ExoMars Trace Gas Orbiter

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
ExoMars Trace Gas Orbiter
L'ExoMars Trace Gas Orbiter amb el vehicle europeu de demostració de descens i aterratge
COSPAR ID 2016-017A
Núm. SATCAT 41388
Lloc web exploration.esa.int/mars
Duració de la missió 7 anys (planejat)[1][2]
Propietats de la nau espacial
Fabricant Thales Alenia Space
Massa de llançament TGO: 3732 kg[3]
EDM: 600 kg
Massa seca TGO: 1432 kg
Massa de la càrrega útil TGO: 116 kg
EDM: 5 kg
Potència ~2000 W (20m2 sistema fotovoltaic a 140 W)
Inici de la missió
Data de llançament 14 de març de 2016 (2016-03-14)
09:31 UTC[4]
Coet Proton-M/Briz-M
Lloc de llançament Baikonur 200/39
Contractista Khrunichev
Paràmetres orbitals
Sistema de referència Areocèntric
Règim Circular
Excentricitat 0
Periareion 400 km
Apoareion 400 km
Inclinació 74 graus
Període 120 minuts
Època planejat
Orbitador de Mart
Components de la nau espacial TGO
Inserció orbital 19 d'octubre de 2016 (2016-10-19) (planejat)
Mòdul de descens de Mart
Components de la nau espacial EDM
Data d'aterratge 19 d'octubre de 2016 (2016-10-19) (planejat)
Lloc d'aterratge Meridiani Planum
Telescopi principal
Nom CaSSIS
Diàmetre 13,5 cm
Longitud focal 88 cm
Longituds d'ona de 0,475 µm (blau)
a 0,95 µm (proper-infraroig)
Instruments
NOMAD Nadir and Occultation for MArs Discovery
ACS Atmospheric Chemistry Suite
CaSSIS Colour and Stereo Surface Imaging System
FREND Fine Resolution Epithermal Neutron Detector

ExoMars
ExoMars rover
Modifica dades a Wikidata

L'ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) és un orbitador de recerca atmosfèrica i transportador del mòdul de descens Schiaparelli cap a Mart el 2016 com a part de la missió ExoMars liderada per l'ESA.[5][6] La missió seguirà amb l'astromòbil ExoMars en 2018,[7] en què l'orbitador TGO llançat en 2016 servirà també com a enllaç de comunicacions entre la Terra i l'astromòbil.

El TGO lliurarà el mòdul de descens estàtic ExoMars Schiaparelli i llavors procedirà a registrar les fonts de metà (CH4) i altres gasos al planeta roig que podrien ser evidència d'una possible activitat biològica o geològica. Aquesta investigació també ajudarà a seleccionar el lloc d'aterratge de l'astromòbil ExoMars que serà llançat en el 2018, i buscarà biomolècules i biosignatures. El TGO i el mòdul de descens combinats resulten ser la nau espacial més pesada mai enviada a Mart.[8]

Història[modifica | modifica el codi]

Les investigacions amb els observatoris terrestres i espacials han demostrat la presència de petites quantitats de metà en l'atmosfera de Mart que sembla variar amb la ubicació i l'hora.[9][10][11] Això pot indicar la presència de vida microbiana a Mart, o un procés geoquímic com pot ser el vulcanisme o activitat hidrotermal.[12][13][14][15]

El repte de discernir la font de metà en l'atmosfera de Mart va portar a la planificació independent per l'ESA i la NASA d'un orbitador cadascun que portaria instruments amb la finalitat de determinar si la seva formació és d'origen biològic o geològic,[16][17] així com els seus productes de descomposició, com ara el formaldehid i el metanol.

Intent de col·laboració amb la NASA[modifica | modifica el codi]

El Mars Science Orbiter (MSO) de la NASA es va preveure originalment en 2008 amb l'objectiu de llançament de finals de 2013.[18][19] Els funcionaris de la NASA i l'ESA van acordar en comú els recursos i els coneixements tècnics i col·laborar per posar en marxa un únic vehicle orbital.[20] L'acord, anomenat Mars Joint Exploration Initiative, es va signar el juliol de 2009 i proposat utilitzar un coet Atlas en comptes d'un Soiuz, que va alterar significativament l'ajust tècnic i financer de la missió ExoMars europea. Atès que l'astromòbil ExoMars es va planejar originalment per ser llançat juntament amb el TGO, un futur acord requeriria que l'astromòbil perdés el pes suficient per adaptar-se a bord del coet Atlas amb l'orbitador de la NASA.[21] En lloc de reduir la massa del vehicle, gairebé es va duplicar quan la missió es va combinar amb altres projectes per a un programa de múltiples naus espacials dividides en dos llançaments Atlas V:[20][22][23] l'ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) es va fusionar amb el projecte, que transportaria un mòdul de descens meteorològic programat per al seu llançament en 2016. L'orbitador europeu portaria diversos instruments destinats originalment pel MSO de la NASA, de manera que l'agència estatunidenca va reduir els objectius i es va centrar en els instruments de detecció de traces de gasos atmosfèrics per a la seva incorporació en l'ExoMars Trace Gas Orbiter de l'ESA.[6][19][24]

Sota el pressupost de l'any fiscal de 2013 del President Obama lliurat el 13 de febrer de 2012, la NASA va posat fi a la seva participació en l'ExoMars a causa de les retallades pressupostàries per tal de pagar per l'excés de despeses del Telescopi espacial James Webb.[25] Amb fons de la NASA per a aquest projecte cancel·lat, la majoria dels plans de l'ExoMars van haver de ser reestructurats.[26]

Col·laboració amb Rússia[modifica | modifica el codi]

El 15 de març de 2012, el Consell de governants de l'ESA va anunciar que segueix endavant amb el seu programa ExoMars en col·laboració amb l'Agència Espacial Russa (Roscosmos), amb la previsió de contribuir amb dos vehicles de llançament de càrregues pesades Protó i addicionalment un sistema d'entrada, descens i aterratge per la missió d'astromòbil de 2018.[27][28][29][30][31]

Segons la proposta de col·laboració amb Roscosmos, la missió ExoMars es divideix en dues parts: la missió d'orbitador/mòdul de descens al març de 2016 que inclou el TGO i un mòdul de descens estacionari de 2,4 m de diàmetre fabricat per l'ESA anomenat Schiaparelli;[32] això serà seguit per la missió ExoMars rover en 2018[7] —també per ser llançat amb un coet rus Protó.

Especificacions[modifica | modifica el codi]

Mida del Trace Gas Orbiter comparat amb la Mars Express i un humà

Les especificacions són les següents:[33]

Dimensions
  • Bus central de 3,5m × 2m × 2m [34]
Propulsió
  • Motor principal de bicombustible líquid a 424 N que s'utilitzarà per entrar en l'òrbita de Mart i les maniobres
Energia
  • 20m2 de panells solars enterament coberts amb cèl·lules i capaç de girar en un grau, generant 2000 W de potència a Mart
Bateries
  • 2 mòduls de bateries d'ió liti amb aproximadament una capacitat total de 5100 watt hores per proporcionar energia durant els eclipsis durant la missió primària
Comunicació
Control tèrmic
  • Control d'eixos de guinyada de la nau espacial per assegurar les tres cares que contenen la càrrega útil científica segueixen fredes
Massa
  • 3732 kg – massa del TGO
  • 4332 kg – massa de llançament incloent el mòdul de descens Schiaparelli[8]
Càrrega útil
  • Fins a 135,6 kg d'instruments científics

Ciència[modifica | modifica el codi]

Model a escala del ExoMars Trace Gas Orbiter aparegut durant el Paris Air Show 2015

El TGO es separarà del mòdul de descens ExoMars Schiaparelli i proporcionarà de relé de telecomunicacions per a 8 sols després de l'aterratge. Llavors el TGO a poc a poc realitzarà una aerofrenada durant set mesos en una òrbita més circular per a les observacions científiques i proporcionarà un relé de comunicacions per a l'ExoMars rover per a ser llançat en 2018, i continuarà servint com un satèl·lit de retransmissió per a futures missions sobre sòl marcià fins al 2022.[2]

La missió cartografiarà els nivells d'hidrogen just sota la superfície de Mart.[35] Llocs en els quals es troba l'hidrogen poden indicar dipòsits de gel d'aigua, el que podria ser útil per a futures missions tripulades.

En particular, la missió es caracteritza per la localització de la variació temporal i espacial de les fonts per a una àmplia llista de traces de gasos atmosfèrics. Si es troba metà (CH
4
) en presència de propà (C
3
H
8
) o età (C
2
H
6
), resulta que hi haurà un fort indici que els processos biològics estan involucrats.[36] No obstant això, si el metà es troba en la presència de gasos com ara el diòxid de sofre (SO
2
), això seria una indicació que el metà és un subproducte dels processos geològics.[37]

Detecció

La naturalesa de la font de metà requereix mesuraments d'un conjunt de traces de gasos per tal de caracteritzar els possibles processos bioquímics i geoquímics. L'orbitador té una sensibilitat molt alta a (almenys) les següents molècules i els seus isòmers isotòpics: aigua (H
2
O
), hidroperoxil (HO
2
), nitrogen diòxid (NO
2
), òxid nitrós (N
2
O
), metà (CH
4
), acetilè (C
2
H
2
), etilè (C
2
H
4
), età (C
2
H
6
), propà (C
3
H
8
),[cal citació] formaldehid (H
2
CO
), àcid cianhídric (HCN), àcid sulfhídric (H
2
S
), sulfur de carbonil (OCS), diòxid de sofre (SO
2
), clorur d'hidrogen (HCl), monòxid de carboni (CO) i ozó (O
3
). Les sensibilitats de detecció es troben en nivells de 100 parts per trilió, millorat a 10 parts per bilió o millor fent una mitjana d'espectres, que podria ser presa en diversos espectres per segon.[38]

Caracterització
  • La variabilitat espacial i temporal: cobertura de latitud i longitud diverses vegades en un any de Mart per determinar les fonts regionals i les variacions estacionals (informats a ser grans, però encara controvertida amb la comprensió actual de la fotoquímica en fase gasosa a Mart.)
  • La correlació de les observacions de concentració amb paràmetres ambientals de temperatura, pols i aerosols de gel (llocs potencials per a la química heterogènia.)
Localització
  • Mapeig de múltiples rastrejadors (p.ex., aerosols, vapor d'aigua, CO, CH
    4
    ) amb diferents temps de vida fotoquímics i correlacions ajuda a restringir els models de simulació i els punts de les regions de font/embornal.
  • Per aconseguir la resolució espacial requerida per localitzar les fonts podria requerir la localització de molècules en la part ~ 1 per mil milions de concentració.

Càrrega útil[modifica | modifica el codi]

Com el Mars Reconnaissance Orbiter, el Trace Gas Orbiter és un orbitador híbrid de ciència-telecomunicacions.[39] La massa de la càrrega científica és d'aproximadament de 115 kg i consisteix en:[40][41]

  • Nadir and Occultation for Mars Discovery (NOMAD) conté dos canals d'espectròmetre infraroig i un d'ultraviolat. Desenvolupat per Bèlgica.
  • Atmospheric Chemistry Suite (ACS) té tres canals d'espectròmetre infraroig [42][43] Desenvolupat per Rússia.
NOMAD i ACS proporcionen la més àmplia cobertura espectral dels processos atmosfèrics de Mart fins ara.[39][44] Dues vegades per òrbita, a l'alba i al capvespre local, que podran observar el Sol que brilla a través de l'atmosfera. És possible la detecció de traces atmosfèriques en nivell de parts per mil milions (de l'anglès parts-per-billion o ppb).
  • Color and Stereo Surface Imaging System (CaSSIS) és una càmera estereogràfica d'alta resolució (4,5 m/píxel) per a la construcció de models d'elevació digitals exactes de la superfície de Mart. També serà una eina important per a la caracterització de candidats d'ubicació dels llocs d'aterratge per a futures missions. Desenvolupat per Suïssa.
  • Fine Resolution Epithermal Neutron Detector (FREND) és un detector de neutrons que pot proporcionar informació sobre la presència d'hidrogen, en forma d'aigua o minerals hidratats, a la capa superior de la superfície de Mart.[43] Desenvolupat per Rússia.

Relé de telecomunicacions[modifica | modifica el codi]

A causa dels desafiaments de l'entrada, descens i aterratge, els mòduls d'aterratge de Mart són molt limitats en massa, volum i potència. Per a les missions aterrades, això col·loca severes restriccions en la mida de l'antena i la potència de transmissió, que al seu torn redueixen en gran mesura la capacitat de comunicació directa amb la Terra en comparació amb la nau espacial orbital. Com a exemple, la capacitat d'enllaços descendents en els astromòbils Spirit i Opportunity tenir solament 1/600a part la capacitat de baixada de dades de la Mars Reconnaissance Orbiter. La comunicació en relé adreça aquest problema en permetre que els vehicles en la superfície de Mart puguin comunicar-se utilitzant majors velocitats de dades a través d'enllaços de curt abast als orbitadors de Mart propers, mentre que l'orbitador assumeix la tasca de comunicar a través de l'enllaç de llarga distància a la Terra. Aquesta estratègia relé ofereix una varietat de beneficis clau pels mòduls d'aterratge a Mart: l'augment de volum de dades que retornen, els requisits d'energia reduïts, sistema de comunicacions de massa reduïda, augment de les oportunitats de comunicació, les comunicacions robustes d'esdeveniments crítics i ajuda de navegació in situ.[45] La NASA va proporcionar un relé de telecomunicacions Electra i un instrument de navegació per assegurar les comunicacions entre les sondes i astromòbils en la superfície de Mart i els controladors a la Terra.[46] El TGO proporcionarà al mòdul de descens Schiaparelli i l'ExoMars rover com un relé de telecomunicacions; a més que també servirà com un satèl·lit de retransmissió per a futures missions fins al 2022.[2]

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Portal

Portal: Espai

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. «ExoMars Orbiter and EDM Mission (2016)». ESA, 13 març 2014. [Consulta: 4 setembre 2015].
  2. 2,0 2,1 2,2 Allen, Mark; Witasse, Olivier. MEPAG June 2011. Jet Propulsion Laboratory, 16 juny 2011. «2016 ESA/NASA ExoMars Trace Gas Orbiter»  (PDF)
  3. «Mission Story:2016 EXOMARS Mission- Trace Gas Orbiter and EDM». Planex News, 30 juny 2015. [Consulta: 4 setembre 2015].
  4. «Russian, EU Space Agencies Propose to Delay Joint Mission to Mars». Sputnik News [Moskow], 18 setembre 2015 [Consulta: 19 setembre 2015].
  5. J. L. Vago. Planetary Science Decadal Survey (PDF). ESA, 10 setembre 2009. «Mars Panel Meeting» 
  6. 6,0 6,1 MEPAG Report to the Planetary Science Subcommittee Author: Jack Mustard, MEPAG Chair. 9 July 2009 (pp. 3)
  7. 7,0 7,1 «Money Troubles May Delay Europe-Russia Mars Mission». Agence France-Presse. Industry Week, 15 gener 2016 [Consulta: 16 gener 2016].
  8. 8,0 8,1 Elizabeth Gibney. «Mars launch to test collaboration between Europe and Russia». Nature, 11 març 2016. DOI: 10.1038/nature.2016.19547 [Consulta: 14 març 2016].
  9. Mars Trace Gas Mission (10 September 2009)
  10. Mumma, Michael J.; Villanueva, Geronimo L.; Novak, Robert E.; Hewagama, Tilak; Bonev, Boncho P.. «Strong Release of Methane on Mars in Northern Summer 2003». Science, 323, 5917, 20 febrer 2009, pàg. 1041–1045. Bibcode: 2009Sci...323.1041M. DOI: 10.1126/science.1165243. PMID: 19150811.
  11. Hand, Eric. «Plumes of methane identified on Mars». Nature News, 21 octubre 2008 [Consulta: 2 agost 2009].
  12. Making Sense of Mars Methane (June 2008)
  13. Steigerwald, Bill. «Martian Methane Reveals the Red Planet is not a Dead Planet». NASA's Goddard Space Flight Center. NASA, 15 gener 2009 [Consulta: 24 gener 2009].
  14. Howe,, K. L.. "Methane Production by Methanogens in Perchlorate-Supplemented Media." (PDF) a 40th Lunar and Planetary Science Conference (2009).  
  15. Levin, Gilbert V. Levin «Methane and life on Mars». Proc. SPIE, 7441, 74410D, 3 setembre 2009, pàg. 74410D. DOI: 10.1117/12.829183.
  16. Rincon, Paul. «Agencies outline Mars initiative». BBC News, 9 juliol 2009 [Consulta: 26 juliol 2009].
  17. «NASA orbiter to hunt for source of Martian methane in 2016». Thaindian News, 6 març 2009 [Consulta: 26 juliol 2009].
  18. Mars Trace Gas Mission – Science Rationale & Concept (10 September 2009)
  19. 19,0 19,1 «Report to MEPAG on the ESA-NASA Joint Instrument Definition Team (JIDT) for the Proposed 2016 Orbiter-Carrier». NASA, 29 juliol 2009. [Consulta: 4 setembre 2015].
  20. 20,0 20,1 «ESA Proposes Two ExoMars Missions». Michael A. Taverna. Aviation Week, 19 octubre 2009 [Consulta: 30 octubre 2009].
  21. NASA Could Take Role in European ExoMars Mission 19 June 2009
  22. Amos, Jonathan. «Europe's Mars plans move forward». BBC News, 12 octubre 2009 [Consulta: 12 octubre 2009].
  23. «ESA Proposes Two ExoMars Missions». Michael A. Taverna. Aviation Week, 19 octubre 2009 [Consulta: 23 octubre 2009].
  24. «ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO)». European Space Agency, 6 gener 2012. [Consulta: 19 març 2012].
  25. «Experts React to Obama Slash to NASA's Mars and Planetary Science Exploration». Ken Kremr. Universe Today, 1 febrer 2012 [Consulta: 18 febrer 2012].
  26. «Have Europe's Martian exploration plans been derailed by America?». Megan Whewell. MSN News, 15 febrer 2012 [Consulta: 15 febrer 2012].
  27. «Europe Joins Russia on Robotic ExoMars». Amy Svitak. Aviation Week, 16 març 2012 [Consulta: 16 març 2012].
  28. «ESA Ruling Council OKs ExoMars Funding». Peter B. de Selding. Space News, 15 març 2012 [Consulta: 16 març 2012].
  29. «NASA drops ExoMars missions in 2013 budget». Optics, 15 febrer 2012 [Consulta: 15 febrer 2012].
  30. Spacewatch: Uncertainties for ExoMars
  31. «Europe still keen on Mars missions». Jonathan Amos. BBC News, 15 març 2012 [Consulta: 16 març 2012].
  32. «ExoMars». Russian Space Web. [Consulta: 22 octubre 2013].
  33. «ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO)». European Space Agency (ESA), 12 juliol 2012. [Consulta: 8 març 2014].
  34. Evolution of the Trace Gas Orbiter specifications, according to ESA. Russian Space Web. Anatoly Zak. 3 March 2016.
  35. Grayzeck, Ed. «ExoMars 2016 - NSSDCA ID: EXOMARS16». NASA News, 2015 [Consulta: 15 març 2016].
  36. Montmessin, F. «Atmospheric Chemistry Suite: Science Overview» (PDF). LATMOS CNRS, France. [Consulta: 14 març 2016]. «Determining the origin of methane on Mars can only be addressed by looking at methane isotopologues and at higher alkanes (ethane, propane) - page 44.»
  37. McKie, Robin. «'Giant nose in the sky’ ready for lift-off in mission to sniff out traces of life on Mars». The Guardian, 20 febrer 2016 [Consulta: 21 febrer 2016].
  38. Vandaele, A. C.. «NOMAD, a spectrometer suite for nadir and solar occultation observations on the ExoMars Trace Gas Orbiter». [Consulta: 4 setembre 2015].
  39. 39,0 39,1 J Vago et al., "ExoMars, ESA’s next step in Mars exploration", ESA Bulletin magazine, number 155, August 2013, pages 12–23
  40. «ExoMars Trace Gas Orbiter Instruments». ESA, 20 febrer 2014. [Consulta: 8 març 2014].
  41. Zak, Anatoly. «Trace Gas Orbiter might help unlock mysteries of Mars». Russian Space Web, 25 febrer 2016. [Consulta: 26 febrer 2016].
  42. Europe to invest 12 bln euros in a new space Odyssey, by Olga Zakutnyaya. Space Daily, 25 November 2012.
  43. 43,0 43,1 «Russia to Construct Landing Pad for Russian-European "ExoMars-2018" Space Mission». RIA Novosti [Russia], 4 agost 2014 [Consulta: 5 agost 2014].
  44. «Europe». Jonathan Amos. BBC News, 18 juny 2013 [Consulta: 18 juny 2013].
  45. Relay Orbiters for Enhancing and Enabling Mars In Situ Exploration (15 September 2009)
  46. «U.S., Europe Won't Go It Alone in Mars Exploration». Peter B. de Selding. Spacew News, 26 setembre 2012 [Consulta: 27 setembre 2012].

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]