מארס אובזרבר

מארס אובזרבר (באנגלית: Mars Observer - צופה מאדים) שנודעה גם בשם Mars Geoscience/Climatology Orbiter הייתה גשושית רובוטית ששוגרה על ידי נאס"א ב־25 בספטמבר 1992 על מנת לחקור את אדמת, אטמוספירת, האקלים והשדה המגנטי של מאדים. ב־21 באוגוסט 1993, 3 ימים לפני הכניסה למסלול סביב מאדים אבד הקשר עם הגשושית. ניסיונות ליצירת קשר עם הגשושית לא צלחו.

היסטוריה
ב־1984 קודמה תוכנית לחקר מאדים על ידי וועדת המחקר למערכת השמש. שם המשימה שהוצעה היה Mars Geoscience/Climatology Orbiter ומטרתה הייתה להיכנס למסלול סביב מאדים ולהוסיף לידע על מאדים שנאסף בתוכנית ויקינג. המטרות המוקדמות של המשימה היו לאסוף מידע אודות השדה המגנטי שם מאדים, לאתר עקבות ספקטרליות של מינרלים מסוימים על אדמת מאדים, לצלם את מאדים ברזולוציה של מטר לפיקסל ולאסוף מידע על אטמוספירת מאדים.

מארס אובזרבר תוכננה לשיגור ב־1990 על גבי מעבורת חלל. האפשרות לשימוש במשגר רגיל הוצעה גם כן במקרה והגשושית הייתה נתקלת באילוצים שונים. ב־12 במרץ 1987 שונה מועד שיגורה של הגשושית ל־1992 ובמקומה שוגרו הגשושיות ששיגורם החל להתאחר יתר על המידה (גלילאו, מגלן, יוליסס). יחד עם העיכוב בשיגור, בזבוז התקציב אילץ הסרת שני כלים מדעיים מהגשושית. עם התקדמות תוכנית המשימה הוצגו המטרות הסופיות של המשימה:
 קביעת אופי היסודות והמינרלים על פני הקרקע של מאדים.
 הגדרת הטופוגרפיה ושדה הכבידה של מאדים.
 קביעת אופי השדה המגנטי של מאדים.
 קביעת חלוקת זמן, מרחב, מקורות, משקעים נדיפים וסופות אבק במחזור העונתי במאדים.
 חקירת ההרכב והסירקולציה באטמוספירת מאדים.

מבנה הגשושית

בסיס הגשושית היה בגובה 1.1 מטרים, באורך 2.2 מטרים וברוחב 1.6 מטרים. מבנה הגשושית התבסס על עיצובם של לוויינים שתוכננו להקיף את כדור הארץ. שימוש נרחב בתכנוני הלוויין סאטקום (Satcom) נעשה בתכנון בסיס הגשושית, מערכות ההנעה, ההגנה תרמית והלוחות הסולאריים. עיצובי הלוויינים מסוג TIROS ו־DSMP שימשו ליישום מערכות השליטה בגשושית, תפעול מערכות המידע, ותפעול מערכות האנרגיה. רכיבים נוספים כמו האנטנה של הגשושית תוכננו במיוחד עבור המשימה.

הנעה ושליטה
הגשושית הייתה בעלת שליטה תלת־צירית עם 4 גלגלי תגובה ו־24 מנועים שהשתמשו ב־1,346 ק"ג של דלק. מערכת ההנעה השתמשה בהידרזין מתילי וחנקן ארבע־חמצני לביצוע תמרונים חזקים ובהיזרזין לביצוע תמרונים קטנים במהלך המשימה. 4 מנועים ששימשו לתמרונים חזקים מוקמו באחורי הגשושית וסיפקו דחף של 490 ניוטון לביצוע שינויים במסלול בשלב השיוט למאדים, שליטה בגשושית במהלך הכניסה למסלול וביצוע שינויי מסלול סביב מאדים. 4 מנועים נוספים מוקמו בצידי הגשושית וסיפקו דחף של 22 ניוטון לביצוע גלגולים. 8 מהמנועים החלשים סיפקו דחף של 4.5 ניוטון לביצוע תיקוני מסלול קטנים ו־8 נוספים סיפקו דחף של 0.9 ניוטון לקיזוז גלגלי התגובה. לקביעת כיוון הגשושית הורכבו עליה חיישן אופק, 6 חיישני כוכבים ו־5 חיישני שמש.

תקשורת
הגשושית נשאה אנטנה פרבולית לטווח רחוק, שהורכבה בקצהו של מוט באורך 6 מטרים ושימשה לתקשור עם רשת חלל עמוק. בנוסף לאנטנה זו נשאה הגשושית עוד 6 אנטנות לטווח קרוב ואנטנה אחת לטווח בינוני ששימשו לתקשור עימה במהלך שלב השיוט אל מאדים ולמקרה של בעיה באנטנה לטווח הרחוק.

כוח
הגשושית קיבלה אנרגיה חשמלית משישה לוחות סולאריים בגודל 7 על 3.7 מטרים שיכלו לספק בממוצע 1,147 ואט במסלול סביב מאדים. בזמן שהגשושית הייתה מוסתרת מהשמש על ידי מאדים, שני סוללות ניקל־קדמיום בעלות קיבולת של 42 אמפר־שעה. הבטריות ניטענו כאשר הלוחות הסולאריים קיבלו אנרגיה מהשמש.

מחשב
מערכות המיחשוב שעל המארס אובזרבר היו שדרוג של מערכות המחשבים ששימשו את לווייני ה־TIROS וה־DMSP. המערכת החצי־אוטומטית יכלה לאחסן עד ל־2000 פקודות בזיכרון הגישה האקראית בעל 64 קילובייט, ולהוציא את הפקודות אל הפועל בקצב של עד 12.5 פקודות בשנייה. הפקודודת יכלו להפעיל את החללית בצורה אוטומטית לעד 60 יום. על מנת להקליט מידע נשאה הגשושית קלטות דיגיטליות שיכלו לאחסן עד ל־187.5 מגה־בייט של מידע ששודר לאחר מכן לרשת חלל עמוק.

כלים מדעיים
 MOC - מערכת מצלמות שכללה מצלמות טלסקופיות בעלות טווח ראייה רחב וצר לחקירת המטאורולוגיה וטוואי הקרקע של מאדים.
 MOLA - מד גובה לייזר ששימש להגדרת הטופוגרפיה של מאדים.
 TES - ספקטרומטר פליטה תרמית שימש למדידת פליטת הקרינה התת־אדומה מפני הקרקע של מאדים ועל ידי כך לקבוע את ההרכב המינרלי של קרקע ואטמוספירת מאדים.
 PMIRR - רדיומטר לחץ תת־אדום למדידת פליטות תרמיות בספקטרום התת־אדום ובפסקטרום הנראה על מנת לאפיין חלקיקי אבק ותרכיזים בקרקע ובאטמוספירת מאדים.
 GRS - ספקטרומטר קרני גמא לקליטת ספקטרום קרני הגמא והנייטרונים הנפלט מתהליך ההתפרקות הרדיואקטיבי של יסודות בקרקע מאדים.
 MAG/ER - מגנטומטר ורפלקטומטר אלקטרונים שמשתמש ברכיבי מערכת התקשורת של הגשושית ובתחנות רשת חלל עמוק על מנת לאסוף מידע על השדה המגנטי ועל פעולות הגומלין שלו עם רוח שמש.
 RS - ניסוי מחקרי ברדיו לאיסוף מידע על שדה הכבידה ומבנה אטמוספירת מאדים עם דגש על שינויים מקומיים באזורי הקטבים.
 MBR - בלון תקשורת שנועד לשמש כתחנת תקשורת למשימה הרוסית לחקר מאדים מארס 96 שיועדה לשיגור ב־1996 (משימה זו נכשלה גם כן).

פרופיל המשימה

שיגור ושיוט
מארס אובזרבר שוגרה ב־25 בספטמבר 1992 בשעה 17:05:01 UTC על ידי נאס"א מ־SLC-40 שבנמל החלל קייפ קנוורל בפלורידה, על גבי משגר מסוג טיטן III CT-4. תהליך הבערה של המשגר ארך 34 אחרי סיום הבערה של שלב ה־TOS שהציב את הגשושית במסלול מפגש עם מאדים שיארך 11 חודשים, במהירות סופית של 5.28 ק"מ לשנייה ביחס למאדים.

ב־25 באוגוסט 1992 התגלה זיהום חלקיקי על גבי הגשושית. אחרי חקירה מקיפה הגשושית טוהרה ב־29 באוגוסט. הגורם החשוד בזיהום הגשושית היו מדידות שבוצעו על הגשושית על מנת להגן עליה מפני התקרבותו ליבשה של ההוריקן אנדרו שתקף את חופי פלורידה ב־24 באוגוסט.

הגעה למאדים
מארס אובזרבר יועדה לבצע תמרון כניסה למסלול ב־24 באוגוסט 1993 אך בעקבות הסתבכויות אבד הקשר עם הגשושית ב־21 באוגוסט, 3 ימים לפני מועד הכניסה למסלול, ככל הנראה בגלל בקע במערכות הדלק של הגשושית, שנוצר מפעילות שגרתית. אף על פי שהגשושית לא השלימה אף לא אחת ממטרותיה, היא כן סיפקה מידע על סביבתה במהלך שלב השיוט וצילמה גם מספר תמונות לפני שאבד עימה הקשר. המידע שנאסף שימש את מתכנני המשימות הבאות למאדים שביצעו את המשימות שיועדו במקור למארס אובזרבר. כלים מדעיים שנבנו עבור המארס אובזרבר שימשו את מהמשימות הבאות ששוגרו למאדים שביצעו את משימותיה: מארס גלובל סרוויור ששוגרה ב־2006, מקפת האקלים של מאדים ששוגרה ב־1998 (גם עימה אבד הקשר לפני כניסתה למסלול), 2001 מארס אודיסיי ששוגרה ב־2001 והמקפת לסקר מאדים ששוגרה ב־2005.

פעולות שתוכננו
ב־24 באוגוסט 1993 הייתה אמורה הגשושית לבצע פנייה של 180 מעלות ולהפעיל את מנועיה ובכך להאט ולהיכנס למסלול אליפטי גבוה סביב מאדים. בשלושת החודשים שלאחר מכן הייתה אמורה הגשושית לבצע מספר תמרונים שיעבירו אותה למסלול נמוך סביב מאדים, שבסופם הייתה הגשושית נמצאת במסלול כמעט מעגלי, 118 דקות להקפה.

משימתה העיקרית של הגשושית הייתה אמורה להתחיל ב־23 בנובמבר 1993 ולאסוף מידע במשך שנת מאדים אחת (כ־687 ימי ארץ). המיפוי הגלובלי הראשון היה אמור להסתיים ב־16 בדצמבר שלאחריו תחול התקבצות עליונה (השמש נמצאת בין כדור הארץ למאדים) ב־20 בדצמבר שתימשך 19 יום ותסתיים ב־3 בינואר 1994. במהלך תקופה זו הייתה הגשושית נכנסת למוד השהייה מפני שתקשורת רדיו אינה אפשרית כאשר השמש מפרידה בין כדור הארץ למאדים (והגשושית).

במהירות של כ־3.4 ק"מ לשנייה, הגשושית הייתה אמורה להקיף את מאדים מצפון לדרום במסלול קוטבי. בעוד הגשושית מקיפה את מאדים חיישנייה הצביעו על האוריינטצייה שלה כלפי מאדים וגלגלי התגובה של הגשושית שמרו עליה כך שהכלים המדעיים הופנו אל קרקע מאדים. המסלול שנבחר היה מסונכרן שמש כך שהגשושית יכלה תמיד לצלם את צידו המואר של מאדים. כאשר הגשושית הייתה בקשר רדיו עם כדור הארץ המידע הועבר לכדור הארץ ישירות, כאשר לא היה קשר רדיו היה המידע שנאסף מאוחסן במקלטי הגשושית ומשודר כאשר נוצר שוב קשר רדיו. במהלך המשימה הראשית של הגשושית הוערכה כמות המידע שתאסף בכ־75 ג'יגה־בייט, כמות מידע גדולה בהרבה מכל משימה אחרת למאדים. הגשושית הייתה ממשיכה לתפקד עד כלות הדלק במכליה והתרוקנות הבטריות שלה.

איבוד הקשר
ב־21 באוגוסט 1993, בשעה 01:00 UTC, שלושה ימים לפני הכניסה למסלול, אבד לפתע הקשר עם המארס אובזרבר. פקודות המשיכו להישלח כל 20 דקות בתקווה שהגשושית רק סטתה ממסלולה ותיצור קשר מחדש. הניסיון לא צלח. לא ידוע אם הגשושית פעלה לפי התכנות האוטומטי שלה ונכנסה למסלול סביב מאדים או שהיא רק חלפה על פניו ונמצאת כיום במסלול הליוצנטרי (סביב השמש).

ב־4 בינואר 1994 הציגה מעבדת המחקר של צי ארצות הברית את תוצאות חקירתה בו היא הציעה כי הגורם הסביר ביותר שיגרום לאיבוד הקשר הוא בקע במכלי הדלק של הגשושית. עוד נכתב בתחקיר כי מערכת ההנעה של הגשושית, שתוכננה במקור עבור לוויינים של כדור הארץ, לא תוכננו לעמוד במסע ארוך למאדים, ולכן נוצרו הבעיות במכלי הדלק.

ראו גם

 מארס גלובל סרוויור
 מארס פאת'פיינדר
 מקפת האקלים של מאדים
 מקפת לסקר מאדים

קישורים חיצוניים
 פרופיל המשימה באתר נאס"א 
 מארס אובזרבר במסד הנתונים NSSDC

הערות שוליים

משימות כושלות לחקר מאדים
גשושיות אמריקאיות