Mars Global Surveyor

Geimfarið komst á braut um Mars þann 12. september 1997, eftir tíu mánaða siglingu um geiminn. Í upphafi var braut geimfarsins um reikistjörnuna mjög ílöng. Farið komst þá næst Mars í 258 km fjarlægð en var 54.021 km frá yfirborðinu þegar mest var og umferðatíminn var nær 45 klukkustundir. Smám saman var braut geimfarins réttuð af með hjálp eldflauga og lofthjúpsins. Eftir að braut geimfarsins hafði smám saman verið leiðrétt í 16 mánuði var geimfarið komið á braut um pólsvæði Mars. Hringsólaði það þá umhverfis reikistjörnuna á tæpum tveimur klukkustundum (118 mínútum) í um 378 km hæð. Þannig gat geimfarið séð reikistjörnuna í heild sinni á einni viku og tilhögun brautarinnar var þannig að allar myndirnar voru teknar með sólina í sömu eftirmiðdagshæð. Kortlaggning reikistjörnunnar hófst formlega í marsmánuði árið 1999 en fresta varð því um eitt ár vegna bilunar í sólarrafhlöðu. Gögnum var safnað þar til í apríl 2002.

Meginleiðangrinum lauk í janúar 2001 en leiðangurinn var framlengdur í þrígang eftir það. Farið entist fram í nóvember 2006 þegar mannleg mistök urðu til þess að samband við það rofnaði. Að lokum varð Mars Global Surveyor einn best heppnaði Marsleiðangur sögunnar.

Markmið

Mars Global Surveyor var ætlað að kortlegga yfirborð Mars mjög nákvæmlega, útbúa hæðarkort og rannsaka breytilegt þyngdartog reikistjörnunnar. Farinu var ennfremur ætlað að rannsaka hlutverk vatns og ryks á yfirborðinu og í lofthjúpi Mars; veðurfar og loftslag efnasamsetningu yfirborðsins og lofthjúpsins og tilvist og þróun segulsviðs.

Mælitæki

Mælitæki Mars Global Surveyor

Til að mæta markmiðum leiðangursins var Mars Global Surveyor útbúið nokkrum mjög öflugum mælitækjum. Þau voru:

• Mars Orbiter Camera (MOC) – Aðalmyndavél geimfarsins sem notað var til kortlaggningu yfirborðsins. Gat greint smáatriði allt að einn metra í þvermál eða svo. (Myndasafn MOC hjá Malin Space Science Systems.)

• Thermal Emission Spectrometer (TES) – Litrófsmælir sem notaður var til að finna út efnasamsetningu bergs, jarðvegs, íss, ryks í lofthjúpnum og ský.

• Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) – Hæðarmælir sem notaður var til að útbúa hæðarkort af yfirborðinu. Hæðarmælirinn mælir tímann sem það tekur leysigeisla að ná niður á yfirborðið og endurvarpast til baka. Tíminn gefur þá fjarlægðina niður á yfirborðið og um leið hæð þess. Með MOLA gátu reikistjörnufræðingar útbúið mjög nákvæmt hæðarkort af yfirborði Mars. MOLA gat ennfremur nýst til að mæla hæð skýja í lofthjúpnum. Út frá upplýsingum frá MOLA gátu vísindamenn rannsakað myndunarferli yfirborðsins, þar á meðal myndun og þróun eldfjalla, dælda, gljúfra, rása og pólhetta.

• Radio Science Investigations (RS) – Ratsjármælir sem mælir Dopplerhrif ratsjárbylgja sem sendar eru til jarðar. Út frá upplýsingunum sem koma fram í Dopplerhrifunum er hægt að ákvarða breytingar á sporbraut Mars umhverfis sólu. Þannig var hægt að setja upp líkan af þyngdarsviði reikistjörnunnar sem sagði t.d. til um þykkt skorpunnar á Mars. Þessar upplýsingar geta sagt okkur til um innviði Mars og út frá því ýmislegt um myndunar- og þróunarsögu yfirborðsins og lofthjúpsins.

• Magnetic Field Investigation (MAG/ER) – Segulsviðsmælir sem rannsakaði segulsvið Mars, styrk þess og stefnu. Mældi einnig leifar segulstefnu í skorpunni.

• Mars Relay – Öflugt loftnet sem endurvarpaði frá lendingarförum á Mars til jarðar.

Niðurstöður

Eitt sinn hafsbotn? Járnsteindin hematít finnst í þónokkru magni á Meridianihásléttunni á Mars. Þessi mynd er byggð á gögnum frá TES litrófsmælinum um borð í Mars Global Surveyor geimfarinu og sýnir mismikið hematítmagn á sléttunni (5% er blátt og 20% rautt). Hematít myndast oft sem útfelling í fljótandi vatni. Þessi uppgötvun Mars Global Surveyor varð til þess að NASA kaus Meridianihásléttuna sem lendingarstað Marsjeppans Opportunity árið 2004. Opportunity jeppinn lenti innan svörtu sporöskjunnar á myndinni. Bakgrunnsmyndin er innrauð mynd frá Thermal Emission Imaging System myndavélinni í2001 Mars Odyssey geimfarinu. Mynd: NASA/JPL/ASU

Mars Global Surveyor sveimaði um Mars í níu ár og 52 daga, lengur en nokkurt annað Marsgeimfar hingað til. Meðan á leiðangri Mars Global Surveyor stóð sendi geimfarið yfir fimm terabit af gögnum og yfir 250.000 ljósmyndir af Mars til jarðar. Braut geimfarsins var nærri hringlaga umhverfis pólsvæði Mars og því kjörin til þess að unnt væri að fá hnattræna mynd af veðrakerfum reikistjörnunnar, svo sem rykstorma, ský, rykþyrla, sandöldur, hrím og vindrákir á yfirborðinu. Leiðangurinn stóð svo lengi yfir að í fyrsta sinn gafst reikistjörnufræðingum tækifæri til að fylgjast með reikistjörnunni í nokkur ár. Slíkt hafði aldrei verið gert áður nokkurs staðar í sólkerfinu en á jörðinni. Geimfarið hringsólaði tólf sinnum umhverfis reikistjörnuna á dag á meðan hún snerist undir. Mælingar voru því gerðar á stór jafn stórum lengdargráðum á dag eða 88 jafn stórum lengdargráðum á viku. Þannig fengu reikistjörnufræðingar reglulega hnattræna mynd af reikistjörnunni í heild sinni.

• Ljósmyndir MOC myndavélarinnar sem teknar voru með nokkurra ára millibili sýndu ný og björt setlög í tveimur giljadrögum á Mars. Það getur bent til þess að fljótandi vatn hafi borið setið niður gilin á því tímabili sem geimfarið hringsólaði um Mars. Þessar myndir Mars Global Surveyor eru sterkustu vísbendingarnar sem við höfum um að fljótandi vatn renni stöku sinnum á yfirborði Mars, í mjög skamma stund þó í senn.

• Kortlaggning TES litrófsmælisins á steinefnum á yfirborðin sýndi talsvert magn steinefna sem myndast oft í vatni, eins og til að mynda hematít. Þessi uppgötvun leiddi til þess að Meridianihásléttan, sem er hematítríkt svæði, var valið sem lendingarstaður Marsjeppans Opportunity.

• Hæðarmælingar MOLA skiluðu mjög nákvæmu hæðarkorti af yfirborði Mars. Hæðarmælirinn sýndi fjölda mjög rofinna og grafinna gíga á yfirborðinu sem höfðu aldrei sést áður og einnig gljúfur undir heimskautaísnum.

• Segulmælirinn greindi leifar af staðbundnu segulsviði sem bendir til þess að Mars hafi eitt sinn haft segulsvið líkt og jörðin. Þetta segulsvið gæti hafa varið mögulegt frumstætt líf á yfirborðinu gegn hættulegum geimgeislum í fyrndinni.

• Árið 2006 sýndu myndir MOC tuttugu nýja árekstragíga sem sáust ekki á myndum sem teknar voru af sömu svæðum sjö árum áður. Þessi uppgötvun gerði reikistjörnufræðingum kleift að gera enn nákvæmari mat á tíðni loftsteinaárekstra og þar með aldri yfirborða í sólkerfinu, en slíkt mat er gjarnan gert með gígatalningu.

• MOC myndavélin greindi keilulaga svæði þar rásir skárust á víxl og er það svæði talið vísbending um forna árkeilu. Árkeilan hefur þá myndast við sístreymi vatns yfir langan tíma, snemma í sögu reikistjörnunnar.

Langlífi geimfarsins gerði vísindamönnum umfram allt kleift að fylgjast með árstíðabreytingum á Mars. Þrjú Marssumur í röð sást hvernig íslag úr koldíoxíði minnkaði milli ára. Það þykir benda til einhverra staðbundinna loftslagsbreytinga.

Leiðangurslok

Annan nóvember 2006 rofnaði samband við Mars Global Surveyor eftir að því var skipað að lagfæra afstöðu sólarrafhlaðanna á geimfarinnu. Í kjölfar þess barst merki til jarðar sem benti til þess að eitthvað væri að en að geimfarið beði þess að fá frekari skipanir. Rannsókn NASA á þessum atburði leiddi í ljós að mistökin áttu rætur að rekja til forritunarmistaka í tölvu geimfarsins nokkrum mánuðum áður. Geimfarið afstillti sig þannig að sólarljós barst á aðra af tveimur rafhlöðum um borð. Það varð til þess að rafhlaðan ofhitnaði og hleðslan á báðum tæmdist á tæpum ellefu klukkustundum, enda gat geimfarið ekki starfað á einni hleðslu. Loftnet geimfarsins beindist sömuleiðis í ranga átt sem kom í veg fyrir að verkfræðingar næðu sambandi við það.

Þann 20. nóvember var Mars Reconnaissance Orbiter gert að ljósmynda Mars Global Surveyor til að kanna legu geimfarsins í átt til sólar og jarðar og varpa um leið frekara ljósi á vandamálið. Tilraunin reyndist því miður árangurslaus.

Leiðangrinum lauk formlega þann 5. nóvember 2006 eftir að geimfarið hafði varið tæpum áratug í geimnum. Arfleið geimfarsins er ótvíræð og menn eru enn að vinna úr því gríðarlega gagnaflæði sem barst frá Mars í gegnum þennan sendiherra jarðar.

Heimildir:

1. Mars Global Surveyor. National Space Science Data Center. NASA. Sótt 19.06.08
2. Report Reveals Likely Causes of Mars Spacecraft Loss. NASA. Sótt 20.06.08
3. Human and Spacecraft Errors Together Doomed Mars Global Surveyor. The Planetary Society. Sótt 20.06.08
4. Mars Global Surveyor Update: Mars Reconnaissance Orbiter Fails to Spot Missing Spacecraft. The Planetary Society. Sótt 20.06.08.

Hvernig vitna skal í þessa grein

Sævar Helgi Bragason (2010). Mars Global Surveyor. Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornuskodun.is/solkerfid-large/geimferdir/mars-global-surveyor (sótt: DAGSETNING)