2014. (nedefinit)
28. ↑ MAVEN de la NASA dezvăluie că cea mai mare parte a atmosferei lui Marte a fost pierdută în spațiu . NASA (30 martie 2017). Preluat: 30 iulie 2017. (nedefinit)
29. ↑ S-a cunoscut cum era vremea înainte pe Marte . Indicator (31 martie 2017). Consultat la 30 iulie 2017. Arhivat din original la 30 iulie 2017. (nedefinit)

Dicționare și enciclopedii	Britannica (online)