Przygotowania do badań TGO w ramach misji ExoMars

images-duckduckgo-comMisja ExoMars wkroczyła w kolejną fazę. Orbiter TGO, który od 19. października 2016 roku krąży wokół Czerwonej Planety rozpoczął serię pomiarów kalibracyjnych, które mają przygotować go do badań atmosfery Marsa. Ostatnie dni to intensywna kampania testów wyposażenia robota. Naukowcy chcą dostroić bagaż naukowy zanim rozpoczną etap hamowania w atmosferze, który sprowadzi Trace Gas Orbiter na regularną orbitę dookoła planety, 400 km nad jej powierzchnią.

W tej chwili TGO okrąża Marsa po wysoce eliptycznej orbicie raz nurkując w atmosferę na wysokość ok 300 km a potem oddalając się od Marsa o prawie 100 tyś km. Pełna orbita trwa obecnie 4.2 dni. W chwili dotarcia do Marsa orbiter krążył po orbicie mniej więcej równoległej do równika Marsa. Po pierwszych manewrach przygotowujących do hamowania atmosferycznego, które odbyły się na początku tego roku, inklinacja (kąt między płaszczyznami orbity i równika planety) TGO wynosi 74 st, co pozwala jej na lepszą obserwację obydwu półkul planety oraz komunikację z robotami znajdującymi się na powierzchni.

exomars_science_orbit_1

Grafika pokazuje obserwacje naukowe TGO wykonane w trakcie jednej orbity dookoła Marsa w pierwszej fazie misji. Pojedyńcze pomiary uruchamiane były w określonych momentach na orbicie, co przedstawiono za pomocą kolorowych pasków i kropek.

Piloci misji w tej chwili dostrajają bagaż naukowy sondy. Dwa spektrometry są kalibrowane do pomiarów światła słonecznego przechodzącego przez atmosferę planety. Dzięki kalibracji nauczą się one również „podążać” za wskazanym obiektem. Uzyskane w ten sposób pomiary mają dostarczyć interesujących danych na temat gazowej powłoki Marsa. Przy okazji kalibracji TGO zrobi serię zdjęć Marsa w momencie największego zbliżenia.

Proces hamowania w górnej atmosferze rozpocznie się 15. marca i potrwa okrągły rok.

Niepomyślny los lądownika ExoMars Schiaparelli

schiaparelli_in_colourZdjęcia z orbitera NASA Mars Reconnaissance Orbiter potwierdzają niepomyślny los modułu lądownika misji ExoMars, który 19. października miał wylądować na powierzchni Marsa w regionie Meridiani Planum. 

Fotografie przedstawiają moduł lądownika Schiaparelli (w górnej części grafiki), osłonę i spadochron (lewa dolna część) i żaroodporną tarczę (prawa dolna część). Oko satelity NASA, kamera HiRISE, nie zdołała uchwycić wszystkich 3 elementów w trakcie przelotu 1. listopada. Dlatego do newsa załączono zdjęcie w odcieniach szarości z poprzedniego przelotu 25. października. Skala 10. metrów oznaczona na grafice odpowiada wszystkim 3 zdjęciom.

Inżynierowie ESA pracują nad danymi zebranymi od chwili odłączenia się lądownika od orbitera TGO. Na ich podstawie będą w stanie odtworzyć los modułu do czasu utraty kontaktu z satelitą. Przypuszcza się, że za niepomyślne lądowanie odpowiada błąd w oprogramowaniu, ale na oficjalną wersję wydarzeń musimy poczekać.

To co wiemy na pewno, to że lądownik zgodnie z oczekiwaniami wyhamował w atmosferze planety i otworzył spadochron. Po wyhamowaniu odrzucił żaroodporną tarczę i oddzielił się od osłony ze spadochronem. Z niewiadomych przyczyn niewielkie silniki odrzutowe, które miały sprowadzić go na bezpieczną wysokość 2 metrów nad powierzchnią wyłączyły się 50 sekund za wcześnie. Schiaparelli rozbił się o powierzchnię planety z prędkością około 300km/h i wybuchając wytworzył w powierzchnni niewielki krater.

To druga próba lądowania na powierzchni Czerwonej Planety w dorobku ESA i druga zakończona niepowodzeniem. Pierwszym utraconym lądownikiem był brytyjski robot Beagle 2 z którym utracono kontakt 25. grudnia 2003 roku. Beagle był częścią misji Mars Express.

ExoMars u celu, ciąg dalszy

Schiaparelli_separating_from_Trace_Gas_Orbiter-1-2.jpg

Po blisko 500 mln km podróży i niecały milion km przed Marsem roboty ExoMars wykonały dwa manewry: oddzielenia moduł Schiaparelli od Trace Gas Orbiter (w niedziele, 16.10) oraz wejścia TGO na orbitę Marsa (w poniedziałek, 17.10). Operacje przebiegły zgodnie z planem i obydwa roboty mogą bez przeszkód kontynuować misję.

Komunikaty radiowe potrzebują około 10 minut, żeby pokonać drogę z Ziemi do satelity i tyle samo czasu musimy czekać na potwierdzenia z robota oddalonego o miliony kilometrów. Wszystkie dane z aparatury nawigacyjnej satelity, informacje o jej „zdrowiu” i te zarejestrowane przyrządami naukowymi odbieramy na Ziemi z takim samym opóźnieniem, dlatego operacje związane z nawigacją bardzo odległych satelitów należy szczegółowo planować.

cu5lol_wyaalncb

Space Operations Centrum w Dramstadt, Niemcy na godzinę przed zaplanowanym manewrem

W związku z powyższym zdalne sterowanie „na żywo” jest niemożliwe. Jeśli chcemy wpłynąć na lot satelity po odległej orbicie, musimy przekazać mu paczkę instrukcji, które ten po otrzymaniu wykona krok po kroku, w miarę swoich możliwości. Jeśli w zaplanowanej sekwencji zabrakłoby istotnego detalu, na przykład polecenia wznowienia komunikacji z Ziemią, misje spotkałby tragiczny los – orbiter pozbawiony możliwości sterowania dołączyłby do tysięcy ciał niebieskich orbitujących Słońce. Pułapek związanych z planowaniem kosmicznych misji jest znacznie więcej…

Odłączenie modułu lądownika od satelity wiązało się ze zmianą masy obydwu robotów, pędzących z zawrotną prędkością blisko 6km/s (relatywnie do Marsa). To nie pozostało obojętne do stabilności ich lotu. Aby uniknąć ryzyka uszkodzenia, antena wysokiego zysku orbitera TGO złożyła się przed manewrem rozłączenia i na Ziemię docierał jedynie sygnał nadawany z niewielkiej anteny LGA, pozwalający określić trasę i stabilność satelity (dane telemetryczne liczone na podstawie efektu Dopplera – nauka to fajna rzecz, clrk). Szczegółowe informacje z podsystemów robota oraz odbieranie i nadawanie skomplikowanych sygnałów wymagają przepustowości, którą oferuje wyłącznie antena kierunkowa HGA (wyłączona na czas manewru ze względu na ryzyko uszkodzenia). Dlatego piloci misji na potwierdzenie musieli czekać do czasu aż TGO wykona cały zaplanowany program.

cu8cfaexgaevypa

Sygnał z HGA potwierdzający powodzenie operacji odłączenie lądownika od satelity, źródło: ESA Operations@Twitter.com

Szczęśliwie dla europejskiej i rosyjskiej agencji kosmicznej na kwadrans przed 7 wieczorem w niedzielę 16.10 radioteleskopy na Ziemi wznowiły komunikację z TGO – robot nadał potwierdzenie odłączenia modułu lądownika, co w centrum sterowania przyjęto z wielką ulgą.

Wymierzony z precyzją mistrza rzutów lotką lądownik mknie teraz w kierunku atmosfery Marsa. Obliczenie odpowiedniego kąta wejścia w gazową otoczkę planety było bardzo ważnym elementem planu. Gdyby kąt natarcia był zbyt duży, robot spłonąłby w atmosferze w wyniku przegrzania tarczy ochronnej. Jeden stopień za mało i Schiaparelli minąłby planetę mknąc bez celu w kierunku kosmicznej pustki.

Moduł lądownika nie ma możliwości ładowania baterii i tuż po odłączeniu od satelity przełączył się w tryb hibernacji, żeby zaoszczędzić ograniczony zapas energii. Kilowatogodziny zgromadzone w bateriach mają wystarczyć mu na przeprowadzenie manewru lądowania i 3-4 dni badań na powierzchni planety. Robot ma obudzić się na chwilę przed wejściem w atmosferę Marsa około godziny 16:42 w środę 19.10 czasu polskiego.

Satelita TGO pozbawiony ciężkiego lądownika mógł skorgować prędkość i tor lotu odpalając dwukrotnie niewielkie silniki odrzutowe. Pierwszy raz na niecałą minutę w celu poprawienia kierunku i drugi raz na ponad dwie godziny, żeby zwolnić o 1550 m/s. Teraz robot może zostać przechwycony przez grawitację Marsa. Gdyby oddzielenie lądownika od orbitera nie powiodło się, masa połączonych robotów byłaby zbyt duża dla hamującej siły silników odrzutowych i satelicie nie udałoby się wejść na orbitę dookoła Marsa. W takim wypadku piloci ExoMars musieliby czekać aż dwa lata (!) aż robot wykona pełną orbitę dookoła Słońca, tracąc przy tym prędkość wystarczająco, by przy następnym spotkaniu dać się przechwycić przez przyciąganie Czerwonej Planety.

tgoedm-arrival-512x384

Klatka z symulacji lotu TGO i lądownika Schiaparelli u celu podróży, źródło: ESA

W następnym poście postaram się streścić przebieg lądowania lądownika Schiaparelli na powierzchni planety. Do usłyszenia!

na podst. spaceflight101.com

Misja ExoMars wystartowała

pobranePierwsza z dwóch misji na Marsa realizowanych wspólnym wysiłkiem ESA i Roskosmos właśnie rozpoczęła 7-miesięczną podróż w kierunku Czerwonej Planety. Po dotarciu na orbitę europejski satelita rozpocznie badania marsjańskiej atmosfery.

Misja ExoMars wystartowała 14. marca o godzinie 10:31 (czasu środkowoeuropejskiego) z kosmodromu Bajkonur. Badawcze combo, satelitę Trace Gas Orbiter oraz moduł lądownika Schiaparelli, wyniosła na orbitę rosyjska rakieta Proton-M.

Ucieczka z ziemskiej grawitacji na okołosłoneczną orbitę transferową trwała do godziny 21:13 CET. Kilka minut później centrum kontroli w Darmstadt w Niemczech potwierdziło powodzenie startu i dobry stan ładunku. Satelita rozłożył panele słoneczne i jest w drodze na Marsa.

Start rakiety Proton M

Start rakiety Proton M z ładunkiem ExoMars

Podróż do celu potrwa do połowy października b.r. Po rozdzieleniu niecały 1 mln. km od planety moduł lądownika skieruje się na powierzchnię a satelita pozostanie na jej orbicie.

Misja naukowa TGO rozpocznie się 7 miesięcy po osiągnięciu Czerwonej Planety. Przez ten czas będzie on starał się ustabilizować swoją orbitę.

Lądownik Schiaparelli to test oraz demonstracja europejskiej technologii lądowania. Po udanym zejściu na powierzchnię moduł wykona kilka badań, m.in. nad powstawaniem burz pyłowych. Próba lądowania na Marsie to rozgrzewka przed następnym etapem ExoMars, który przewiduje wysłanie na powierzchnię łazika.

TGO będzie prowadził badania z wysokości 400km, poszukując rzadkich gazów w atmosferze planety. Wyposażenie satelity umożliwi odnalezienie wodnego lodu ukrytego pod powierzchnią planety, odkrycie źródła metanu oraz umożliwi komunikację z łazikiem ExoMars 2018.

Więcej informacji o ExoMars niebawem.

Deep Space Antenna 3 ESA już w użyciu

mars-photo-mars-express-december-2012Zdjęcie przyćmionej tarczy Marsa w pierwszej połowie miesiąca wykonał europejski satelita Mars Express. Widać na nim wulkany Olympus Mons, Arsia Mons, Pavonis Mons oraz Ascraeus Mons położone na wyżynie Tharsis. Jaśniejszy obszar na prawej krawędzi to północna czapa polarna Marsa. Niewiele brakowało a na zdjęciu zmieściłaby się również wschodnia krawędź systemu kanionów Valles Marineris. Zdjęcie zostało zrobione z odległości 9761 km.

To pierwszy pakiet danych odebranych przez najnowsze dziecko ESA, radioteleskop Deep Space Antenna, położony niedaleko miejscowości Malargüe w Argentynie. Zdjęcie zostało przekazane na Ziemię 18. grudnia, w dniu oficjalnej inauguracji stacji kierującej anteną. Sygnał dotarł na Ziemię po blisko 18 minutach, pokonując 327 mln km.

Malargüe to jedna z trzech anten typu Deep Space systemu ESA Estrack. Dwie pozostałe znajdują się w New Norcia w Autstralii i Cebreros w Hiszpanii. System ten ma zapewnić komunikację z odległymi o miliony kilometrów robotami europejskich misji oraz wspierać badania radioastronomiczne. Stacja w Malargüe ma rozpocząć pracę od przyszłego roku. Poniżej trochę technikaliów anteny ze strony ESA:

Talerz każdej anteny ma 35 metrów średnicy a wysokość wraz z ruchomą podstawą wynosi 40 m. Masa to 610 ton. Podstawa zapewnia stabilność i niezakłócone celowanie nawet przy wiejących silnych wiatrach. Pełen obrót anteny ma trwać 6 minut, podstawa zapewnia mobilność w każdym kierunku. Antena pracuje na częstotliwościach Ka w trybie odbiorczym oraz X w trybie nadawczo-odbiorczym. Główne funkcje to odbiór telemetrii, przesyłanie komend oraz pomiary radio-termiczne w celach naukowych.

W przyszłości uzupełnię posta o wiadomości o systemie Estrack.

na podst: astrowatch.net, esa.int

Rada Ministerialna ESA

źródło: DLR/CLRK

Na zdjęciu widzicie ministrów oraz przedstawicieli delegowanych przez rządy 20 krajów członkowskich i Kanady, członków Rady Ministerialnej ESA. W środku, w pierwszym rzędzie stoi Grażyna Henclewska, podsekretarz stanu w Ministerstwie Gospodarki. Rada od dwóch dni obraduje nad przyszłością europejskiej agencji.

Na spotkaniu m.in. wyrażono oficjalną zgodę na współpracę z Roskosmosem w misji ExoMars (więcej w odnośniku). Inne sprawy poruszane na forum dotyczyły przyszłości floty Ariana oraz niemieckiego planu misji księżycowej. Zaaprobowano także rezolucję o relacjach ESA z Unią Europejską, uściślającą stosunki między obydwiema organizacjami.

Uczestnicy Rady Ministerialnej ESA mogą po raz pierwszy zobaczyć polską flagę pomiędzy flagami innych państw członkowskich. Polska jest formalnie 20. członkiem agencji od poniedziałku (19. listopada).

Porozumienie akcesyjne z ESA

Wymiana dokumentów akcesyjnych, J-J. Dordain i W. Pawlak

13 września Polska i ESA wymieniły się dokumentami Porozumienia o Członkowstwie. To kolejny krok w kierunku pełnoprawnego udziału naszego kraju w Europejskiej Agencji Kosmicznej. Spodziewamy się ratyfikacji porozumienia przez rząd Francji w listopadzie tego roku – wtedy oficjalnie Polska stanie się dwudziestym członkiem ESA.

W ceremoni, która odbyła się w Centrum Nauki Kopernik w Warszawie brali udział przewodniczący ESA Jean-Jacques Dordain, minister gospodarski Waldemar Pawlak i inni przedstawiciele rządu związani ze sprawami rozwoju nauki i eksploracji kosmosu.

Nasz sojusz z agencją sięga 1994 roku, wtedy jako pierwszy kraj Wschodniej Europy nawiązaliśmy współpracę z ESA. Braliśmy udział w takich projektach jak Integral, Rosetta, BepiColombo i Solar Orbiter. W tym roku mikro-satelita PW-Sat wraz z 7 innymi studenckimi projektami został wyniesiony przez rakietę Vega w przestrzeń kosmiczną. Autorami tego projektu byli studenci politechniki warszawskiej.

ESA powstała w 1975 roku z połączenia Europejskiej Agencji Badań Kosmicznych (ESRO) i Europejskiej Organizacji Rozwoju Rakiet Nośnych (ELDO). Celem agencji jest zapewnienie współpracy w badaniach kosmicznych i rozwoju technologii je wspierających pomiędzy krajami Europy. Realizacja tych założeń jest nakierowana na korzyści dla obywateli krajów stowarzyszonych. Osiągnięcia ESA nie mogą posłużyć celom militarnym. Więcej informacji o agencji można znaleźć na oficjalnej stronie, niestety jeszcze nie po polsku.

[UPDATE] w pierwszej wersji tekstu wkradł się chochlik i podmienił autorów projektu PW-SAT. Poprawiliśmy, pokrzywdzonych przepraszamy 🙂

Szansa dla ExoMars

Dodatkowy budżet w wysokości 80 mln euro trafił na konto rezlizacji ExoMars. Tym samym dotychczasowe wydatki na europejski projekt badania atmosfery i lądowania na Czerwonej Planecie urosły do 481 mln euro. Całkowity koszt misji szacuje się na 1,2 mld euro. ESA przewiduje, że do 2016 roku jest w stanie przeznaczyć na ten cel do 850 mln euro. Budżet ExoMars jest wciąż bardzo niepewny.

Decyzję o dodatkowych środkach podjęto na spotkaniu zarządu ESA w siedzibie agencji w Paryżu 14. czerwca. Następne spotkanie i dyskusja nad funduszem ExoMars zaplanowane jest na listopad. Wtedy agencja ma ostatecznie zadecydować czy jest misja, wspierana przez Rosję dojdzie do skutku.

ExoMars składa się z dwóch etapów. W 2016 roku rosyjska rakieta Proton miałaby wynieść na orbitę Marsa satelitę komunikacyjnego oraz lądownik. Dwa lata później, w 2018 roku kolejny Proton miałby dostarczyć na Czerwoną Planetę kapsułę z europejskim łazikiem. Pomimo zainwestowania na ten cel blisko 500 mln euro wciąż nie ma pewności, czy misja dojdzie do skutku.

Główny podwykonawca ESA, Thales Alenia Space przyznaje, że finansowanie na raty to nie najszczęśliwszy sposób realizowania programu. Firma zapewnia jednak, że dołoży wszelkich starań, żeby w terminie ukończyć prace nad satelitą i lądownikiem.

Z zainteresowaniem przyglądamy się pracy nad ExoMars. Teraz, gdy Polska stała się państwem członkowskim ESA możemy mówić, że to także nasza misja.

Polska pełnoprawnym członkiem Europejskiej Agencji Kosmicznej ESA

Cytat

Dnia 12. czerwca na posiedzeniu Rady Ministrów zapadła decyzja o przystąpienia Polski do Europejskiej Agencji Kosmicznej. O decyzji rządu poinformował minister spraw zagranicznych R. Sikorski na swoim koncie na Twitterze.

Negocjacje pełnego członkowstwa Polski w agencji rozpoczęły się jesienią 2011 roku a skończyły w kwietniu br. Zwieńczeniem trwającego od 1994 roku procesu współpracy Polski z agencją będzie akces, który oficjalnie nastąpi jesienią 2012 roku. Nie znamy jeszcze dokładnej daty, informację na pewno w sowim czasie znajdziecie na blogu.

Dotychczasowe umowy nakładały na Polskę obowiązek finansowania w części badań ESA. Po przystąpieniu Polski do agencji, nasi naukowcy i placówki badawcze mają prawo pobierać pieniądze na badania z budżetu ESA. W ten sposób przynajmniej cześć z blisko 2 mld złotych przeznaczonych na agencję wróci do kraju pod postacią inwestycji w badania i rozwój.

Nie trzeba chyba nikogo przkeonywać o pozytywnych skutkach przystapienia dla gospodarki i rozwoju kraju. Kosmos przestaje być domeną naukowców, coraz częściej mówi się choćby o wydobywaniu surowców poza Ziemią. W ciągu najbliższych dziesięcioleci możemy spodziewać się kosmicznej rewolucji, a dzięki członkowstwu sami staniemy się jej częścią.

Marsjański kombinezon w Krainie Lodowych Gigantów

Tytuł może kojarzyć się bardziej z mitologią Wikingów ale nic bardziej mylnego. Jak zwykle będzie o nauce i o Marsie. od 27 kwietnia do 1 maja w jaskiniach austriackich Alp testowano 6 robotów z całego świata (w tym z Polski) i prototyp kombinezonu marsjańskiegoLogo of the Austrian Space Forum Aouda.X . Eksperymenty przeprowadzili naukowcy z austriackiej agencji kosmicznej ÖWF (Österreichisches Weltraum Forum) wraz z  przedstawicielami NASA i 11 innych krajów zaangażowanych w badania.

Miejsce testów wybrano nieprzypadkowo. Pisałem już w jednym z poprzednich postów, że życie, o ile istnieje na Marsie, najprawdopodobniej ukrywa się w jaskiniach i skalnych szczelinach. Mikroklimat oraz osłona przed szkodliwym promieniowaniem mogą stworzyć warunki odpowiadające prostym organizmom. Właśnie dlatego austriaccy astrobiologowie swój sprzęt do badań postanowili sprawdzić w zamarźniętych grotach Alp. Temperatura w jaskiniach Eisreisenweltu nigdy nie przekracza granicy topnienia lodu. Naukowcy spodziewają się, że podobne, wyciosane przez erozję i lód formacje występują na Marsie „…należy więc wykorzystać miejsce tu na Ziemi do sprawdzenia sprzętu, który być może poleci kiedyś na Marsa” to słowa Gernot Grömera, zarządzającego ÖWF.

Aouda_G_Groemer_2_medium.jpg

Kombinezon AOUDA.X, źr. OWF

Sprawdzono jak w terenie sprawdzi się kombinezon AOUDA.X. „Ubranie” to jest wyposażone w zaawansowany system komunikacji i integruje się z użytkownikiem oraz centrum dowodzenia, do którego przekazuje informacje o stanie astronauty oraz warunkach zewnętrznych. Tkanina Kevlar-Panox z dodatkiem aluminium  z jakiej wkonano kombinezon izoluje noszącego od warunków zewnętrzynch, jest też bardzo wytrzymała. Komputer kombinezonu pozwala kontrolować skład mieszanki jaką oddycha użytkownik. Wyposażenie kombinezonu ma pozwolić na przeprowadzenie wielu związanych z eksploracją marsa zadań. Całość na Ziemi waży 45kg. Kombinezon został zaprojektowany w Austrii i jest to jeden z 4 proponowanych dotychczas strojów ochronnych dla „marsonautów”.

Kombinezon w akcji

Założenie tego marsjańskiego stroju zajęło ponad 2 godziny a w trakcie eksperymentu wyszła na jaw poważna niedoskonałość systemu komunikacji astronauty z bazą. Słuchawka z mikrofonem zwyczajnie zsunęły się z głowy badacza. Poprawienie słuchawki nie wchodzi w grę z powodu hełmu, którego przecież nie można zdjąć. Drobna rzecz, a w prawdziwej misji mogła by okazać się katastrofalna w skutkach. Grömer zapewnia, że do inżynierów projektujących kombinezon trafi znacznie więcej pożytecznych danych. Moim zdaniem nie powinni się oni skupiać na interfejsie użytkownika a znacznie więcej wysiłku włożyć w mechaniczną stronę używania kombinezonu. 2 godziny to stanowczo za długo jak na założenie stroju.

Relację video serwisu Der Spiegel możecie obejrzeć tutaj. Roboty przetestowane w badaniu to temat kolejnego (a nawet kilku) postów. Autorami jednego z urządzeń są Polacy – gratulujemy! z całych sił trzymamy kciuki za dalsze powodzenie w drodze na Czerwoną Planetę, do zobaczenia!