Ֆենիքս (տիեզերական սարքավորում)

Ֆենիքս (,հայ․՝ Փյունիկ), Մարս մոլորակն ուսումնասիրելու համար նախատեսված ՆԱՍԱ-ի վայրէջքային մոդուլ, աշխատել է 2008 թվականին։ Ֆենիքսը դարձել է առաջին սարքը, որն արձակվել է Mars Scout ծրագրով։ Նա ունեցել է սարքերի հավաքածու, որոնք թույլ էին տալիս ուսումնասիրել ջրի երկրաբանական պատմությունը, ինչպես նաև ուսումնասիրել շրջապատը՝ միկրոօրգանիզմների կյանքի համար բարենպաստ պայմաններ գտնելու նպատակով։

«Ֆենիքսը» վեցերորդ սարքն է, որը հաջողությամբ իջել է Մարսի մակերևույթին։ Ինչպես նաև «Ֆենիքսն» առաջին սարքն էր, որը հաջողությամբ վայրէջք է կատարել Մարսի բևեռային գլխարկի վրա։

«Ֆենիքս» ծրագրի տեխնիկական և գիտական կառավարումը կատարել են Ռեակտիվ շարժման լաբորատորիան՝ Արիզոնայի համալսարանի հետ միասին, սարքի պատրաստմամբ զբաղվել է Lockheed Martin Space System ընկերությունը, Կանադական տիեզերական գործակալությունը օդերևույթաբանական համալիրով զոնդն է մատակարարել։ Բացի դրանից, ծրագիրն անցկացվել է ԱՄՆ-ի, Կանադայի, Շվեյցարիայի, Դանիայի, Գերմանիայի և Մեծ Բրիտանիայի համալսարանների հետ համագործակցությամբ։

Սարքի արձակումը կատարվել է 2007 թվականի օգոստոսի 4-ին, հաջող վայրէջքը տեղի է ունեցել 2008 թվականի մայիսի 25-ին։ Սարքի հետ վերջին կապի սեանսը եղել է 2008 թվականի նոյեմբերի 2-ին, իսկ նույն թվականի նոյեմբերի 10-ին հայտարարվել է առաջադրանքի ավարտի մասին։

Առաջադրանքի մասին 
«Ֆենիքսը» նախատեսված է Մարսի բնահողի խորացված ուսումնասիրման համար, ինչպես նաև մթնոլորտային և օդերևութաբանական դիտարկումների համար։ Սարքն առաջին անգամ, Մարսի հյուսիսաին բևեռից ոչ հեռու, որտեղ «Օդիսեյ» ուղեծրային սարքը գտել է ստորգետնյա սառույցի հսկայական պաշարներ, վայրէջքի ժամանակ առաջացրել է մակերևույթի հորատում։ Առաջադրանքներից մեկն էր ի հայտ բերել կյանքի նշույլներ։ Սարքն ունակ չէ մոլորակի մակերևույթի վրա շարժվելու։ «Ֆենիքսի» գիտական սարքավորումների և տեխնիկական սխեմաների մի մասը մնացել է Mars Polar Lander-ի անհաջող առաջադրանքից և Mars Surveyor 2001 Lander-ի չիրականացված առաջադրանքից, ինչով էլ պայմանավորված է եղել նախագծի համեմատաբար ցածր արժեքը՝ 420 միլիոն դոլար։

Նախագծի շրջանակներում ՆԱՍԱ-ն կատարել է սարքի գործարկումը, Արիզոնա նահանգի համալսարանը վերահսկում էր սարքավորումների արտադրությունը, որոնք տեղադրվել են տիեզերական սարքավորման վրա, իսկ  Lockheed Martin ընկերությունը նախագծել և կառուցել է հենց նավը։ Առաջադրանքում Jet Propulsion Laboratory-ն՝ Կալիֆոռնիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտի ստորաբաժանումը, ներառում է տիեզերքում Մարսիական զոնդի մանևրների հսկողությունը, ինչպես նաև շարժման հետագծի հաշվարկը։ Բացի դրանից JPL-ն իր վրա է վերցրել Կարմիր մոլորակի մակերևույթի վրա նավի վայրէջքը։ Սարքի «ուղեղ»-ը հանդիսանում է օդանավի BAE Systems RAD6000 համակարգիչը, որը կառուցվել է  RISC-պրոցեսորների բազայում, օգտագործում է 32 բիթային IBM Power ծրագիրը և աշխատում է ОСРВ VxWorks-ի կառավարման ներքո։ Համակարգչի, որը դիմացկուն է ջերմաստիճանի էական փոփոխությունների նկատմամբ և պաշտպանված է ճառագայթներից, գործառույթների մեջ է մտնում նավարկությունը, ինչպես նաև գիտական սարքավորումների և տիեզերական սարքի էլեկտրամատակարարման կառավարումը։

420 միլիոն դոլարից, ծախսված ծրագրի համար, 350 միլիոնը կազմել է գրանտը, ձեռք բերված Արիզոնա նահանգի համալսարանից։ Այս ուսումնական հաստատությունում տեղ է գտել նաև Վերահսկիչ կենտրոնը, որը գլխավորել է տիեզերանավին առաջադրանքի ժամանակ և նրանից ստացել է գիտական արդյունքներ։

Ծրագրի նպատակներ 
Սարքը, որը վայրէջք էր կատարել Մարսի հարավային բևեռում, պետք է պատասխաներ երեք կարևոր հարցերի. Մարսի բևեռային շրջանները հարմար են կյանքի համար, սառույցը պարբերաբար այնտեղ հալվում է և ինչպես են փոխվել եղանակային պայմանները վայրէջքի տեղում պատմական շրջանում, ինչպես նաև հետազոտել Մարսի կլիմայի առանձնահատկությունները։

Ծրագրի գլխավոր առաջադրանքն էր Կարմիր մոլորակի վրա ջրի հայտնաբերումը։ «Ջրի ետևից», հենց այսպես է հնչում ծրագրի ոչ պաշտոնական կարգախոսը։ Բացի այդ համարվում է, որ «Ֆենիքս»-ը դարձավ ևս մեկ աստիճան ապագայում Մարս գնալու մարդկանց ճանապարհին։ 2008 թվականի հունիսի 18-ին այս զոնդը սառույց գտավ, որը հետո հալվեց։ 2008 թվականի օգոստոսի 1-ին մանրազնին հետազոտությունից հետո պարզվեց, որ սառույցը ջրային է եղել։

Գիտական հետազոտական ծրագիր 
Գիտական սարքավորումը, որը տեղադրված էր «Ֆենիքսի» վրա, պետք է լուծեր բնագիտության հինգ ասպարեզների առաջադրանքները. ջրաբանության, երկրաբանության, քիմիայի, կենսաբանության և օդերևույթաբանության։ Polar Lander-ը վայրէջք է կատարել Մարսի բևեռի տարածքում՝ հյուսիսային լայնության 65 և 75 աստիճանների միջև։ Առաջադրանքը հաշվարկված է եղել 90 մարսիական օրվա համար, որոնց ընթացքում ենթադրվում էր տեղաշարժել մանիպուլյատորը, որի առաջադրանքն էր լինելու փորել (ավելի ճիշտ քերծել) կես մետր խորությամբ սառույցի մեջ փոս և ստացվածնմուշները տեղափոխել տիեզերական նավի փոքր լաբորատորիաներ։ Սպասվում էր, որ սառույցը և նստվածքային հանքաշերտերը կարող են պարունակել օրգանական կտորներ, որոնք կվկայեին Կարմիր մոլորակի վրա կյանքի գոյության մասին։

Գիտնականները հուսով էին, որ ինչպես երկրային անապատները, որոնք առաջին հայացքից թվում են անմարդաբնակ, սակայն այդպիսին չեն, այնպես էլ Մարսի բևեռային անապատները  կարող էին իրականում կամ անցյալում լինել մարդաբնակ, չնայած նրան, որ վերջին անգամ անձրև այնտեղ եկել է, հավանաբար, մի քանի միլիոն տարի առաջ։ Համաձայն որոշ հաշվարկների, ամեն 50 հազար տարին մեկ ուղեծրի տատանումներից, Մարսի վրա տեղի է ունենում ջերմաստիճանի բարձրացում, որի պատճառով էլ հալվում է սառույցը։ Եվ կա շատ քիչ հավանականություն, որ կենդանի օրգանիզմները, որոնք գտնվում էին անաբիոզում, հետ են վերադառնում կյանքի այդ ժամանակներ։

Գիտական սարքավորում 
«Ֆենիքսի» վրա տեղադրված է յոթ տարբեր սարքեր, որոնք ընդունակ են հետազոտել վայրէջքի տարածքը որքան հնարավոր է համապարփակ.

Մարսի տեսողական հետազոտության միջոց 

Նավի սարքավորումների մեջ է մտնում Արիզոնայի համալսարանում կառուցված օպտիկական համակարգը՝ Surface Stereo Imager (SSI): Այն կազմված է երկու տեսախցիկներից, որոնք հավաքված են 2 մետր բարձրությամբ շարժական աշտարակի վրա և նախատեսված է մոլորակի տեսողական հետազոտության համար։ Համակարգը թույլ է տալիս ստանալ Մարսի արկտիկական անապատների ստերեո պատկերներ 1024×1024 թույլատրությամբ՝ տեսողական և ինֆրակարմիր միջակայքերում։ SSI-ն կաջակցի մեխանիկական ձեռքի մոնիպուլյացիաներին և հնարավորություն կտա կազմել նավը շրջապատող տեղանքի ռելիեֆի թվային մոդելներ, ինչը իր հերթին կապահովի Մարսի տարածության վիրտուալ եռաչափ պատկերների ստեղծումը։ Բացի դրանից SSI-ն կնպաստի Կարմիր մոլորակի գեոմորֆլոգիական և հանքային հետազոտությանը։ Եվս մեկ խնդիր է հանդիսանում Մարսի մթնոլորտի օպտիկական հատկությունների ուսումնասիրությունը, մասնավորապես մթնոլորտի փոշու քանակի տեսողական գնահատումը։

Բացի նշված խնդիրները, SSI-ն կդիտարկի վայրէջք կատարած տիեզերական սարքի մեջ ստեղծվող փոշու քանակությունը, ինչը թույլ կտա եզրակացություն անել նստվածքի առաջացման արագության և մոլորակի վրա Էրոզիայի և մթնոլորտային գործընթացների արտահոսքի յուրահատկությունների մասին, ինչպես նաև հնարավորություն կտա գնահատել արևային մարտկոցների փոշոտվածությունը և այդ գործոնով պայմանավորված էներգիայի քանակության քչացումը։

Մանիպուլյատորի տեսախցիկ 
Մանիպուլյատորի ծայրին տեղադրված Robotic Arm Camera (RAC) տեսախցիկը, ստեղծվել է Արիզոնայի համալսարանի և գերմանական Արեգակնային համակարգի հետազոտության համալսարանի Մաքս Պլանկի գիտական ընկերության գիտնականների համատեղ ջանքերով։ Տեսախցիկը ամրացված է ուղղակիորեն դույլի մոտ և թույլատրում է մանրամասն տեսնել այն տարածքը, որտեղ ստեղծվում են գրունտի և սառույցի օրինակները։

Փորված խրամատների պատերի պատկերները, ինչպես ենթադրում են գիտնականները, կթույլատրի երկրաբաններին որոշել դարսվածության տարածման առկայությունը և հերթականությունը։ Մասնավորապես, պատկերները, որոնց վրա երևում են գրունտի մասնիկների չափսերը և գույները, որոնք դարսվում են Մարսի մակերևույթին ուղղահայաց կտրվածքով, հնարավորություն կտան ենթադրություններ անել տեղումների տարածման պայմանների և Մարսի կլիմայի փոփոխությունների մասին։ Տեսախցիկը ունի լույսի երկու աղբյուր, որոնցից վերինը կազմված է 36 երկնագույն, 18 կանաչ և 18 կարմիր լամպերից, իսկ ներքևինը համապատասխանաբար 16, 8 և 8 լամպերից։ Բացի դրանից սարքի կազմի մեջ են մտնում երկու փոքր շարժիչներ. առաջինը փոխում է ոսպնյակի կիզակետային երկարությունը, իսկ երկրորդը բարձրացնում և իջեցնում է թափացիկ փոշուց պաշտպանող պատյանը։ Տեսախցիկի առավելագույն թույլատրությունը 23 միկրո փիքսել։

Մանիպուլյատոր և օդերևույթաբանական կայան 
Նավի հիմնական գործիքը Robotic Arm (RA) մանիպուլյատորն է, որը ստեղծել է Ռեակտիվ շարժման լաբորատորիան և ընդունակ է տեղաշարժվելու առաջ ու հետ, աջ ու ձախ, վերև-ներքև, ինչպես նաև կատարել շրջանաձև շարժումներ։ Սարքի երկարությունը կազմում է 2,35 մ։ Երկրի վրա մանիպուլյատորը փորձարկել են ամերիկական  Մահվան հովտում, շատ պինդ գրունտով տեղանքում, որտեղ նա 4 ժամում կարողացել է փորել 25 սմ խորությամբ խրամատ։

Օդերույթաբանական կայանի, որը ստեղծել է Կանադական տիեզերական գործակալությունը (MET, Meteorological Station), առաջադրանքների մեջ է մտնում ջերմաստիճանի և մթնոլորտային ճնշման ցուցիչների օգնությամբ Մարսի եղանակի փոփոխության ամենօրյա արձանագրությունը, ինչպես նաև Կարմիր մոլորակի օդում, լիդարի (light detection and ranging, LIDAR) օգնությամբ, փոշու և սառցե գոլորշու կոնցենտրացիայի չափումը։ Լիդարը կարձակի ուղղահայաց լույսի կարճ ալիքներ դեպի վեր և կկենտրոնացնի մթնոլորտի արտացոլած ազդանշանները, ինչը կօգնի բացահայտելու անզեն աչքով անտեսանելի ամպերի, մառախուղի և փոշու կենտոնացման վայրի առկայությունը։ Միաժամանակ մոլորակի վրա ջերմաստիճանը կչափվի երեք թերմոկուլների օգնությամբ, որոնք տեղադրված են 1,2 մ բարձրությամբ տեղաշարժվող աշտարակի վրա։ Այսպիսի ճարտարապետական լուծումը կարող է կենտրոնացնել Մարսի մակերեսի ջերմաստիճանի ուղղահայաց պրոֆիլը։

Մանրադիտակներ 

ՄԵՍԱ (Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer) մոդուլը, որի ստեղծումը հսկել է JPL-ն, իր մեջ է ընդգրկում օպտիկական և ատոմային ուժը սկանավորող մանրադիտակները։ Վերջինիս աշխատանքը հիմնված է ատոմային կապերի ուժի օգտագործման վրա, որոնք գործում են ատոմի նյութերի միջև։ Ատոմային մանրադիտակը Շվեյցարական կոնսորցիումի աշխատանքի արդյունքն է, իսկ գործնականում ստեղծել է Արիզոնա նահանգի համալսարանը։ Օպտիկական մանրադիտակի մաքսիմալ թույլատվությունը 4մկմ է, իսկ ատոմայինը 10նմ։ Մարսիական գրունտի մանրադիտակային նկարները կօգտագործվեն, հիմնականում, ապացույցներ գտնելու համար, որ ուսումնասիրվող սուբստրատը երբևէ ենթարկվել է ջրի ազդեցությանը։ Դրա համար կիրագործվի կավե փոքր բծերի որոնում։ Օպտիկական մանրադիտակը հագեցած է լուսավորության գործիքներով, որոնց կազմի մեջ են մտնում կարմիր, կանաչ, կապույտ և ուլտամանուշակագույն լամպեր։ Իսկ մեկանգամյա օրինակների պատրաստման միջոցները ստեղծված են սիլիկոնի օգտագործմամբ։

Բացի դրանից ՄԵՍԱ-ի կազմի մեջ է մտնում քիմիական անալիզի ջրում լուծվող գրունտի օրինակների համար նախատեսված գործիք։ Հետազոտության այսպիսի միջոցը թույլատրում է որոշել ստացված խառնուրդի pH-ը, ինչպես նաև հայտնաբերել թթվածնի, ածխաթթու գազի, քլորիդների, բրոմիդների և սուլֆատների առկայությունը։ ՄԵՍԱ-ն նաև պարունակում է ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակության նմուշների որոշման գործիք, որի համար օգտագործվում են մեխանիկական ձեռքի վերին մասում տեղադրված երեք ասեղներ։

Մասս-սպեկտրոմետր 

TEGA մոդուլը (Thermal and Evolved Gas Analyzer), որը կառուցել են Արիզոնա և Տեխաս նահանգների համալսարանները Դալլասում, Ֆենիքս թիմի առանձնահատուկ հպարտության առարկան է։ Սարքավորումը պարունակում է ութ միանման մանր թրծատփավոր վառարաններ, որոնցում տեղի է ունենում մարսային գրունտի նմուշների տաքացումը։ Իրենց չափերով ամեն մի այդպիսի վառարան հիշեցնում է գնդիկավոր գրիչի ձող։ Տաքացումը դանդաղ է ընթանում, դրա հետ միասին որոշվում է նմուշի ջերմունակությունը։ Երբ վառարանում ջերմաստիճանը հասնում է , տաքացած նյութը սկսում է գազ արձակել, որը տարրալուծում է ներկառուցված, նմուշի մեջ կոնկրետ մոլեկուլների և ատոմների կոնցենտրացիան որոշող մասս-սպեկրոմետրը։

Լուսանկարում վայրէջքի ժամանակ 
Mars Descent Imager (MARDI)-ը, գործիքներից ամենավերջինը, ստեղծված է եղել  Malin Space Science Systems ընկերության կողմից։ Այն տեսախցիկ է, որը կարող է օգտագործվել Մարսի մակերևույթին սարքավորման իջնելու ժամանակ վայրէջքի տեղանքը լուսանկարելու համար։ Սպասվում էր, որ նկարահանումը կսկսվի, երբ Ֆենիքսը լինի մոտավորապես 7 կմ բարձրության վրա և գցի ջերմապաշտպանիչը, իսկ նկարները կօգնեն որոշել այն վայրը, որտեղ իջել է օդանավը, ինչպես նաև կտրամադրեն տեղեկություն աշխարհագրական, գեոմորֆոլոգիական և երկրաբանական մոտակա լանդշաֆտի յուրահատկությունների մասին։

Ստացված նկարները կօգնեն նաև որոշել, թե արդյոք վայրէջքի տեղանքը հանդիսանում է բնորոշ Մարսի բևեռամերձ շրջաններին։ Այսինքն ծրագրի ընթացքում ստացված արդյունքները կարող են տարածվել ամբողջ մարսիական արկտիկական անապատի վրա։

MARDI կշռում է մոտ կես կիլոգրամ, և ինչպես կանխատեսվում էր, ծախսվում է 3 Վտ էլեկտրական նկարների շարքի ստեղծման համար։ Դիտման անկյունը կկազմի 66°, ամեն նկարի չափը 1024×1024 փիքսել, իսկ  տեղադրման ժամանակը 4 մվ։ Սակայն, թռչող սարքի նախամեկնարկային թեստերը պոտենցիալ խնդիր հայտնաբերեցին մոլորակի մակերևույթին վայրէջքի վերջնական փուլի ճգնաժամային պահերին տեսախցիկից տեղեկությունների մշակման մեջ։ Դա հանգեցրեց տեսախցիկը չօգտագործելու որոշմանը։

Գործիքը նաև ներառում է միկրոֆոն, որը չօգտագործվեց, ինչպես և տեսախցիկը։

Առաջադրանքի ժամանակագրություն 
«Ֆենքիս» առաջադրանքի համար Մարսի ուղղությամբ մեկնարկի պատուհանը տեղի է ունեցել 2007 թվականի օգոստոսի 3-ից 24-ի։ «Ֆենիքս»-ի պատճառով «Dawn» առաջադրանքի մեկնարկը տեղափոխվել է սեպտեմբեր։

Գործադրում 
«Ֆենիքս»ը գործադրվել է «Դելտա-2 7925» կրիչ հրթիռի օգնութամբ 2007թվականի օգոստոսի 4-ին, ժամը 09:26:34 UTC ԱՄՆ-ի Ֆլորիդա նահանգում գտնվող Կանավերալի հրվանդանից։ Հրթիռի քաշը մեկնարկի ժամանակ կազմել է 280 տոննա.

Աշխատանք Մարսի մակերևույթին 
«Ֆենիքսը» կատարել է 90 մարսիական օրով նախատեսված ծրագիր, և 157 մարսիական օր մինչև հոկտեմբերի 29-ը անցկացրել է գիտական հետազոտություններ։ Հետո էներգիայի պակասը, որը Մարսի ձմեռային պայմաններում արևի թույլ ջերմատվության հետևանք է, պատճառ է հանդիսացել կապի խզման համար։ Վերջին ազդանշանները ընդունվել են 2008 թվականի նոյեմբերի 2-ին։

Գիտական արդյունքներ 

Առաջադրանքի գլխավոր գիտական արդյունքը եղել է գրունտի բարակ շերտի տակ սառույցի հայտնաբերումը և գրունտի քիմիական անալիզը։

Մարսիական հողի փորձանմուշներում հայտնաբերվել են պերքլորատների հետքեր (քլորաթթվի աղեր)։ Բացի դրանից, «Ֆենիքսը» հայտնաբերել է մագնեզիումի, նատրիումի, կալիումի և քլորի հետքեր։  Համաձայն չափումների, գրունտի pH-ը կազմել է 8-9 միավոր, ինչը համապատասխանում է երկրային քիչ ալկալիներ պարունակող հողերին։

Առաջադրանքի արդյունքներ և այժմյան իրավիճակ 
 Սարքավորման առաջադրանքը կատարված է։ Սարքավորման գործարկման շարունակությունը հաջորդ մարսիական ամառ սկզբնապես գնահատվում էր քիչ հնարավոր, այդ իսկ պատճառով ձմռանը նրա գործածությունից դուրս գալը չի համարվում առաջադրանքի անհաջողություն։
 «Ֆենիքս»-ը Մարսի վրա հայտնաբերել է ջուր։
 Սարքավորման մարտկոցները նստել էին՝ մարսիական արկտիկայում վատացած եղանակային պայմանների պատճառով։ Գիտնականները նրանից ազդանշան չէին ստանում 2008 թվականի նոյեմբերի 2-ից, երբ տեղի ունեցավ «Ֆենիքսի» վերջին կարճ կապի սեանսը Երկրի հետ։ Նոյեմբերի 11-ին սարքավորումը ամբողջապես կազմալուծվեց փոթորիկի պատճառով։
 Մարսիական հետախուզական արբանյակի վրա գտնվող HiRISE տեսախցիկից ստացված 2010 թվականի հունիսի կադրերը հաստատեցին, որ «Ֆենիքս» սարքավորումը մարսիական ձմեռ չի վերապրել, և արևային մարտկոցներից մեկը փչացել է  ածխաթթվային գազի սառույցի ծանրության տակ

2007 թվականի օգոստոսին Երկրից բաց թողնված և 2008 թվականին Մարսի հյուսիսային մասում վայրէջք կատարած Ֆենիքս զոնդը Կարմիր մոլորակ է տարել գիտական ֆանտաստիկայի թվային գրադարանը։

Պատկերասրահ 
Սարքավորման հավաքումը «ՆԱՍԱ»-ում և առաջին նկարները։

Ծանոթագրություններ

Արտաքին հղումներ 
 Առաջադրանքի կայքը
 PC Week: Phoenix Mars Lander: две планеты и семь инструментов
 Звук посадки зонда, который зафиксировал Mars Express
 Phoenix на Twitter
 Рука «Феникса» обнаружила лёд под слоем марсианской почвы 
 Phoenix Landing (Press Kit, May 2008)

ՆԱՍԱ
ԱՄՆ-ի տիեզերագնացություն
Մարսի ուսումնասիրում