stringtranslate.com

Маринер 4

«Маринер-4» (вместе с «Маринером-3» , известным как «Маринер-Марс 1964» ) был четвертым в серии космических кораблей , предназначенных для исследования планет в режиме облета. Он был предназначен для проведения научных наблюдений Марса крупным планом и передачи этих наблюдений на Землю . Запущенный 28 ноября 1964 года, [2] «Маринер-4» совершил первый успешный облет планеты Марс , вернув первые снимки марсианской поверхности крупным планом. Он сделал первые изображения другой планеты, когда-либо возвращавшейся из глубокого космоса ; их изображение покрытой кратерами мертвой планеты во многом изменило взгляд научного сообщества на жизнь на Марсе . [3] [4] Другими целями миссии были проведение измерений поля и частиц в межпланетном пространстве в окрестностях Марса, а также предоставление опыта и знаний инженерных возможностей для длительных межпланетных полетов. Первоначально предполагалось, что «Маринер-4» проведет в космосе восемь месяцев, но миссия «Маринера-4» продлилась около трех лет на солнечной орбите. [5] 21 декабря 1967 года связь с «Маринером-4» была прервана.

Космический корабль и подсистемы

Схема Маринера 3 и 4

Космический корабль «Маринер-4» состоял из восьмиугольной магниевой рамы с диагональю 127 см (50 дюймов) и высотой 45,7 см (18,0 дюйма). К верхней части рамы были прикреплены четыре солнечные панели с сквозным пролетом 6,88 метра (22,6 фута), включая солнечные напорные лопатки , выступающие от концов. В верхней части рамы также была установлена ​​эллиптическая параболическая антенна с высоким коэффициентом усиления размером 104,1 × 66,0 см (41,0 × 26,0 дюйма) . Всенаправленная антенна с низким коэффициентом усиления была установлена ​​на мачте высотой 223,5 см (7 футов 4,0 дюйма) рядом с антенной с высоким коэффициентом усиления. Общая высота космического корабля составляла 2,89 метра (9,5 футов). В восьмиугольной раме размещалось электронное оборудование, кабели, маршевая двигательная установка, а также источники газа и регуляторы ориентации. [2]

В состав научных инструментов входили: [6] [7] [8]

Электроэнергия для инструментов и радиопередатчика Маринера-4 обеспечивалась 28 224 солнечными элементами , содержащимися в четырех солнечных панелях размером 176 × 90 см (69 × 35 дюймов), которые могли обеспечивать 310 Вт на расстоянии от Марса. Для маневров и резервного питания также использовалась перезаряжаемая серебряно-цинковая батарея емкостью 1200 Вт·ч . Для движения использовался монотопливный гидразин через четырехреактивный двигатель с лопастным векторным управлением и тягой 222 ньютона (50  фунтов силы ), установленный на одной из сторон восьмиугольной конструкции. Управление ориентацией космического зонда обеспечивалось 12 струями холодного азота , установленными на концах солнечных панелей и тремя гироскопами . К концам солнечных панелей были прикреплены лопатки солнечного давления, каждая площадью 0,65 м 2 (7,0 кв. футов). Информация о местоположении предоставлялась четырьмя датчиками Солнца и датчиком Земли, Марса или звезды Канопус , в зависимости от времени космического полета. «Маринер-4» был первым космическим зондом, которому нужна была звезда в качестве навигационного эталонного объекта, поскольку предыдущие миссии, которые оставались вблизи Земли, Луны или планеты Венера , видели либо яркий лик родной планеты, либо яркий лик родной планеты. освещенная мишень. Во время этого полета и Земля, и Марс будут слишком тусклыми, чтобы их можно было зафиксировать. Требовался еще один яркий источник под большим углом от Солнца, и Канопус выполнил это требование. [6] Впоследствии Канопус использовался в качестве ориентира во многих последующих миссиях. [10]

Телекоммуникационное оборудование на «Маринере-4» состояло из двух передатчиков S-диапазона (либо с семиваттным триодным усилителем на лампе бегущей волны, либо с десятиваттным усилителем на лампе бегущей волны ) и одного радиоприемника , которые вместе могли отправлять и получать данные через низкочастотные и низкочастотные каналы. антенны с высоким коэффициентом усиления со скоростью 8⅓ или 33⅓ бит в секунду. Данные также можно было хранить на магнитной ленте емкостью 5,24 миллиона бит для последующей передачи. Все электронные операции контролировались командной подсистемой, которая могла обрабатывать любое из 29 прямых командных слов или трех количественных словесных команд для маневров на полпути. Центральный компьютер и секвенсор управляли сохраненными командами временной последовательности, используя частоту синхронизации 38,4 кГц в качестве эталона времени. Контроль температуры был достигнут за счет использования регулируемых жалюзи, установленных на шести блоках электроники, а также многослойных изолирующих покрытий, полированных алюминиевых экранов и обработки поверхности. Другие измерения, которые можно было провести, включали:

«Маринер-4» также должен был нести ультрафиолетовый фотометр на левой стороне кормовой платформы сканирования телекамеры. В конце испытаний было обнаружено, что включение УФ-фотометра привело к возникновению электрических проблем, которые могли бы поставить под угрозу телекамеру. В результате он был удален и заменен симулятором тепловой/инерционной массы, который был разработан для имитации геометрии, массы и других характеристик УФ-фотометра, чтобы любые непреднамеренные проблемы, вызванные удалением УФ-фотометра, были сведены на нет. Этот запасной УФ-фотометр в конечном итоге был использован на корабле «Маринер-5» в 1967 году. [11]

Профиль миссии

Маринер-4 готовится к весовым испытаниям 1 ноября 1963 года.
Платформа сканирования телевизионной камеры Mariner 4
Запуск Маринера-4

Запуск

После того, как «Маринер-3» полностью погиб из-за невозможности сбросить кожух полезной нагрузки, инженеры Лаборатории реактивного движения предположили, что произошла неисправность, возникшая при отделении внешней части металлического обтекателя от внутренней обшивки из стекловолокна из-за разницы давлений между внутренней и внешней частью корпуса. кожух и что это могло привести к тому, что подпружиненный механизм отделения запутался и не смог должным образом отсоединиться. [12]

Испытания в Лаборатории реактивного движения подтвердили этот вид неисправности, и были предприняты усилия по разработке нового цельнометаллического обтекателя. Обратной стороной этого было то, что новый обтекатель будет значительно тяжелее и уменьшит грузоподъемность Atlas-Agena. Компаниям Convair и Lockheed-Martin пришлось несколько улучшить характеристики ускорителя, чтобы выжать из него больше мощности. Несмотря на опасения, что работы не удастся завершить до закрытия марсианского окна 1964 года, к ноябрю новый кожух был готов. [13]

После запуска со стартового комплекса 12 станции ВВС на мысе Канаверал [14] защитный кожух, закрывающий Mariner 4, был сброшен, и комбинация Agena-D /Mariner 4 отделилась от ракеты-носителя Atlas-D в 14:27:23 UTC 28 ноября. 1964 год. Первое возгорание Аджены произошло с 14:28:14 до 14:30:38. Первый запуск вывел космический корабль на парковочную орбиту Земли, а второй запуск с 15:02:53 по 15:04:28 вывел корабль на переходную орбиту Марса. Mariner 4 отделился от Аджены в 15:07:09 и начал работу в крейсерском режиме. В 15:15:00 солнечные панели были развернуты, а сканирующая платформа разблокирована. Обнаружение Солнца произошло 16 минут спустя. [2]

Блокировка Канопуса

После приобретения Солнца звездный трекер Канопус отправился на поиски Канопуса . Звездный трекер был настроен реагировать на любой объект, яркость которого в одну восьмую и менее восьми раз ярче Канопуса. Включая Канопус, сенсору было видно семь таких объектов. Чтобы найти Канопус, потребовалось больше дня «прыжков по звездам», поскольку вместо этого датчик зафиксировался на других звездах: [6] ранее были получены рассеянные световые пятна от околоземной Земли, Альдерамина , Регула , Наоса и Гаммы Велорума. Канопус. [3] [10]

Постоянная проблема, которая преследовала космический корабль на начальном этапе его миссии, заключалась в том, что переходные процессы сигнала ошибки крена происходили часто и иногда приводили к потере блокировки звезды Канопус. Первая попытка маневра на полпути была прервана из-за потери захвата вскоре после того, как гироскопы начали раскручиваться. Захват Канопуса терялся шесть раз в течение менее чем трех недель после запуска, и каждый раз для повторного захвата звезды требовалась последовательность радиокоманд. После изучения проблемы исследователи пришли к выводу, что такое поведение было вызвано небольшими частицами пыли, которые каким-то образом выбрасывались из космического корабля и дрейфовали через поле зрения звездного датчика. Солнечный свет, рассеянный частицами, тогда выглядел как освещение, эквивалентное освещению яркой звезды. Это могло бы вызвать временную ошибку крена, когда объект проходил бы через поле зрения, пока датчик был зафиксирован на Канопусе. Когда объект станет достаточно ярким и превысит верхний предел, в восемь раз превышающий интенсивность Канопуса, космический корабль автоматически откажется от Канопуса и начнет поиск новой звезды. Наконец, 17 декабря 1964 года была отправлена ​​радиокоманда, которая сняла верхний предел ворот. Больше потери блокировки Канопуса не произошло, хотя переходные процессы крена происходили еще 38 раз до встречи с Марсом. [6] [10]

Маневр на полпути

Полет Маринера-4 продолжительностью 7,5 месяцев включал один маневр на полпути 5 декабря 1964 года. Первоначально маневр был запланирован на 4 декабря, но из-за потери связи с Канопусом он был отложен. Маневр был успешно завершен 5 декабря; он состоял из разворота с отрицательным тангажем на 39,16 градуса, разворота по положительному крену на 156,08 градуса и времени тяги 20,07 секунды. Витки направили двигатель космического корабля обратно в направлении Земли, поскольку изначально двигатель был направлен по направлению полета. Изменения как по тангажу, так и по крену были выполнены с точностью более 1% , изменение скорости — с точностью около 2,5%. После маневра «Маринер-4», как и планировалось, направился к Марсу. [6]

Скорость передачи данных снижена

5 января 1965 года, через 36 дней после запуска и на расстоянии 10 261 173 км (6 375 997 миль) от Земли, «Маринер-4» снизил скорость передачи научных данных с 33 1/3 до 8 1/2 бит в секунду. Это было первое автономное действие, предпринятое космическим кораблем после маневра на полпути. [15]

Облет Марса

Космический корабль «Маринер-4» пролетел мимо Марса 14 и 15 июля 1965 года. Его наименьшее сближение произошло на расстоянии 9846 км (6118 миль) от поверхности Марса в 01:00:57 UT 15 июля 1965 года (20:00:57 по восточному стандартному времени 14 июля). ), его расстояние до Земли составляло 216 миллионов километров (134 миллиона миль), его скорость составляла 7 км/с (4,3 мили/с) относительно Марса, 1,7 км/с (1,1 мили/с) относительно Земли. [2]

Режим планетарной науки был включен в 15:41:49 UTC 14 июля. Последовательность камер началась в 00:18:36 UT 15 июля (19:18:49 EST 14 июля) и 21 изображение с использованием чередующихся красного и были сняты зеленые фильтры плюс 21 строка 22-го снимка. Изображения охватывали прерывистую полосу Марса, начиная с 40° с.ш., 170° в.д., примерно до 35° ю.ш., 200° в.д., а затем до терминатора на 50° ю.ш., 255° в.д., что составляет около 1% от общей площади Марса. поверхность планеты. Снимки, сделанные во время облета, были сохранены на бортовом магнитофоне. В 02:19:11 UTC «Маринер-4» прошел за Марсом, если смотреть с Земли, и радиосигнал прекратился. Сигнал был повторно получен в 03:13:04 UTC, когда космический корабль снова появился. Затем круизный режим был восстановлен. Передача записанных изображений на Землю началась примерно через 8,5 часов после повторного получения сигнала и продолжалась до 3 августа. Все изображения передавались дважды, чтобы убедиться, что данные не пропали и не были повреждены. [2] Передача каждой отдельной фотографии обратно на Землю занимала около шести часов. [16]

Космический корабль успешно выполнил все запрограммированные действия и вернул полезные данные с момента запуска до 22:05:07 UTC 1 октября 1965 года, когда большое расстояние до Земли (309,2 миллиона километров (192,1 миллиона миль)) и неточная ориентация антенны привели к временная потеря связи с космическим кораблем до 1967 года. [2]

Первое изображение нарисовано вручную

Магнитофон Маринер 4.

Бортовой магнитофон, использовавшийся на «Маринере-4», был запасным и изначально не предназначался для полета «Маринера-4». Учитывая отказ «Маринера-3», тот факт, что магнитофон «Маринер-4» был запасным, и некоторые показания ошибок, указывающие на проблему с магнитофоном, было решено, что команда окончательно проверит работу камеры. В конечном итоге это привело к тому, что первое цифровое изображение было нарисовано от руки. Ожидая компьютерной обработки данных изображения, команда использовала набор пастелей из магазина художественных товаров, чтобы вручную раскрасить (стиль рисования по номерам) числовую распечатку необработанных пикселей. Полученное изображение позволило заранее убедиться в том, что камера работает. Нарисованное от руки изображение выгодно отличалось от обработанного изображения, когда оно стало доступным. [17]

Попадания микрометеороидов и прекращение связи

Сбор данных возобновился в конце 1967 года. 15 сентября детектор космической пыли зарегистрировал 17 попаданий за 15 минут, которые были частью видимого микрометеороидного дождя, который временно изменил положение космического корабля и, вероятно, слегка повредил его тепловой экран. Позже было высказано предположение, что Маринер-4 прошел сквозь обломки кометы D/1895 Q1 (D/Swift) и даже пролетел мимо возможно разрушенного ядра этой кометы на высоте 20 миллионов километров (12 миллионов миль). [18] [19]

7 декабря запас газа в системе ориентации был исчерпан, а с 10 по 11 декабря было зафиксировано 83 попадания микрометеороидов, вызвавших возмущение ориентации корабля и ухудшение мощности сигнала. 21 декабря 1967 года связь с «Маринером-4» была прервана. В настоящее время космический корабль находится на внешней гелиоцентрической орбите . [20] [21]

Полученные результаты

Джек Н. Джеймс (в центре), руководитель проекта «Маринер-4» Лаборатории реактивного движения, с группой в Белом доме представляет знаменитую фотографию Марса «Номер 11», сделанную космическим кораблем, президенту США Линдону Б. Джонсону (в центре справа) в июле 1965 года.

Общий объем данных, возвращенных миссией, составил 5,2 миллиона бит (около 634  КБ ). Все приборы работали успешно, за исключением части ионизационной камеры, а именно трубки Гейгера-Мюллера , вышедшей из строя в феврале 1965 года. [2] Кроме того, характеристики плазменного зонда ухудшились из-за отказа резистора 8 декабря 1964 года. , но экспериментаторы смогли перекалибровать прибор и по-прежнему интерпретировать данные. [22] На полученных изображениях была видна луноподобная кратерная местность, [23] чего ученые не ожидали, хотя астроном-любитель Дональд Сир предсказал кратеры. [16] Более поздние миссии показали, что кратеры не были типичными для Марса, а только для более древней области, сфотографированной «Маринером-4». Приземное атмосферное давление от 4,1 до 7,0 миллибар (от 410 до 700 Па), а дневные температуры -100 °C. (-148 ° F). Ни магнитного поля [24] [25] , ни марсианских радиационных поясов [26] , ни, что опять же удивительно, поверхностной воды [16] обнаружено не было.

Брюс К. Мюррей использовал фотографии с корабля «Маринер-4», чтобы пролить свет на геологическую историю Марса. [27]

Изображения кратеров и измерения тонкой атмосферы [23] [28] — намного тоньше, чем ожидалось [16] — указывающей на относительно неактивную планету, подверженную суровым условиям космоса, в целом рассеяли надежды найти разумную жизнь на Марсе . Жизнь на Марсе была предметом спекуляций и научной фантастики на протяжении веков. [29] Если бы на Марсе существовала жизнь, то после того, как «Маринер-4» пришел к выводу, что большинство людей пришли к выводу, что это, вероятно, были бы меньшие и более простые формы. [4] Другие пришли к выводу, что поиск жизни на Земле с километровым разрешением с использованием нескольких тысяч фотографий не выявил признаков жизни на подавляющем большинстве этих фотографий; таким образом, на основании 22 фотографий, сделанных «Маринером-4», нельзя сделать вывод об отсутствии разумной жизни на Марсе. [30] Был измерен солнечный ветер и сравнен с одновременными записями «Маринера-5» , отправившегося к Венере . [31]

Общая стоимость миссии Mariner 4 оценивается в 83,2 миллиона долларов (что эквивалентно 804 миллионам долларов в 2023 году). [2] Общие затраты на исследования, разработку, запуск и поддержку космических кораблей серии Mariner (Mariners с 1 по 10) составили примерно 554 миллиона долларов (что эквивалентно 5,36 миллиардам долларов в 2023 году). [2]

Смотрите также

Викискладе есть медиафайлы по теме «Маринер-4».

Рекомендации

  1. ^ "Маринер-4 - Наука НАСА" . science.nasa.gov . НАСА . Проверено 30 ноября 2022 г.
  2. ^ abcdefghijklmno "Маринер 4". nssdc.gsfc.nasa.gov . НАСА . Проверено 3 мая 2018 г.
  3. ^ аб Билл Момсен (2006). «Маринер IV – Первый облет Марса: некоторые личные впечатления». п. 1. Архивировано из оригинала 20 июня 2002 года . Проверено 11 февраля 2009 г.
  4. ^ аб Билл Момсен (2006). «Маринер IV – Первый облет Марса: некоторые личные впечатления». п. 2. Архивировано из оригинала 30 декабря 2008 года . Проверено 11 февраля 2009 г.
  5. ^ "Маринер 4 - Миссии на Марс" . jpl.nasa.gov . НАСА . Проверено 30 августа 2022 г.
  6. ^ abcde Технический меморандум JPL № 33-229, На Марс: Одиссея Маринера IV (PDF) (Отчет). НАСА / Лаборатория реактивного движения . 1965. стр. 21–23. Архивировано из оригинала (PDF) 3 июля 2007 г. Проверено 1 февраля 2009 г.
  7. ^ Хью Р. Андерсон (10 сентября 1965 г.). «Первоначальные результаты, описание космического корабля и последовательность встреч». Наука . Новая серия. 149 (3689): 1226–1228. Бибкод : 1965Sci...149.1226A. дои : 10.1126/science.149.3689.1226. ПМИД  17747450.
  8. ↑ Гленн А. Рейфф (28 января 1966 г.). «Маринер IV: Развитие научного эксперимента». Наука . Новая серия. 151 (3709): 413–417. Бибкод : 1966Sci...151..413R. дои : 10.1126/science.151.3709.413. ПМИД  17798511.
  9. ^ "Маринер-4: Марсианская телекамера" . nssdc.gsfc.nasa.gov . НАСА . Проверено 29 апреля 2012 г.
  10. ^ abc WC Госс (1 мая 1970 г.). «Звездные датчики космического корабля «Маринер». Прикладная оптика . 9 (5): 1056–1067. Бибкод : 1970ApOpt...9.1056G. дои : 10.1364/AO.9.001056. ПМИД  20076329.
  11. ^ Маринер-Венера, 1967. НАСА . 1971. 19720013159 . Проверено 29 июля 2022 г.
  12. ^ "Маринер-3 - Миссии на Марс" . jpl.nasa.gov . НАСА / Лаборатория реактивного движения . Проверено 13 июля 2024 г.
  13. ↑ Джон Ури (26 ноября 2019 г.). «55 лет назад: Маринер-4 первым отправился на Марс». НАСА.gov . НАСА . Проверено 5 августа 2022 г.
  14. ↑ Боб Гранат (4 ноября 2014 г.). «MAVEN продолжает исследование Марса, начатое 50 лет назад кораблем Mariner 4» . НАСА.gov . НАСА . Проверено 19 декабря 2015 г.
  15. ^ Астронавтика и аэронавтика: хронология науки, технологий и политики (PDF) . НАСА . 1965. СП-4006 . Проверено 2 января 2019 г.
  16. ^ abcd Вилли Ли (апрель 1966 г.). «Перепроектированная Солнечная система». Довожу до вашего сведения. Галактическая научная фантастика . Том. 24, нет. 4. С. 126–136.
  17. ^ Дэн Гуд. "Маринер 4 раскраска по номерам". Режиссерская игра . НАСА . Архивировано из оригинала 31 декабря 2022 года . Проверено 4 января 2023 г.
  18. ↑ Тони Филлипс (23 августа 2006 г.). «Тайна Маринера Метеора раскрыта?». science.nasa.gov . НАСА . Архивировано из оригинала 6 апреля 2009 года . Проверено 11 февраля 2009 г.
  19. ↑ Тони Филлипс (24 августа 2006 г.). «Разгадана ли загадка метеорита Маринер». Марс Дейли . Проверено 11 февраля 2009 г.
  20. ↑ Пол Э. Филмер (5 января 2004 г.). «Бигль! Вот Бигль, Бигль...» Проверено 12 февраля 2009 г.
  21. ^ Род Пайл (2012). Пункт назначения Марс: новые исследования Красной планеты . Книги Прометея . п. 348. ИСБН 978-1-61614-589-7. В конце концов он присоединился к своему брату, Маринеру-3, погибшему... на большой орбите вокруг Солнца.
  22. ^ «Пресс-релиз НАСА 1965-0319» (Пресс-релиз). НАСА / Лаборатория реактивного движения . 3 марта 1965 года. Архивировано из оригинала 19 октября 2008 года . Проверено 13 февраля 2009 г.
  23. ^ AB Роберт Б. Лейтон; Брюс К. Мюррей; и другие. (6 августа 1965 г.). «Маринер IV Фотография Марса: первые результаты». Наука . Новая серия. 149 (3689): 627–630. Бибкод : 1965Sci...149..627L. дои : 10.1126/science.149.3684.627. PMID  17747569. S2CID  43407530.
  24. ^ Джей Джей О'Галлахер; Дж. А. Симпсон (10 сентября 1965 г.). «Поиск захваченных электронов и магнитного момента на Марсе на корабле Mariner IV». Наука . Новая серия. 149 (3689): 1233–1239. Бибкод : 1965Sci...149.1233O. дои : 10.1126/science.149.3689.1233. PMID  17747452. S2CID  21249845.
  25. ^ Эдвард Дж. Смит; Леверетт Дэвис-младший; и другие. (10 сентября 1965 г.). «Измерения магнитного поля вблизи Марса». Наука . Новая серия. 149 (3689): 1241–1242. Бибкод : 1965Sci...149.1241S. дои : 10.1126/science.149.3689.1241. PMID  17747454. S2CID  43466009.
  26. ^ Дж. А. Ван Аллен; Л.А. Франк; и другие. (10 сентября 1965 г.). «Отсутствие марсианских радиационных поясов и последствия этого». Наука . Новая серия. 149 (3689): 1228–1233. Бибкод : 1965Sci...149.1228V. дои : 10.1126/science.149.3689.1228. hdl : 2060/19650024318 . PMID  17747451. S2CID  29117648.
  27. ↑ Мэтт Шудель (30 августа 2013 г.). «Брюс К. Мюррей, ученый-космонавт НАСА, умирает в возрасте 81 года» . Вашингтон Пост . Проверено 31 августа 2013 г.
  28. ^ Арвидас Клиоре; Дэн Л. Кейн; Джеральд С. Леви; и другие. (10 сентября 1965 г.). «Эксперимент по затмению: результаты первого прямого измерения атмосферы и ионосферы Марса». Наука . Новая серия. 149 (3689): 1243–1248. Бибкод : 1965Sci...149.1243K. дои : 10.1126/science.149.3689.1243. PMID  17747455. S2CID  34369864.
  29. ↑ Фрэнк Б. Солсбери (6 апреля 1962 г.). «Марсианская биология». Наука . Новая серия. 136 (3510): 17–26. Бибкод : 1962Sci...136...17S. дои : 10.1126/science.136.3510.17. PMID  17779780. S2CID  39512870.
  30. ^ Стивен Д. Килстон; Роберт Р. Драммонд; Карл Саган (1966). «Поиски жизни на Земле с километровым разрешением». Икар . 5 (1–6): 79–98. Бибкод : 1966Icar....5...79K. дои : 10.1016/0019-1035(66)90010-8.
  31. ^ «Маринер к Меркурию, Венере и Марсу» (PDF) . jpl.nasa.gov . Бюллетени. НАСА / Лаборатория реактивного движения . Май 1996 г. Архивировано из оригинала (PDF) 25 мая 2018 г. . Проверено 2 сентября 2014 г.

Внешние ссылки