Phoenix (kosmosesond)

Phoenix oli NASA kosmoseaparaat, mis laskus Marsile 25. mail 2008. Teadlased otsisid Phoenixi seadmetega mikroobidele sobilikke keskkondi ja uurisid Marsi vee ajalugu. Projekt maksis 386 miljonit USA dollarit.
Phoenix oli kuues NASA jaam, mis sooritas eduka maandumise Marsi pinnale ja esimene, mis maandus Marsi polaaralale. Maandur täitis oma missiooni eesmärgid augustis 2008 ja insenerid said sellega viimast korda ühendust sama aasta 2. novembril, kui seadme päikesepaneelide efektiivsus oli algava Marsi talve tõttu langemas. Kui piirkonnas algas taas suvi, proovisid insenerid seadmega uuesti ühendust võtta, kuid see ei õnnestunud. NASA kuulutas missiooni lõppenuks 12. mail 2010 ja luges selle edukaks, sest kõik plaanitud eesmärgid olid täidetud.
Ülevaade.
Missioonil oli kaks peamist eesmärki. Esimene oli Marsi vee geoloogilise ajaloo uurimine, et teha kindlaks kuidas minevikus kliima muutus ning teine eesmärk oli Marsi pinnase elukõlbulikkuse uurimine. Phoenix oli seadmestatud uurima Marsi polaaralade geoloogilist ja võimalikku bioloogilist ajalugu. See oli NASA esimene missioon, mis kogus andmeid Marsi polaaralalt.
Phoenixi põhimissioon pidi kestma 90 soli ehk umbes 92 päeva, kuid maandur suutis oma planeeritud eluiga ületada umbes kahe kuu võrra, enne kui see lõpetas algava Marsi talve tõttu töö. Teadlased lootsid, et Phoenix suudab Marsi talve osaliselt üle elada, et jälgida piirkonnas polaarjää tekkimist, kuid isegi siis poleks maandur madala temperatuuri ja jääga kattumise tõttu kevadeni vastu pidanud.
NASA otsustas Marsi polaaralale kulguri asemel saata sondi, sest:
Missiooni ajalugu.
2002. aastal leidis 2001 Mars Odyssey mõnedest Marsi piirkondadest vesinikku ning ainus usutav selgitus sellele oli jää leidumine pealispinna all. Seetõttu eeldati missiooni rahastamisel, et see leiab Marsi polaaralalt jääd. Augustis 2003 valis NASA ettepanekute seast välja Arizona Ülikooli väljapakutud Phoenixi missiooni ning määras selle stardi 2007. aastale. NASA rahastas Phoenixi ehitust 325 miljoni dollariga ning see on Arizona Ülikooli ajaloo suurima eelarvega teadusprojekt.
Missioon sai nime mütoloogilise linnu fööniksi järgi, kes taassünnib oma tuhast. Phoenix sisaldas mitmeid varasemate missioonide jaoks ehitatud seadmeid ja näiteks maandur oli algselt ehitatud Mars Surveyor 2001 Landeri missiooni jaoks, mis tühistati 2000. aastal. Mitmed seadmed pärinesid nii Mars Surveyor 2001 Lander missioonilt, aga ka Marsile maandumise ajal kadunuks jäänud Mars Polar Landeri tarbeks ehitatute hulgast.
NASA andis Phoenixi missioonile lõpliku heakskiidu 2. juunil 2005.
Start.
Phoenix startis 4. augustil 2007 Cape Canaveralilt ning selle viis kosmosesse kanderakett Delta II. Stardil probleeme ei tekkinud. Kuna Marsile lennuks sobiv stardiaken oli avatud 3. augustist kuni 24. augustini, tuli NASA-l lükata edasi teise missiooni, Dawni, start ja see startis septembris 2007, pärast Phoenixi starti.
Marsile saabumine.
Jet Propulsion Laboratory ja Euroopa Kosmoseagentuur muutsid enne Phoenixi Marsile saabumist Mars Reconnaissance Orbiteri (MRO), 2001 Mars Odyssey ja Mars Expressi orbiite, et need saaksid jälgida Phoenixi maandumist ajal mil see sisenes atmosfääri ja maandus Marsi pinnale. Sondide kogutud informatsiooni kasutavad insenerid tulevikumissioonide täiustamisel.
Phoenix sisenes Marsi atmosfääri kiirusel 21 000 km/h ja seitsme minutiga aeglustus selle kiirus 8 kilomeetrini tunnis. NASA sai maandurilt kinnituse atmosfääri sisenemise kohta 4:46 (PDT) ja kell 4:53 sai NASA kinnituse, et Phoenix oli atmosfääri sisenemise üle elanud ja edukalt maandunud.
Hilisemal maandumisandmete uurimisel avastati, et Phoenixi langevari avanes planeeritust 7 sekundit hiljem ning seetõttu asub maandumispaik planeeritust 25–28 km idas. Mars Reconnaissance Orbiteri (MRO) HiRISE kaameral õnnestus Phoenixit maandumise ajal pildistada ja see on esimene kord, mil kosmosesond pildistas maanduvat missiooni. HiRISE pildistas Phoenixit ka pärast maandumist ning fotod olid sedavõrd hea kvaliteediga, et nendelt olid eristatavad Phoenix ja selle päikesepaneelid.
Phoenix maandus Vastitas Borealise tasandikule 25. mail 2008, mil piirkonnas oli hiliskevad. Põhjapoolusel paistis Päike terve Marsi päeva vältel ning suvisel pööripäeval (25. juunil 2008) paistis Päike maksimaalse, 47-kraadise nurga all. Missiooni esimene päikeseloojang oli septembri alguses. Phoenix maandus väga tasasele pinnale ning maandur mõõtis kaldeks ainult 0,3 kraadi. Vahetult enne maandumist pööras maandur päikesepaneelide tootlikkuse maksimeerimiseks end nii, et selle päikesepaneelid paiknesid ida-läänesuunaliselt. Pärast maandumist ootas Phoenix 15 minutit tolmu hajumist ning avas seejärel päikesepaneelid. Esimesed maandumispaiga pildid saabusid Maale 26. mail kell 2:00 (UTC).
Põhimissioon.
Sideprobleem.
Phoenixi robotkäe esmakordne kasutamine tuli lükata edasi 27. maile 2008, kui Phoenix ei saanud Maalt saadud korraldusi kätte. NASA tegi kindlaks, et sidejaamana kasutatud MRO sai Phoenixi korraldused kätte, kuid selle Electra UHF raadiosüsteem, mis pidi korraldused Phoenixile edastama, lülitus ajutiselt välja. Kuna Phoenix polnud pärast maandumist uusi juhiseid saanud, asus see täitma tagavarakorraldusi ning 27. mail edastas Mars Reconnaissance Orbiter Phoenixi fotod ja muu informatsiooni Maale.
Maanduri robotkäsi sooritas esimesed kaevetööd 31. mail (6. solil) ja alustas pärast mitu päeva kestnud süsteemide testimist, proovide analüüsimist.
Jää leidmine.
Marsi tehiskaaslased olid varem vaadelnud maandumispaigas asuvat polügonaalpinnast, mis on sarnane Maa poolustel ja kõrgmäestikus leiduva polügonaalpinnasega. Phoenix pildistas 5. solil enda all olevat pinnast ja teadlased märkasid, et maanduri retroraketid olid maandumise ajal paljastanud heledat pinnast, mis hilisemal uurimisel osutus jääks.
19. juunil 2008 teatas NASA, et robotkäe kaevatud augus olnud täringusuurused tükid olid nelja päeva jooksul aurustunud. NASA sõnul pidid need tükid koosnema jääst, mis sublimeerusid pärast väljakaevamist. NASA välistas võimaluse, et tükid olid kuiv jää, sest kuigi ka see oleks piirkonnas valitsenud tingimuste tõttu aurustunud, oleks protsess toimunud mitu korda kiiremini.
31. juulil 2008 teatas NASA, et Phoenix kinnitas vee olemasolu Marsil, millele oli viidanud 2002. aastal 2001 Mars Odyssey sooritatud vaatlused. Phoenix tõestas vee olemasolu, kui kuumutas võetud proovi ning kui temperatuur jõudis 0 °C, tuvastas spektromeeter veeauru.
Kuna Phoenixi töö tulemused olid head, teatas NASA, et missiooni rahastatakse plaanitust kauem ja missiooni teadlased asusid uurima, kas leitud vett saaksid kasutada elusolendid ning kas vees leidub elule viitavaid keemilisi ühendeid.
Missiooni lõpp.
Phoenixi põhimissioon kestis kolm kuud ja maandur töötas pärast seda veel kaks kuud. 28. oktoobril 2008 (152. solil) lülitus Phoenix turvarežiimile, sest päikesepaneelid ei tootnud ootuspäraselt enam piisavalt elektrit. Insenerid lülitasid Phoenixi tavapärase töö taastamiseks välja robotkäe, ühe teadusseadme ja kaks neljast radiaatorist.
10. novembril teatas NASA, et Phoenix ei vasta enam kutsungitele ja viimane sideseanss oli toimunud 2. novembril. Maanduri päikesepaneelide tootlikkus oli Marsi algava talve tõttu madal ja kuigi teadlased lootsid, et Phoenix peab novembri lõpuni vastu, jäi Phoenix ootamatult tolmutormi kätte, mis vähendas niigi madalat päikesepaneelide tootlikkust sedavõrd, et maandur lõpetas töö.
Missiooni tulemused.
Maastik.
Erinevalt Vikingite ja Pathfinderi maandumispaikadest on kõik Phoenixi ümbruses olevad kivid väikesed ja seal pole ka liivadüüne. Phoenixi piltidelt on näha, et maapind on tasane, kuid jaotunud 2-3-meetrise diameetriga polügoonideks, mille äärtes on 20–50 cm sügavad süvendid. Need on tekitanud pinnases olev jää, mida mõjutavad suured temperatuurikõikumised. Maandumispaiga pinnases on mõne tolli sügavusel jääd ja polügoonide äärtes olevate süvendite juures on jää paksus vähemalt 8 tolli. Jää sublimeerus aeglaselt, kui see paljastati Marsi atmosfäärile. Maandumispaigas märgati ka mõnesid tolmukuradeid.
Ilm.
Missiooni ajal vaatles Phoenix lumesadu. Pilved moodustusid kõrgusel, kus temperatuur on umbes −65 °C, mis tähendab, et need pidid koosnema veejääst, sest kuiv jää tekib tunduvalt madalamal temperatuuril, umbes −120 °C juures. Teadlased järeldasid sellest, et lumi tekib Phoenixi maandumispaigas arvatust tunduvalt hiljem. Tuule kiirus missiooni ajal oli 11 kuni 58 km/h ja keskmine tuulekiirus oli 36 km/h. Kõrgeim missiooni ajal mõõdetud temperatuur oli −19,6 °C ja madalaim −97,7 °C.
Pinnase keemia.
Pinnase keemilised uuringud näitasid, et see on mõõdukalt aluseline ja selle pH oli 7,7 ±0,5. Üldine soolasuse tase on mõõdukas. Proovide uurimisel leiti neist vesinikkarbonaadi, magneesiumi, naatriumi, kaaliumi, kaltsiumi ja sulfaate.
Uuringute kohaselt pole pinnasest leitud kaltsiumperkloraat umbes kuni 600 miljonit aastat vedela veega kokku puutunud.
Perkloraat.
1. augustil 2008 hakati meedias spekuleerima, et NASA on leidnud Marsilt tõendeid kunagise või praeguse elu kohta. Spekulatsioonide lõpetamiseks avaldas NASA planeeritust varem esialgsed uurimistulemused, mille kohaselt sisaldab Marsi pinnas perkloraati ja seega ei pruugi olla nii eluks sobiv kui varem arvati. Juulis 2017 tõestati laboris tehtud katsetega, et perkloraat muutub Marsil oleva UV-kiirguse foonil bakteritele surmavaks.