| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Марс
| |||||
 Исследователи |
|||||
Хронология полетов |
|
Марс - красная звезда
Космические исследователи Марса «ВИКИНГ-1» (США)
Осуществлению двух миссий по программе АМС «Викинг» целью которой были исследования атмосферы и поверхности Марса путем вывода двух орбитальных аппаратов на орбиты искусственных спутников Марса (ИСМ) и посадка двух спускаемых аппаратов (СА) на поверхность планеты, предшествовали длительные поиски наиболее подходящих районов посадки. АМС «Викинг-1» Был запущен при помощи ракеты-носителя Титан-3E 20 августа 1975 года. Через 10 месяцев полета за 5 дней до выхода на орбиту начал передавать общие изображения Марса. 19 июня 1976 года после торможения вышел на околомарсианскую орбиту. Через двое суток, после коррекции параметры орбиты: - перицентр - 1513 км, - апоцентр - 33000 км, - период обращения - 24.66 часа.
Посадка спускаемого аппарата на поверхность Марса была запланирована на 4 июля 1976 года, в двухсотлетие со дня независимости США.
Поиски мест посадки для АМС «Викинг-1, -2» были тесно связаны с общей проблемой топографии поверхности Марса. Для каждого СА выбирались основная и запасные точки. Радарные наземные наблюдения Марса в сантиметровом диапазоне, выполненные в мае-июне 1976 г., позволили получить сведения о шероховатости и отражательной способности марсианской поверхности для трех потенциальных мест посадки спускаемого аппарата АМС «Викинг-1». Шероховатость характеризуется распределением углов наклона элементов поверхности с горизонтальной протяженностью порядка 1-10 м. Данные измерений отражательной способности служат индикатором плотности поверхностного слоя грунта толщиной порядка нескольких сантиметров. Анализ, начатый на основе использования наземных радарных данных и изображений поверхности Марса, которые были получены при помощи АМС «Маринер-9», был завершен в июне-июле 1976 г. Однако изображения с орбитального аппарата «Викинг-1» первоначально запланированного места посадки показали, что оно оказалось не слишком подходящим для безопасной посадки. Посадка была отложена до нахождения более подходящего места. Это вынудило предпринять поиски другой точки. Потребовалось четыре недели для телевизионной съемки поверхности Марса с орбиты и анализа результатов съемки. Была окончательно выбрана точка с коорбинатами 47,5° з. д. и 22,4° с. ш. на основе компромисса между выбором характеристик места посадки по данным анализа изображений с орбиты и наземным радарным данным, характеризующим шероховатость марсианской поверхности и плотность верхнего слоя грунта. Окончательно выбранная точка посадки находится на расстоянии около 900 км к северо-западу от первоначальной основной точки.
Спускаемый аппарат с защитным лобовым экраном отделился от орбитального 20 июля 08:51 UT. На момент отделения орбитальная скорость составляла около 4 км/с. После отстыковки были запущены маневровые реактивные двигатели для обеспечения схода с орбиты. Через несколько часов на высоте 300 км спускаемый аппарат был переориентирован для входа в атмосферу. Лобовой экран со встроенным абляционным тепловым щитом использовался для аэродинамического торможения при прохождении атмосферы. На этапе спуска были проведены первичные эксперименты с помощью анализатора тормозного потенциала, масс-спектрометром определялся газовый состав атмосферы, замерены атмосферное давление и температура, также был составлен профиль плотности атмосферы. На высоте 6 км аппарат, спускаясь со скоростью 250 м/с, развернул парашют с куполом диаметром 16 метров. Семью секундами позже был отброшен защитный экран и выдвинуты три посадочные опоры. Спустя ещё 45 секунд парашют замедлил скорость снижения до 60 м/с. На высоте 1.5 км были запущены тормозные реактивные двигатели с регулируемой тягой и через 40 секунд на скорости 2,4 м/с аппарат с небольшим толчком осуществил посадку на Марс. Использовались посадочные опоры с встроенными сотовыми амортизаторами из алюминия, которые сминаются при посадке, поглощая ударную нагрузку. Тормозные двигатели имели 18-сопельный дизайн для распределения водородо-азотистого выхлопа по большей площади. В НАСА подсчитали что такой подход будет означать, что поверхность нагреется не более чем на 1 °С и будет затронуто не более 1 мм поверхностного слоя грунта. Учитывая, что большинство экспериментов Викинга было сосредоточено на работе с материалом поверхности, более простой дизайн сопел не удовлетворял требованиям минимального воздействия на поверхность. После посадки осталось неизрасходованным порядка 22 кг топлива. В течение 19 минут, пока сигнал идет от Марса до Земли, вся команда проекта "задержала дыхание", ожидая подтверждения успешной посадки. "Мы получали телеметрию с аппарата на всем пути вниз к поверхности, так что мы знали, что парашют сработал, что двигатели работали, система управления и радар функционировали. Но были эти 19 минут, когда мы не знали, успешно ли сел "Викинг-1". От волнения мы все грызли ногти", - вспоминал руководитель группы Джеймс Мартин (James Martin), чьи слова приведены на архивной странице проекта на сайте НАСА. Спускаемый аппарат совершил мягкую посадку в 11:53:06 UT (по среднему Гринвичскому времени) на западе равнины Хриса (Chryse Planitia, «Золотая равнина»). Это была первая попытка мягкой посадки на Марс в США. Данные доплеровского радиослежения со спускаемого аппарата АМС «Викинг-1» за первые несколько суток функционирования СА позволили осуществить предварительное определение координат СА на поверхности Марса (48,00° з. д., 22,27° с. ш.), радиуса планеты в точке посадки (3389,5 км).
Это был первый космический аппарат, который успешно сел на поверхность Марса и полностью выполнил свою задачу.
Работа на поверхности Марса:
Передача первого изображения поверхности началась уже через 25 секунд после посадки и заняла 4 минуты. "Викинг-1" сфотографировал собственную "ногу", чтобы увидеть, насколько глубоко она погрузилась в марсианский грунт. Этот снимок стал первой в истории фотографией, переданной на Землю с поверхности Марса.
Сразу после посадки были получены два панорамных изображения поверхности, принятые на Земле примерно через час. В этот момент местное время составляло примерно 16 ч, а время года соответствовало лету северного полушария спустя 7 марсианских суток после дня летнего равноденствия. В течение первых минут на Марсе автоматическая марсианская станция произвела самоинициализацию. Она выдвинула узконаправленную антенну для прямой связи с Землёй и развернула метеорологическую штангу с датчиками. В следующие 7 минут была произведена съёмка 300-градусной панорамы. Спустя сутки после посадки был получен первый цветной снимок поверхности Марса. Однако этот снимок впоследствии был утерян. Кроме того, сейсмометр вообще не заработал. Его подвижный датчик, который должен был реагировать на колебания грунта, перед полётом был механически зафиксирован для защиты от повреждения при ударе о поверхность. После посадки на Марс устройство, которое должно было высвободить датчик, не сработало, и инструмент остался заблокированным. Застрявшей оказалась и механическая штанга со скребком для сбора образцов, но спустя пять дней её удалось освободить. Несмотря на всё это, номинально эксперименты были выполнены. Автоматическая марсианская станция имела два канала для передачи данных на Землю: ретрансляцию через орбитальный аппарат и прямая передача. При ретрансляции через спутник пропускная способность канала была в десять раз больше, чем при прямой связи.
СА «Викинг-1» за первые полтора месяца после посадки получено более 300 изображений поверхности и неба. Две камеры, установленные на СА «Викинг-1», позволили получить первые изображения поверхности Марса со спускаемого аппарата. Идентичные камеры представляют собой многоканальные сканирующие радиометры, основанные на системе оптико-механического сканирования. Совокупность 12 кремниевых фотодиодов обеспечивает четыре широкодиапазонных канала с переменным фокусом для получения изображений очень высокого разрешения, один широкодиапазонный канал для быстрого обзора, шесть узкополосных (около 0,1 мкм) каналов для получения многоспектральных изображений (цветных и в близкой ИК области спектра) и один узкополосный канал для сканирования Солнца. Изображения запоминаются бортовым магнитофоном.
Анализ изображений района посадки, полученных с орбитального отсека, показал, что этот район может быть охарактеризован как топографически гладкий. По-видимому, формирование наблюдаемого здесь рельефа было обусловлено совокупностью флювиальных процессов, вулканизма, метеорных ударов, ветровой эрозии и переноса, химического выветривания. На основе анализа изображений, полученных со спускаемого аппарата, детально описаны особенности поверхности Марса вблизи точки посадки - мелкодисперсного грунта с размерами частиц порядка десятых долей миллиметра, покрытого многочисленными кусками горных пород, которые имеют резко очерченные грани. На одном из панорамных изображений виден участок, занятый небольшими песчаными дюнами и пересекающей их полосой темных камней.
Изображение высокой пространственной разрешающей способности, приведенное ниже, характеризует детали морфологии поверхности Марса, покрытого камнями разнообразных размеров и форм. Обращает на себя внимание отсутствие явно выраженных следов трансформации поверхности ветром. В частности, - пыль, осевшая при посадке на опору СА, осталась неизмененной в течение двух суток после первого подобного изображения, принятого со спускаемого аппарата. Зачерненное пятно на поверхности обусловлено оседанием частиц при ударе о поверхность сброшенного со спускаемого аппарата защитного цилиндрического покрытия рычага для взятия проб грунта (это покрытие находится в данном случае вне поля зрения).
Рассеянные по поверхности куски горных пород имеют самые разнообразные формы и размеры. Построение распределения числа камней по размерам обнаружило сходство с аналогичными данными для Луны (кратер Тихо). Наблюдаются россыпи гравия, указывающие на влияние ветровой эрозии и следы воздействия на горные породы. «Хвосты» мелкозернистого материала позволяют оценить направление ветра.
«Викинг-1» впервые передал с поверхности Марса цветные фотографии высокого качества. На них видна пустынная местность с красноватой почвой, усеянная камнями. Небо было розовым из-за света, рассеянного красными частицами пыли в атмосфере. Анализ цветных изображений неба в период сумерек (+/-20 мин по отношению к моменту захода Солнца) свидетельствует о присутствии в атмосфере большого количества красной пыли с размером частиц около 1 мкм. Для эффективной длины волны 0,67 мкм оптическая толщина атмосферы составляет около 0,45. Возможно, что низкая прозрачность и высокая запыленность атмосферы являются следствием кумулятивного эффекта местных пыльных бурь.
Цветные изображения показывают, что типичный для поверхности Марса красноватый оттенок, напоминающий земной лимонит (гидратированный оксид железа), имеют валуны, камни и мелкие частицы грунта. Спектрометрические измерения показали, однако, что лимонит не может быть основным компонентом марсианской пыли. Возможно, что цвет поверхности Марса определяется образованием лимонита на поверхности горных пород в результате их окисления и гидратации. Если эта гипотеза справедлива, то процесс окрашивания должен был произойти в геологическом прошлом, когда в атмосфере Марса было значительно больше кислорода и водяного пара. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|