Mariner 9 ( Mariner Mars '71 / Mariner-I ) был автоматическим космическим аппаратом , который внес большой вклад в исследование Марса и был частью программы NASA Mariner . Mariner 9 был запущен к Марсу 30 мая 1971 года [2] [3] с LC-36B на станции ВВС на мысе Канаверал , штат Флорида , и достиг планеты 14 ноября того же года [2] [3], став первым космическим аппаратом, вышедшим на орбиту другой планеты [2] — лишь немного опередив советские зонды Mars 2 (запущенный 19 мая) и Mars 3 (запущенный 28 мая), которые оба прибыли на Марс всего через несколько недель.
После того, как на планете в течение нескольких месяцев после прибытия бушевали пылевые бури , орбитальный аппарат сумел отправить четкие снимки поверхности. Mariner 9 успешно передал 7329 изображений в ходе своей миссии, которая завершилась в октябре 1972 года. [4]
Mariner 9 был разработан для продолжения атмосферных исследований, начатых Mariner 6 и 7 , и для картирования более 70% поверхности Марса [5] с самой низкой высоты (1500 километров (930 миль)) и с самым высоким разрешением (от 1 километра до 100 метров (1100–110 ярдов) на пиксель) любой миссии на Марс до этого момента. [ по мнению кого? ] Инфракрасный радиометр был включен для обнаружения источников тепла в поисках доказательств вулканической активности . Он должен был изучать временные изменения в атмосфере и поверхности Марса. Два спутника Марса также должны были быть проанализированы. Mariner 9 более чем выполнил свои задачи.
Согласно первоначальным планам, двойная миссия должна была быть запущена, как Mariners 6–7, однако неудачный запуск Mariner 8 [6] разрушил эту схему и заставил планировщиков NASA вернуться к более простой миссии с одним зондом. NASA все еще надеялось, что еще один зонд Mariner и Atlas-Centaur смогут быть готовы до закрытия окна запуска на Марс в 1971 году . Возникло несколько логистических проблем, включая отсутствие доступного кожуха полезной нагрузки Centaur правильной конфигурации для зондов Mariner, однако в инвентаре NASA был кожух, который можно было модифицировать. Convair также имел доступную ступень Centaur и мог подготовить Atlas вовремя, но в конечном итоге эта идея была заброшена из-за отсутствия финансирования.
Mariner 9 был состыкован с Atlas-Centaur AC-23 9 мая, расследование неисправности Mariner 8 продолжается. Неисправность была отслежена до проблемы в сервоусилителе управления шагом Centaur, и поскольку было неясно, был ли виноват сам космический корабль, на Mariner 9 было проведено тестирование RFI , чтобы убедиться, что зонд не создает помех, которые могли бы вызвать проблемы с электроникой Centaur. Все испытания дали отрицательный результат, и 22 мая протестированный и проверенный пакет гироскопа скорости прибыл из Convair и был установлен в Centaur.
Старт состоялся 30 мая в 22:23:04 по всемирному времени. [1] Все системы ракеты-носителя отработали штатно, и Mariner отделился от Centaur через 13 минут и 18 секунд после старта.
Питание космического корабля обеспечивалось в общей сложности 14 742 солнечными элементами, распределенными между 4 солнечными панелями , что в общей сложности привело к 7,7 метрам солнечных панелей, присутствующих на космическом корабле. Солнечные панели производили 500 Вт на орбите Марса . Энергия хранилась в никель-кадмиевой батарее емкостью 20 ампер-часов . [2]
Движение обеспечивалось двигателем RS-2101a, который мог производить тягу 1340 Н и в общей сложности мог иметь 5 перезапусков. Двигатель работал на монометилгидразине и азотном тетраоксиде . Для управления положением в пространстве космический корабль содержал 2 набора из 6 азотных струй на кончике солнечных панелей. Знание положения в пространстве обеспечивалось солнечным датчиком , звездным трекером Canopus, гироскопами , инерциальным опорным блоком и акселерометром . Терморегулирование достигалось с помощью жалюзи на восьми сторонах рамы и тепловых одеял. [2]
Mariner 9 был первым космическим аппаратом , вышедшим на орбиту другой планеты . Он нес полезную нагрузку, похожую на Mariners 6 и 7, но из-за необходимости в более крупной двигательной системе для управления космическим аппаратом на марсианской орбите, он весил больше, чем Mariners 6 и 7 вместе взятые (Mariner 6 и Mariner 7 весили 413 килограммов, а Mariner 9 весил 997,9 килограмма). [6] [1] Когда Mariner 9 прибыл на Марс 14 ноября 1971 года, планетологи были удивлены, обнаружив, что атмосфера была покрыта «широкопланетным слоем пыли , самым большим штормом , когда-либо наблюдавшимся». [2] Поверхность была полностью скрыта. Таким образом, компьютер Mariner 9 был перепрограммирован с Земли, чтобы отложить съемку поверхности на пару месяцев, пока пыль не осядет. Основная съемка поверхности началась только в середине января 1972 года. Однако скрытые поверхностью изображения внесли свой вклад в сбор марсианской науки, включая понимание существования нескольких огромных высокогорных вулканов Тарсисского выступа , которые постепенно стали видны по мере того, как пылевая буря стихала. Эта неожиданная ситуация стала веским доводом в пользу желательности изучения планеты с орбиты, а не просто пролета мимо. [7] Она также подчеркнула важность гибкого программного обеспечения миссии. Советские зонды Марс-2 и Марс-3 , прибывшие во время той же пылевой бури, не смогли адаптироваться к неожиданным условиям, что серьезно ограничило объем данных, которые они смогли собрать.
После 349 дней на орбите Mariner 9 передал 7329 изображений, охватывающих 85% поверхности Марса, тогда как предыдущие миссии пролёта вернули менее тысячи изображений, охватывающих лишь небольшую часть поверхности планеты. [1] На снимках были видны русла рек , кратеры , огромные потухшие вулканы (такие как Olympus Mons , крупнейший известный вулкан в Солнечной системе ; Mariner 9 непосредственно привел к его переклассификации из Nix Olympica), каньоны (включая Valles Marineris , систему каньонов длиной около 4020 километров (2500 миль)), свидетельства ветровой и водной эрозии и осаждения, погодные фронты, туманы и многое другое. [8] Также были сфотографированы малые луны Марса , Фобос и Деймос . [4] [9]
Результаты миссии «Маринер-9» легли в основу более поздней программы «Викинг» . [7]
Огромная система каньонов Долины Маринера названа в честь достижений Маринера-9. [7]
После исчерпания запаса газа для управления ориентацией космический корабль был выключен 27 октября 1972 года. [7]
Ультрафиолетовый спектрометр (UVS) на борту Mariner 9 был сконструирован Лабораторией физики атмосферы и космоса в Университете Колорадо , Боулдер, штат Колорадо . [10] Группу ультрафиолетового спектрометра возглавлял профессор Чарльз Барт.
Команду инфракрасного интерферометрического спектрометра (IRIS) возглавлял доктор Рудольф А. Ханель из Центра космических полетов имени Годдарда (GSFC) НАСА. [11] Прибор IRIS был создан компанией Texas Instruments , Даллас, Техас .
Команду инфракрасного радиометра (IRR) возглавлял профессор Джеральд Нойгебауэр из Калифорнийского технологического института (Caltech). [12]
Для контроля ошибок при приеме данных серого изображения, отправленных Mariner 9 (вызванных низким отношением сигнал/шум ), данные должны были быть закодированы перед передачей с использованием так называемого прямого кода исправления ошибок (FEC). Без FEC шум составил бы примерно четверть полученного изображения, в то время как FEC кодировал данные избыточным способом, что позволило восстановить большую часть отправленных данных изображения при приеме.
Поскольку летательное оборудование было ограничено в отношении веса, энергопотребления, хранения и вычислительной мощности, необходимо было учесть некоторые соображения при выборе FEC, и было решено использовать код Адамара для Mariner 9. Каждый пиксель изображения был представлен как шестибитное двоичное значение, которое имело 64 возможных уровня серого . Из-за ограничений передатчика максимальная полезная длина данных составляла около 30 бит. Вместо использования кода повторения использовался код Адамара [32, 6, 16], который также является кодом Рида-Мюллера 1-го порядка . Ошибки до семи бит на каждое 32-битное слово могли быть исправлены с помощью этой схемы. [13] [14] По сравнению с кодом с пятью повторениями, свойства исправления ошибок этого кода Адамара были намного лучше, при этом его скорость передачи данных была сопоставимой. Эффективный алгоритм декодирования был важным фактором при решении использовать этот код. Используемая схема получила название «Зеленая машина» и использовала быстрое преобразование Фурье , увеличивая скорость декодирования в три раза. [15]
По состоянию на февраль 2022 года местонахождение Mariner 9 неизвестно: он либо все еще находится на орбите, либо уже сгорел в марсианской атмосфере или врезался в поверхность Марса.
NASA предоставило несколько дат, когда Mariner 9 может войти в атмосферу Марса. В 2011 году NASA предсказало, что Mariner 9 сгорит или врежется в Марс около 2022 года. [16] Однако в 2018 году в редакции страницы миссии Mariner 9 NASA ожидалось, что Mariner 9 врежется в Марс «где-то около 2020 года». [1] Во время миссии Mariner 9 оставался на орбите, которая не будет сходить на нет по крайней мере в течение 50 лет, что относит самую раннюю дату входа в атмосферу к октябрю 2022 года. [2] К августу 2023 года Mariner 9, вероятно, войдет в атмосферу Марса и либо сгорит, либо ударится о поверхность.
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
