| Mariner-4 | |
|---|---|
| Mariner 4 | |
| Utseende av Mariner-4 | |
| Kund | NASA |
| Operatör | Jet Propulsion Laboratory |
| spänna | Mars |
| Satellit | Sol |
| startplatta | Cape Canaveral LC13 |
| bärraket | Atlas D Agena D 289D (AA11) |
| lansera | 28 november 1964 14:22:05 UTC |
| COSPAR ID | 1964-077A |
| SCN | 00938 |
| Specifikationer | |
| Vikt | 260,8 kg |
| Mått |
1,3 × 2,9 m SB spann : 6,9 m |
| Kraft | 170 W |
| Orbitala element | |
| Huvudaxel | 199 591 220 km |
| Excentricitet | 0,17024754 |
| Humör | 2,51° |
| Cirkulationsperiod | 562 888 dagar |
| apocenter | 233 571 130 km |
| pericenter | 165 611 300 km |
| jpl.nasa.gov/missions/ma... | |
| Mediafiler på Wikimedia Commons | |
Mariner-4 ( Eng. Mariner 4 , lit. - sailor), är en automatisk interplanetär station i NASA Mariner Mars-programmet 1964. Rymdfarkosten var avsedd att bedriva vetenskaplig forskning på Mars från en förbiflygande bana, överföra information om interplanetärt rymd och rymd runt Mars. Det var planerat att ta bilder av ytan och genomföra ett experiment på radioförmörkelsen av en signal från stationen vid planeten för att få information om atmosfären och jonosfären.
Mariner 4 är den fjärde NASA-rymdfarkosten i Mariner-serien [1] . Moderorganisationen för design, tillverkning och testning är Jet Propulsion Laboratory (JPL). Utvecklingen av individuella system utfördes av olika industriorganisationer. Utvecklingen av vetenskapliga instrument genomfördes med deltagande av högre utbildningsinstitutioner.
Mariner 4 gjorde den första framgångsrika förbiflygningen av Mars den 14-15 juli 1965 och blev den första rymdfarkosten att ta närbilder av en annan planet och överföra dem till jorden .
Rymdskeppets kropp har en oktaedrisk form 127 cm bred diagonalt och 45,7 cm hög. Huset är inte tätat, tillverkat av magnesiumlegering, uppdelat i åtta fack där elektronisk utrustning, kablar, korrigerande framdrivningssystem, gastankar för attitydkontrollsystemet och kontrollanordningar är placerade. Fyra solpaneler med en spännvidd på 6,88 m (inklusive solsegel monterade på batteriernas ytterkant) är fästa på toppen av enheten. En 116,8 cm högförstärkningsparabolantenn är monterad på fordonets ovansida, och en rundstrålande antenn med lågförstärkning är monterad på en 223,5 cm hög mast monterad bredvid parabolantennen. En enaxlig skanningsplattform är installerad i mitten av den nedre ytan av kroppen, som riktar en TV-kamera monterad på den till Mars . Den totala höjden på enheten är 2,89 meter och vikten är 261 kg.
Ström för alla Mariner 4-system tillhandahölls av 28224 solceller monterade i en 176 × 90 cm panel, som kunde generera upp till 310 W nära Mars, energin lagrades i ett 1200 Wh silver-zink batteri .
För att korrigera banan användes en motor som utvecklade 222 N dragkraft, som gick på en enkomponents bränsle- hydrazin .
Den fullständiga, treaxliga orienteringen av rymdfarkosten åstadkoms av 12 komprimerade kvävedrivna mikromotorer som var monterade i ändarna av solpanelerna. Orienteringssystemet hade tre gyroskop. Orienteringsinformation gavs av fyra solsensorer och antingen en jordsensor eller en Canopus stjärnsensor eller en Marssensor (beroende på var rymdfarkosten var belägen). Mariner 4 var den första rymdfarkost som använde en stjärna som referenspunkt för ett orienteringssystem. I rymdfarkoster som var jordens satelliter eller flög till månen eller Venus användes följande för orientering: Jorden , Månen och Venus , men bara en del av dem upplystes av solen. Under flygningen till Mars var både jorden och Mars för svaga för att fånga sensorerna i attitydkontrollsystemet. Ett annat ljust objekt krävdes, placerat i en stor vinkel mot solen, och Canopus , den näst ljusaste stjärnan på himlen efter Sirius, uppfyllde dessa krav. Därefter användes Canopus som referenspunkt i andra rymdprogram [2] . Solsegel, vart och ett på 0,65 m², fästes vid solpanelernas ytterkanter. Solsegel var delar av ett passivt hjälporienteringssystem.
Kommunikationsutrustningen på Mariner 4 bestod av en duplicerad S- bandsradiosändare och en radiomottagare. Utrustningen kunde skicka och ta emot data genom en rundstrålande antenn med låg förstärkning och en högförstärkningsantenn, vid 8⅓ respektive 33⅓ bps. Data kan också lagras för senare överföring på en inbyggd rull-till-rulle-bandspelare med en kapacitet på 5240 tusen bitar.
Driften av all elektronik var under kontroll av kommandodelsystemet, som kunde bearbeta alla kommandon som mottogs från jorden (29 kommandon i form av ord eller 3 kommandon med ett numeriskt värde som är nödvändigt för att utföra en banakorrigering). Den centrala datorn och programtidsanordningen utarbetade de i minnet lagrade servicekommandona och exekverade sekventiellt med vissa tidsintervall. En klockfrekvens på 38,4 kHz användes som tidsreferens.
Temperaturregimen upprätthölls genom användning av slutarpaneler installerade över 6 fack med elektronik, såväl som flerskikts värmeisolering, skyddsskärmar gjorda av polerat aluminium och speciell bearbetning av yttre ytor.
Den elektroniska utrustningen i Mariner-4 är gjord på diskreta element. Integrerade kretsar användes inte. Det totala antalet elektroniska komponenter (kondensatorer, motstånd, dioder, transistorer etc. 39220). Elektronisk utrustning fungerade i ett vakuum, bara den inbyggda bandspelaren hade ett förseglat fodral.
Följande vetenskapliga instrument är installerade på Mariner-4:
Det var också planerat att installera en ultraviolett fotometer på Mariner-4 för att söka efter atomärt väte och syre i den övre atmosfären. Under den slutliga kontrollen av den sammansatta rymdfarkosten började dock den ultravioletta fotometern, efter 30 timmar i djupt vakuum, att misslyckas med instabiliteter som utgjorde en fara för rymdfarkostens elektronik. Det fanns ingen tid att designa om och testa om Mariner 4 skulle vara redo för den planerade uppskjutningen, och därför måste det vetenskapliga instrumentet tas bort från rymdfarkosten. Den ersattes med en icke fungerande layout istället för fotometerelektronikenheten och en sensorlayout på skanningsplattformen för att inte störa dess mekaniska och termiska balans.
Uppskjutningen den 5 november 1964 av Mariner 3 , den tidigare rymdfarkosten i Mariner-serien, slutade onormalt på grund av att skyddskåpan inte separerade. Efter att ha analyserat orsakerna till lanseringsfelet designade, tillverkade och testade Lockheed en ny kåpa av magnesiumlegering för att ersätta plastkåpan som användes vid nöduppskjutningen. Dessutom ersattes Agena D- systemet för eliminering av övre steget av ett automatiskt system, som delvis kompenserade för viktökningen orsakad av den nya kåpan.
Uppskjutningen ägde rum från Cape Canaverals uppskjutningsplats kl 14:22:01 UTC den 28 november 1964 av en Atlas D bärraket med ett Agena D övre steg . Kåpan som skyddade rymdfarkosten från uppvärmning under de första minuterna av dess flygning i atmosfären släpptes vid en förutbestämd tid efter uppskjutningen. Agena D /Mariner 4 Upper Stage separerades från Atlas D bärraket vid 14:27:23 UTC . Agena D övre steget fungerade från 14:28:14 till 14:30:38 UTC och placerade gruppen i en referensbana runt jorden. Den andra uppskjutningen av den övre etappen, från 15:02:53 till 15:04:28 UTC , satte gänget på en flygbana till Mars . Mariner 4 separerade från det övre steget kl. 15:07:09 UTC . Solpanelerna vecklades ut klockan 15:15:00 UTC och 16 minuter senare, genom lämplig orientering av hela rymdfarkosten, riktades de mot solen . Sedan började Mariner 4 fungera i interplanetärt flygläge.
Efter att ha siktat mot solen följde sökandet efter en andra referenspunkt, som var stjärnan Canopus . Stjärnspåraren var inställd för att svara på alla objekt som är ljusare än en åttondel av ljusstyrkan hos Canopus och mörkare än åtta gånger dess ljusstyrka. Förutom Canopus fanns det 6 sådana objekt som var synliga för stjärnspåraren om Mariner 4 är orienterad mot solen. Det tog mer än en dag att "hoppa" för att hitta Canopus, eftersom sensorn fångade ett annat objekt: ljus från den närliggande jorden , stjärnorna Alderamin , Regulus , Naos , Gamma i stjärnbilden Segel [2] [3] .
I början av flygningen uppstod ofta en rullattitudefelsignal, vilket gjorde att stjärnspåraren tappade pekandet mot Canopus. Vägledning förlorades sex gånger på mindre än tre veckor, varje gång krävdes en rad radiokommandon för att återställa den. Efter att ha studerat felet kom experter till slutsatsen att detta beteende hos Mariner 4 berodde på små partiklar som av okänd anledning separerade från rymdfarkosten och drev i synfältet för stjärnspåraren. Solljuset som reflekterades från partiklarna manifesterade sig som ett sken motsvarande skenet av en ljus stjärna, så passagen av en partikel i synfältet för sensorn orsakade en rullorienteringsfelsignal. När ljusstyrkan hos en partikel överskred den övre gränsen på åtta gånger ljusstyrkan för Canopus, slutade rymdfarkosten automatiskt att orientera sig mot den och började en bankvändning för att söka efter en ny stjärna. Radiokommandot för att ta bort den övre gränsen sändes den 17 december 1964. Gränsen infördes ursprungligen för att förhindra orienteringen av stjärnspåraren mot jorden , men efter avvikelsen krävdes den inte. Det fanns inga ytterligare förluster av vägledning till Canopus, även om rullorienteringsfelsignalen dök upp 38 gånger till före mötet med Mars [2] .
Flygningen till Mars varade i 7½ månader. Banan korrigerades i mittsektionen. Det var ursprungligen planerat att hållas den 4 december 1964, men på grund av förlusten av att peka stjärnspåraren på Canopus sköts korrigeringen upp. Rättelsen gjordes den 5 december. Korrigeringsmanövern bestod av att ändra rymdfarkostens orientering till strikt definierade vinklar (pittning med -39,16 grader och krängning med 156,08 grader), köra motorn i 20,07 sekunder och återställa den ursprungliga orienteringen med hjälp av rullning och stigning. Lufthastighetsändringar utfördes med ett fel på mindre än 2,5 %, stignings- och rullsvängar med ett fel på mindre än 1 %. Efter en lyckad korrigeringsmanöver flög Mariner 4 nära Mars på ett avstånd nära den ursprungligen planerade.
Mariner 4 flög nära Mars den 14-15 juli 1965. Den 14 juli, klockan 15:41:49 UTC , byttes Mariner 4 till planetariskt utforskningsläge. TV-kameran startade sitt arbete klockan 00:18:36 UTC den 15 juli, 21 hela bilder och 22 partiella bilder (21 rader) togs emot. Fotografierna togs genom röda eller gröna filter, med par av dem överlappade för att få mer information om färgen på ytan. Antalet bildelement var 200×200, antalet ljusstyrkenivåer var 64 (240 000 bitar, 200 rader med 200 pixlar, 6 bitar per pixel). Bilderna var placerade på Mars yta längs en smal intermittent båge. Bågen startade från 40° N. latitud, 170° öster D., korsade ekvatorn, passerade nära 35 ° S. latitud, 200° öster och korsade terminatorn vid 50° S. latitud, 255° öster e. Bilderna registrerar cirka 1 % av hela planetens yta. Den första bilden visar den ljusa delen (kanten) av Mars, bild 19 fångar kvällsterminatorn, och de tre sista, d.v.s. 20,21,22, falla på obelysta ytor. Bilderna som togs lagrades på den inbyggda bandspelaren . Bilderna togs på olika avstånd, med minimum 11 800 km. Den 15 juli klockan 01:00:57 UTC passerade rymdfarkosten från Mars på ett avstånd av 9846 km. Klockan 2:19:11 UTC var Mariner 4 bakom Mars, signalen från enheten stannade. Klockan 03:13:04 UTC återupptogs signalen från enheten. Efter en förbiflygning nära Mars byttes Mariner 4 till flygläge längs en interplanetär bana. Överföringen av bilder till jorden började 8,5 timmar efter att signalen återupptogs och fortsatte till den 3 augusti. Det tog 8,66 timmar att överföra en bild med 8,33 bps. Alla ögonblicksbilder överfördes två gånger för att säkerställa att det inte fanns några saknade eller korrupta data. Överföringen av bilder skedde från ett avstånd av mer än 216 miljoner km.
Mariner 4 har framgångsrikt slutfört större delen av sin planerade utforskning av Mars.
Den 30 augusti 1965 undersöktes himlen. Överföringen till jorden av de första fem bilderna, som erhölls på alla nivåer av förstärkning av tv-utrustning, avslutades den 2 september. Eftersom det inte fanns några ljusstarka stjärnor i TV-kamerans synfält, erhölls data endast relaterade till elektronik. Det första försöket att skjuta himlen den 21 augusti, när den ljusa stjärnan Altair föll in i synfältet och det var möjligt att få information om det optiska systemet för tv-kameran och elektroniken, avbröts på grund av fel i markspårningsstationen . Undersökningen var nödvändig för att ge en "inifrån" av den möjliga suddigheten av Mars-bilder. Den möjliga imbildningen var resultatet av någon okänd process i tv-utrustning.
I september försvagades signalen från Mariner-4 ständigt, eftersom felet i orienteringen av den paraboliska antennen mot jorden ökade, och den 1 oktober närmade den sig känslighetströskeln för Goldstone-spårningsstationens mottagare. Den 1 oktober, när Mariner 4 befann sig på ett avstånd av 309,2 miljoner km, byttes sändaren och mottagaren till en lågförstärkningsantenn på kommando från jorden (för att säkerställa återställandet av kontrollen över rymdfarkosten 1967), och telemetrimottagning fr.o.m. rymdfarkosten upphörde 22:05:07 UTC . [fyra]
Kontakten med Mariner 4 återupptogs under andra halvan av 1967.
Den 12-21 augusti genomfördes en dygnet-runt-mottagning av data från Mariner-4 och Mariner-5. Vid denna tidpunkt var Mariner 5, Earth och Mariner 4 placerade längs en rak linje som löper radiellt från solen. Av störst intresse var data om solvinden och magnetfältet.
Den 15 september registrerade en kosmisk dammdetektor 17 mikrometeoritnedslag på 15 minuter. Mikrometeoritskuren ändrade rymdfarkostens orientering och skadade troligen något dess termiska skydd. Senare föreslog forskare att rymdfarkosten flög nära resterna av kometen D/Swift och passerade på ett avstånd av cirka 20 miljoner km från dess kärna [5] [6] .
Den 25 oktober genomfördes den andra korrigeringen av banan. Eftersom Mariner 4 hade varit i flygning i mer än två år, gav den framgångsrika driften av det korrigerande framdrivningssystemet viktig information tillämplig för framtida rymdprogram.
Den 26 oktober ändrades datahastigheten från 33 bps till 8 bps för att tillåta en bandinspelad bild av Mars att överföras till jorden. Rymdfarkosten överförde framgångsrikt den andra halvan av bild 16 och den första halvan av bild 17.
Den 7 december upphörde det komprimerade kvävet för attitydkontrollsystemet. Den 10 och 11 december registrerades totalt 83 mikrometeoritnedslag, vilket ändrade orienteringen på Mariner 4, vilket ledde till en minskning av kraften hos radiosignalen som tas emot från rymdfarkosten. Den 21 december 1967 upphörde kommunikationen med Mariner 4.
Rymdfarkosten befinner sig för närvarande i en heliocentrisk bana [7] .
Den totala mängden data som överfördes av Mariner-4 till jorden uppgick till mer än 50 miljoner bitar (cirka 6 megabyte ). Under 307 dagar från 28 november 1964 till 1 oktober 1965 mottogs cirka 50 miljoner bitar. Alla vetenskapliga instrument fungerade normalt, förutom Geigerräknaren , som misslyckades i februari 1965. Dessutom, den 8 december 1964, fungerade solplasmadetektorn felaktigt på grund av ett trasigt motstånd i högspänningskretsen, men ingenjörerna kunde omkalibrera detektorn, med hänsyn till detta haveri, och korrekt tolka de erhållna uppgifterna [8 ] .
Kvaliteten på de erhållna bilderna av Mars var låg. Det tog lång tid att bearbeta digitala data på en dator för att eliminera defekter och brus, samt för att öka kontrasten i bilder. Slutrapporten med bearbetade bilder publicerades i december 1967. I de första sju bilderna av Mars är solens zenitavstånd litet, inte mer än 30°, och följaktligen skapar reliefen få skuggor. När undersökningsområdena flyttade in på södra halvklotet blev solens höjd mindre och mindre och bild 19 faller i skymningsområdet. Bild 3 visar den första urskiljbara detaljen av reliefen - en del av Ork (patera) elliptiska fördjupning, vars dimensioner är 380x140 km. De mest intressanta är 11 bilder - från 5 till 15. Bild 5 visar Mars kratrar för första gången. På bild 7 är ytan tätt beströdd med kratrar. Bild 9 visar kluster av kratrar. Bild 11 visar tydligt en stor krater med en diameter på 156,58 km (kratercentrumkoordinater 34,68°S och 195,76°W) och alla kratrar över 5 km i diameter. Solen stod lågt (zenitavstånd 47°), regionen fotograferades från ett avstånd av 12500 km och täcker ett område på cirka 270 km gånger 240 km. Den stora kratern heter Mariner efter Mariner 4. Bild 14 visar kratrar med frostade åsar (inte överraskande mitt på vintern på södra halvklotet) och starkt upplysta centrala kullar, eftersom solen var ganska låg (60° zenitavstånd). Bild 15 har också kratrar omgivna av en vit ring - solen var ännu lägre här (zenitavstånd 66°).
På bilder tagna av Mariner 4 är Mars krateryta mycket lik Månens yta . Men information från Mariner 6 och Mariner 7 visade att en sådan yta inte finns på hela Mars, utan bara i äldre områden fotograferade av Mariner 4. Veiling märktes på bilderna av Mariner 4, vilket ledde till slutsatsen att det råder en disig atmosfär på Mars upp till höjder av 150 km. Mariner 6 och Mariner 7, där det inte finns någon beslöja i bilderna, motbevisade dock atmosfärens grumlighet. Tydligen var optiken hos TV-kameran Mariner-4 förorenad. [9]
Baserat på radioockultationsexperimentet slogs det fast att Mars atmosfär inte överstiger 1% av jordens densitet och består huvudsakligen av koldioxid (med hänsyn till spektroskopiska observationer från jorden, fann man att koldioxiden är minst 80 %). Atmosfärstrycket vid ingångspunkten för Mariner 4 över Mars är cirka 4,9 millibar (490 Pa), vid soluppgångspunkten cirka 8,4 millibar (840 Pa). Före Mariner 4:s flygning trodde astronomer att atmosfärstrycket på Mars var cirka 85 millibar, och Mars atmosfär bestod huvudsakligen av kväve. Det fastställs också att dagtemperaturen var -100 grader Celsius.
Magnetiska fält [10] [11] , strålningsbälten från Mars [12] och dammbälten har inte upptäckts.
Kratrar och en tunn atmosfär [9] [13] är tecken på en planet som utsätts för rymdens svåra förhållanden, och skingra hoppet om att hitta intelligent liv på Mars. Bilder på planeten förändrade forskarsamhällets uppfattning om livet på Mars [3] [14] . Efter Mariner 4:s flygning kom de flesta forskare till slutsatsen att om det fanns liv på Mars skulle dess former vara mindre och mer primitiva.
Sökandet efter liv på jorden med hjälp av flera tusen kilometers upplösningsfotografier tagna från meteorologiska satelliter avslöjade inga tecken på det i de allra flesta av dessa fotografier, därför kunde det, enligt andra forskare, baserat på 22 fotografier tagna av Mariner 4, inte anses vara intelligent att det inte fanns något liv på Mars [15] .
Bild 1. Handfärgad utskrift av digitalt insamlad data från den första Mariner-bilden 4. Den första närbilden av Mars, tagen innan data konverterades till ett fotografi.
Bild 1. Den första bilden någonsin av Mars tagen av en rymdfarkost på nära avstånd. Bilden täcker cirka 330 km bred och 1200 km från lem till nedre kant. Kontrasten förstärks genom bearbetning av digitalt erhållen data på en dator.
Kombinerat foto bestående av 1 och 2 bilder, Mars atmosfären är synlig.
Ett kombinerat foto bestående av 9 och 10 bilder.
Ögonblicksbild 11.
Kombinerat foto bestående av 11 och 12 bilder.
Ögonblicksbild 15.
| NASA :s Mariner - program _ | |
|---|---|
| Utforskning av Mars med rymdskepp | |
|---|---|
| Flygande | |
| Orbital | |
| Landning | |
| rovers | |
| Marshalls | |
| Planerad |
|
| Föreslog |
|
| Misslyckad | |
| Inställt |
|
| se även | |
| Aktiva rymdfarkoster är markerade med fet stil | |
| |
|---|---|
|
| |
| Fordon som avfyras av en raket är åtskilda av ett kommatecken ( , ), uppskjutningar är åtskilda av en interpunct ( · ). Bemannade flyg är markerade med fet stil. Misslyckade lanseringar är markerade med kursiv stil. | |