Mariner-7

Mariner-7 ( ing.  Mariner 7 , lit. - marinar, Mariner Mars 69B ) - o stație interplanetară automată a programului NASA Mariner Mars 1969. Nava spațială a fost destinată cercetării științifice a lui Marte dintr-o traiectorie de zbor.

S-a planificat obținerea de imagini ale suprafeței planetei, pentru obținerea de informații despre atmosferă și ionosferă.

Mariner 7 este a treia generație de nave spațiale din seria Mariner . Organizația-mamă pentru proiectare, fabricare și testare este Jet Propulsion Laboratory (JPL). Dezvoltarea sistemelor individuale a fost realizată de diferite organizații industriale. Dezvoltarea instrumentelor științifice sa realizat cu participarea instituțiilor de învățământ superior. Designul a început la sfârșitul anului 1965. și practic s-a încheiat în 1967.

Mariner 7 a făcut un zbor cu succes pe Marte pe 5 august 1969 . La 05:00:49 UT, distanța minimă față de planetă era de 3430 km.

Mariner 7 este a doua navă spațială care a efectuat un studiu al compoziției atmosferei marțiane folosind tehnici spectroscopice și determinarea temperaturii suprafeței din măsurători ale radiației infraroșii.

Constructii

Corpul navei spațiale are forma unui octaedru de 138,4 cm lățime și 45,7 cm înălțime. Carcasă din aliaj de magneziu, neetanșată. Patru panouri solare cu o deschidere de 5,79 m sunt atașate la partea superioară a dispozitivului. O antenă parabolică cu câștig mare de 116,8 cm este montată în partea de sus a navei, în timp ce o antenă omnidirecțională cu câștig redus este montată pe un catarg înalt de 223,5 cm lângă antena parabolică. Înălțimea totală a navei spațiale a fost de 3,35 metri, iar masa a fost de 411,8 kg. Coca este împărțită în opt compartimente, care adăposteau echipamente electronice, cabluri, sistem de propulsie corector, rezervoare de gaz pentru sistemul de control al atitudinii și dispozitive de control. O platformă de scanare cu două axe este situată în centrul suprafeței inferioare a carcasei.

Puterea pentru toate sistemele Mariner-7 a fost asigurată de 17472 fotocelule , asamblate în patru panouri cu dimensiunile 215 × 90 cm, care puteau genera până la 449 W lângă Marte, energia fiind stocată într-o baterie argint-zinc de 18 celule cu o capacitate de 1200 Wh.

Pentru a corecta traiectoria, a fost folosit un motor care dezvolta 222 N de tracțiune, care a funcționat pe un combustibil hidrazină monocomponent .

Orientarea completă pe trei axe a navei spațiale a fost realizată de 12 micromotoare alimentate cu azot comprimat, care au fost montate la capetele panourilor solare. Sistemul de orientare avea trei giroscoape. Informațiile despre orientarea navei spațiale au fost furnizate de senzorii solari (doi principali și patru auxiliari) și senzorul stelei Canopus .

Echipamentul de comunicație de pe Mariner-7 a constat dintr-un transmițător radio duplicat în bandă S (2195 MHz) cu o putere de 20 de wați și un receptor radio. Echipamentul ar putea trimite și primi date printr-o antenă omnidirecțională cu câștig scăzut și o antenă direcțională cu câștig mare. Rata de transfer de date printr-o antenă direcțională parabolică este de 16200 bps. Datele ar putea fi stocate și pentru transmisia ulterioară pe casetofonele de la bord: o capacitate digitală de 13.000.000 de biți și o capacitate analogică de 120.000.000 de biți.

Funcționarea tuturor electronicelor era controlată de un subsistem de comandă care putea procesa oricare dintre comenzile primite de la Pământ (53 de comenzi directe sub formă de cuvinte, 5 comenzi de control sau 4 comenzi cu o valoare numerică necesară pentru a efectua o corecție a traiectoriei). Calculatorul central și dispozitivul program-time cu o greutate totală de 11,8 kg au elaborat comenzile de service stocate în memorie, care au fost executate secvenţial la anumite intervale. O frecvență de ceas de 2,4 kHz a fost folosită ca referință de timp.

Regimul de temperatură a fost menținut prin utilizarea panourilor cu obloane instalate pe 6 compartimente cu electronică, precum și termoizolație multistrat, ecrane de protecție din aluminiu lustruit și prelucrare specială a suprafețelor exterioare.

Fiecare dintre navele spațiale din a treia generație, adică Mariner-6 și Mariner-7, a folosit un număr mare de circuite integrate (2682 de piese). Numărul total de componente electronice (condensatori, rezistențe, diode, tranzistoare, circuite integrate etc.) este de 24520. La transformarea circuitelor integrate în elemente discrete, numărul total de componente electronice este de 98764. Echipamentul electronic a funcționat în vid, doar casetofonele de la bord aveau o carcasă sigilată. Pentru a realiza funcționalitatea Mariner 7 cu o greutate de 411,8 kg folosind elemente discrete, ar fi necesară o navă spațială cu o greutate mai mare de 1 tonă. Aceasta a fost opinia specialiștilor de la Jet Propulsion Laboratory, dezvoltatorii navei spațiale Mariner [1] .

Instrumente științifice

Următoarele instrumente științifice sunt instalate pe Mariner-7:

• spectrometru ultraviolet;
• spectrometru infraroșu cu două canale;
• radiometru cu infraroșu cu două canale;
• o cameră de televiziune cu unghi îngust pentru fotografierea lui Marte;
• cameră de televiziune cu unghi larg pentru a fotografia Marte.
• Nu au fost necesare instrumente științifice pentru experimentul de ocultare radio

Instrumentele științifice sunt plasate pe o platformă de scanare cu două axe. Platforma direcționează instrumentele către anumite zone ale suprafeței în timpul trecerii Mariner în apropierea lui Marte.

O cameră de televiziune cu unghi îngust la o distanță de 3500 km de suprafața lui Marte ar putea fotografia o suprafață de 72x84 km, cu detalii de suprafață distinse de 300 m, iar o cameră de televiziune cu unghi larg o secțiune de 720x840 km cu un rezolutie de 3 km. Obiectivul camerei a creat o imagine dreptunghiulară de 9,6x12,3 mm pe vidicon. A fost transformată într-o imagine de televiziune constând din 704 linii cu 935 de elemente pe linie, fiecare element fiind codificat în 256 de niveluri de luminozitate. Astfel, fiecare imagine conținea aproximativ 5.000.000 de biți de informații, de aproximativ douăzeci de ori mai mult decât imaginea Mariner 4.

Program de cercetare:

• Obținerea de imagini pentru a studia starea și proprietățile suprafeței lui Marte, precum și norii, ceață în atmosferă;
• Studiul compoziției atmosferei folosind tehnici spectroscopice;
• Determinarea parametrilor atmosferici (inclusiv presiunea) pe baza datelor din experimentul eclipsei radio;
• Determinarea temperaturii suprafeței din măsurători ale radiației infraroșii a lui Marte.

Toate echipamentele științifice de la bord au fost destinate explorării lui Marte; Mariner-7 nu a efectuat experimente pentru a studia spațiul interplanetar [2] .

Progresul zborului

Lansare

Mariner 7 a fost lansat pe 27 martie 1969 din cosmodromul Cape Canaveral de un vehicul de lansare Atlas-SLV3C cu o treaptă superioară Centaurus D.

Corectarea a fost efectuată pe 8 aprilie 1969 cu motorul pornit timp de 7,6 secunde.

Zburarea lui Marte

Marte a fost fotografiat în două etape: 1) când se apropie de planetă și 2) când trece în imediata apropiere a suprafeței planetei.

Cu 2 ore înainte de prima sesiune de înregistrare a discului marțian, dispozitivul în timp de program a dat comenzi pentru a încălzi instrumentele științifice, a porni sistemul de conversie a datelor, casetofonele și mecanismul platformei de scanare. Senzorul cu infraroșu pentru capturarea pe distanță lungă a lui Marte este pornit, ceea ce generează o direcție către centrul discului planetei. Platforma de scanare funcționează în modul de urmărire automată pe baza semnalelor de la acest senzor. Mariner 7 a efectuat trei sesiuni de fotografiere a discului planetei folosind o cameră cu unghi îngust. Prima sesiune cu durata de 20 de ore a început la o distanță între planetă și Mariner-7 egală cu 1716000 km. Imaginile rezultate au fost înregistrate pe un magnetofon analog și, după încheierea sesiunii de filmare, au fost recepționate pe antena de 63 de metri a stației de comunicații în spațiul profund Goldstone în trei ore. Înregistrarea imaginilor pe banda magnetică a fost ștearsă. A doua sesiune a durat 20 de ore. Imaginile rezultate au fost transmise pe Pământ și înregistrarea a fost ștearsă. A treia ședință a durat și ea 20 de ore. A treia sesiune s-a încheiat la o distanță de 127.000 km de Marte. Înregistrarea a fost ștearsă după transmiterea imaginilor pe Pământ. Mariner 7 a luat 93 de imagini de la mare distanță.

Odată cu apropierea suplimentară de Marte, linia orizontului planetei este capturată de doi senzori de orizont cu unghi îngust, iar platforma de scanare este comutată la modul de scanare de-a lungul discului planetei. Limitele de scanare de-a lungul a două axe sunt 215 și 64 de grade. Rezultatele măsurătorilor parametrilor fizici ai planetei și atmosferei acesteia de-a lungul căii de scanare care traversează periodic discul planetei sunt înregistrate într-un cod digital pe un magnetofon. În același timp, sunt obținute imagini de televiziune ale regiunilor individuale ale lui Marte de-a lungul căii de scanare.

Mariner 7 a fotografiat pentru prima dată de la mică distanță o secțiune care începea la nord de ecuator și se întindea spre sud-est. Regiunea Hellespontus și deșertul Hellas sunt situate pe acest site. Mariner 7 a fotografiat apoi calota polară de sud. Pe baza rezultatelor studiului lui Marte de la o distanță mare, care a fost efectuat de Mariner 6, programul de imagistică pentru Mariner 7 a fost schimbat și în locul celor trei imagini cu unghi larg planificate anterior, cinci imagini cu unghi larg ale sudicului. s-au obținut calota polară.

Mariner 7 a zburat pe lângă Marte la 05:00:49 UT pe 5 august 1969. Distanța minimă a fost de 3430 km la 05:00:49 UT pe 5 august. Nava spațială se afla în acel moment la o distanță de peste 96 de milioane de km de Pământ. Mariner 7 a realizat 33 de prim-planuri care au fost înregistrate pe un magnetofon analog. Datele din instrumentele științifice și imaginile din următoarele zile au fost transmise pe Pământ. Apoi, Mariner-7 a continuat să lucreze în modul de zbor interplanetar.

Din cauza problemelor cu sistemul de răcire, primul canal al spectrometrului în infraroșu nu a fost suficient de răcit, astfel încât măsurătorile în intervalul 6-14 microni nu au putut fi efectuate.

Sfârșitul zborului

Stația interplanetară automată Mariner 7 se află pe o orbită heliocentrică .

Rezultate științifice

Mariner 6 și Mariner 7 au făcut fotografii de aproape 20% din suprafața lui Marte cu o cameră de televiziune cu unghi larg. Au fost identificate suprafețe de trei tipuri: 1) zone acoperite cu cratere, 2) zone haotice acoperite cu o rețea dezordonată de creste scurte și văi de 1-3 km lățime și 2-10 km lungime, 3) zone fără detalii de relief. Nu există cratere sau alte caracteristici de relief în regiunea rotundă luminoasă a Hellasului, până la limita de rezoluție a unei camere cu unghi îngust de aproximativ 300 m. Există multe opțiuni de tranziție între aceste trei tipuri. Au fost găsite două tipuri de cratere: cratere mari cu fund plat și cratere mici în formă de cazan. Valoarea raportului dintre diametrul craterului și adâncimea este de la 100 la 1. Unele oaze sunt identificate cu cratere mari cu fundul întunecat (Juventae Fons) sau grupuri de cratere (Oxia Pallus). Canalele marțiane sunt recunoscute ca formațiuni întunecate solide alungite (Agathodaemon, Cerberus), ca lanțuri liniare ale mai multor cratere cu fundul întunecat (Cantabras, Gehon), ca lanțuri de pete întunecate de formă neregulată.

Una dintre imaginile de prim-plan ale Mariner 7 surprinde umbra lui Phobos pe discul lui Marte. La analiza imaginii s-a stabilit că Phobos este eliptică în secțiune transversală, dimensiunile sale sunt de două ori mai mari decât cele calculate de J. Kuiper și albedo-ul de suprafață este de 5-6%.

În atmosferă, conform spectrometrului ultraviolet, azot și oxizi de azot nu au fost detectați. Înainte de zborul lui Mariner 4, astronomii credeau că atmosfera marțiană consta în principal din azot și, pe baza acestei premise, au propus modele ale compoziției atmosferei. Pe baza experimentului de ocultare radio Mariner-4, luând în considerare observațiile spectroscopice de pe Pământ, s-a constatat că dioxidul de carbon este de cel puțin 80%. Măsurătorile spectrometrice ale Mariner-6 și Mariner-7 au constatat că atmosfera conține 98% dioxid de carbon.

Un spectrometru în infraroșu a detectat benzi de CO2 solid . Calotele polare sunt cel puțin parțial compuse din dioxid de carbon solid.

Mariner 7 a măsurat temperatura în 200 de zone ale calotei polare sudice folosind un radiometru în infraroșu. Temperatura minimă atinge -153 °C. Această temperatură scăzută confirmă faptul că calotele polare sunt cel puțin parțial compuse din dioxid de carbon solid.

Temperaturile de suprafață măsurate de spectrometrul în infraroșu au fost semnificativ, cu aproximativ 50 de grade, mai mari decât temperaturile măsurate de radiometrul în infraroșu. Poate că motivul discrepanței este că câmpul vizual al radiometrului este mult mai mic decât câmpul vizual al spectrometrului.

Atmosfera a fost sunat folosind metoda ocultarii radio. Semnalul Mariner-7 a fost transmis la o frecvență de 2195 MHz. Nava spațială a dispărut în spatele discului lui Marte în regiunea calotei polare sudice, lângă regiunea întunecată a Hellespontica Depressio 60 s. sh., 332 in. e. Presiunea acolo a fost de 3,8 mb. Eclipsa radio a durat 40 de minute. Mariner 7 a apărut din spatele discului lui Marte la coordonatele 37 s. sh., 148 c. d.

Fapte interesante

• Spre deosebire de stațiile interplanetare automate sovietice Marte , corpul stațiilor interplanetare automate din seria Mariner nu este etanș.
• Spre deosebire de stațiile interplanetare automate sovietice Marte, stațiile interplanetare automate Mariner-6-Mariner-10 utilizează un număr mare de circuite integrate.
• Voalarea a fost observată în imaginile Mariner 4, ceea ce a condus la concluzia că pe Marte există o atmosferă tulbure până la altitudini de 150 km. Cu toate acestea, Mariner 6 și Mariner 7, în care nu există voalare în imagini, au infirmat nebulozitatea atmosferei. Se pare că optica camerei TV Mariner-4 a fost contaminată.

Vezi și

• Mariner (KA)  - stații interplanetare automate din seria Mariner
• Mariner 4  este o stație interplanetară automată. Prima explorare a lui Marte dintr-o traiectorie de zbor. Primele fotografii de aproape.
• Mariner-6  este o stație interplanetară automată. Explorarea lui Marte dintr-o traiectorie de zbor. Primul studiu al compoziției atmosferei marțiane folosind tehnici spectroscopice. Primele măsurători ale temperaturii suprafeței.
• Mariner 9  este o stație interplanetară automată. Primul satelit artificial al lui Marte.
• Exploration of Mars  - O privire de ansamblu asupra explorării lui Marte prin metode clasice de astronomie și cu ajutorul navelor spațiale.

Note

1. ↑ Norris. Nava spațială „Mariner-69”. - M .: Întrebări despre tehnologia rachetelor, 1969 nr. 9. - 3-14 s.
2. ↑ Mariner 7 . Data accesului: 6 decembrie 2013. Arhivat din original pe 27 februarie 2017. (nedefinit)

Literatură

• Micho Sh . Planeta Marte. - M . : Mir, 1970. - 224 p.

• Konashenok V.N., Kondratiev K.Ya. Noutăți despre Venus și Marte. - L . : Gidrometeoizdat, 1970. - 51 p.

• Leighton R. Suprafața lui Marte. - M .: Pământul și Universul, 1971 Nr. 2. - 39-41 p.

• Norris. Nava spațială „Mariner-69”. - M .: Întrebări despre tehnologia rachetelor, 1969 nr. 9. - 3-14 s.

• Nou despre Marte. - M . : Mir, 1974. - 195 p.

• Bronshten V. A. Planeta Marte. — M .: Nauka, 1977. — 96 p.

Link -uri

• Mariner 7 pe site-ul NASA
• Mariner 7 pe site-ul NASA
• Mariner-7 pe site-ul Jet Propulsion Laboratory
• Leighton R. Surface of Mars M. Uspekhi fizicheskikh nauk, vol. 103, 1971, numărul 4, pp. 755-768.
• Imagini cu Marte realizate de Mariner 7, pe site-ul NASA