Mars Pathfinder

Mars Pathfinder (MESUR Pathfinder) oli 1996. aastal Marsile saadetud NASA kosmoseaparaat, mis koosnes baasjaamast (hiljem nimetati ümber Carl Sagani memoriaaljaamaks) ja kulgurist Sojourner. Pathfinder oli teine NASA Discovery programmi raames rahastatud projekt ja missiooni juhtis JPL. Pathfinder oli algselt MESUR-i programmi esimene missioon, kuid Mars Observeri kaotuse järel liideti Pathfinder Discovery programmi.
Pathfinder startis 4. detsembril 1996 ja jõudis Marsile 4. juulil 1997. Pathfinder sooritas esimese eduka maandumise Marsile pärast 1976. aastat, mil maandusid kaks Vikingit. Baasjaama maandudes avanesid selle päikesepaneelid ja sealt väljus kulgur Sojourner, mis tegi Marsi pinnal katseid. Missiooni eesmärgiks oli uurida Marsi atmosfääri, kliimat, geoloogiat ja kivide ning Marsi pinna koostist.
Viimane andmete ülekanne toimus 27. septembril ja NASA kaotas Pathfinderiga ühenduse 7. oktoobril 1997. Sojourner oli side katkemisel töökorras, kuid Pathfinderi rikke põhjust ei õnnestunudki teada saada. NASA loobus katsetest sidet taastada märtsis 1998 ja kuulutas missiooni lõppenuks.
Teadusoperatsioonid.
Pathfinder.
Pathfinderi pardal olid järgmised seadmed:
Mars Pathfinder teostas Marsi pinnal erinevaid uuringuid, kasutades kolme teadusseadet. Baasjaam kasutas Marsi pinna pildistamiseks Mars Pathfinderi Pildistajat (IMP) ning uuris ASI/MET-i abil Marsi meteoroloogiat, kogudes infot õhurõhu, temperatuuri ja tuule kohta.
Sojourner.
Sojourneri pardal olid järgmised seadmed:
Sojourneri alfaosakeste röntgenspektromeeterit kasutati kivide ja pinna koostise määramiseks. Lisaks oli kulguril kasutada ka kaks mustvalget kaamerat ja üks värviline kaamera. Sojourner uuris oma seadmete abil Marsi geoloogiat, geokeemiat, Marsi tolmu magnetilisi omadusi ja planeedi atmosfääri.
Maandumispaik.
Mars Pathfinder maandus Marsi põhjapoolkeral asuvale Ares Vallise tasandikule. Kuigi see on Marsi üks kivisemaid piirkondi, valiti see missiooni maandumispaigaks, sest seal on palju kive ning teadlased leidsid, et see on võrdlemisi ohutu piirkond, kus missioon maandada.
Atmosfääri sisenemine ja maandumine.
Mars Pathfinder sisenes Marsi atmosfääri ja sooritas eduka maandumise, kasutades sisenemiskapslit, langevarju, retrorakette ja õhkpatju.
Maandur saabus Marsile 4. juulil 1997 ja sisenes atmosfääri hüperboolse trajektooriga kiirusel 6,1 km/s. Pathfinderi kuumuskilbi ehitusel võeti eeskujuks Vikingi programmi maandurite maandumiskapslite omad. Kilbi otstarve lisaks kuumuse eest kaitsmisele oli aeglustada Pathfinderi kiirus 370 meetrini sekundis. Pathfinderi pardaarvuti kasutas langevarju õigeaegse avamise ajastamiseks kiirendusandureid ning sobiva kiiruseni jõudes, avanes langevari, mis aeglustas maanduri kiiruse 370 m/s kuni 68 m/s. 20 sekundit pärast langevarju avanemist, heitis pardaarvuti minema kuumuskilbi ja veel 20 sekundit hiljem, laskus maandur trossi külge kinnitatuna 20 meetri kaugusele sisenemiskapslist. Samal ajal käivitus ka radar, mis mõõtis maanduri kõrgust Marsi pinna suhtes ja laskumise kiirust.
Kui Pathfinder oli jõudnud 355 meetri kõrgusele, täitusid Pathfinderi ümber olevad õhkpadjad vähem kui sekundi jooksul gaasiga. 98 meetri kõrgusel käivitusid sisenemiskapsli külge kinnitatud retroraketid, mis aeglustasid kiiruse lõplikult maha. Maandur hõljus nüüd 15–25 meetri kõrgusel. 2,3 sekundit hiljem lõikas maandur trossi läbi ning kukkus umbes 21,5 meetri kõrguselt Marsi pinnale. Pathfinder kukkus Marsi pinnale kiirusel 14 m/s ja põrkas 15,7 meetri kõrgusele ning põrkus pärast seda veel umbes 15 korda Marsi pinnalt tagasi, enne kui seisma jäi. Kogu protsessi jaoks atmosfääri sisenemisest kuni maandumiseni kulus neli minutit.
Pärast Pathfinderi maandumist õhkpadjad tühjenesid ja tõmbusid kokku. Pathfinder oli projekteeritud nii, et see oli võimeline maandumise järel ükskõik mis asendisse jäänuna keerama end õigesse asendisse. Pathfinder pakkis end lahti 74 minutit pärast maandumist.
Pathfinder saabus planeedile Marsi kohaliku aja järgi kell 2:56:55 (16:56:55 UTC). Kuna maandumispaigas oli öö, pidi maandur enne maandumise kinnituse ja esimeste piltide saatmiseks ootama hommikut. 1. solil tegi Pathfinder mõned meteoroloogilised mõõtmised ja pildistas maandumispaika, kuid pärast info saabumist avastasid insenerid, et ühe päikesepaneeli küljes olnud õhkpadi polnud täielikult tühjenenud ning oli ohuks Sojourneri väljumisele baasjaamast. Probleemi lahendamiseks kästi Pathfinderil päikesepaneeli tõsta ja langetada, mis lahendas probleemi. Sojourner väljus baasjaamast 2. solil.
Mars Pathfinderi mõnevõrra täiustatud maandumissüsteemi kasutasid 2004. aastal Marsil maandunud kulgurid Spirit ja Opportunity. Kulguritel kasutati ka mõningaid Sojourneril kasutatud lahendusi.
Missiooni lõpp.
Missiooni kestuseks oli esialgu planeeritud nädal kuni 1 kuu, kuid Pathfinder töötas kolm kuud. NASA kaotas Pathfinderiga ühenduse 7. oktoobril 1997 ja viimased andmed Pathfinderilt saabusid 27. septembril. Maanduriga prooviti ühendust taastada viis kuud ja 10. märtsil 1998 kuulutas NASA missiooni lõppenuks. Enne side kaotamist, oli Pathfinder tegemas panoraamfotot oma maandumispaigast ja Sojourner oli teel uurima kaugemal asuvat kõrgendikku. Side kaotamise ajaks oli maandumispaiga panoraamfoto ainult 1/3 ulatuses valmis ja kulgur ei olnud kõrgendikule veel jõudnud.
Täpne Mars Pathfinder kaotamise põhjus pole tänaseni teada, kuid NASA arvab, et maanduri kaotuse põhjustas aku rike, mis tekkis selle pidevast laadimisest ja tühjendamisest. Kuna aku pidi tagama, et maanduri sisemine temperatuur oleks öösiti veidi soojem kui Marsi öine temperatuur, siis võis normist külmem temperatuur elektroonikat kahjustada ning põhjustada side katkemise.
NASA ei ole kindel, mis sai Sojournerist pärast seda kui Pathfinder töö lõpetas, sest kulgur oli side katkemisel töökorras. Sojourner oli programmeeritud nii, et kui side baasjaamaga katkes, lülitus kulgur avariirežiimi ning eeldas, et on levialast väljas ja peab Pathfinderi juurde naasma. Kui Sojourner seda tegi, siis ühe teooria hakkas ta tõenäoliselt tegema ringe ümber Pathfinderi ja üritas samal ajal taastada side baasjaamaga; teise teooria järgi aga seisis ühel kohal paigal ja jäi ootama juhiseid.
Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) leidis Mars Pathfinderi 2007. aastal.
Missiooni tulemused.
Maandur saatis Maale informatsiooni rohkem kui 2,3 miljardit bitti. Pathfinder jõudis oma eluea jooksul teha 8,5 miljonit õhurõhu, temperatuuri ja tuulekiiruse mõõtmist ja pildistada 16 500 fotot.
Pathfinder pildistas taevast mitu korda ning teadlased suutsid nende fotode järgi teha kindlaks, et õhus roosat kuma tekitavad osakesed olid umbes 1 mikromeetri suurused. Veel leidis Pathfinder tõendeid, et Marss võis kunagi olla soe ja niiske planeet, millel oli tihe atmosfäär. Pathfinderil oli pardal ka mitu magnetit, millega uuriti Marsi tolmu magnetilisust. Missiooni jooksul kattusid kõik magnetid peale ühe tolmuga, ning NASA järeldas sellest, et tolm ei sisalda puhast magnetiiti.
Doppleri efekti abil tegid teadlased kindlaks, et mittehüdrostaatiline osa Marsi polaarala inertsmomendist on põhjustatud Tharsise platoo poolt ning et Marsi tuum ei ole sulanud.