2001 Mars Odyssey: differenze tra le versioni

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* ''Mars Radiation Environment Experiment'' (MARIE).
* ''Mars Radiation Environment Experiment'' (MARIE).
Il 28 Maggio 2002 (sol 210) la NASA ha riportato che il GRS aveva riscontrato grandi quantità di [[idrogeno]], segno della presenza di uno strato di ghiaccio a un metro di profondità dalla superficie marziana. Il GRS è una collaborazione tra il laboratorio lunare e planetario dell'[[Università dell'Arizona]], il [[Los Alamos National Laboratory]], e l'istituto di ricerca spaziale Russo.
Il 28 Maggio 2002 (sol 210) la NASA ha riportato che il GRS aveva riscontrato grandi quantità di [[idrogeno]], segno della presenza di uno strato di ghiaccio a un metro di profondità dalla superficie marziana. Il GRS è una collaborazione tra il laboratorio lunare e planetario dell'[[Università dell'Arizona]], il [[Los Alamos National Laboratory]], e l'istituto di ricerca spaziale Russo.
[[File:Grs-draw.jpg|miniatura|258x258px|Illustrazione del GRS]]

=== Gamma Ray Spectometer ===
=== Gamma Ray Spectometer ===
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[[File:Grs-draw.jpg|miniatura|258x258px|Illustrazione del GRS|sinistra]]Lo [[spettrometro]] ai [[raggi gamma]] consiste in 4 componenti principali: la testa del sensore ai gamma, lo spettrometro ai [[Neutrone|neutroni]] (NS), il rilevatore di neutroni ad alta energia (HEND, ''High-Energy Neutron Detector'') e l'insieme delle elettroniche principali. La testa del sensore è separata dal resto del satellite da un braccio lungo 6,2 [[Metro|m]], che venne esteso dopo l'inserzione orbitale della sonda. Il braccio è necessario per ridurre l'interferenza con i raggi gamma generati dalla sonda<ref name=":2">{{Cita web|url=https://grs.lpl.arizona.edu/content/about/gamma|titolo=Lunar & Planetary Lab at The University of Arizona|sito=grs.lpl.arizona.edu|accesso=15 aprile 2017}}</ref>. I rilevatori e spettrometri ai neutroni sono montati direttamente sul bus della sonda ed hanno operato continuativamente durante la missione di mappatura.
[[File:Grsradiation-med.jpg|miniatura|258x258px|Come funziona il GRS]]
[[File:Water equivalent hydrogen abundance in the lower latitudes of Mars 01.jpg|miniatura|258x258px|Mappa della distribuzione globale dell'idrogeno sulla superficie marziana, ottenuta per mezzo di misurazioni da parte del NS]]
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Lo [[spettrometro]] ai [[raggi gamma]] consiste in 4 componenti principali: la testa del sensore ai gamma, lo spettrometro ai [[Neutrone|neutroni]] (NS), il rilevatore di neutroni ad alta energia (HEND, ''High-Energy Neutron Detector'') e l'insieme delle elettroniche principali. La testa del sensore è separata dal resto del satellite da un braccio lungo 6,2 [[Metro|m]], che venne esteso dopo l'inserzione orbitale della sonda. Il braccio è necessario per ridurre l'interferenza con i raggi gamma generati dalla sonda<ref name=":2">{{Cita web|url=https://grs.lpl.arizona.edu/content/about/gamma|titolo=Lunar & Planetary Lab at The University of Arizona|sito=grs.lpl.arizona.edu|accesso=15 aprile 2017}}</ref>. I rilevatori e spettrometri ai neutroni sono montati direttamente sul bus della sonda ed hanno operato continuativamente durante la missione di mappatura.


La testa è interamente costituita da un cristallo estremamente puro di [[germanio]] da 1,2 kg. Il cristallo è mantenuto ad una tensione di circa 3000 [[Volt|V]].<ref name=":2" /> Questa tensione non circola se lo strumento non viene urtato da un [[fotone]] ionizzante ad alta energia o una particella carica. La carica elettrica derivata da questo urto viene amplificata, misurata e digitalmente convertita in uno dei 16384 canali.<ref name=":2" /> Dopo un numero specifico di secondi, viene prodotto un istogramma che mostra la distribuzione degli eventi in funzione dell'energia<ref name=":2" /><ref name=":3">{{Cita web|url=https://mars.nasa.gov/odyssey/mission/instruments/grs/|titolo=GRS - Mars Odyssey|autore=JPL, NASA|sito=mars.nasa.gov|accesso=15 aprile 2017}}</ref>. Questo istogramma è uno spettro ai raggi gamma. La testa del GRS contiene il rilevatore, un dissipatore termico, un preamplificatore a basse temperature, uno scudo termico con porta e un supporto che lo tiene al termine del braccio.<ref name=":2" />
La testa è interamente costituita da un cristallo estremamente puro di [[germanio]] da 1,2 kg. Il cristallo è mantenuto ad una tensione di circa 3000 [[Volt|V]].<ref name=":2" /> Questa tensione non circola se lo strumento non viene urtato da un [[fotone]] ionizzante ad alta energia o una particella carica. La carica elettrica derivata da questo urto viene amplificata, misurata e digitalmente convertita in uno dei 16384 canali.<ref name=":2" /> Dopo un numero specifico di secondi, viene prodotto un istogramma che mostra la distribuzione degli eventi in funzione dell'energia<ref name=":2" /><ref name=":3">{{Cita web|url=https://mars.nasa.gov/odyssey/mission/instruments/grs/|titolo=GRS - Mars Odyssey|autore=JPL, NASA|sito=mars.nasa.gov|accesso=15 aprile 2017}}</ref>. Questo istogramma è uno spettro ai raggi gamma. La testa del GRS contiene il rilevatore, un dissipatore termico, un preamplificatore a basse temperature, uno scudo termico con porta e un supporto che lo tiene al termine del braccio.<ref name=":2" />[[File:Grsradiation-med.jpg|miniatura|258x258px|Come funziona il GRS]]L'HEND integra in uno strumento un set di 5 sensori di particelle e schede dell'elettronica. Il set di sensori include 3 contatori proporzionali e un blocco di scintillatori con 2 scintillatori. Questi strumenti hanno sensibilità diverse per differenti energie. Quando tutti questi sensori sono accesi, l'HEND permette di misurare i neutroni a terra con un'energia tra i 0.4 eV e i 10.0 MeV.<ref>{{Cita web|url=http://www.iki.rssi.ru/hend/e_page5.htm|titolo=Russian HEND for NASA mission 2001 MARS ODYSSEY|sito=www.iki.rssi.ru|accesso=15 aprile 2017}}</ref>


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Lo strumento NS è disegnato per rilevare i neutroni in 3 bande di energia: termica, epitermica e veloce. Ogni classe energetica corrisponde al grado al quale i neutroni sono stati moderati o messi in contatto con altri. Questi neutroni liberi sono prodotti da collisioni con raggi cosmici galattici. L'idrogeno è un ottimo moderatore di neutroni e il rilevatore è ben sensibile alla presenza di idrogeno sulla superficie (fino a una profondità di circa 1 metro) di Marte. Larghe concentrazioni di idrogeno sono indicatori della presenza di acqua allo stato liquido o solido.<ref>{{Cita web|url=https://grs.lpl.arizona.edu/content/about/neutron|titolo=Lunar & Planetary Lab at The University of Arizona|sito=grs.lpl.arizona.edu|accesso=15 aprile 2017}}</ref>[[File:Water equivalent hydrogen abundance in the lower latitudes of Mars 01.jpg|miniatura|258x258px|Mappa della distribuzione globale dell'idrogeno sulla superficie marziana, ottenuta per mezzo di misurazioni da parte del NS|sinistra]]Quando esposto ai [[raggi cosmici]] (particelle cariche provenienti dalle stelle, incluso il [[Sole]]), i nuclei dei composti al suolo emettono energia sottoforma di raggi gamma. Il GRS osserva queste energie provenienti dai composti superficiali di Marte, per quantificarne l'abbondanza in base alla loro intensità. L'HEND e gli spettrometri ai neutroni rilevano direttamente i neutroni espulsi, mentre il sensore ai gamma rileva i raggi gamma.<ref name=":3" />
L'HEND integra in uno strumento un set di 5 sensori di particelle e schede dell'elettronica. Il set di sensori include 3 contatori proporzionali e un blocco di scintillatori con 2 scintillatori. Questi strumenti hanno sensibilità diverse per differenti energie. Quando tutti questi sensori sono accesi, l'HEND permette di misurare i neutroni a terra con un'energia tra i 0.4 eV e i 10.0 MeV.<ref>{{Cita web|url=http://www.iki.rssi.ru/hend/e_page5.htm|titolo=Russian HEND for NASA mission 2001 MARS ODYSSEY|sito=www.iki.rssi.ru|accesso=15 aprile 2017}}</ref>

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Lo strumento NS è disegnato per rilevare i neutroni in 3 bande di energia: termica, epitermica e veloce. Ogni classe energetica corrisponde al grado al quale i neutroni sono stati moderati o messi in contatto con altri. Questi neutroni liberi sono prodotti da collisioni con raggi cosmici galattici. L'idrogeno è un ottimo moderatore di neutroni e il rilevatore è ben sensibile alla presenza di idrogeno sulla superficie (fino a una profondità di circa 1 metro) di Marte. Larghe concentrazioni di idrogeno sono indicatori della presenza di acqua allo stato liquido o solido.<ref>{{Cita web|url=https://grs.lpl.arizona.edu/content/about/neutron|titolo=Lunar & Planetary Lab at The University of Arizona|sito=grs.lpl.arizona.edu|accesso=15 aprile 2017}}</ref>

Quando esposto ai [[raggi cosmici]] (particelle cariche provenienti dalle stelle, incluso il [[Sole]]), i nuclei dei composti al suolo emettono energia sottoforma di raggi gamma. Il GRS osserva queste energie provenienti dai composti superficiali di Marte, per quantificarne l'abbondanza in base alla loro intensità. L'HEND e gli spettrometri ai neutroni rilevano direttamente i neutroni espulsi, mentre il sensore ai gamma rileva i raggi gamma.<ref name=":3" />


Lo spettrometro ha fornito importanti notizie sull'origine e l'evoluzione di Marte e i processi che l'hanno modellato nel passato e nel presente. Inoltre i dati forniti vengono utilizzati per determinare l'abbondanza di elementi nelle più grandi regioni geologiche marziane, attraverso una mappa globale dei depositi di acqua, la loro variazione di [[Battente idraulico|battente]] nei pressi della [[Superficie di Marte|superficie]], e le variazioni [[Stagione|stagionali]] a cui sono sottoposte le calotte polari.<ref name=":3" /><ref>{{Cita web|url=https://grs.lpl.arizona.edu/content/about/science|titolo=Lunar & Planetary Lab at The University of Arizona|sito=grs.lpl.arizona.edu|accesso=15 aprile 2017}}</ref> Lo strumento è il prodotto di una partnership tra il [[Lunar and Planetary Lab]] del'[[Università dell'Arizona]] (GRS), il [[Los Alamos National Laboratory]] (NS) e il Russia's Space Research Institute (HEND).<ref>{{Cita web|url=https://grs.lpl.arizona.edu/content/about/instrumentation|titolo=Lunar & Planetary Lab at The University of Arizona|sito=grs.lpl.arizona.edu|accesso=15 aprile 2017}}</ref>
Lo spettrometro ha fornito importanti notizie sull'origine e l'evoluzione di Marte e i processi che l'hanno modellato nel passato e nel presente. Inoltre i dati forniti vengono utilizzati per determinare l'abbondanza di elementi nelle più grandi regioni geologiche marziane, attraverso una mappa globale dei depositi di acqua, la loro variazione di [[Battente idraulico|battente]] nei pressi della [[Superficie di Marte|superficie]], e le variazioni [[Stagione|stagionali]] a cui sono sottoposte le calotte polari.<ref name=":3" /><ref>{{Cita web|url=https://grs.lpl.arizona.edu/content/about/science|titolo=Lunar & Planetary Lab at The University of Arizona|sito=grs.lpl.arizona.edu|accesso=15 aprile 2017}}</ref> Lo strumento è il prodotto di una partnership tra il [[Lunar and Planetary Lab]] del'[[Università dell'Arizona]] (GRS), il [[Los Alamos National Laboratory]] (NS) e il Russia's Space Research Institute (HEND).<ref>{{Cita web|url=https://grs.lpl.arizona.edu/content/about/instrumentation|titolo=Lunar & Planetary Lab at The University of Arizona|sito=grs.lpl.arizona.edu|accesso=15 aprile 2017}}</ref>
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* '''Bus dell'elettronica''': (28,1 x 24,3 x 23,4) m
* '''Bus dell'elettronica''': (28,1 x 24,3 x 23,4) m


== Cronologia della missione ==
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== Missione ==
[[File:Odyssey summary br.jpg|miniatura|307x307px|Schema della missione di Odyssey]]
[[File:Odyssey summary br.jpg|miniatura|596x596px|Schema della missione di Odyssey|centro]]
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Il Mars Odyssey venne lanciato da [[Cape Canaveral Air Force Station|Cape Canaveral]] l'11 aprile 2001 ed arrivò su Marte circa 200 giorni dopo, il 24 ottobre. Il motore principale della sonda venne acceso per diminuire la [[velocità]] della sonda, che le permise di essere catturata nell'[[orbita]] marziana. Odyssey spese circa 3 mesi in [[Aerofrenaggio|aerobreaking]], sfruttando la [[Frizione (meccanica)|frizione]] degli strati superiori dell'[[Atmosfera di Marte|atmosfera marziana]] per rallentare e stabilizzare l'[[orbita circolare]]. Utilizzando l'atmosfera di Marte per rallentare la sonda, anziché i motori, vennero risparmiati più di 200 [[Chilogrammo|kg]] di [[propellente]] (questa riduzione nel peso della sonda permise alla missione di essere lanciata da un razzo [[Delta II]] 7925, più economico rispetto ad un razzo più potente).<ref>{{Cita web|url=http://mars.jpl.nasa.gov/odyssey/newsroom/pressreleases/02jan11.html|titolo=Mars Odyssey: Newsroom|sito=mars.jpl.nasa.gov|accesso=20 febbraio 2017}}</ref> L'aerobreaking finì a gennaio, e Odyssey iniziò la sua missione di mappatura il 19 febbraio 2002. La missione nominale di Odyssey finì nell'agosto 2004, ma rimase attiva grazie alle numerose estensioni.<ref>{{Cita web|url=http://mars.nasa.gov/odyssey/mission/timeline/|titolo=Mission Timeline - Mars Odyssey|autore=JPL, NASA|sito=mars.nasa.gov|accesso=20 febbraio 2017}}</ref>


=== Lancio ===
Il Mars Odyssey venne lanciato con successo il 7 aprile 2001. Il ritorno della NASA su Marte dai tempi del [[Mars Climate Orbiter]] iniziò alle 11.02 EDT.<ref>{{Cita web|url=https://spaceflightnow.com/mars/odyssey/010407launch_qt.html|titolo=Spaceflight Now {{!}} Delta Launch Report {{!}} Launch video|sito=spaceflightnow.com|accesso=2017-07-01}}</ref> Circa 53 minuti dopo il lancio, alle 11.55 EDT, il controllo volo al [[Jet Propulsion Laboratory]] ricevette il primo segnale dalla sonda attraverso le antenne del [[Deep Space Network]] a [[Canberra]], in [[Australia]].<ref>{{Cita news|lingua=en|url=https://www.sciencedaily.com/releases/2001/04/010410085541.htm|titolo=NASA's 2001 Mars Odyssey Spacecraft Is On Its Way To The Red Planet|pubblicazione=ScienceDaily|accesso=2017-07-01}}</ref>
[[File:Delta II 7925 on pad with 2001 Mars Odyssey spacecraft (KSC-01PADIG-187).jpg|sinistra|miniatura|Il Delta II 7925 con a bordo il 2001 Mars Odyssey durante gli ultimi preparativi del lancio]]
Successivamente vennero resi disponibili 2 filmati del lancio:
* Un video da 6 minuti del [[John F. Kennedy Space Center|Kennedy Space Center]], con lift-off, spegnimento dei razzi solidi e jettison, spegnimento del motore principale, separazione del primo stadio, ignizione del secondo stadio ed espulsione delle carenature;<ref>{{Cita pubblicazione|cognome=Marc Bé|data=2015-11-22|titolo=Mars Odyssey Mission 2001 Launch|accesso=2017-07-01|url=https://www.youtube.com/watch?v=KEC6OLHQkII}}</ref>
* Un video da 3 minuti del Jet Propulsion Laboratory, che mostra lo spegnimento del secondo stadio, l’avvio della rotazione della sonda, e la separazione dal resto del razzo.<ref>[http://realserver.jpl.nasa.gov:8080/ramgen/MarsOdyssey-Launch-Spin.rm Second Stage BECO, Spacecraft Spin Startup and Release of 2001 Mars Odyssey Mission], JPL</ref>
La finestra di lancio dell’orbiter si estendeva per 21 giorni tra il 7 e il 27 aprile.<ref name=":4">{{Cita news|lingua=en|url=https://www.jpl.nasa.gov/news/press_kits/odysseylaunch.pdf|titolo=2001 Mars Odyssey Launch Press Kit - April 2001|pubblicazione=https://www.jpl.nasa.gov/news/press_kits/odysseylaunch.pdf|formato=PDF}}</ref> I primi 12 giorni costituivano la finestra di lancio primaria. Se la sonda fosse stata lanciata durante questo periodo, sarebbe stata possibile la missione scientifica nominale. La finestra di lancio secondaria correva tra il 19 e il 27 aprile, ma a causa delle velocità di arrivo più elevata con conseguente aerobreaking più lento, il lancio durante questo periodo avrebbe potuto intaccare la missione scientifica. Le date di arrivo su Marte erano calcolate tra il 24 e il 28 ottobre 2001.<ref name=":4" /><ref name=":5">{{Cita web|url=https://mars.nasa.gov/odyssey/mission/timeline/mtlaunch/|titolo=Launch - Mars Odyssey|autore=JPL, NASA|sito=mars.nasa.gov|accesso=2017-07-01}}</ref>

==== Finestre quotidiane ====
2 opportunità di lancio vicine erano possibili ogni giorno durante la finestra di lancio. Ognuna era separata da 30 a 60 minuti a seconda del giorno. Il 7 aprile la prima era alle 11:02 EDT e la seconda alle 11:32 EDT. Le opportunità divennero sempre più mattutine col passare del tempo.<ref name=":5" />

==== Liftoff ====
[[File:Delta II 7925 launches with 2001 Mars Odyssey spacecraft (KSC-01PP-0742).jpg|miniatura|Il Delta II 7925 si solleva dalla CCAFS per portare il 2001 Mars Odyssey verso Marte]]
L’Odyssey decollò dallo Space Launch Complex 17 alla [[Cape Canaveral Air Force Station]], in [[Florida]]. 66 secondi dopo il lancio vennero espulsi i primi tre motori a razzo solidi. Il secondo set di 3 boosters venne espulso un secondo dopo. I 3 boosters finali vennero espulsi 2 minuti e 11 secondi dopo il lancio. Circa 4 minuti e 24 secondi dopo il liftoff, il primo stadio si spense e venne espulso 8 secondi dopo. Circa 5 secondi dopo avvenne l’ignizione del secondo stadio, con la rimozione della carenatura 4 minuti e 41 secondi dopo il lancio. La prima accensione del secondo stadio avvenne fino a 10 minuti e 3 secondi dopo il lancio.<ref>{{Cita web|url=https://spaceflightnow.com/mars/odyssey/010407launch.html|titolo=Spaceflight Now {{!}} Delta Launch Report {{!}} New Martian odyssey begins|sito=spaceflightnow.com|accesso=2017-07-01}}</ref>

A questo punto, il veicolo era in orbita terrestre bassa ad un’[[altitudine]] di 189 km, in un’[[orbita di parcheggio]] temporanea. Una volta raggiunto il punto orbitale corretto, il secondo stadio venne riacceso, a 24 minuti e 32 secondi dopo il lancio.<ref>{{Cita libro|nome=Christopher|cognome=Russell|titolo=2001 Mars Odyssey|url=https://books.google.it/books?id=fpfeBwAAQBAJ&pg=PA31&lpg=PA31&dq=2001+mars+odyssey+second+stage+burb&source=bl&ots=ToEMxjmUp5&sig=QIWIdvfZLUkLydit6yLkOu8ptvM&hl=it&sa=X&ved=0ahUKEwiv1JmBpujUAhVCJcAKHXLQD3gQ6AEIXDAG#v=onepage&q=2001%20mars%20odyssey%20second%20stage%20burb&f=false|accesso=2017-07-01|data=2004-03-31|editore=Springer Science & Business Media|lingua=en|ISBN=9780306486005}}</ref> Vennero accesi piccoli razzi per mettere in rotazione il terzo stadio ancora attaccato al secondo. Il terzo stadio successivamente si staccò per mandare la sonda fuori dall’[[Orbita terrestre bassa|orbita terrestre]]. Un sistema di controllo della rotazione (consistente in un propulsore posto su un braccio montato su un lato del terzo stadio) mantenne la stabilità della traiettoria durante l'accensione del terzo stadio. Dopo, lo stadio superiore, ancora attaccato al 2001 Mars Odyssey, fermò la [[rotazione]] della sonda per separarsi, permettendo alla sonda di acquisire il miglior orientamento per il viaggio, circa 33 minuti dopo il lancio. Qualsiasi rotazione residua venne successivamente eliminata attraverso i propulsori di bordo.<ref>{{Cita web|url=https://www.spaceflightnow.com/mars/odyssey/010405launchtimeline2.html|titolo=Spaceflight Now {{!}} Delta Launch Report {{!}} Mars Odyssey launch timeline|sito=www.spaceflightnow.com|accesso=2017-07-01}}</ref><ref>{{Cita web|url=https://mars.nasa.gov/odyssey/mission/timeline/mtlaunch/launch1/|titolo=Launch Sequence Diagrams - Mars Odyssey|autore=JPL, NASA|sito=mars.nasa.gov|accesso=2017-07-01}}</ref>

Circa 36 minuti dopo il lancio vennero estesi i pannelli solari. Circa 8 minuti dopo, vennero bloccati. Dopo, la sonda iniziò a trasmettere l'altitudine iniziale. Circa un'ora dopo il lancio, l'antenna da 34 m del complesso Deep Space Network a Canberra, in Australia, acquisì il primo segnale dell'Odyssey.<ref>{{Cita web|url=https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2001/ast24oct_1|titolo=The USA Returns to Mars {{!}} Science Mission Directorate|sito=science.nasa.gov|lingua=en|accesso=2017-07-01}}</ref>

=== Viaggio interplanetario ===
La fase di viaggio interplanetario tra la [[Terra]] e [[Marte (astronomia)|Marte]] è durata circa 200 giorni. Iniziò con il primo contatto con il DSN dopo il lancio e si estese fino a 7 giorni prima dell'arrivo su Marte. Le attività primarie durante il viaggio includevano un checkup della sonda nella sua configurazione di viaggio, monitorandola assieme ai suoi strumenti scientifici, e le attività necessarie a determinare il corretto orientamento della sonda. Le attività scientifiche pianificate per la fase di viaggio includevano invece controlli sulla salute e lo stato del carico, calibrazioni degli strumenti e ottenimento di dati da alcuni degli strumenti scientifici.

Il programma di volo venne chiamato di Tipo 1 dato che avveniva a meno di 180 gradi attorno al Sole. Durante i primi 2 mesi di viaggio, solo la stazione del Deep Space Network a Canberra fu capace di monitorare la sonda. A Maggio dello stesso anno, la stazione di [[Goldstone Deep Space Communications Complex|Goldstone]], in [[California]], fu capace di contattarla, seguita a inizio Giugno dalla stazione di [[Madrid]]. Il progetto prevedeva anche l'uso della stazione a [[Santiago del Cile|Santiago]], in [[Cile]], all'inizio della missione.<ref name=":6">{{Cita web|url=https://mars.nasa.gov/odyssey/mission/timeline/mtcruise/|titolo=Cruise - Mars Odyssey|autore=JPL, NASA|sito=mars.nasa.gov|accesso=2017-07-01}}</ref>
[[File:Cruise-config-br.jpg|sinistra|miniatura|284x284px|L'orientamento della sonda durante la fase di viaggio interplanetario]]
L'orbiter trasmise a Terra usando la sua antenna a medio guadagno e ricevette comandi con quella a basso durante la prima parte del volo. In alcuni punti durante i primi 30 giorni successivi al lancio, l'orbiter iniziò a trasmettere e ricevere attraverso l'antenna ad alto guadagno. Le sequenze di comando nel viaggio vennero generate e inviate circa una volta ogni 4 settimane durante uno dei passaggi regolarmente pianificati del DSN.<ref name=":6" />

La sonda determinò perfettamente il suo orientamento nello spazio attraverso una fotocamera stellare e un'[[unità di misura inerziale]]. La sonda volò sia con l'antenna a medio che ad alto guadagno puntate verso la Terra e i pannelli solari verso il Sole. L'orientamento della sonda venne controllato attraverso rotelle a reazione (dispositivi con rotelle simili a giroscopi). Essi sono occasionalmente desaturati, scaricando il loro momento attraverso l'accensione dei propulsori del veicolo.<ref name=":6" />

Durante il viaggio interplanetario, l'Odyssey accese i suoi propulsori per un totale di 5 volte per aggiustare il suo cammino. La prima di queste correzioni orbitali avvenne 8 giorni dopo il lancio, correggendo gli errori di iniezione iniziale e aggiustando la mira verso Marte. Venne seguita da una seconda manovra 90 giorni dopo il lancio. Le rimanenti 3 manovre di correzione orbitale vennero usate per direzionare la sonda nel miglior punto di Marte. Queste vennero pianificate per il 14 settembre, il 17 ottobre e il 24 ottobre, prima dell'arrivo della sonda. La sonda comunicò continuamente per 24 ore con le antenne del Deep Space Network durante tutte le manovre correttive, che vennero eseguite in modalità "dirigi e brucia", in cui la sonda si volse verso l'attitudine desiderata per poi accendere i propulsori. Era chiaro che durante le accensioni la sonda avrebbe potuto non essere puntata verso la Terra, quindi non venne pianificata alcuna comunicazione durante questo momento breve ma critico.<ref>{{Cita web|url=https://mars.jpl.nasa.gov/news/?NewsID=803|titolo=Challenges of Getting to Mars {{!}} Mars News|autore=mars.nasa.gov|sito=mars.jpl.nasa.gov|accesso=2017-07-01}}</ref>

Il controllo della navigazione durante il viaggio riguardava l'ottenimento di dati Doppler. Per ottenere maggiori informazioni durante la navigazione, il progetto prevedeva misurazioni interferometriche tra 2 sorgenti radio. In questo caso, una delle 2 sorgenti radio è il segnale di telemetria proveniente dall'Odyssey, mentre l'altra è una sorgente naturale come un quasar o il segnale telemetrico proveniente dal Mars Global Surveyor. Ciascuna sorgente venne registrata simultaneamente dalle 2 antenne radio. Queste misurazioni vennero archiviate e processate per il test dei sistemi durante il primo e medio viaggio e settimanalmente durante la fase di approccio su Marte. Per i primi 14 giorni dopo il lancio il DSN tracciò continuamente la sonda. Durante la fase silenziosa del viaggio, sono 3 passaggi da 8 ore vennero pianificati. Il tracciamento continuativo riprese i 50 giorni antecedenti all'arrivo su Marte.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=W. C.|cognome=Feldman|data=2002-06-01|titolo=Fast neutron flux spectrum aboard Mars Odyssey during cruise|rivista=Journal of Geophysical Research: Space Physics|volume=107|numero=A6|pp=SSH 2–1|lingua=en|accesso=2017-07-01|doi=10.1029/2001JA000295|url=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2001JA000295/abstract|nome2=T. H.|cognome2=Prettyman|nome3=R. L.|cognome3=Tokar}}</ref>

Gli strumenti scientifici vennero avvedi, testati e calibrati durante il viaggio. Il THEMIS ottenne un'immagine della Luna e della Terra circa 12 giorni dopo il lancio, indicando il corretto funzionamento della sonda. Il sistema di calibrazione stellare venne pianificato a distanza di 45 giorni dal lancio, mentre un'immagine di approccio di Marte benne scattata 12 giorni prima dell'arrivo sul pianeta rosso, in caso di mancata cattura dell'immagine della Terra o della Luna.<ref>{{Cita web|url=https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA00559|titolo=Catalog Page for PIA00559|sito=photojournal.jpl.nasa.gov|accesso=2017-07-01}}</ref><ref>{{Cita web|url=https://spaceflightnow.com/mars/odyssey/010424earth/|titolo=Spaceflight Now {{!}} Breaking News {{!}} Mars Odyssey takes snapshot of Earth|sito=spaceflightnow.com|accesso=2017-07-01}}</ref>

Vennero pianificati 2 periodi di calibrazione del GRS. Ciascuno sei 3 sensori dello spettroscopio venne acceso durante questi periodi a seconda delle capacità elettroniche della sonda. Il Mars Radiation Environment Experiment venne disegnato per ottenere dati sulle radiazioni costantemente durante il viaggio per aiutare a determinare l'ambiente di radiazioni verso Marte.<ref>{{Cita news|lingua=en-US|url=http://marsnews.com/mars-odyssey|titolo=2001 Mars Odyssey » MarsNews.com|pubblicazione=MarsNews.com|accesso=2017-07-01}}</ref>

Un test sull'antenna UHF dell'orbiter venne pianificato tra 60 e 80 giorni dopo il lancio. L'antenna da 45 metri della Stanford University venne usata a tale proposito. Il sistema UHF viene usato per ripetere il segnale dei Lander e Rover su Marte, e non è usato come parte della sua missione scientifica.<ref>{{Cita web|url=http://archivio.torinoscienza.it/dossier/le_apparecchiature_della_sonda_2428.html|titolo=Le apparecchiature della sonda - torinoscienza.it|sito=archivio.torinoscienza.it|accesso=2017-07-01}}</ref>

=== Mars Orbit Insertion (MOI) ===
[[File:MOI-badge br.jpg|miniatura|La sonda durante la manovra di inserzione orbitale marziana]]
La tabella che segue contiene tutte le operazioni eseguite per la manovra di inserzione orbitale marziana. Tutti gli orari, pomeridiani, sono riferiti al PDT.<ref>{{Cita web|url=https://mars.nasa.gov/odyssey/mission/timeline/mtmoi/moisoe/|titolo=Sequence of Events - Mars Odyssey|autore=JPL, NASA|sito=mars.nasa.gov|accesso=2017-07-01}}</ref><ref>{{Cita libro|autore=JPL, NASA|titolo=2001 Mars Odyssey Arrival Press Kit - October 2001|url=https://mars.jpl.nasa.gov/odyssey/files/odyssey/odysseyarrival1.pdf|formato=PDF|p=20}}</ref>
* 4:56 - circa 2 ore e mezza prima dell'accensione dei motori, vendono mandati comandi per accendere piccoli propulsori di desaturazione a bordo per scaricare il momento della rotazione delle rotelle a reazione. Questi dispositivi sono simili a giroscopi e vengono usati per controllare l'orientamento della sonda - il suo posizionamento nei tre assi - assicurandosi che sia puntata nella direzione corretta. 
* 7:06 - catalizzatori di riscaldamento del letto, chiamati riscaldatori "catbed", vengono accesi per mitigare i "catbeds" nella temperatura operativa per una migliore accensione dei motori di controllo a reazione. Questi sono dei piccoli jet per controllare rollio, beccheggio e imbardata della sonda. Essi bruceranno a intermittenza durante l'accensione del motore principale per mantenere la sonda in un corretto allineamento.
* 7:12 - le linee tra i serbatoi del propellente e dell'ossidante verso il motore principale (le quali vennero sfiatate da ogni gas residui prima del lancio) vengono ora riempite da valvole ad apertura pirotecnica. 5 minuti dopo, i serbatoi vengono pressurizzati attraverso l'apertura di ulteriori valvole pirotecniche per assicurare un regolare flusso di ossidante e propellente durante la combustione. Ciò è importante per ottenere una combustione liscia nel motore per stabilizzare la spinta e la decelerazione dell'Odyssey.
* (le valvole del sistema di propulsione vengono attibate quando delle piccole cariche pirotecniche vengono elettricamente accese per aprire le valvole in tubatura con il diametro di una matita. Ogni carica rompe ed apre una guarnizione e crea una linea pulita per permettere al pressurizzante, gas elio, di entrare nei serbatoi)
* 7:18 - i canali di telecomunicazione vengono spostati dall'antenna ad alto a quella a medio guadagno per la trasmissione di segnali verso la Terra, e l'antenna a basso guadagno per ricevere i comandi. Queste antenne sono meno potenti ma possono ricevere e inviare segnali in un arco più ampio di quello dell'antenna ad alto guadagno. Solo il segnale di trasferimento, che non include alcuna telemetria, venne trasmesso dalla sonda prima del suo passaggio dietro Marte. A quel punto la sonda avrebbe completato l'accensione del motore e sarebbe stata catturata dalla gravità marziana in un’orbita altamente ellittica attorno a Marte.
* 7:19 - l'antenna del DSN da 70 m di diametro a Goldstone, in California, punta al segnale di trasferimento dell’Odyssey. Il ricevimento del segnale permetterà al controllo volo a terra di calcolare il moto della sonda attraverso le variazioni di frequenza del segnale. Queste variazioni, che causano l’effetto Doppler, si presenteranno al variare della velocità della sonda durante l’accensione del motore principale. Le rotelle a reazione puntarono la sonda nella direzione corretta in preparazione per l’accensione del motore.
* 7:26 – Ignizione del motore principale per avviare l’inserzione orbitale attorno a Marte.
* 7:36 - Il Deep Space Network perde il collegamento con Odyssey a causa del suo passaggio dietro Marte.
* 7:36 – Dietro Marte e senza comunicazioni, la sonda entra nell’ombra e oscurità marziana per 2 minuti.
* 7:39 - Odyssey raggiunge il periasse – il più basso punto nella sua prima orbita attorno a Martem ad un’altitudine di circa 328 km. La sonda è ancora irraggiungibile a terra.
* 7:45 – L’accensione del motore principale viene completata.
* 7:49 – Ancora isolata, la sonda punta l’antenna ad alto guadagno verso la Terra attraverso le rotelle a reazione. Il software di protezione contro i guasti viene riattivato (il software di protezione contro i guasti supera le normali operazioni spaziali quando si verifica un evento imprevisto sul veicolo spaziale e dirige la navicella per interrompere ciò che sta facendo, la immette in uno stato sicuro e la orienta all’attesa di comandi da Terra).
* 7:56 – Dal punto di vista terrestre, Odyssey emerge dal retro di Marte, e le antenne del Deep Space Network provano a fissare il collegamento con il segnale della sonda.
* 8:00 – I serbatoi del propellente, ossidante e pressurizzante di Odyssey vengono meccanicamente isolati con valvole pirotecniche in modo tale da non pressurizzarli eccessivamente.
* 8:01 - Odyssey avvia le telemetrie e inizia a trasmettere dati a 40 bit per secondo. Il Deep Space Network impiega diversi minuti per sincronizzare l’equipaggiamento con le telemetrie a causa della bassa velocità di ricezione con cui i dati vengono ricevuti. Una volta fissato il collegamento, i messaggi da Odyssey vengono reindirizzati al JPL.

=== Aerobraking ===
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Odyssey spese circa 3 mesi in [[Aerofrenaggio|aerobreaking]], sfruttando la [[Frizione (meccanica)|frizione]] degli strati superiori dell'[[Atmosfera di Marte|atmosfera marziana]] per rallentare e stabilizzare l'[[orbita circolare]]. Utilizzando l'atmosfera di Marte per rallentare la sonda, anziché i motori, vennero risparmiati più di 200 [[Chilogrammo|kg]] di [[propellente]] (questa riduzione nel peso della sonda permise alla missione di essere lanciata da un razzo [[Delta II]] 7925, più economico rispetto ad un razzo più potente).<ref>{{Cita web|url=http://mars.jpl.nasa.gov/odyssey/newsroom/pressreleases/02jan11.html|titolo=Mars Odyssey: Newsroom|sito=mars.jpl.nasa.gov|accesso=20 febbraio 2017}}</ref> L'aerobreaking finì a gennaio, e Odyssey iniziò la sua missione di mappatura il 19 febbraio 2002. La missione nominale di Odyssey finì nell'agosto 2004, ma rimase attiva grazie alle numerose estensioni.<ref>{{Cita web|url=http://mars.nasa.gov/odyssey/mission/timeline/|titolo=Mission Timeline - Mars Odyssey|autore=JPL, NASA|sito=mars.nasa.gov|accesso=20 febbraio 2017}}</ref>

=== Ripetizione dei segnali di rover e lander in superficie ===
Odyssey è stato utile per ripetere le comunicazioni tra la Terra ed i rover della NASA precedenti al [[Mars Science Laboratory|Curiosity]]. Circa l'85% delle immagini e dei dati ottenuti dai [[Mars Exploration Rover|Mars Exploration Rovers]], [[Spirit]] ed [[Opportunity]], sono stati ricevuti grazie alla ripetizione di Odyssey, che continua a ricevere trasmissioni dal rover superstite, Opportunity, ogni giorno. L'orbiter ha aiutato ad analizzare i potenziali siti di atterraggio per i rover e performò gli stessi processi con il lander Phoenix, che atterrò nel 2008. Odyssey aiutò il [[Mars Reconnaissance Orbiter]], che raggiunse l'orbita marziana nel 2006, monitorando le condizioni atmosferiche durante i suoi primi mesi di ''aerobreaking''.
Odyssey è stato utile per ripetere le comunicazioni tra la Terra ed i rover della NASA precedenti al [[Mars Science Laboratory|Curiosity]]. Circa l'85% delle immagini e dei dati ottenuti dai [[Mars Exploration Rover|Mars Exploration Rovers]], [[Spirit]] ed [[Opportunity]], sono stati ricevuti grazie alla ripetizione di Odyssey, che continua a ricevere trasmissioni dal rover superstite, Opportunity, ogni giorno. L'orbiter ha aiutato ad analizzare i potenziali siti di atterraggio per i rover e performò gli stessi processi con il lander Phoenix, che atterrò nel 2008. Odyssey aiutò il [[Mars Reconnaissance Orbiter]], che raggiunse l'orbita marziana nel 2006, monitorando le condizioni atmosferiche durante i suoi primi mesi di ''aerobreaking''.

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=== Missione scientifica ===
[[File:Mgs odyssey.gif|miniatura|307x307px|L'arrivo di Odyssey fotografato dal Mars Global Surveyor]]
[[File:Mgs odyssey.gif|miniatura|307x307px|L'arrivo di Odyssey fotografato dal Mars Global Surveyor]]
Odyssey è in un'[[orbita eliosincrona]] che gli permette di scattare immagini con un'illuminazione consistente. Il 30 settembre 2008 ([[Sol (astronomia)|sol]] 2465) la sonda ha alterato la sua orbita per ottenere maggiore sensibilità per i suoi strumenti fotografici ai [[Radiazione infrarossa|raggi infrarossi]] per mappare la [[mineralogia]] marziana. La nuova orbita ha eliminato l'utilizzo del GRS, a causa di potenziali surriscaldamenti.
Odyssey è in un'[[orbita eliosincrona]] che gli permette di scattare immagini con un'illuminazione consistente. Il 30 settembre 2008 ([[Sol (astronomia)|sol]] 2465) la sonda ha alterato la sua orbita per ottenere maggiore sensibilità per i suoi strumenti fotografici ai [[Radiazione infrarossa|raggi infrarossi]] per mappare la [[mineralogia]] marziana. La nuova orbita ha eliminato l'utilizzo del GRS, a causa di potenziali surriscaldamenti.

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2001 Mars Odyssey
Emblema missione
Immagine del veicolo
Dati della missione
OperatoreBandiera degli Stati Uniti NASA
NSSDC ID2001-013A
SCN26734
DestinazioneMarte
Satellite diMarte
EsitoLa missione è attualmente in corso
VettoreDelta II 7925
Lancio7 aprile 2001
Luogo lancioCCAFS SLC-17A
Durata16 anni circa
Viaggio: 6 mesi e 17 giorni
Missione primaria: 32 mesi
Missione estesa: 12 anni e 8 mesi circa
Proprietà del veicolo spaziale
Potenza750 W
MassaAl lancio: 758 kg
A secco: 376,3 kg
Peso al lancio758 kg
CostruttoreLockheed Martin
Jet Propulsion Laboratory
Strumentazione
  • Thermal Emission Imagin System (THEMIS)
  • Gamma Ray Spectrometer (GRS)
  • Mars Radiation Environment Experiment (MARIE).
Parametri orbitali
Data inserimento orbita24 ottobre 2001, ore 02:18:00 UTC
Apoapside500 km
Periapside201 km
Periodo117,84 min
Inclinazione93,2 gradi
Eccentricità0,0115
Semiasse maggiore3785 km
Sito ufficiale
Mars Exploration Program
Missione precedenteMissione successiva
Mars Climate Orbiter Mars Reconnaissance Orbiter
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2001 Mars Odyssey è una sonda robotica spaziale orbitante intorno al pianeta Marte. Il progetto era stato sviluppato dalla NASA, ed era stato appaltato alla Lockheed Martin, con un costo previsto dell'intera missione di circa 297 milioni di dollari USD. La sua missione consiste nell'impiego di spettrometri e fotocamere termiche per individuare segni di presenza di acqua o ghiaccio nel passato o nel presente, e studiare la geologia del pianeta e le radiazioni ambientali[1]. Si spera che i dati raccolti aiuteranno a rispondere alla domanda riguardante l'effettiva esistenza passata di vita su Marte e a creare un assestamento della radiazione che i futuri astronauti su Marte sperimenteranno. La sonda opera anche come ripetitore per le comunicazioni con i Mars Exploration Rovers, il Mars Science Laboratory ed il precedente lander Phoenix. La missione è stata chiamata in onore di Arthur C. Clarke, evocando il nome di 2001: Odissea nello spazio.[2]

Odyssey è stato lanciato il 7 Aprile 2001 in un razzo Delta II dalla Cape Canaveral Air Force Station, e raggiunse l'orbita marziana il 24 Ottobre 2001, alle 2:30 UTC.[3] Attualmente si trova in un'orbita polare attorno a Marte ad un'altitudine di circa 3,8 km.

Il 15 Dicembre 2010 superò il record della più vecchia sonda al servizio su Marte, con 3340 giorni di operatività, superando il titolo fino ad allora detenuto dal Mars Global Surveyor[4]. Attualmente detiene anche il record per la sonda più longeva operativa su un altro pianeta diverso dalla Terra, superando il Pioneer Venus Orbiter, durato 15 anni, 3 mesi e 4 giorni.

Nome

Il Mars Odyssey era originariamente un componente del programma Mars Surveyor 2001, specificatamente denominato Mars Surveyor 2001 Orbiter. Ne era stato previsto il lancio con un lander chiamato Mars Surveyor 2001 Lander, che tuttavia venne cancellato nel Maggio 2000 a seguito del fallimento del Mars Climate Orbiter e del Mars Polar Lander a fine 1999. Quindi venne scelto il nome 2001 Mars Odyssey per l'orbiter come un tributo alla visione dell'esplorazione spaziale nei lavori di Arthur C. Clarke, tra cui 2001: Odissea nello spazio.

Nell'Agosto del 2000 la NASA sollecitò candidati nomi per la missione, che vennero valutati da una commissione composta da Mark Dahl, Michael Meyer, Steve Saunders e Don Savage. Vennero proposti più di 200 nomi, ma la commissione scelse per Astrobiological Reconnaissance and Elemental Surveyor, abbreviato ARES (un tributo ad Ares, dio Greco della guerra). Ritenuto troppo aggressivo, la commissione optò per "2001 Mars Odyssey" che era stato precedentemente scartato per problemi di copyright e trademark. Tuttavia, la NASA inviò una email ad Arthur C. Clarke a Sri Lanka, il quale rispose che sarebbe stato un onore per lui dare il nome ad una sonda spaziale, così accettò. Il 20 Settembre l'amministratore associato della NASA Ed Weiler scrisse all'amministratore associato degli affari pubblici richiedendo un cambio di nome da ARES a 2001 Mars Odyssey; Peggy Wilhide approvò il cambiamento.[5]

Strumentazione scientifica

I tre strumenti principali di Odyssey sono:[6]

  • Gamma Ray Spectrometer (GRS)[7], che include il High Energy Neutron Detector (HEND), provveduto dalla Russia
  • Thermal Emission Imaging System (THEMIS)[8]
  • Mars Radiation Environment Experiment (MARIE).

Il 28 Maggio 2002 (sol 210) la NASA ha riportato che il GRS aveva riscontrato grandi quantità di idrogeno, segno della presenza di uno strato di ghiaccio a un metro di profondità dalla superficie marziana. Il GRS è una collaborazione tra il laboratorio lunare e planetario dell'Università dell'Arizona, il Los Alamos National Laboratory, e l'istituto di ricerca spaziale Russo.

Gamma Ray Spectometer

Illustrazione del GRS

Lo spettrometro ai raggi gamma consiste in 4 componenti principali: la testa del sensore ai gamma, lo spettrometro ai neutroni (NS), il rilevatore di neutroni ad alta energia (HEND, High-Energy Neutron Detector) e l'insieme delle elettroniche principali. La testa del sensore è separata dal resto del satellite da un braccio lungo 6,2 m, che venne esteso dopo l'inserzione orbitale della sonda. Il braccio è necessario per ridurre l'interferenza con i raggi gamma generati dalla sonda[9]. I rilevatori e spettrometri ai neutroni sono montati direttamente sul bus della sonda ed hanno operato continuativamente durante la missione di mappatura. La testa è interamente costituita da un cristallo estremamente puro di germanio da 1,2 kg. Il cristallo è mantenuto ad una tensione di circa 3000 V.[9] Questa tensione non circola se lo strumento non viene urtato da un fotone ionizzante ad alta energia o una particella carica. La carica elettrica derivata da questo urto viene amplificata, misurata e digitalmente convertita in uno dei 16384 canali.[9] Dopo un numero specifico di secondi, viene prodotto un istogramma che mostra la distribuzione degli eventi in funzione dell'energia[9][10]. Questo istogramma è uno spettro ai raggi gamma. La testa del GRS contiene il rilevatore, un dissipatore termico, un preamplificatore a basse temperature, uno scudo termico con porta e un supporto che lo tiene al termine del braccio.[9]

Come funziona il GRS

L'HEND integra in uno strumento un set di 5 sensori di particelle e schede dell'elettronica. Il set di sensori include 3 contatori proporzionali e un blocco di scintillatori con 2 scintillatori. Questi strumenti hanno sensibilità diverse per differenti energie. Quando tutti questi sensori sono accesi, l'HEND permette di misurare i neutroni a terra con un'energia tra i 0.4 eV e i 10.0 MeV.[11] Lo strumento NS è disegnato per rilevare i neutroni in 3 bande di energia: termica, epitermica e veloce. Ogni classe energetica corrisponde al grado al quale i neutroni sono stati moderati o messi in contatto con altri. Questi neutroni liberi sono prodotti da collisioni con raggi cosmici galattici. L'idrogeno è un ottimo moderatore di neutroni e il rilevatore è ben sensibile alla presenza di idrogeno sulla superficie (fino a una profondità di circa 1 metro) di Marte. Larghe concentrazioni di idrogeno sono indicatori della presenza di acqua allo stato liquido o solido.[12]

Mappa della distribuzione globale dell'idrogeno sulla superficie marziana, ottenuta per mezzo di misurazioni da parte del NS

Quando esposto ai raggi cosmici (particelle cariche provenienti dalle stelle, incluso il Sole), i nuclei dei composti al suolo emettono energia sottoforma di raggi gamma. Il GRS osserva queste energie provenienti dai composti superficiali di Marte, per quantificarne l'abbondanza in base alla loro intensità. L'HEND e gli spettrometri ai neutroni rilevano direttamente i neutroni espulsi, mentre il sensore ai gamma rileva i raggi gamma.[10]

Lo spettrometro ha fornito importanti notizie sull'origine e l'evoluzione di Marte e i processi che l'hanno modellato nel passato e nel presente. Inoltre i dati forniti vengono utilizzati per determinare l'abbondanza di elementi nelle più grandi regioni geologiche marziane, attraverso una mappa globale dei depositi di acqua, la loro variazione di battente nei pressi della superficie, e le variazioni stagionali a cui sono sottoposte le calotte polari.[10][13] Lo strumento è il prodotto di una partnership tra il Lunar and Planetary Lab del'Università dell'Arizona (GRS), il Los Alamos National Laboratory (NS) e il Russia's Space Research Institute (HEND).[14]

Specifiche

  • Massa: 30,5 kg
  • Potenza: 32 W
  • Dimensioni totali: (46,8 x 53,4 x 60,4) m
  • Dimensioni spettrometro a neutroni: (17,3 x 14,4 x 31,4) m
  • Dimensioni rilevatore di neutroni ad alta energia: (30,3 x 24,8 x 24,2) m
  • Bus dell'elettronica: (28,1 x 24,3 x 23,4) m

Cronologia della missione

Schema della missione di Odyssey

Lancio

Il Mars Odyssey venne lanciato con successo il 7 aprile 2001. Il ritorno della NASA su Marte dai tempi del Mars Climate Orbiter iniziò alle 11.02 EDT.[15] Circa 53 minuti dopo il lancio, alle 11.55 EDT, il controllo volo al Jet Propulsion Laboratory ricevette il primo segnale dalla sonda attraverso le antenne del Deep Space Network a Canberra, in Australia.[16]

Il Delta II 7925 con a bordo il 2001 Mars Odyssey durante gli ultimi preparativi del lancio

Successivamente vennero resi disponibili 2 filmati del lancio:

  • Un video da 6 minuti del Kennedy Space Center, con lift-off, spegnimento dei razzi solidi e jettison, spegnimento del motore principale, separazione del primo stadio, ignizione del secondo stadio ed espulsione delle carenature;[17]
  • Un video da 3 minuti del Jet Propulsion Laboratory, che mostra lo spegnimento del secondo stadio, l’avvio della rotazione della sonda, e la separazione dal resto del razzo.[18]

La finestra di lancio dell’orbiter si estendeva per 21 giorni tra il 7 e il 27 aprile.[19] I primi 12 giorni costituivano la finestra di lancio primaria. Se la sonda fosse stata lanciata durante questo periodo, sarebbe stata possibile la missione scientifica nominale. La finestra di lancio secondaria correva tra il 19 e il 27 aprile, ma a causa delle velocità di arrivo più elevata con conseguente aerobreaking più lento, il lancio durante questo periodo avrebbe potuto intaccare la missione scientifica. Le date di arrivo su Marte erano calcolate tra il 24 e il 28 ottobre 2001.[19][20]

Finestre quotidiane

2 opportunità di lancio vicine erano possibili ogni giorno durante la finestra di lancio. Ognuna era separata da 30 a 60 minuti a seconda del giorno. Il 7 aprile la prima era alle 11:02 EDT e la seconda alle 11:32 EDT. Le opportunità divennero sempre più mattutine col passare del tempo.[20]

Liftoff

Il Delta II 7925 si solleva dalla CCAFS per portare il 2001 Mars Odyssey verso Marte

L’Odyssey decollò dallo Space Launch Complex 17 alla Cape Canaveral Air Force Station, in Florida. 66 secondi dopo il lancio vennero espulsi i primi tre motori a razzo solidi. Il secondo set di 3 boosters venne espulso un secondo dopo. I 3 boosters finali vennero espulsi 2 minuti e 11 secondi dopo il lancio. Circa 4 minuti e 24 secondi dopo il liftoff, il primo stadio si spense e venne espulso 8 secondi dopo. Circa 5 secondi dopo avvenne l’ignizione del secondo stadio, con la rimozione della carenatura 4 minuti e 41 secondi dopo il lancio. La prima accensione del secondo stadio avvenne fino a 10 minuti e 3 secondi dopo il lancio.[21]

A questo punto, il veicolo era in orbita terrestre bassa ad un’altitudine di 189 km, in un’orbita di parcheggio temporanea. Una volta raggiunto il punto orbitale corretto, il secondo stadio venne riacceso, a 24 minuti e 32 secondi dopo il lancio.[22] Vennero accesi piccoli razzi per mettere in rotazione il terzo stadio ancora attaccato al secondo. Il terzo stadio successivamente si staccò per mandare la sonda fuori dall’orbita terrestre. Un sistema di controllo della rotazione (consistente in un propulsore posto su un braccio montato su un lato del terzo stadio) mantenne la stabilità della traiettoria durante l'accensione del terzo stadio. Dopo, lo stadio superiore, ancora attaccato al 2001 Mars Odyssey, fermò la rotazione della sonda per separarsi, permettendo alla sonda di acquisire il miglior orientamento per il viaggio, circa 33 minuti dopo il lancio. Qualsiasi rotazione residua venne successivamente eliminata attraverso i propulsori di bordo.[23][24]

Circa 36 minuti dopo il lancio vennero estesi i pannelli solari. Circa 8 minuti dopo, vennero bloccati. Dopo, la sonda iniziò a trasmettere l'altitudine iniziale. Circa un'ora dopo il lancio, l'antenna da 34 m del complesso Deep Space Network a Canberra, in Australia, acquisì il primo segnale dell'Odyssey.[25]

Viaggio interplanetario

La fase di viaggio interplanetario tra la Terra e Marte è durata circa 200 giorni. Iniziò con il primo contatto con il DSN dopo il lancio e si estese fino a 7 giorni prima dell'arrivo su Marte. Le attività primarie durante il viaggio includevano un checkup della sonda nella sua configurazione di viaggio, monitorandola assieme ai suoi strumenti scientifici, e le attività necessarie a determinare il corretto orientamento della sonda. Le attività scientifiche pianificate per la fase di viaggio includevano invece controlli sulla salute e lo stato del carico, calibrazioni degli strumenti e ottenimento di dati da alcuni degli strumenti scientifici.

Il programma di volo venne chiamato di Tipo 1 dato che avveniva a meno di 180 gradi attorno al Sole. Durante i primi 2 mesi di viaggio, solo la stazione del Deep Space Network a Canberra fu capace di monitorare la sonda. A Maggio dello stesso anno, la stazione di Goldstone, in California, fu capace di contattarla, seguita a inizio Giugno dalla stazione di Madrid. Il progetto prevedeva anche l'uso della stazione a Santiago, in Cile, all'inizio della missione.[26]

L'orientamento della sonda durante la fase di viaggio interplanetario

L'orbiter trasmise a Terra usando la sua antenna a medio guadagno e ricevette comandi con quella a basso durante la prima parte del volo. In alcuni punti durante i primi 30 giorni successivi al lancio, l'orbiter iniziò a trasmettere e ricevere attraverso l'antenna ad alto guadagno. Le sequenze di comando nel viaggio vennero generate e inviate circa una volta ogni 4 settimane durante uno dei passaggi regolarmente pianificati del DSN.[26]

La sonda determinò perfettamente il suo orientamento nello spazio attraverso una fotocamera stellare e un'unità di misura inerziale. La sonda volò sia con l'antenna a medio che ad alto guadagno puntate verso la Terra e i pannelli solari verso il Sole. L'orientamento della sonda venne controllato attraverso rotelle a reazione (dispositivi con rotelle simili a giroscopi). Essi sono occasionalmente desaturati, scaricando il loro momento attraverso l'accensione dei propulsori del veicolo.[26]

Durante il viaggio interplanetario, l'Odyssey accese i suoi propulsori per un totale di 5 volte per aggiustare il suo cammino. La prima di queste correzioni orbitali avvenne 8 giorni dopo il lancio, correggendo gli errori di iniezione iniziale e aggiustando la mira verso Marte. Venne seguita da una seconda manovra 90 giorni dopo il lancio. Le rimanenti 3 manovre di correzione orbitale vennero usate per direzionare la sonda nel miglior punto di Marte. Queste vennero pianificate per il 14 settembre, il 17 ottobre e il 24 ottobre, prima dell'arrivo della sonda. La sonda comunicò continuamente per 24 ore con le antenne del Deep Space Network durante tutte le manovre correttive, che vennero eseguite in modalità "dirigi e brucia", in cui la sonda si volse verso l'attitudine desiderata per poi accendere i propulsori. Era chiaro che durante le accensioni la sonda avrebbe potuto non essere puntata verso la Terra, quindi non venne pianificata alcuna comunicazione durante questo momento breve ma critico.[27]

Il controllo della navigazione durante il viaggio riguardava l'ottenimento di dati Doppler. Per ottenere maggiori informazioni durante la navigazione, il progetto prevedeva misurazioni interferometriche tra 2 sorgenti radio. In questo caso, una delle 2 sorgenti radio è il segnale di telemetria proveniente dall'Odyssey, mentre l'altra è una sorgente naturale come un quasar o il segnale telemetrico proveniente dal Mars Global Surveyor. Ciascuna sorgente venne registrata simultaneamente dalle 2 antenne radio. Queste misurazioni vennero archiviate e processate per il test dei sistemi durante il primo e medio viaggio e settimanalmente durante la fase di approccio su Marte. Per i primi 14 giorni dopo il lancio il DSN tracciò continuamente la sonda. Durante la fase silenziosa del viaggio, sono 3 passaggi da 8 ore vennero pianificati. Il tracciamento continuativo riprese i 50 giorni antecedenti all'arrivo su Marte.[28]

Gli strumenti scientifici vennero avvedi, testati e calibrati durante il viaggio. Il THEMIS ottenne un'immagine della Luna e della Terra circa 12 giorni dopo il lancio, indicando il corretto funzionamento della sonda. Il sistema di calibrazione stellare venne pianificato a distanza di 45 giorni dal lancio, mentre un'immagine di approccio di Marte benne scattata 12 giorni prima dell'arrivo sul pianeta rosso, in caso di mancata cattura dell'immagine della Terra o della Luna.[29][30]

Vennero pianificati 2 periodi di calibrazione del GRS. Ciascuno sei 3 sensori dello spettroscopio venne acceso durante questi periodi a seconda delle capacità elettroniche della sonda. Il Mars Radiation Environment Experiment venne disegnato per ottenere dati sulle radiazioni costantemente durante il viaggio per aiutare a determinare l'ambiente di radiazioni verso Marte.[31]

Un test sull'antenna UHF dell'orbiter venne pianificato tra 60 e 80 giorni dopo il lancio. L'antenna da 45 metri della Stanford University venne usata a tale proposito. Il sistema UHF viene usato per ripetere il segnale dei Lander e Rover su Marte, e non è usato come parte della sua missione scientifica.[32]

Mars Orbit Insertion (MOI)

La sonda durante la manovra di inserzione orbitale marziana

La tabella che segue contiene tutte le operazioni eseguite per la manovra di inserzione orbitale marziana. Tutti gli orari, pomeridiani, sono riferiti al PDT.[33][34]

  • 4:56 - circa 2 ore e mezza prima dell'accensione dei motori, vendono mandati comandi per accendere piccoli propulsori di desaturazione a bordo per scaricare il momento della rotazione delle rotelle a reazione. Questi dispositivi sono simili a giroscopi e vengono usati per controllare l'orientamento della sonda - il suo posizionamento nei tre assi - assicurandosi che sia puntata nella direzione corretta. 
  • 7:06 - catalizzatori di riscaldamento del letto, chiamati riscaldatori "catbed", vengono accesi per mitigare i "catbeds" nella temperatura operativa per una migliore accensione dei motori di controllo a reazione. Questi sono dei piccoli jet per controllare rollio, beccheggio e imbardata della sonda. Essi bruceranno a intermittenza durante l'accensione del motore principale per mantenere la sonda in un corretto allineamento.
  • 7:12 - le linee tra i serbatoi del propellente e dell'ossidante verso il motore principale (le quali vennero sfiatate da ogni gas residui prima del lancio) vengono ora riempite da valvole ad apertura pirotecnica. 5 minuti dopo, i serbatoi vengono pressurizzati attraverso l'apertura di ulteriori valvole pirotecniche per assicurare un regolare flusso di ossidante e propellente durante la combustione. Ciò è importante per ottenere una combustione liscia nel motore per stabilizzare la spinta e la decelerazione dell'Odyssey.
  • (le valvole del sistema di propulsione vengono attibate quando delle piccole cariche pirotecniche vengono elettricamente accese per aprire le valvole in tubatura con il diametro di una matita. Ogni carica rompe ed apre una guarnizione e crea una linea pulita per permettere al pressurizzante, gas elio, di entrare nei serbatoi)
  • 7:18 - i canali di telecomunicazione vengono spostati dall'antenna ad alto a quella a medio guadagno per la trasmissione di segnali verso la Terra, e l'antenna a basso guadagno per ricevere i comandi. Queste antenne sono meno potenti ma possono ricevere e inviare segnali in un arco più ampio di quello dell'antenna ad alto guadagno. Solo il segnale di trasferimento, che non include alcuna telemetria, venne trasmesso dalla sonda prima del suo passaggio dietro Marte. A quel punto la sonda avrebbe completato l'accensione del motore e sarebbe stata catturata dalla gravità marziana in un’orbita altamente ellittica attorno a Marte.
  • 7:19 - l'antenna del DSN da 70 m di diametro a Goldstone, in California, punta al segnale di trasferimento dell’Odyssey. Il ricevimento del segnale permetterà al controllo volo a terra di calcolare il moto della sonda attraverso le variazioni di frequenza del segnale. Queste variazioni, che causano l’effetto Doppler, si presenteranno al variare della velocità della sonda durante l’accensione del motore principale. Le rotelle a reazione puntarono la sonda nella direzione corretta in preparazione per l’accensione del motore.
  • 7:26 – Ignizione del motore principale per avviare l’inserzione orbitale attorno a Marte.
  • 7:36 - Il Deep Space Network perde il collegamento con Odyssey a causa del suo passaggio dietro Marte.
  • 7:36 – Dietro Marte e senza comunicazioni, la sonda entra nell’ombra e oscurità marziana per 2 minuti.
  • 7:39 - Odyssey raggiunge il periasse – il più basso punto nella sua prima orbita attorno a Martem ad un’altitudine di circa 328 km. La sonda è ancora irraggiungibile a terra.
  • 7:45 – L’accensione del motore principale viene completata.
  • 7:49 – Ancora isolata, la sonda punta l’antenna ad alto guadagno verso la Terra attraverso le rotelle a reazione. Il software di protezione contro i guasti viene riattivato (il software di protezione contro i guasti supera le normali operazioni spaziali quando si verifica un evento imprevisto sul veicolo spaziale e dirige la navicella per interrompere ciò che sta facendo, la immette in uno stato sicuro e la orienta all’attesa di comandi da Terra).
  • 7:56 – Dal punto di vista terrestre, Odyssey emerge dal retro di Marte, e le antenne del Deep Space Network provano a fissare il collegamento con il segnale della sonda.
  • 8:00 – I serbatoi del propellente, ossidante e pressurizzante di Odyssey vengono meccanicamente isolati con valvole pirotecniche in modo tale da non pressurizzarli eccessivamente.
  • 8:01 - Odyssey avvia le telemetrie e inizia a trasmettere dati a 40 bit per secondo. Il Deep Space Network impiega diversi minuti per sincronizzare l’equipaggiamento con le telemetrie a causa della bassa velocità di ricezione con cui i dati vengono ricevuti. Una volta fissato il collegamento, i messaggi da Odyssey vengono reindirizzati al JPL.

Aerobraking

Odyssey spese circa 3 mesi in aerobreaking, sfruttando la frizione degli strati superiori dell'atmosfera marziana per rallentare e stabilizzare l'orbita circolare. Utilizzando l'atmosfera di Marte per rallentare la sonda, anziché i motori, vennero risparmiati più di 200 kg di propellente (questa riduzione nel peso della sonda permise alla missione di essere lanciata da un razzo Delta II 7925, più economico rispetto ad un razzo più potente).[35] L'aerobreaking finì a gennaio, e Odyssey iniziò la sua missione di mappatura il 19 febbraio 2002. La missione nominale di Odyssey finì nell'agosto 2004, ma rimase attiva grazie alle numerose estensioni.[36]

Ripetizione dei segnali di rover e lander in superficie

Odyssey è stato utile per ripetere le comunicazioni tra la Terra ed i rover della NASA precedenti al Curiosity. Circa l'85% delle immagini e dei dati ottenuti dai Mars Exploration Rovers, Spirit ed Opportunity, sono stati ricevuti grazie alla ripetizione di Odyssey, che continua a ricevere trasmissioni dal rover superstite, Opportunity, ogni giorno. L'orbiter ha aiutato ad analizzare i potenziali siti di atterraggio per i rover e performò gli stessi processi con il lander Phoenix, che atterrò nel 2008. Odyssey aiutò il Mars Reconnaissance Orbiter, che raggiunse l'orbita marziana nel 2006, monitorando le condizioni atmosferiche durante i suoi primi mesi di aerobreaking.

Missione scientifica

L'arrivo di Odyssey fotografato dal Mars Global Surveyor

Odyssey è in un'orbita eliosincrona che gli permette di scattare immagini con un'illuminazione consistente. Il 30 settembre 2008 (sol 2465) la sonda ha alterato la sua orbita per ottenere maggiore sensibilità per i suoi strumenti fotografici ai raggi infrarossi per mappare la mineralogia marziana. La nuova orbita ha eliminato l'utilizzo del GRS, a causa di potenziali surriscaldamenti.

Il carico dell'esperimento sulla radiazione MARIE smise di funzionare dopo un grande evento solare che bombardò Odyssey il 28 ottobre 2003. Gli ingegneri credono che la causa principale sia un chip danneggiato da una particella solare distruggendo il computer di bordo di MARIE.

Uno dei tre giroscopi fallì nel giugno 2012, ma il disegno di Odyssey ne includeva un quarto di scorta progettato per questi casi. Il ricambio è stato messo in servizio con successo. Da luglio 2012, Odyssey è tornato in funzione in modo nominale dopo tre settimane in modalità provvisoria.[37]

L'11 febbraio 2014 il controllo missione ha accelerato lo spostamento di Odyssey verso un'orbita non eliosincrona per permettere l'osservazione delle variazioni di temperatura superficiale dopo l'alba e dopo il tramonto in migliaia di località su Marte. Il cambiamento si verificherà gradualmente fino al raggiungimento della geometria nel novembre 2015, quando un'altra manovra lo arresterà.[38] Questo spostamento potrebbe permettere di approfondire riguardo alla composizione del terreno ed ai processi di variazione termica, assieme ai flussi nella stagione calda in alcuni versanti, e ai geysers alimentati dal disgelo del ghiaccio secco presente nei pressi dei poli marziani.[38]

Il 19 ottobre 2014 la NASA ha riportato che il Mars Odyssey Orbiter[39], assieme al Mars Reconnaissance Orbiter[40] e il MAVEN[41] non avevano riportato danneggiamenti a seguito del flyby Comet Siding Spring.[42][43]

Nel 2010, un portavoce del Jet Propulsion Laboratory ha riportato che Odyssey potrebbe continuare a funzionare fino al 2016 e forse anche oltre.[44] Questa stima è stata successivamente estesa a circa più di 10 anni (fino al 2025).[45]

Il MARIE, disegnato per misurare la radiazione marziana

Acqua su Marte

Mars Odyssey ha mappato la distribuzione dell'acqua sulla superficie[46]. La verità sul terreno è arrivata il 31 luglio 2008, quando la NASA ha annunciato che il lander Phoenix aveva confermato la presenza di acqua su Marte[47], come predetto dall'orbiter nel 2002. Il team scientifico sta cercando di determinare il luogo dove il ghiaccio si scioglie abbastanza da permettere la vita microscopica, e se sono presenti composti contenenti carbonio ed altri materiali primari per la vita.

Odyssey e Curiosity

Lo strumento THEMIS è stato utilizzato per selezionare un sito di atterraggio per il Mars Science Laboratory (MSL)[48]. Diversi giorni prima dell'atterraggio di Curiosity nell'agosto 2012 l'orbita di Odyssey era stata alterata per assicurare il ricevimento dei segnali del rover durante i primi minuti sul suolo marziano[49]. Ora Odyssey opera come ripetitore per i segnali radio UHF dal rover MSL. Siccome Odyssey è in un'orbita eliosincrona, passa su Curiosity esattamente 2 volte al giorno, permettendo una conveniente pianificazione dei contatti con la Terra.[49]

Note

  1. ^ JPL, NASA, Goals - Mars Odyssey, su mars.jpl.nasa.gov. URL consultato il 20 febbraio 2017.
  2. ^ JPL, NASA, Overview - Mars Odyssey, su mars.jpl.nasa.gov. URL consultato il 20 febbraio 2017.
  3. ^ (EN) Mars Odyssey Arrives - Sky & Telescope, in Sky & Telescope, 25 giugno 2004. URL consultato il 20 febbraio 2017.
  4. ^ JPL, NASA, NEWS - Mars Odyssey, su mars.jpl.nasa.gov. URL consultato il 20 febbraio 2017.
  5. ^ (EN) Scott Hubbard, Exploring Mars: Chronicles from a Decade of Discovery, University of Arizona Press, 1º gennaio 2011, ISBN 978-0-8165-2896-7. URL consultato il 20 febbraio 2017.
  6. ^ Russian HEND for NASA mission 2001 MARS ODYSSEY, su www.iki.rssi.ru. URL consultato il 15 aprile 2017.
  7. ^ (EN) W. V. Boynton, W. C. Feldman e I. G. Mitrofanov, The Mars Odyssey Gamma-Ray Spectrometer Instrument Suite, in Space Science Reviews, vol. 110, n. 1-2, pp. 37–83, DOI:10.1023/B:SPAC.0000021007.76126.15. URL consultato il 20 febbraio 2017.
  8. ^ (EN) Philip R. Christensen, Bruce M. Jakosky e Hugh H. Kieffer, The Thermal Emission Imaging System (THEMIS) for the Mars 2001 Odyssey Mission, in Space Science Reviews, vol. 110, n. 1-2, pp. 85–130, DOI:10.1023/B:SPAC.0000021008.16305.94. URL consultato il 20 febbraio 2017.
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  11. ^ Russian HEND for NASA mission 2001 MARS ODYSSEY, su www.iki.rssi.ru. URL consultato il 15 aprile 2017.
  12. ^ Lunar & Planetary Lab at The University of Arizona, su grs.lpl.arizona.edu. URL consultato il 15 aprile 2017.
  13. ^ Lunar & Planetary Lab at The University of Arizona, su grs.lpl.arizona.edu. URL consultato il 15 aprile 2017.
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  39. ^ NASA's Mars Odyssey Orbiter Watches Comet Fly Near, su NASA/JPL. URL consultato il 20 febbraio 2017.
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  42. ^ All Three NASA Mars Orbiters Healthy After Comet Flyby, su NASA/JPL. URL consultato il 20 febbraio 2017.
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  49. ^ a b (EN) Scott Gold, Curiosity's perilous landing? 'Cleaner than any of our tests', in Los Angeles Times, 7 agosto 2012. URL consultato il 20 febbraio 2017.

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