вторник, 30 октября 2012 г.

"Викинг-1" - первая успешная миссия на Марсе

           "Викинг-1".  (Иллюстрация NASA) 
"Викинг-1" (Viking 1)  - первый из двух космических аппаратов, направленных к Марсу в рамках программы НАСА «Викинг». Он состоял из двух частей: орбитального и спускаемого модулей. Это был первый космический корабль, который успешно сел на поверхность Марса и полностью выполнил свою задачу. На сегодняшний день после марсохода Opportunity "Викинг-1" является вторым по продолжительности миссии на поверхности Марса, проработав 6 лет и 116 дней

Миссия "Викинга" началась через пять лет после того, как впервые в истории 27 ноября 1971 года Красной планеты достиг спускаемый аппарат советской космической станции "Марс-2".

Посадочный модуль с защитным лобовым экраном отделился от орбитального аппарата 20 июля 1976 года. На момент отделения орбитальная скорость составляла около 4 км/с. После отстыковки были запущены маневренные реактивные двигатели лобового экрана 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.  


Стартовав 20 августа 1975 года с мыса Канаверал, космический аппарат после 10 месяцев полета вышел на орбиту вокруг Марса, а спустя ещё месяц, 20 июля 1976 года, совершил посадку на западе Равнины Хриса в точке с координатами 22,697° с.ш. 48,222°.

   Запуск «Викинг-1» 20 августа 1975 года при помощи ракеты-носителя Титан-3E.
Общая масса аппарата при взлёте — 3530 кг, включая 1445 кг топлива.

Передача первого изображения поверхности началась уже через 25 секунд после приземления и заняла 4 минуты. В следующие 7 минут была произведена съёмка 300° панорамы. Район посадки имел довольно ровный рельеф и представлял собой песчаную пустыню с большим количеством камней, наполовину занесенных слоем тонкой пыли.

   Снимок места посадки "Викинга-1".

Научное оборудование орбитального аппарата состояло из двух видиконовых камер для получения видеоизображения (разрешением 40 м с высоты 1500 км), инфракрасного спектрометра для составления карт водяного пара в марсианской атмосфере, инфракрасного радиометра для составления тепловой карты планеты, а также ретранслятора для передачи информации со спускаемых аппаратов (10 кбит/с).

   Орбитальный аппарат "Викинг-1".   Масса - 900 кг, высота - 3,35 м , размах панелей с солнечными элементами 9,75 м, реактивный двигатель тягой 136 кг.

На спускаемом аппарате были установлены приборы для исследований как на участке спуска в атмосфере Марса, так и после посадки на поверхность планеты. На участке спуска измерялись атмосферные давление и температура, определялся газовый состав атмосферы (с помощью масс-спектрометра), регистрировались ионы и электроны в марсианской ионосфере. Кроме того, определялся профиль плотности атмосферы.

   Посадочный модуль "Викинг-1".   Масса - 600 кг, высота - 2,1 м, поперечный размер 3 м,
источник энергии - плутониевые батареи, содержащие радиоактивный плутоний-238.

 "Викинг-1"  на месте посадки.
Фото MRO 
в декабре 2006 года.
Научное оборудование спускаемого модуля:
 - две телевизионные камеры с круговым обзором;
 - приборы для метеорологических исследований, измеряющие давление, температуру, скорость и направление ветра у поверхности;
- сейсмометр;
- газовый хроматограф в сочетании с масс-спектрометром для идентификации по молекулярному весу органических веществ, входящих в состав проб грунта, а также для анализа проб атмосферных газов;
- рентгеновский флуоресцентный спектрометр для идентификации неорганических веществ, входящих в состав проб грунта;
- установка для поиска жизни в пробах грунта по таким признакам, как фотосинтез, обмен веществ и газообмен.

     Первый панорамный снимок поверхности Марса. "Викинг-1"                                        

Для помещения в приёмные устройства последних трех приборов проб грунта служил грунтозаборник, вынесенный на трехметровой штанге и снабженный скребком для копания траншей. Скребок позволял также определять механические характеристики грунта, а магниты, установленные на скребке, - собирать частицы магнитных материалов для последующей съёмки их телекамерой с использованием увеличивающего зеркала.

    Траншея, вырытая грунтозаборником

Поиск микроорганизмов был основной задачей. 28 июля манипулятор посадочного модуля зачерпнул первые образцы почвы и поместил их в специальную биологическую лабораторию.
Была выявлена относительно высокая химическая активность грунта, однако однозначных следов жизнедеятельности микроорганизмов обнаружить не удалось.

Эксперимент по газообмену выявил 15-кратное превышение выделения кислорода по сравнению с ожидаемым. Все известные науке земные формы жизни затрачивают определённое время на рост и воспроизведение, и потому это явление, вероятнее всего, объясняется чисто химическими реакциями в веществе богатой железом почвы.

Во втором эксперименте часть пробы загружалась в резервуар с питательным бульоном, в котором имелись радиоактивные атомы. Анализатор определял выделявшиеся газы и обнаружил увеличение двуокиси углерода, почти такое же, как при анализе биологически активных образцов земной почвы. Но вскоре уровень отсчётов упал почти до нуля.

Место посадки

В третьем эксперименте регистрировалось поглощение изотопа углерода С14 предполагаемыми органическими соединениями марсианского грунта. Марсианский углекислый газ С12 заменялся на радиоактивный С14, грунт освещался светом, подобным солнечному. В земных условиях микроорганизмы хорошо усваивают углекислый газ. Затем проба грунта нагревалась, чтобы обнаружить усвоенный радиоактивный углерод С14. На Марсе этот эксперимент дал неоднозначный результат: углерод то усваивался, то нет.

Основной вывод, который первоначально был сделан  по результатам этих экспериментов: либо количество микроорганизмов в месте посадки ничтожно мало, либо их нет вообще. Последующие детальные исследования для органических соединений дали отрицательные результаты. Аналогичные эксперименты в пустынных местностях на Земле однозначно указывали на наличие жизни.

Первое изображение, переданное спускаемым аппаратом "Викинг-1". В углу видна опорная пята аппарата.

После обнаружения миссией "Феникс" в 2008 году в почве Марса перхлоратов - активных окислителей, эксперимент "Викингов" был повторен с земной почвой, взятой в Чили. К грунту, в котором достоверно содержалась органика. были добавлены перхлораты, и результат в целом оказался похож на результаты, полученные "Викингами".

Орбитальный модуль обнаружил геологические образования, очень напоминающие следы водной эрозии, в частности, русла высохших рек. В конце января 1977 г. зонд был переведен на новую околополярную орбиту, обеспечивающую прохождение космического аппарата на близком расстоянии (около 100 км) от Фобоса, чтобы определить массу спутника Марса - по гравитационному возмущению движения аппарата. Были получены детальные снимки Фобоса, сделана оценка его плотности.

Спутник Марса Фобос с расстояния 480 км. Поверхность освещена на  75%  и составляет около 21 км в поперечнике и 19 км от верха до низа.  Различимы детали размером до 20 м. 

Зонд отключили 7 августа 1980 года, когда иссякло топливо для коррекции его орбиты. На этот момент он совершил 1489 витков вокруг Марса.


       Марс с высоты 2500 км.  В центре - Долина Маринера, свыше 3000 км в длину и до 8 км в глубину. Слева - вулканическое нагорье Тарсис  с вулканами гора Аскрийская, гора Павлина и гора Арсия. (Мозаика из 102 снимков планеты, принятых от орбитального аппарата "Викинг-1" 22 февраля 1980 года). 

Посадочный модуль "Викинг-1" регулярно передавал информацию о состоянии погоды на планете и другую информацию вплоть  до потери контакта с ним 1 февраля 1983 года.

Самая первая информация, полученная в июле 1976 года:
- Диапазон температур от -86 ° C (перед рассветом) до -33 ° C (во второй половине дня).
- Рентгеновский флуоресцентный спектрометр передал предварительные сведения о составе      марсианской почвы: 12–16 % железа, 13–15 % кремния, 3–8 % кальция, 2–7 % алюминия, 0,5–2    % титана.
- Атмосферное давление составило 7,6 мбар (на Земле на уровне океана барометр показывает 760 мм рт. ст., или 1013 мбар).
- Состав нижней атмосферы (%) : CO2-95,32  N2-2,7  Ar-1,6  O2-0,13  CO-0,07  H2O-0,03  Ne-0,0025  Kr-0,0003  Xe-0,000008  O3-0,000003.

Успешные миссии NASA на Марсе. Действующие - марсоходы Opportunity и Curiosity. 

"Викинги" -  первые космические аппараты, успешно работавшие на поверхности Марса. Это была одна из наиболее информативных и успешных марсианских программ несмотря на то, что ими не были выявлены признаки жизни на Красной планете.


Источник: NASA

Комментариев нет: