WikiDer > MAVEN

MAVEN
Die Sonde MAVEN.
Organisation	NASA
Hauptauftragnehmer	Lockheed Martin[1]
Missionsname	Marsatmosphäre und flüchtige EvolutionN / 39378
Erscheinungsdatum	18. November 2013
Startbasis	Cape Canaveral AFS, SLC-41
Startprogramm	Atlas V-401
Masse	Gesamt: 2454 kg Leer: 809 kg Instrumente: 65 kg
Ziel	Mars
Umlaufbahn um den Himmelskörper	22. September 2014
Portal    Astronomie

MAVEN ist ein amerikanisch unbemannter Raumflug nach Mars ab 2013. Die Abkürzung MAVEN steht für ichars einstimmungsvoll und Volatil EvolutioNein. Der Zweck dieser Mission ist die Atmosphärenforschung, um die großen Klimaänderungen, die auf dem Mars im Laufe der Zeit aufgetreten sind, besser zu verstehen. Es ist das zweite Projekt aus NASA's Mars Scout-Programm, das auf kleinere und billigere Missionen abzielt.

Forschungsziele

MAVEN forscht an den oberen Atmosphärenschichten, den Ionosphäre und sehen Sie, wie sie auf die Sonne und die reagieren Sonnenwind. Die von der Sonde Gesammelte Daten bieten Experten neue Einblicke in die Vergangenheit der Marsatmosphäre, den Klimawandel, das Vorhandensein von flüssigem Wasser und ob Leben jemals möglich war. Zu diesem Zweck untersuchen Wissenschaftler, wie die Atmosphäre feucht wird flüchtigElemente verliert an Platz. Bestimmtes Kohlendioxid (CO₂), molekularer Stickstoff (Nein₂) und Wasserdampf (H₂O) sind interessant.^[2]MAVEN ist der erste Entdecker, dessen Hauptaufgabe die Atmosphärenforschung ist.^[3]

Mars in ferner Vergangenheit

MAVENs Mission liefert ein besseres Verständnis der großen klimatischen Veränderungen, die der Rote Planet während seiner Existenz durchgemacht hat. Vor Milliarden von Jahren hat der Mars möglicherweise die richtigen Lebensbedingungen für Mikroorganismen. Durch den starken Klimawandel verschwand der größte Teil der Atmosphäre und damit das flüssige Wasser an der Oberfläche. Durch MAVEN Die Wissenschaft kann genauer bestimmen, wie und mit welcher Geschwindigkeit atmosphärische Gase an den Weltraum verloren gehen. Dies ermöglicht ein besseres Verständnis dafür, wie das Klima zu dieser Zeit, geologisch und geochemisch Umstände zu der Zeit. Damit lässt sich genauer bestimmen, ob auf dem Roten Planeten jemals Leben möglich war.^[4]

Konstruktion

Das MAVEN während der Bauphase, ohne Sonnenkollektoren

Struktur

MAVEN ist insgesamt 3,47 m hoch und 2,29 m breit. Die Grundstruktur ist eine kubische Form von 2,30 m x 2,30 m x 2,00 m mit zwei Solarpanel-Flügeln. Der Würfel besteht aus AluminiumWabenplatten überdeckt von Graphit-zusammengesetzt Platten. In der Mitte ist der Kraftstofftank mit a Durchmesser von 1,30 m und einem Fassungsvermögen von 1640 l Hydrazin angewendet.

Mit aufgeklapptem Solarplatten beträgt die Spannweite 11,43 m Die vier Sonnenkollektoren decken eine Fläche von 12 m² ab und sind mit mehr als 2000 . ausgestattet Solarzellen. In der Nähe des Mars erwachen diese (je nach Orbitalposition) 1150 bis 1700 W auf. Diese bieten zwei Litium-Ionen-Batterie's mit einer Kapazität von 55. je Ah von Strom. Die Sonnenkollektoren haben eine Möwenflügelform mit einem Knick von 20°, um aerodynamische Stabilität bei Tauchgängen in der Atmosphäre zu gewährleisten.

EIN Satellitenschüssel von 2 m Durchmesser hält den Kontakt mit der Erde aufrecht. Maximal Bitrate ist 550 kpbs. Außerdem hat die Sonde ein Gewicht von 6½ kg UHF Installation, um Funksignale von verschiedenen Lander und Räuber durch Signalisierung. Zuvor pilotierte Raumfahrzeuge funktionierten viel länger als erwartet und übertrafen ihre erwartete technische Lebensdauer. Das Mars-Aufklärungsorbiter, 2001 Mars-Odyssee, Gelegenheit und Neugierde verlassen Sie sich daher auf die Funkausrüstung von MAVEN. Unterbricht alle 3½ Tage MAVEN die Beobachtungen nach fünf Stunden die gesammelten Daten über die FWD zur Erde zu senden. In der Zwischenzeit kannst du MAVEN bis zu 32 Gigabit Daten speichern. Sammelt während eines Laufs MAVEN 3 Gigabit Daten.

Positionskontrolle

Ein technischer Test, um zu überprüfen, ob MAVEN kann einer kontinuierlichen Rotation standhalten.

Das Lageregelungssystem besteht aus vier Reaktionsrädern und Ringlaserkreisel. Zwei Sternfinder geben Auskunft über die Position des Schiffes. wenn MAVEN stößt es unerwartet auf technische Probleme, richtet es seine Sonnenkollektoren mittels zweier Sonnenfinder auf die Sonne. Dadurch wird verhindert, dass sich die Batterien schnell entladen und der Explorer verloren geht.^[5]

Gewicht

Leer hat das Gefäß a Masse von 809 kg, aufgetankt 2454 kg. Die Masse der wissenschaftlichen Instrumente ist mit 65 kg relativ gering. Die wissenschaftliche Leitung von MAVEN ist im Besitz des Labors für Atmosphären- und Weltraumphysik der of Universität von Colorado.^[6][7][8]

Instrumente

MAVEN ist mit folgenden Instrumenten ausgestattet:

• DÜRFEN -Magnetometer. Dieses Instrument misst die Richtung und Stärke des interplanetaren Magnetfeldes, des Mars-Magnetfeldes und der lokalen Feldstärke der Mars-Kruste. MAG besteht aus zwei Magnetometern am verlängerten Ende beider Solarpanels. Der Messbereich ist einstellbar: /- 65.536 nT für Bodensystemtests, /- 2048 nT mit einer Genauigkeit von ± 0,06 nT für Messungen an der Marskruste und /- 512 nT mit einer Genauigkeit von 0,015 nT für die Messung der Marskruste Sonnenwind.^[9]
• IUVS - Ultraviolett-Spektrograph zur Erstellung von 3D-Profilkarten der oberen Atmosphäre und der Mars-Ionosphäre. In Höhen von 225 bis 100 km sucht IUVS nach Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff-, Sauerstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid.^[10]
• LPW - Langmuir-Sonde und Wellen. Dieser misst die Eigenschaften der Ionosphäre, die Erwärmung der oberen Atmosphärenschichten und die Menge der EUV-Strahlung (Extreme UltraViolet). Es besteht aus einem EUV-Sensor und einem Mastpaar mit einer Länge von 7 Metern. Während der Periapsis wird alle zwei Sekunden eine Messung durchgeführt. Niederfrequente elektrische Felder zwischen 0,05 und 10 Hz und Hochfrequenzfelder zwischen 90 kHz und 1,6 MHz. Der EUV-Sensor ist ein Dreikanal Fotometer und messen bei 0,1 bis 7 nm, 17 bis 22 nm und 121,6 nm. Es nimmt kontinuierlich Messungen vor.^[11]
• NGIMS - Neutralgas- und Ionen-Massenspektrometer. Dieses Instrument misst die Veränderungen der Atmosphäre während der Mission bis in eine Höhe von 500 km.^[12]
• SEP - Messgerät für geladene Sonnenteilchen, das deren Wirkung auf die Atmosphäre des Mars untersucht. Der Messbereich für Elektronen läuft ab 25 keV bis zu 1 MeV; dafür Protonen liegt zwischen 25 keV und 6 MeV. Die Häufigkeit dieser Messungen hängt von der Flugbahn von ab MAVEN relativ zur Marsoberfläche. Bis 300 km ist dies alle zwei Sekunden möglich, zwischen 300 und 800 km alle acht Sekunden und über 800 km dauert eine Messung 32 Sekunden.^[13]
• SWEA - Instrument zur Messung von Energie und Verteilung von Sonnenwind und Elektronen in der Ionosphäre. Es ist an einem 1,75 m langen Mast hinten an der Sonde montiert und kann auf zwei Arten messen. Bis 500 km zeichnet er alle zwei Sekunden Daten auf, über 500 km alle acht Sekunden. Der Messbereich liegt zwischen 5 eV und 5 keV.^[14]
• STATISCH - Dieses Instrument misst die Eigenschaften der aus der Marsatmosphäre entweichenden Ionen und die damit verbundenen Prozesse. Der Messbereich reicht von 0,1 bis 10 eV, 5 bis 100 eV und 100 bis 20000 eV. Der Schwerpunkt liegt auf dem Nachweis positiver Ionen von elementarer Sauerstoff (Ö), molekularer Sauerstoff (Ö₂), Kohlendioxid (CO₂) und elementarer Wasserstoff (H).^[15]
• SWIA - Instrument zur Messung der Menge an Sonnenwindionen, die in die Marsatmosphäre eintreten. Darüber hinaus untersucht dieses Instrument die Eigenschaften von Plasma in unmittelbarer Nähe des Mars. Die Messungen werden in 4-Sekunden-Intervallen durchgeführt und dieses Instrument arbeitet kontinuierlich, außer wenn MAVEN tauche tief ein. Der Energiemessbereich reicht von 5 bis 25000 eV, die Partikelgeschwindigkeit von 30 bis 2000 km/sec und die Partikeldichte von 0,1 bis > 100 Partikel pro cm³.^[16]

Kosten

Die Kostenschätzung für diese Mission beträgt 671 Millionen Dollar.^[17] Die Missionskosten werden auf ± 485 Millionen Dollar geschätzt; die Startkosten betrugen ± 187 Millionen Dollar.^[18]

Flughistorie

Ein Solarpanel während eines Tests. MAVEN ist mit gebogenen Sonnenkollektoren ausgestattet, denn die Sonde taucht mehrmals in die Marsatmosphäre ein.

Starten

MAVEN wurde gestartet am 18. November2013 mit hilfe von a Atlas V-Startprogramm in der Konfiguration 401 ohne Hilfsmotoren und mit einem einzigen Motor Zentaur letzte Treppe^[19] von Cape Canaveral Air Force Station. Der Flug zum Mars verlief gut und am 22. September erreichte der Entdecker den roten Planeten.

Bremsmanöver

In einer Höhe von 380 km über dem Nordpol des Mars zündeten die Triebwerke 33 Minuten lang. Dabei verbraucht MAVEN mehr als die Hälfte des verfügbaren Kraftstoffs. Anfangs ist die Seitenwechsel in der provisorischen Spur 35 Stunden. Für wissenschaftliche Beobachtungen war eine Umlaufbahn von 4½ Stunden erforderlich. Sechs Wochen lang testete die Flugleitung die Instrumente und nahm Landebahnkorrekturen vor. Danach begann die Mission, für die ein Jahr vorgesehen ist.^[20]

MAVEN rotiert auf einer elliptischen Bahn mit a Apoapsis von mehr als 6000 km, eine Periapsis von 150 km und a Neigung ab 75°. Während der Apoapsis kartiert die Sonde den gesamten Mars im ultravioletten Licht. Gekreuzt während der Periapsis MAVEN der oberen Atmosphäre und untersucht die Zusammensetzung von Ionen und Gasen. Das Beobachtungsprogramm sieht fünf tiefere Tauchgänge in die Atmosphäre mit einer Periapsis von 125 km vor, um tiefere Regionen der Atmosphäre zu untersuchen. Flache Sonnenkollektoren würden die Aerodynamik stören, die Form des Möwenflügels stabilisiert MAVEN.^[21][22]

Wenn die Sonde nach einem Jahr noch betriebsbereit ist, bietet sie die Möglichkeit, die Atmosphäre für ein volles Marsjahr (98 Wochen) zu verfolgen. Wenn die NASA die Mission erneut verlängert, wird die Periapsis auf 220 km erhöht. Aus dieser Höhe MAVEN als Speditionsstation für Marsländer und kann bei minimalem Treibstoffverbrauch sechs Jahre lang zusätzliche Forschung betreiben.^[23]

In der Umlaufbahn

Der eingebaute Sicherheitsmodus entpuppte sich als kein überflüssiger Luxus. Am 19. November 2014 fiel MAVEN aufgrund eines Zeitproblems zurück in den Sicherheitsmodus. Die Sonde schaltete daraufhin alle wissenschaftlichen Instrumente aus.^[24] Am 28. November nahm der Scout die Sichtungen wieder auf.^[25]

Vor einem Monat gesucht Mars-Odyssee, Mars-Aufklärungsorbiter und MAVEN Deckung hinter dem roten Planeten, wenn KometC/2013 A1 Abstellgleis Feder vorbeigeflogen. Der Gefahr tödlicher Kollisionen mit ultraschnellen Staubpartikeln wollte die NASA das Trio lieber nicht aussetzen. Dieses Ereignis bot jedoch eine einzigartige Gelegenheit, die Auswirkungen von emittierten Kometengasen und Kometenstaub auf die Marsatmosphäre zu untersuchen.^[26] Das UV-Spektrometer zeigte nach dem Passieren von C/2013 A1 Magnesium- und Eisenionen in der Atmosphäre. Das NGIMS-Instrument bestimmte die Zusammensetzung von Kometenstaub in der Marsatmosphäre. SEP beobachtete starke Sonnenaktivität, beide Sonneneruptionen wie Plasmawolken von der Sonne zum Mars. Auch mitgeliefert MAVEN eine Karte von Ozonschicht in den unteren atmosphärischen Schichten. Darüber hinaus lieferte die Sonde einen Blick auf austretende Elemente aus der Atmosphäre und kartierte den Verlust von elementarem Sauerstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff.^[27]

Ergebnisse

Nachtglühen

MAVEN's UV-Bilder zeigen, dass die Marsatmosphäre im UV beleuchtet wird von Stickoxid. Ursache sind chemische Reaktionen, die bei Tageslicht ablaufen. Von der Sonne emittiertes UV-Licht bricht Stickstoff-- und KohlendioxidMoleküle aus. Der Rest Atome werden vom Wind aufgenommen und in großen Höhen in der Atmosphäre verteilt. Auf der Nachtseite senkt der Wind diese Atome. Dadurch werden Stickstoff und Sauerstoffatome zusammen bilden Stickoxidmoleküle. Dabei wird Energie freigesetzt, die sich als UV-Licht manifestiert.^[28]

Sonnenwind zerstört Atmosphäre

Die Verschlechterung der Marsatmosphäre durch den Sonnenwind wird bei Sonnenstürmen verstärkt. Im März 2015 verwüstete eine Reihe von Sonnenstürmen den Planeten; die Sonde stellte fest, dass dies den atmosphärischen Verlust erhöhte. Der durchschnittliche Verlust, der MAVEN beobachtet wurden 100 Gramm pro Sekunde. Vor Milliarden von Jahren war die noch junge Sonne mit heftigeren Sonnenstürmen merklich aktiver. Dies deutet darauf hin, dass der Mars in ferner Vergangenheit eine dickere Atmosphäre hatte, möglicherweise mit flüssigem Wasser auf der Oberfläche. Der Prozess von Sonnenstürmen und atmosphärischen Verlusten ist somit für den großräumigen Klimawandel auf dem Roten Planeten verantwortlich.^[29] Bei Sonnenstürmen erhöht sich der Schaden um das Zehn- bis Zwanzigfache. Als der Mars sein schützendes Magnetfeld verlor, brach der Sonnenwind die damals dickere Atmosphäre in die heutige dünne Schicht auf, die den Planeten innerhalb weniger hundert Millionen Jahre umhüllt.

Wasserstoffverlust

Der Verlust von Wasserstoff hoch in der Atmosphäre (aus Wasserdampf aus den unteren atmosphärischen Schichten) weist Spitzen und Täler auf. Das ist deutlich höher während Perihel und nimmt stark ab während Aphelion. Der Unterschied ist ein Faktor von zehn. Durch die Einwirkung von Sonnenlicht auf ein Wassermolekül (H₂O) die beiden Wasserstoffatome (H) zerfallen vom Sauerstoffatom (O). Zuerst schien der Verlust konstant zu sein, aber Hubble fanden Hinweise darauf, dass dieser Prozess nicht schrittweise verlief. MAVEN den Verlust während eines vollen Marsjahres gemessen. Aufgrund seiner stark elliptischen Umlaufbahn kann die Menge an Sonnenlicht, die der Rote Planet empfängt, während eines Marsjahres um 40% variieren. Darüber hinaus verursacht das Perihel Turbulenzen in der Marsatmosphäre, die unter anderem zu Staubstürmen führen. Diese Stürme transportieren die Wassermoleküle in große Höhen. Üben Sie außerdem Sonnenzyklen diesen Prozess wahrscheinlich beeinflussen.^[30]

Interplanetarer Staub

Darüber hinaus berichtete MAVEN Staubkörner in Höhen von 150 bis 1000 km. Der Entdecker wurde von Tausenden von Staubkörnern getroffen, die laut Flugkontrolle nicht vom Mars selbst stammten. Wer vermutet, dass der Staub die Quelle einer Metallschicht ist?Ionen in der Ionosphäre.^[31]

Siehe die Kategorie MAVEN von Wikimedia Commons für Mediendateien zu diesem Thema.