Tianwen-1

Tianwen-1 (, pinyin Tiānwèn Yīhào, ) on Kiinan avaruushallinnon Mars-luotain, joka asettui Marsin kiertoradalle helmikuussa 2021 ja laskeutui Marsiin toukokuussa. Se oli Kiinan toinen Mars-luotain Yinghuo-1:n jälkeen ja ensimmäinen onnistuneesti perille päässyt kiinalaisluotain..

Alus saapui Marsin luo alkuvuodesta 2021 ja asettui onnistuneesti kiertoradalle 10. helmikuuta. Tämän myötä Kiinan avaruushallinnosta tuli kuudes satelliittinsa Marsin kiertoradalle saanut taho Yhdysvaltain, Venäjän, Euroopan, Intian ja Yhdistyneiden arabiemiirikuntien avaruusjärjestöjen lisäksi.

Luotaimeen kuuluu satelliitti, laskeutuja ja kulkija. Laskeutuja ja sen mukana Zhurong-kulkija laskeutuivat 14. toukokuuta Marsin pinnalle Utopia Planitian tasangolle. 

Zhurong-mönkijässä on kuusi erilaista tutkimuslaitetta ja kameroita. Siinä on muun muassa tutka, joka pystyy tutkimaan marsperää sadan metrin syvyyteen asti. Siinä on myös ensimmäinen Marsin pinnalle lähetetty magnetometri.

Nimikkeistö 
Kiinan planeettatutkimusohjelma on virallisesti nimetty "Tianwen-sarjaksi". "Tianwen-1" (kiinaksi: 天问一号) on ohjelman ensimmäinen tehtävä, ja seuraavat planeettatehtävät numeroidaan peräkkäin. Nimi Tianwen tarkoittaa "kysymyksiä taivaalle" tai "taivaallisen totuuden etsimistä", samasta klassisesta runosta, jonka kirjoitti Qu Yuan (n. 340–278 eKr.), muinainen kiinalainen runoilija.  Tianwen-1:n mönkijä on nimeltään Zhurong (kiinaksi 祝融号) kiinalaisen myyttihistoriallisen hahmon mukaan, joka yleensä yhdistetään tuleen ja valoon. Nimi valittiin verkkoäänestyksellä, joka järjestettiin tammikuusta helmikuuhun 2021.

Aikaisempi yritys 
Kiinan Mars-ohjelma käynnistyi yhteistyössä Venäjän kanssa. Marraskuussa 2011 venäläinen avaruusalus Fobos-Grunt, joka oli tarkoitettu Marsiin ja Phobokselle, laukaistiin Baikonurin kosmodromista. Venäläinen avaruusalus kantoi mukanaan kiinnitettyä toissijaista avaruusalusta, Yinghuo-1:tä, josta oli tarkoitus tulla Kiinan ensimmäinen Mars-kiertorata (Fobos-Grunt kantoi myös kokeita Bulgarian tiedeakatemiasta ja American Planetary Societysta). Fobos-Gruntin pääpropulsioyksikkö ei kuitenkaan pystynyt nostamaan Marsiin sidottua pinoa alkuperäiseltä maapallon kiertoradalta, ja yhdistetty monikansallinen avaruusalus ja kokeet palasivat lopulta Maan ilmakehään tammikuussa 2012. [Sitanaus tarvitaan] Vuonna 2014 Kiina aloitti myöhemmin itsenäinen Mars-projekti.

Tehtävän yleiskuvaus 

Kiinan Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) on kehittänyt uuden Mars-avaruusaluksen, joka koostuu kiertoradalla ja laskeutujasta, johon on kiinnitetty rover, ja sitä hallinnoi Pekingin National Space Science Center (NSSC). Tehtävä hyväksyttiin virallisesti vuonna 2016.<ref"></ref>

CNSA kutsui 14. marraskuuta 2019 joitakin ulkomaisia suurlähetystöjä ja kansainvälisiä järjestöjä todistamaan leijumista ja esteiden välttämistä Kiinan ensimmäiselle Mars-tutkimustehtävälle maan ulkopuoliselle taivaalliselle laskeutumiskoepaikalle. Se oli Kiinan Marsin tutkimusmatkan ensimmäinen julkinen esiintyminen.

Tehtävän valmistelun edetessä huhtikuussa 2020 operaatio sai virallisen nimen "Tianwen-1".

Tianwen-1 laukaistiin 23. heinäkuuta 2020 Wenchangin avaruusalusten laukaisupaikalta Hainanin saarella Long March 5:n raskaan kantoraketin huipulta.

Taiteilijan tekemä Tianwen-1-tehtävän komponentit
Syyskuussa 2020 Tianwen-1 kiertoradalla otettiin käyttöön Tianwen-1 First Deployable Camera (TDC-1), pieni satelliitti kahdella kameralla, joka otti kuvia ja testasi radioyhteyttä Tianwen-1:een.[10] Sen tehtävänä oli kuvata Tianwen-1-kiertoradalla ja laskeutujan lämpökilpiä.[10] Johtuen ajasta, jolloin se otettiin käyttöön, sen lentorata ennusti lentää Marsin ohi, jolloin se tapahtuisi kiertoradan asettamispäivän tienoilla.

Mars-matkansa aikana avaruusalus suoritti neljä lentoradan korjausliikettä sekä yhden lisäliikkeen muuttaakseen heliosentrisen kiertoradan kaltevuutta; se suoritti myös itsediagnoosin useille hyötykuormille. Hyötykuorman tarkistusten jälkeen avaruusalus aloitti tieteellisen toiminnan kiertoradalle asennetulla Mars Energetic Particle Analyzerilla, joka välitti alkuperäiset tiedot takaisin maaohjaus.

Tehtävän laskeutuja/mökkiläinen osa aloitti laskeutumisyrityksensä Marsille 14. toukokuuta 2021. Noin yhdeksän minuuttia sen jälkeen, kun aeroshell:n asunto laskeutui/mönkijä-yhdistelmä saapui Marsin ilmakehään, laskeutuja (kuljettajaa kantava) laskeutui turvallisesti maahan Utopia Planitia -alue Marsissa. Järjestelmän tarkistusten ja muiden suunnittelutoimintojen (mukaan lukien itsestään suunnittelukuvien ottamisen) jälkeen laskeutumislaite otti käyttöön Zhurong mönkijä itsenäiseen pintaoperaatioon. Tämä mönkijä saa voimansa aurinkopaneeleista, ja se tutkii Marsin pintaa tutkalla ja tekee kemiallisia analyyseja Marsin maaperään; se etsii myös biomolekyylejä ja biosignatuureja.

Tehtävän tavoitteet 
Tämä on CNSA:n ensimmäinen planeettojen välinen tehtävä sekä sen ensimmäinen itsenäinen luotain Marsiin. Ensisijainen tavoite on siksi validoida Kiinan syvän avaruuden viestintä- ja ohjausteknologiat sekä hallinnon kyky onnistuneesti kiertää ja laskeutua avaruusaluksiin.

Tieteellisesti katsoen operaation on täytettävä viisi tavoitetta:

 Tutkia Marsin geologista rakennetta ja sen historiallista kehitystä. Tätä varten luotain analysoi topografisia tietoja ominaisista alueista, kuten kuivista joenuomista, tulivuorten kohokuvioista, napojen jäätiköistä, tuulieroosiosta kärsivistä alueista jne. Kaksi kiertoradalla olevaa kameraa on omistettu tälle tavoitteelle.
 Tutkia Marsin maaperän pinnan ja maanalaisen kerroksen ominaisuuksia sekä vesijään jakautumista. Tämä on kiertoradalla ja mönkijässä olevien tutkien tehtävä.
 Tutkia Marsin pinnalla olevien kivien koostumusta ja tyyppiä, muinaisissa järvissä, joissa ja muissa maisemissa esiintyviä karbonaattimineraaleja, jotka ovat seurausta aiemmasta veden olemassaolosta planeetalla, sekä sään aiheuttamia mineraaleja, kuten hematiitteja, lamellisilikaatteja, sulfaattihydraatteja ja perkloraattia. Orbiterin ja roverin spektrometrit sekä monispektrikamera on omistettu tälle tavoitteelle.
 Tutkia ionosfääriä, ilmastoa, vuodenaikoja ja yleisemmin Marsin ilmakehää sekä sen lähiavaruuden ympäristössä että sen pinnalla. Tämä on kiertoradalla olevien kahden hiukkasilmaisimen sekä mönkijän sääaseman rooli.
 Tutkia Marsin sisäistä rakennetta, sen magneettikenttää, sen geologisen kehityksen historiaa, sen massan sisäistä jakautumista ja painovoimakenttää. Magnetometrit sekä kiertoradalla ja mönkijässä olevat tutkat on omistettu tälle tavoitteelle.

Tehtävän tavoitteita ovat etsiä todisteita nykyisestä ja menneestä elämästä, tuottaa pintakarttoja, karakterisoida maaperän koostumusta ja veden jään jakautumista sekä tutkia Marsin ilmakehää, erityisesti sen ionosfääriä.

Tehtävä toimii myös teknologian esittelynä, jota tarvitaan 2030-luvulle ehdotetussa Mars-näytteen palautusoperaatiossa. Zhurong myös tallentaa välimuistiin kivi- ja maanäytteitä myöhempää näytepalautustehtävää varten, ja kiertoradalla on mahdollista paikantaa välimuistipaikka.

Tehtävän suunnittelu 
Vuoden 2019 lopulla CASC:n tytäryhtiö Xi'an Aerospace Propulsion Institute totesi, että tulevan avaruusaluksen propulsiojärjestelmän suorituskyky ja hallinta on todennettu ja läpäissyt kaikki vaadittavat lentoa edeltävät testit, mukaan lukien leijumista, vaarojen välttämistä koskevat testit, hidastus ja lasku. Laskeutujan propulsiojärjestelmän pääkomponentti koostuu yhdestä moottorista, joka tuottaa 7 500 N (1 700 lbf) työntövoimaa. Myös avaruusaluksen yliääninen laskuvarjojärjestelmä oli testattu onnistuneesti.

CNSA keskittyi alun perin Marsin Chryse Planitian ja Elysium Monsin alueisiin etsiessään mahdollisia laskeutumispaikkoja. Syyskuussa 2019 Sveitsissä Genevessä pidetyssä European Planetary Science Congress-Division for Planetary Sciences -jaostossa esittelijät ilmoittivat kuitenkin, että odotettuun laskeutumisyritykseen on sen sijaan valittu kaksi alustavaa paikkaa Marsin Utopia Planitia -alueella. , jossa kunkin kohteen laskeutumisellipsi on noin 100 x 40 kilometriä.

Heinäkuussa 2020 CNSA toimitti laskeutumiskoordinaatit 110.318° itäistä pituutta ja 24.748° pohjoista leveyttä Utopia Planitian eteläosassa erityiseksi ensisijaiseksi laskeutumispaikaksi. Alue valittiin siksi, että se on sekä tieteellisesti kiinnostava että riittävän turvallinen laskeutumisyrityksiä varten.[14][16] Pekingin avaruusmekaniikan ja sähkön instituutti on suorittanut simuloituja laskeutumisia osana tehtävän valmisteluja.

23. tammikuuta 2020 mennessä Long March 5 Y4 -raketin vety-happimoottori oli suorittanut 100 sekunnin testin, joka oli viimeinen moottoritesti ennen kantoraketin lopullista kokoonpanoa. Se lanseerattiin onnistuneesti 23. heinäkuuta 2020.

Lähteet

Mars-luotaimet
Kiinan avaruustoiminta
Vuoden 2021 avaruustoiminta