مارس 96

كان من المقرر أن تشمل الدراسات المتعلقة بسطح المريخ مسحًا طبوغرافيًا عالميًا، ورسم خرائط معدنية، وتكوين التربة، ودراسات عن منطقة الصقيعية وبنيتها العميقة.

كان من المقرر أن تشمل دراسات الغلاف الجوي المناخ، ووفرة عناصر معينة، وأيونات، ومواد كيميائية مثل الماء، وثاني أكسيد الكربون، والأوزون، وغيرها، والرصد العالمي العام، وتغيرات الضغط بمرور الوقت، وتوصيف الهباء الجوي.

كانت الدراسات المتعلقة ببنية الكوكب تهدف إلى إيجاد سمك القشرة، ودراسة المجال المغناطيسي للمريخ، ودراسة التدفق الحراري ، والبحث عن إمكانية وجود براكين نشطة، ودراسة النشاط الزلزالي.

كان الهدف من دراسات البلازما هو دراسة قوة واتجاه المجال المغناطيسي، ودراسة الأيونات وتكوين الطاقة للبلازما أثناء الرحلات بين الكواكب وبالقرب من المريخ، ودراسة الغلاف المغناطيسي وحدوده.

كان من المقرر إجراء دراسات فيزيائية فلكية خلال الرحلة بين الكواكب. وشملت هذه الدراسات دراسة انفجارات أشعة غاما الكونية ودراسة تذبذبات الشمس والنجوم الأخرى.

كانت المركبة المدارية " مارس 96" مركبة فضائية ثلاثية المحاور، مُثبّتة بواسطة الشمس/النجم، ومُصممة على غرار مركبات "فوبوس" المدارية . زُوّدت بهوائيين قابلين للنشر، أحدهما عالي والآخر متوسط ​​الكسب. كما رُكّبت لوحتان شمسيتان كبيرتان على جانبيها. واحتوت أيضًا على وحدة دفع قابلة للفصل بعد دخولها مدار المريخ. ورُكّبت محطتان سطحيتان أعلى المركبة، بالإضافة إلى مُخترقين مُتصلين بوحدة الدفع. كما احتوت على نظام "موريون" الذي يُمثّل الواجهة المركزية، والمعالج الدقيق، ونظام الذاكرة. بلغ إجمالي كتلة المركبة، مع الوقود، 6180 كيلوغرامًا، بينما بلغت كتلتها الجافة 3159 كيلوغرامًا.

كانت كل محطة سطحية مُغلّفة بغلاف جوي يبلغ ارتفاعه وقطره مترًا واحدًا تقريبًا. احتوت كل محطة على وحدة معالجة بيانات المحطة (SDPI) للتحكم في عملياتها، ووحدة اتصالات مزودة بجهاز إرسال وجهاز استقبال لنقل البيانات، ومصدر طاقة يتألف من مولدين كهروحراريين يعملان بالنظائر المشعة (RTGs)، وبطارية، وإلكترونيات للتحكم في شحنها. كما حملت كل محطة قرصًا مدمجًا يحتوي على قصص خيال علمي، ومؤثرات صوتية، ورسومات فنية ألهمت استكشاف المريخ، وكان الهدف منه تقديمه كهدية للمستكشفين البشريين في المستقبل. وكان العمر الافتراضي المتوقع لكل محطة سطحية عامًا واحدًا.

يتألف كل مخترق من جزأين رئيسيين: الجزء الأمامي والجزء الخلفي. عند اصطدام المخترق بالسطح، ينفصل الجزء الأمامي ويخترق السطح بعمق يتراوح بين 5 و6 أمتار، بينما يبقى الجزء الخلفي على السطح متصلاً بالجزء الأمامي بواسطة أسلاك. يحتوي الجزء الأمامي على معدات التشغيل وجزء من حزمة التحليل، بينما يحتوي الجزء الخلفي على باقي حزمة التحليل ومعدات الراديو. يُزوَّد كل مخترق بالطاقة بواسطة مولد حراري كهربائي يعمل بالنظائر المشعة وبطارية. العمر الافتراضي المتوقع لكل مخترق هو عام واحد.

أرجوس

تألفت منصة ARGUS من كاميرتين تلفزيونيتين ومطياف مسح. وامتلكت المنصة نظام تحكم متعدد المعالجات خاص بها، وكاميرا تلفزيونية للملاحة (غير مرتبطة بالكاميرتين الأخريين)، ونظامًا لجمع البيانات بذاكرة سعتها 1.5 جيجابت ، ونظامًا للتحكم الحراري، ونظامًا للمعايرة أثناء الطيران. وقد صُممت المنصة لتوجيه الأجهزة المتصلة بها بدقة عالية على المحاور الثلاثة.

بايس

تم تصميم منصة PAIS لتركيب وتوجيه أجهزة SPICAM و EVRIS و PHOTON.

مركز موارد الإنسان

صُممت كاميرا التلفزيون المجسمة عالية الدقة (HRSC) لإجراء دراسات طبوغرافية مفصلة ودراسات جوية لبنية السحب وسطوع الأطراف وخصائص خط الفصل بين الليل والنهار. وكانت إحدى الكاميرات المثبتة على منصة ARGUS. وقد أُعيد استخدام تصميمها في كاميرا HRSC الخاصة بمركبة Mars Express .

واوس

صُممت كاميرا التلفزيون المجسمة ذات الزاوية الواسعة (WAOSS) لمراقبة المريخ عالميًا على مر الزمن لإجراء دراسات حول حركة السحب، والتغيرات السطحية الناتجة عن العواصف الترابية، وغيرها من الملاحظات طويلة المدى للسطح والغلاف الجوي. وقد تم تركيبها على منصة ARGUS.

أوميغا

صُمم مطياف رسم الخرائط المرئي والأشعة تحت الحمراء (أوميغا) لرسم خريطة لتكوين سطح المريخ من الصخور النارية والرسوبية والتربة والصقيع والجليد. وكان من المفترض أيضاً أن يرسم خريطة للمكونات الغازية والصلبة الرئيسية للغلاف الجوي. وقد تم تركيبه على منصة أرجوس.

PFS

صُمم مطياف فورييه الكوكبي لإجراء دراسات متخصصة على سطح الكوكب وغلافه الجوي. شملت الدراسات الجوية رصد حقول درجة الحرارة والضغط ثلاثية الأبعاد، ورسم خرائط عالمية للرياح، وتغيرات الماء وأول أكسيد الكربون مكانيًا وزمنيًا، والعمق البصري، ووظيفة الطور، وتوزيع الحجم، والتركيب الكيميائي للهباء الجوي. أما الدراسات السطحية فشملت درجة الحرارة والخصائص الفيزيائية الحرارية للتربة، والتركيب المعدني للسطح، والمكثفات السطحية، وقياس الارتفاع.

تيرموسكان

تم تصميم جهاز قياس الإشعاع لرسم الخرائط لإيجاد القصور الحراري للتربة، ومراقبة الديناميكيات اليومية والموسمية لنظام درجة الحرارة، والبحث عن مصادر الحرارة الشاذة، والدراسات الحرارية للغلاف الجوي.

سفيت

تم تصميم مطياف رسم الخرائط عالي الدقة لقياس الطيف الضوئي للمريخ في نطاقات امتصاص بعض الصخور التي قد توجد من أجل تحديد تركيبها، ودراسة طبيعة الهباء الجوي، وتحويل بيانات TERMOSCAN إلى شكل رقمي متوافق مع نظام MORION.

سبيكام

تمثلت الأهداف الرئيسية لجهاز مطياف بصري متعدد القنوات في تحديد التوزيعات الرأسية للأوزون وبخار الماء وأول أكسيد الكربون والهباء الجوي ودرجة الحرارة في الطبقات الوسطى والسفلى من الغلاف الجوي، وتشخيص طبقة الأيونوسفير، والتوزيع العالمي لبخار الماء، وبناء نموذج كثافة الغلاف الجوي. وقد تم تركيبه على منصة PAIS.

UVS-M

كان الهدف من جهاز قياس الطيف فوق البنفسجي هو إيجاد توزيع الهيدروجين والهيليوم والأكسجين في الغلاف الجوي العلوي ، وإيجاد وفرة الديوتيريوم في الغلاف الجوي، وإنشاء ملف تعريف عالي الارتفاع للغلاف الجوي، وإيجاد المكون المحايد للوسط بين الكواكب.

LWR

استُخدم رادار الموجات الطويلة في تجربتي GRUNT وPLASMA. هدفت تجربة GRUNT إلى دراسة السطح السفلي للغلاف الجليدي المريخي، وتحديد عمق وجود الصخور الحاملة للجليد وتوزيعها الجغرافي، وتقدير المعاملات العازلة للتربة. أما تجربة PLASMA، فكانت تهدف إلى دراسة التوزيع العالمي لملامح ارتفاع كثافة عدد الإلكترونات في طبقة الأيونوسفير العليا، وذلك لدراسة ديناميكيات تفاعل الرياح الشمسية مع الغلاف الجوي للمريخ .

فوتون (أو فوتون)

كان الهدف من جهاز مطياف غاما هو رسم خريطة التركيب العنصري للصخور بدقة مكانية عالية ودقة فائقة، وتحديد وفرة العناصر المشعة الطبيعية والعناصر الأساسية المكونة للصخور. وقد تم تركيبه على منصة PAIS.

نيوترون-إس

تم تصميم مطياف النيوترونات لدراسة محتوى الماء في الطبقات السطحية لتربة المريخ .

ماك

تم تصميم مطياف الكتلة الرباعي لتحديد تكوين الغلاف الجوي العلوي والأيونوسفير ، وقياس ملامح الارتفاع لتكوين الأيونات والجزيئات المحايدة في الغلاف الجوي، وقياس وتحديث نسب النظائر، وقياس التغيرات الموسمية واليومية للغلاف الجوي والأيونوسفير.

أسبيرا

تم تصميم مطياف الطاقة والكتلة الأيوني وجهاز تصوير الجسيمات المحايدة لقياس التفاعل بين البلازما والجسيمات المحايدة بالقرب من المريخ.

فونيما

تم تصميم محلل الطاقة والكتلة الأيوني متعدد الاتجاهات غير الماسح السريع لدراسة البنية الدقيقة والديناميكيات وأصل البلازما القريبة من المريخ من خلال قياسات وظائف التوزيع ثلاثية الأبعاد لأنواع الأيونات الساخنة بدقة زمنية عالية.

ديميو

تم تصميم مطياف الكتلة الأيونوسفيري متعدد الاتجاهات لدراسة ديناميكيات الأيونوسفير وتفاعله مع الرياح الشمسية.

ماريبروب

تم تصميم مطياف بلازما الغلاف الأيوني لقياس الغلاف الأيوني المريخي وحمل البلازما الباردة في الغلاف المغناطيسي.

ماريمف

كان من المفترض أن يقوم جهاز التحليل الكهروستاتيكي والمقياس المغناطيسي بإجراء قياسات لمتجه المجال المغناطيسي والتوزيع ثلاثي الأبعاد للإلكترونات والأيونات في بيئة البلازما للمريخ وفي الرياح الشمسية.

إليسما

تم تصميم مجمع الموجات لقياس تفاعل الرياح الشمسية مع بيئة البلازما المريخية، وتحديد حالات عدم الاستقرار في الغلاف الأيوني والغلاف المغناطيسي، ودراسة الموجات ذات الأصل الجوي الناتجة عن العواصف الرملية والبرق، ورسم خرائط عالمية لحمل البلازما، وإيجاد توزيع درجة حرارة وكثافة البلازما الحرارية حتى ارتفاع 300 كم، ومراقبة العلاقة الديناميكية بين الغلاف الجوي العلوي والغلاف الأيوني السفلي.

تزلج

تم تصميم مطياف الجسيمات المشحونة منخفضة الطاقة لإجراء دراسات مفصلة لإشعاع الجسيمات النشطة في البيئة المريخية ومراقبة الأشعة الكونية منخفضة الطاقة أثناء الرحلات بين الكواكب.

PGS

تم تصميم مطياف جاما الدقيق لقياس إشعاع جاما من سطح المريخ، والتوهجات الشمسية القوية، وانفجارات جاما.

ليلاس-2

كان الهدف من البحث في انفجارات أشعة جاما الكونية والشمسية هو تحديد موقع مصدر انفجار أشعة جاما بدقة عالية، وتحليل خصائص امتصاص الطاقة المنخفضة في الأطياف، ودراسة الإشعاع الحراري في مرحلة التخميد لانفجار أشعة جاما.

إيفريس

صُمم جهاز EVRIS Investigations of Oscillations in Stars لدراسة نبض النجوم ودورانها وبنيتها الداخلية، وقياس التغيرات الضوئية الدقيقة الناتجة عن تلك التذبذبات. وقد تم تركيبه على منصة PAIS.

فول الصويا

تم تصميم مقياس التذبذب الشمسي لدراسة التركيب الداخلي للشمس.

نصف القطر-م

تم تصميم مجمع التحكم في الإشعاع/الجرعات لدراسة الإشعاع أثناء الرحلات بين الكواكب وبالقرب من المريخ، والتنبؤ بجرعة الإشعاع للمركبة الفضائية، والتحكم في قياس الجرعات على متن المركبة الفضائية، ودراسة انتشار الجسيمات المشحونة في الفضاء بين الكواكب، وتقدير خطر النيازك على المركبة الفضائية.

محطتان سطحيتان، تحتوي كل منهما على:

سوء

كان نظام أجهزة الأرصاد الجوية يحتوي على مستشعر درجة الحرارة، ومستشعر الضغط، ومستشعر الرطوبة النسبية، ومستشعر العمق البصري (ODS) لمقارنة شدة ضوء الشمس المباشر والمتناثر، ومقياس سرعة الرياح الأيونية المستخدم للكشف عن التيار الأيوني وتأين الغلاف الجوي.

DPI

كان جهاز قياس مرحلة الهبوط مزودًا بمقياس تسارع ومستشعر درجة حرارة.

ألفا

تم تصميم مطياف الأشعة السينية لجزيئات ألفا لقياس التركيب العنصري لتربة المريخ.

التفاؤل

احتوى جهاز OPTIMISM على مقياس مغناطيسي، ومقياس زلازل، ومقياس ميل، ووحدة إلكترونية.

ديسكام

صُممت كاميرا مرحلة الهبوط للتصوير أثناء هبوط المظلة.

بانكام

صُممت الكاميرا البانورامية لالتقاط صورة بانورامية تلفزيونية للمناظر الطبيعية المحيطة بالمحطة السطحية.

MOx

صُممت تجربة المؤكسد المريخي لدراسة وجود عامل مؤكسد في تربة المريخ وغلافه الجوي.

MAPEx

تم تسجيل الإشعاع باستخدام البلاستيك والسيليكون لتجربة الإلكترونيات الدقيقة والفوتونيات. وُضعت على ملصق القرص المضغوط.

مخترقان، كل منهما يمتلك:

كاميرا تلفزيونية TVS

صُممت لالتقاط صورة بانورامية للمناظر الطبيعية المحيطة ومراقبة أي نشاط محتمل (مثل النشاط البركاني).

مجموعة ميكوم للأرصاد الجوية

صُممت لأخذ قياسات في الموقع للمعايير المناخية للسطح.

مطياف جاما بيغاس

صُممت لتقدير التركيب العنصري لصخور سطح المريخ.

مطياف الأشعة السينية أنغستريم

صُممت لتقدير التركيب العنصري للصخور الموجودة تحت سطح الأرض.

مطياف ألفا ألفا-بي

مصمم لتقدير التركيب الكيميائي للصخور.

مطياف نيوترون-بي

مصمم لقياس رطوبة وكثافة الصخور.

مقياس التسارع GRUNT

صُممت هذه التقنية لدراسة الخصائص الميكانيكية من خلال الحصول على قوة المقاومة/الزمن، وملف تعريف السرعة/الزمن، وملف تعريف الاختراق والعمق.

تيرموزوند

صُممت لإجراء دراسة حرارية وفيزيائية للطبقة السطحية من الصخور.

مقياس الزلازل كامرتون

صُممت لدراسة بنية قشرة الكوكب.

مقياس المغناطيسية IMAP-6

صُممت لدراسة المجال المغناطيسي الجوهري للمريخ والخصائص المغناطيسية للصخور.

كان من المقرر إطلاق الصاروخ في 16 نوفمبر 1996 على متن مركبة الإطلاق بروتون 8K82K/11S824F . وهو صاروخ رباعي المراحل، بتكوين لم يُستخدم إلا مرتين من قبل، وكلاهما لإطلاق مركبة فوبوس الفضائية نحو المريخ عام 1988. كان من المقرر أن تعمل المراحل الثلاث الأولى حتى نفاد الوقود. ثم تشتعل المرحلة الرابعة، المسماة بلوك D-2، لوضعها والمركبة الفضائية في مدار انتظار حول الأرض . لاحقًا، كان من المقرر إعادة اشتعالها لبدء مناورة الحقن العابرة للمريخ. بعد إيقاف تشغيل المرحلة الرابعة، كان من المقرر أن تنفصل المركبة الفضائية، وتنشر هوائياتها، وتستخدم وحدة الدفع الخاصة بها لإكمال عملية الاحتراق. بعد اكتمال ذلك، كان من المقرر أن تنشر المركبة الفضائية ألواحها الشمسية ومنصة PAIS العلمية.

كان من المقرر أن تستغرق الرحلة حوالي عشرة أشهر. وتم التخطيط لتعديل مسارها مرتين خلال الرحلة. كما كان من المقرر إجراء دراسات فيزيائية فلكية خلال الرحلة بين الكواكب. وكان من المقرر أن تصل المركبة إلى المريخ في 12 سبتمبر 1997.

قبل الوصول بأربعة إلى خمسة أيام (ويُفضّل خمسة أيام)، كان من المقرر أن تُطلق المركبة الفضائية محطتيها السطحيتين للهبوط في موقعين منفصلين في نصف الكرة الشمالي. بعد الإطلاق، كانت المركبة ستُجري مناورة انحراف لتغيير مسارها المداري إلى مسار تحليق قريب استعدادًا للدخول في المدار. في اللحظة المناسبة، ومع توجيه المحرك الرئيسي لوحدة الدفع نحو اتجاه الطيران، كانت المركبة ستُجري عملية احتراق لإبطاء سرعتها والدخول في مدار حول المريخ. كان مدار المريخ الأولي يتميز بنقطة حضيض تبلغ 500 كيلومتر، ونقطة أوج تبلغ حوالي 52,000 كيلومتر، بفترة مدارية تبلغ 43.09 ساعة.

أثناء قيام المركبة المدارية بعملية الدخول في المدار، كان من المقرر أن تهبط المحطتان السطحيتان على سطح المريخ هبوطًا سلسًا. كانت تسلسلات الهبوط متطابقة. بدأت بإبطاء المركبة بفعل الضغط الديناميكي الهوائي. عند ارتفاع 19.1 كم، تُفتح مظلة، يليها انفصال الدرع الحراري عند 18.3 كم، ثم انتفاخ الوسائد الهوائية عند 17.9 كم. عندما تصطدم المركبة الهابطة بالأرض، محميةً بالوسائد الهوائية، تنفصل المظلة. تتدحرج الوسادة الهوائية حتى تتوقف، وبعدها تنفصل الوسادتان الهوائيتان، لتكشفا عن المركبة الهابطة. تُفتح البتلات الأربع، وتُرسل المركبة الهابطة إشارة إلى المركبة المدارية عند مرورها فوق موقع الهبوط.

كانت المهمة الأولى التي ستنفذها المركبة المدارية بعد دخولها مدار المريخ هي استقبال إشارة من محطتي السطح لتأكيد الهبوط. وكانت الفترة الزمنية المتاحة لهبوط مركبات الاختراق تتراوح بين سبعة وثمانية وعشرين يومًا بعد دخول مدار المريخ. ولم يكن بالإمكان بدء المرحلة العلمية الأساسية للمركبة المدارية إلا بعد إطلاق مركبات الاختراق وفصل وحدة الدفع.

ستكون عملية هبوط كل مركبة اختراق متطابقة. تبدأ العملية بتدوير المركبة الاختراقية لتحقيق الاستقرار، ثم انفصالها عن المركبة المدارية. تُشغل المركبة الاختراقية محركًا صاروخيًا يعمل بالوقود الصلب ، والذي يبدأ بدوره في إنزالها من المدار. بعد مرور 20-22 ساعة، تدخل المركبة الاختراقية الغلاف الجوي للمريخ، فتُفعّل جهاز الكبح. عند الاصطدام، ينفصل الجزء الأمامي ويغوص أعمق من الجزء الرئيسي. ثم تُجري المركبة الاختراقية اتصالًا مع المركبة المدارية لتأكيد الهبوط.

بعد حوالي شهر من دخول المركبة المدارية المدار، وبعد إطلاق الصواريخ المخترقة، كان من المقرر أن تتخلص من وحدة الدفع. إذ كانت هذه الوحدة تعيق نشر جهاز LWR ومنصة ARGUS، وكان لا بد من التخلص منها قبل بدء المرحلة العلمية الأساسية. وكان من المقرر أن تستمر المهمة الأساسية للمركبة المدارية سنة أرضية واحدة. بعد التخلص من وحدة الدفع، كانت المركبة مزودة بنظام دفع منخفض الطاقة للحفاظ على مدارها. خلال المرحلة الأساسية، كان من الممكن التحليق بالقرب من ديموس ، لكن التحليق بالقرب من فوبوس لم يكن ممكنًا إلا بعد انتهاء المهمة الأساسية. في حال الموافقة على تمديد المهمة، كان من شأن الكبح الهوائي على مدى شهرين إلى ثلاثة أشهر أن يقلل مدة المدار إلى حوالي تسع ساعات.

لم تتمكن لجنة المراجعة من تحديد ما إذا كان تحطم مركبة مارس 96 ناتجًا عن عطل في المرحلة العلوية Blok D-2 من صاروخ الإطلاق Proton-K ، أو عن خلل في المركبة الفضائية نفسها. وخلصت لجنة التحقيق في العطل إلى أن نقص بيانات القياس عن بُعد خلال المراحل الحرجة من المهمة حال دون تحديد سبب العطل. وقع العطل عند الإشعال الثاني للمرحلة العلوية Blok D-2 من صاروخ الإطلاق Proton، بينما كانت المركبة الفضائية خارج نطاق المحطات الأرضية الروسية. كانت مركبة مارس 96 تحمل 200 غرام من البلوتونيوم-238 على شكل حبيبات صغيرة، صُممت لتحمل الحرارة والصدمات، ويُعتقد أنها نجت من دخول الغلاف الجوي. لم تحمل المرحلة Blok D-2 أي بلوتونيوم. يُعتقد أن المركبة الفضائية تحطمت في مكان ما ضمن مسار بيضاوي الشكل، طوله 320 كيلومترًا وعرضه 80 كيلومترًا، يمتد من الجنوب الغربي إلى الشمال الشرقي، ويقع مركزه على بُعد 32 كيلومترًا شرق مدينة إيكويكي في تشيلي . لم يتم العثور على أي أجزاء من المركبة الفضائية أو المرحلة العلوية. ^{[ 4 ]}

كان يُعتقد في البداية أن مركبة مارس 96 احترقت في الغلاف الجوي وسقطت حطامها في المحيط الهادئ . ^{[ 3 ]} إلا أنه في مارس 1997، اعترفت قيادة الفضاء الأمريكية بأنها أخطأت في حساب مسار دخول القمر الصناعي إلى الغلاف الجوي. وكتب الرائد ستيفن بويلان، رئيس قسم الإعلام في قيادة الفضاء الأمريكية في كولورادو سبرينغز، كولورادو: "كنا على علم بعدد من شهادات شهود العيان عن حادثة الدخول عبر وسائل الإعلام بعد عدة أسابيع من وقوعها. وبعد مزيد من التحليل، نعتقد أنه من المعقول أن يكون الاصطدام قد وقع بالفعل على سطح المريخ". ^{[ 1 ]} حملت مركبة مارس 96 أربع مجموعات مصممة لدخول الغلاف الجوي للمريخ، اثنتان منها لاختراق السطح واثنتان لمحطتين سطحيتين. وكان من شبه المؤكد أن هذه المجموعات ستنجو من دخول الغلاف الجوي للأرض. وقد صُممت المحطتان لاختراق السطح لتحمل الاصطدام بسطح المريخ. على الرغم من ذلك، وعلى الرغم من أن المجموعات الأربع كانت تحمل مجتمعة ما مجموعه 200 غرام من البلوتونيوم-238 كوقود، إلا أن الروس لم يبذلوا أي جهد لاستعادة هذه المواد حتى الآن. ^{[ 1 ]}