Mars Geyser Hopper - Mars Geyser Hopper
 Modelo CAD do Mars Geyser Hopper, conforme pousado (esquerda) e embalado dentro do aeroshell com estágio de cruzeiro anexado (direita)
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| Tipo de missão | Sonda marte |
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| Operador | NASA |
| Duração da missão | Um ano marciano (22 meses) na superfície. |
| Propriedades da espaçonave | |
| Massa de lançamento | 1.092 kg (2.407 lb) Lander: 500 kg (1.100 lb) |
| Poder |
Painel solar para 150 W, Lander: ASRG para 133 W |
| Sonda marte | |
| Local de pouso | Pólo sul de marte |
O Mars Geyser Hopper (MGH) é uma missão de referência de design da NASA para um conceito de nave espacial da classe Discovery que investigaria os gêiseres marcianos de dióxido de carbono da primavera encontrados em regiões ao redor do pólo sul de Marte .
A tecnologia de energia que o MGH se propôs a usar foi o gerador de radioisótopo avançado Stirling ( ASRG ). A NASA concluiu o projeto do ASRG e fez uma unidade de teste do dispositivo, mas o programa foi concluído em meados da década de 2010. Nem o InSight nem qualquer um dos próximos semifinalistas do Discovery usam o ASRG ou um RTG devido à alta demanda e ao fornecimento limitado do tipo de plutônio de que depende.
Fundo
O programa Discovery foi iniciado na década de 1990 após discussões na NASA para um novo programa, e alcançou missões como Genesis , Deep Impact e Kepler, entre outras; este é o programa em que esta missão foi desenhada para seleção, pelo menos inicialmente.
Uma das primeiras espaçonaves robóticas não tripuladas a fazer um salto foi o módulo lunar Surveyor 6 , que pousou suavemente na Lua em 1967 e conduziu um salto pós-pouso. Outra possivelmente para uma missão de tremonha pode ser a lua de Saturno, Enceladus . Os funis são conhecidos por sua capacidade de potencialmente visitar diferentes locais de pouso. Outra missão do tipo hopper foi o Comet Hopper , que ganhou o prêmio de semifinalista do Discovery para estudar uma missão de salto para o Comet 46P / Wirtanen .
Houve algumas especulações em 2012 de que a missão Geyser Hopper poderia ser realizada após a sonda InSight Mars.
Visão geral da missão
A missão foi projetada para custar US $ 350 milhões e atingir um limite de custo de não mais de US $ 425 milhões, sem incluir o custo de lançamento. Deve haver uma exigência de data de lançamento em 1º de março de 2016 (ou o mais tardar em 31 de dezembro de 2016) para pousar durante o verão do sul de Marte. A fim de reduzir o custo e minimizar o risco, o conceito de espaçonave é baseado em um projeto anterior de espaçonave, a sonda Mars Phoenix , que tem uma herança de voo demonstrada que incorpora a capacidade de pouso suave e incorpora um sistema de propulsão de foguete reiniciável, adequado para ser reaproveitado para esta missão requer.
A espaçonave pousaria em uma área de pouso perto do pólo sul de Marte, onde os gêiseres existem em um trecho de várias centenas de quilômetros com densidades de pelo menos um gêiser a cada 1 a 2 quilômetros (0,62 a 1,24 mi) e têm a capacidade de " hop "pelo menos duas vezes de seu local pousado após um pouso de verão para se reposicionar perto de um local de gêiser e esperar durante o inverno até a primeira luz do sol da primavera para testemunhar em primeira mão o fenômeno do gêiser marciano e investigar o padrão de detritos e o canal.
Os gêiseres marcianos são diferentes de qualquer fenômeno geológico terrestre. As formas e a aparência incomum de aranha dessas feições estimularam uma variedade de hipóteses científicas sobre sua origem, desde diferenças na refletância do glacê até explicações envolvendo processos biológicos. No entanto, todos os modelos geofísicos atuais pressupõem algum tipo de atividade semelhante a um gêiser . Suas características e processos de formação ainda são objeto de debate.
O congelamento sazonal e o degelo de CO 2 gelo resultam no aparecimento de uma série de características, tais como manchas escuras de dunas com canais semelhantes a aranhas ou canais abaixo do gelo, onde canais radiais semelhantes a aranhas são esculpidos entre o solo e o gelo, dando-lhe o aparecimento de teias de aranha, então, a pressão que se acumula em seu interior ejeta gás e areia basáltica escura ou poeira, que se deposita na superfície do gelo formando manchas escuras de dunas. Este processo é rápido, observado acontecendo no espaço de alguns dias, semanas ou meses, uma taxa de crescimento bastante incomum em geologia - especialmente para Marte.
Conceito de missão
A duração da missão principal, a partir do lançamento, é de 30 meses, compreendendo 8 meses de cruzeiro interplanetário seguido por uma missão principal de 22 meses (um ano a Marte) na superfície. A espaçonave entrará na atmosfera e fará uma aterrissagem suave movida a foguete em uma região do pólo sul onde se sabe que se formam gêiseres. Esse pouso acontecerá durante o verão polar, quando a superfície está livre de gelo. A elipse de pouso prevista é de 20 por 50 quilômetros (12 mi × 31 mi) e, portanto, a aterrissagem será direcionada a uma região, e não a um local específico do gêiser. Durante a primeira fase pós-pouso, ele conduzirá operações científicas para caracterizar o local de pouso, para entender a geologia da superfície da área durante o período de verão sem gelo.
A espaçonave irá, então, guardar seus instrumentos científicos e reacender os motores para um primeiro salto de uma distância de até 2 quilômetros (1,2 mi). Este salto é projetado para colocar o módulo de pouso em um local onde possa sondar diretamente a região do gêiser, examinando a superfície em um local onde antes havia um gêiser.
Mais uma vez, a espaçonave guardará seus instrumentos e ativará os motores para um segundo salto, a uma distância de aproximadamente 100 metros (330 pés). Este salto colocará a sonda no local de inverno, um local escolhido para ser uma elevação relativamente alta, onde a sonda pode ter uma boa visão dos arredores, perto, mas não localizado no local de um gêiser conhecido, e fora do padrão de queda da pluma de detritos esperada. A espaçonave irá caracterizar a área local durante a luz solar restante, e então entrará no "modo de inverno". O módulo de pouso continuará transmitindo dados de status de engenharia e relatórios meteorológicos durante o inverno, mas não conduzirá operações científicas importantes.
Na chegada da primavera polar, a sonda estudará o fenômeno do gêiser a partir do local selecionado para visualização ideal. A detecção automatizada de gêiseres a bordo da espaçonave varrerá o ambiente, embora as imagens de rotina sejam armazenadas em buffer na espaçonave, as imagens não serão retransmitidas para a Terra até que a espaçonave detecte um gêiser. Isso aciona imagens de alta velocidade e resolução, incluindo caracterização LIDAR do movimento das partículas e espectroscopia infravermelha . Simultaneamente, os instrumentos científicos farão análises químicas de quaisquer partículas de precipitação lançadas na superfície da sonda.
Gêiseres explodem a uma taxa de cerca de um por dia durante a alta temporada da primavera. Se mais de um for detectado simultaneamente, o algoritmo da nave espacial se concentrará no mais próximo ou "melhor". A sonda continuará esta ciência primária do gêiser por um período de cerca de 90 dias. Dezenas de observações de gêiseres são esperadas durante a temporada de primavera / verão. As operações de missão estendida, se desejado, continuariam a observação de 11 de agosto de 2018 por um ano marciano completo e no segundo verão marciano.
O conceito de hopper também pode ser usado para missões de exploração diferentes da missão de observação de gêiseres polares discutida aqui. A capacidade de fazer vários saltos movidos a foguete de um local de pouso inicial para uma região científica de interesse seria valiosa em uma grande variedade de terrenos em Marte, bem como em outros lugares do Sistema Solar, e demonstraria uma nova forma de rover com a capacidade de atravessar terrenos muito mais acidentados do que quaisquer missões anteriores, um conceito de missão que seria aplicável à exploração de muitos planetas e luas.
Nave espacial
Fonte de energia
O fenômeno do gêiser ocorre após um período prolongado de escuridão completa, e os próprios gêiseres ocorrem no início da primavera polar, quando as temperaturas estão na faixa de -150 ° C (-238 ° F), e o ângulo do sol é de apenas alguns graus acima do horizonte. O ambiente extremo, baixos ângulos do Sol durante a ocorrência do gêiser e o fato de que seria desejável colocar a sonda bem antes da ocorrência dos gêiseres, durante um período sem luz solar, torna este um ambiente difícil para o uso de arranjos solares como fonte de alimentação primária. Assim, esta é uma missão atraente para o uso do Gerador de Radioisótopo Stirling Avançado (ASRG) com uma massa de 126 quilogramas (278 lb), incluindo uma bateria de íon-lítio para uso durante a entrada / descida / aterrissagem (EDL), bem como durante o saltos quando há um requisito de curta duração para energia adicional. No entanto, o desenvolvimento do ASRG foi cancelado pela NASA em 2013.
Propulsão
A propulsão de salto é baseada no sistema de pouso Phoenix, usando sistema integrado de purga de monopropelente de hidrazina com 15 propulsores Aerojet MR-107N com Isp 230 seg para pouso e salto. RCS é composto por quatro pares de propulsores Aerojet MR-103D a 215 seg Isp e um propulsor Aerojet MR-102 a 220 seg Isp. O sistema será abastecido com 191 kg de propelente.
Comunicação
O módulo de pouso se comunicará por banda X direto com a Terra no convés de cruzeiro para trânsito; ele então usará a antena UHF . A geração de imagens e todas as retransmissões de dados seriam coordenadas com a equipe de operações da Mars Reconnaissance Orbiter .
Instrumentos científicos
Os instrumentos científicos incluem câmeras estéreo (MastCam) para visualizar os eventos do gêiser e um braço robótico (de Phoenix) para cavar abaixo da superfície do solo e coletar amostras de solo para análise química no Hopper. Um instrumento de detecção e alcance de luz ( LIDAR ), uma câmera de pouso e um espectrômetro térmico para análise geológica remota, bem como sensoriamento meteorológico estão incluídos.
Veja também
- Geologia de Marte
- Aeronave marte
- Mars Science Laboratory ( Mars rover Curiosity )
- Nave espacial Phoenix (módulo polar)
- Triton Hopper (nave espacial Hopper para a lua de Netuno, Tritão)
Referências
Este artigo incorpora conteúdo copiado de fontes da NASA .