Mariner-7

Mariner-7 ( eng.  Mariner 7 , lit. - sjöman, Mariner Mars 69B ) - en automatisk interplanetär station i NASA:s Mariner Mars-program 1969. Rymdfarkosten var avsedd för vetenskaplig forskning av Mars från en förbiflygande bana.

Det var planerat att ta bilder av planetens yta, för att få information om atmosfären och jonosfären.

Mariner 7 är tredje generationens rymdfarkost i Mariner -serien . 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. Designen började i slutet av 1965. och slutade i princip 1967.

Mariner 7 gjorde en framgångsrik förbiflygning av Mars den 5 augusti 1969 . Klockan 05:00:49 UT var minimiavståndet från planeten 3430 km.

Mariner 7 är den andra rymdfarkosten som har genomfört en studie av sammansättningen av Mars atmosfär med hjälp av spektroskopiska tekniker och bestämning av yttemperatur från mätningar av infraröd strålning.

Konstruktion

Rymdskeppets kropp har formen av en oktaeder 138,4 cm bred och 45,7 cm hög. Magnesiumlegeringshölje, ej tätat. Fyra solpaneler med en spännvidd på 5,79 m är fästa på toppen av enheten. En parabolantenn med 116,8 cm hög förstärkning är monterad ovanpå båten, medan en rundstrålande antenn med låg förstärkning är monterad på en 223,5 cm hög mast bredvid parabolantennen. Rymdfarkostens totala höjd var 3,35 meter, och massan var 411,8 kg. Skrovet är uppdelat i åtta fack som inrymde elektronisk utrustning, kablar, korrigerande framdrivningssystem, gastankar för attitydkontrollsystemet och kontrollanordningar. En tvåaxlig skanningsplattform är placerad i mitten av husets nedre yta.

Ström för alla Mariner-7-system tillhandahölls av 17472 fotoceller , monterade i fyra paneler som mäter 215 × 90 cm, som kunde generera upp till 449 W nära Mars, energin lagrades i ett 18-cellers silver-zink-batteri med en kapacitet på 1200 Wh.

För att korrigera banan användes en motor som utvecklade 222 N dragkraft, som arbetade på ett enkomponents hydrazinbränsle .

Den fullständiga treaxliga orienteringen av rymdfarkosten åstadkoms av 12 komprimerade kvävedrivna mikromotorer som var monterade i ändarna av solpanelerna. Orienteringssystemet hade tre gyroskop. Information om rymdfarkostens orientering gavs av solsensorer (två huvud- och fyra extra) och sensorn för stjärnan Canopus .

Kommunikationsutrustningen på Mariner-7 bestod av en duplicerad S-band (2195 MHz) radiosändare med en effekt på 20 watt och en radiomottagare. Utrustningen kan skicka och ta emot data genom en rundstrålande antenn med låg förstärkning och en riktad antenn med hög förstärkning. Dataöverföringshastigheten genom en parabolisk riktad antenn är 16200 bps. Data kan också lagras för efterföljande överföring på de inbyggda bandspelare: en digital kapacitet på 13 000 000 bitar och en analog kapacitet på 120 000 000 bitar.

Driften av all elektronik styrdes av ett kommandodelsystem som kunde bearbeta vilket som helst av de kommandon som mottogs från jorden (53 direkta kommandon i form av ord, 5 kontrollkommandon eller 4 kommandon med ett numeriskt värde som krävs för att utföra en banakorrigering). Centraldatorn och programtidsenheten med en totalvikt på 11,8 kg utarbetade de i minnet lagrade servicekommandona, som utfördes sekventiellt med vissa intervall. En klockfrekvens på 2,4 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.

Var och en av tredje generationens rymdfarkoster, d.v.s. Mariner-6 och Mariner-7, använde ett stort antal integrerade kretsar (2682 stycken). Det totala antalet elektroniska komponenter (kondensatorer, resistorer, dioder, transistorer, integrerade kretsar, etc.) är 24520. Vid konvertering av integrerade kretsar till diskreta element är det totala antalet elektroniska komponenter 98764. Den elektroniska utrustningen arbetade endast i vakuum. ombord på bandspelare hade ett förseglat fodral. För att realisera funktionaliteten hos Mariner 7 som väger 411,8 kg med hjälp av diskreta element, skulle en rymdfarkost som väger mer än 1 ton krävas. Detta var åsikten från specialister från Jet Propulsion Laboratory, utvecklarna av rymdfarkosten Mariner [1] .

Vetenskapliga instrument

Följande vetenskapliga instrument är installerade på Mariner-7:

• ultraviolett spektrometer;
• två-kanals infraröd spektrometer;
• två-kanals infraröd radiometer;
• en tv-kamera med smal vinkel för att ta bilder av Mars;
• vidvinkel-tv-kamera för att ta bilder av Mars.
• Inga vetenskapliga instrument krävdes för radioockultationsexperimentet

Vetenskapliga instrument placeras på en tvåaxlig skanningsplattform. Plattformen riktar instrument till specificerade områden på ytan under passagen av Mariner nära Mars.

En tv-kamera med smal vinkel på ett avstånd av 3500 km från Mars yta kunde fotografera en yta på 72x84 km, med urskiljbara ytdetaljer på 300 m, och en vidvinkel-tv-kamera en sektion på 720x840 km med en upplösning på 3 km. Kameralinsen skapade en rektangulär bild på 9,6x12,3 mm i storleken på vidicon. Den omvandlades till en tv-bild bestående av 704 linjer med 935 element per rad, varje element kodades i 256 ljusstyrkanivåer. Således innehöll varje bild cirka 5 000 000 bitar av information, cirka tjugo gånger mer än Mariner 4-bilden.

Forskningsprogram:

• Erhålla bilder för att studera tillståndet och egenskaperna hos Mars yta, såväl som moln, dis i atmosfären;
• Studie av atmosfärens sammansättning med hjälp av spektroskopiska tekniker;
• Bestämning av atmosfäriska parametrar (inklusive tryck) baserat på data från radioförmörkelseexperimentet;
• Bestämning av yttemperaturen från mätningar av Mars infraröda strålning.

All vetenskaplig utrustning ombord var avsedd för utforskningen av Mars; Mariner-7 genomförde inga experiment för att studera interplanetariskt rymd [2] .

Flygförlopp

Starta

Mariner 7 lanserades den 27 mars 1969 från Cape Canaverals kosmodrom av en Atlas-SLV3C bärraket med ett Centaurus D övre steg .

Korrigeringen utfördes den 8 april 1969 med motorn påslagen i 7,6 sekunder.

Flyby of Mars

Mars fotograferades i två steg: 1) när man närmade sig planeten och 2) när man passerade i nära anslutning till planetens yta.

2 timmar före den första inspelningssessionen av Martian-skivan gav programtidsenheten kommandon för att värma upp vetenskapliga instrument, slå på datakonverteringssystemet, bandspelare och skanningsplattformens mekanism. Den infraröda sensorn för långdistansfångst av Mars är påslagen, vilket genererar en riktning till mitten av planetens skiva. Skanningsplattformen arbetar i det automatiska spårningsläget baserat på signalerna från denna sensor. Mariner 7 genomförde tre sessioner med att fotografera planetens skiva med en smalvinkelkamera. Den första sessionen på 20 timmar började på ett avstånd mellan planeten och Mariner-7 lika med 1716000 km. De resulterande bilderna spelades in på en analog bandspelare och, efter slutet av fotograferingssessionen, togs emot på 63-metersantennen till Goldstones djuprymdkommunikationsstation på tre timmar. Inspelningen av bilder på magnetbandet har raderats. Den andra sessionen varade i 20 timmar. De resulterande bilderna överfördes till jorden och inspelningen raderades. Den tredje sessionen varade också i 20 timmar. Den tredje sessionen avslutades på ett avstånd av 127 000 km från Mars. Inspelningen raderades efter överföringen av bilderna till jorden. Mariner 7 tog 93 bilder på långt avstånd.

Med ytterligare närmande till Mars, fångas planetens horisontlinje av två smalvinkla horisontsensorer, och skanningsplattformen växlas till läget för skanning längs planetens skiva. Gränserna för skanning längs två axlar är 215 och 64 grader. Resultaten av mätningar av planetens fysiska parametrar och dess atmosfär längs skanningsbanan som periodiskt korsar planetens skiva registreras i en digital kod på en bandspelare. Samtidigt erhålls tv-bilder av enskilda regioner på Mars längs skanningsbanan.

Mariner 7 fotograferade först på nära håll ett avsnitt som började norr om ekvatorn och sträckte sig åt sydost. Hellespontusregionen och Hellas öken ligger på denna plats. Mariner 7 fotograferade sedan sydpolmössan. Baserat på resultaten av undersökningen av Mars på stort avstånd, som genomfördes av Mariner 6, ändrades bildprogrammet för Mariner 7 och istället för de tidigare planerade tre vidvinkelbilderna, fem vidvinkelbilder av den södra polarlock erhölls.

Mariner 7 flög förbi Mars klockan 05:00:49 UT den 5 augusti 1969. Minsta distans var 3430 km klockan 05:00:49 UT den 5 augusti. Rymdfarkosten befann sig vid det ögonblicket på ett avstånd av mer än 96 miljoner km från jorden. Mariner 7 tog 33 närbilder som spelades in på en analog bandspelare. Data från vetenskapliga instrument och bilder under de närmaste dagarna överfördes till jorden. Sedan fortsatte Mariner-7 att arbeta i det interplanetära flygläget.

På grund av problem med kylsystemet kyldes den första kanalen i den infraröda spektrometern inte tillräckligt, så mätningar i intervallet 6-14 mikron kunde inte utföras.

Slut på flygning

Den automatiska interplanetära stationen Mariner 7 befinner sig i en heliocentrisk bana .

Vetenskapliga resultat

Mariner 6 och Mariner 7 tog närbilder av cirka 20 % av Mars yta med en vidvinkel-TV-kamera. Ytområden av tre typer identifierades: 1) områden täckta med kratrar, 2) kaotiska områden täckta med ett oordnat nätverk av korta åsar och dalar 1-3 km breda och 2-10 km långa, 3) områden utan reliefdetaljer. Det finns inga kratrar eller andra reliefegenskaper i Hellas ljusa runda område, upp till upplösningsgränsen för en smalvinkelkamera på cirka 300 m. Det finns många övergångsalternativ mellan dessa tre typer. Två typer av kratrar har hittats: stora flatbottnade kratrar och små kittelformade kratrar. Värdet på förhållandet mellan kraterns diameter och djupet är från 100 till 1. Vissa oaser identifieras med stora kratrar med mörk botten (Juventae Fons) eller grupper av kratrar (Oxia Pallus). Marskanaler känns igen som långsträckta fasta mörka formationer (Agathodaemon, Cerberus), som linjära kedjor av flera kratrar med mörk botten (Cantabras, Gehon), som kedjor av oregelbundet formade mörka fläckar.

En av närbilderna av Mariner 7 fångar skuggan av Phobos på Mars skiva. Vid analys av bilden fastställdes att Phobos är elliptisk i tvärsnitt, dess dimensioner är två gånger de som beräknats av J. Kuiper och dess ytalbedo är 5-6%.

I atmosfären, enligt ultraviolettspektrometern, upptäcktes inte kväve och kväveoxider. Före Mariner 4:s flygning trodde astronomer att Mars-atmosfären huvudsakligen bestod av kväve och föreslog, utifrån denna premiss, modeller för atmosfärens sammansättning. Baserat på Mariner-4 radioockultationsexperiment, med hänsyn till spektroskopiska observationer från jorden, fann man att koldioxiden är minst 80 %. Spektrometriska mätningar av Mariner-6 och Mariner-7 visade att atmosfären består av 98 % koldioxid.

En infraröd spektrometer detekterade band av fast CO 2 . Polarlocken är åtminstone delvis sammansatta av fast koldioxid.

Mariner 7 mätte temperaturen i 200 områden av den södra polarmössan med hjälp av en infraröd radiometer. Den lägsta temperaturen når -153 °C. Denna låga temperatur bekräftar att polarlocken åtminstone delvis består av fast koldioxid.

Yttemperaturerna som mättes med den infraröda spektrometern var signifikant, med cirka 50 grader, högre än de temperaturer som uppmättes av den infraröda radiometern. Kanske är orsaken till avvikelsen att synfältet på radiometern är mycket mindre än synfältet på spektrometern.

Atmosfären ljudades med hjälp av radioockultationsmetoden. Mariner-7-signalen sändes med en frekvens på 2195 MHz. Rymdskeppet försvann bakom skivan av Mars i regionen av den södra polarmössan, nära den mörka regionen Hellespontica Depressio 60 s. sh., 332 tum. e. Trycket där var 3,8 mb. Radioförmörkelsen varade i 40 minuter. Mariner 7 dök upp bakom Mars skiva vid koordinaterna 37 s. sh., 148 c. d.

Intressanta fakta

• Till skillnad från de sovjetiska automatiska interplanetära stationerna Mars är kroppen av de automatiska interplanetära stationerna i Mariner -serien inte lufttät.
• Till skillnad från de sovjetiska automatiska interplanetära stationerna Mars använder de automatiska interplanetära stationerna Mariner-6-Mariner-10 ett stort antal integrerade kretsar.
• 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.

Se även

• Mariner (KA)  - automatiska interplanetära stationer i Mariner-serien
• Mariner 4  är en automatisk interplanetär station. Den första utforskningen av Mars från en förbiflygande bana. Första närbilderna.
• Mariner-6  är en automatisk interplanetär station. Utforskning av Mars från en förbiflygande bana. Den första studien av sammansättningen av Mars atmosfär med hjälp av spektroskopiska tekniker. Första yttemperaturmätningarna.
• Mariner 9  är en automatisk interplanetär station. Mars första konstgjorda satellit.
• Utforskning av Mars  - En översikt över utforskningen av Mars med klassiska astronomimetoder och med hjälp av rymdfarkoster.

Anteckningar

1. ↑ Norris. Rymdfarkosten "Mariner-69". - M .: Frågor om raketteknik, 1969 nr 9. - 3-14 s.
2. ↑ Mariner 7 . Datum för åtkomst: 6 december 2013. Arkiverad från originalet 27 februari 2017. (obestämd)

Litteratur

• Micho Sh . Planeten Mars. - M . : Mir, 1970. - 224 sid.

• Konashenok V.N., Kondratiev K.Ya. Nytt om Venus och Mars. - L . : Gidrometeoizdat, 1970. - 51 sid.

• Leighton R. Mars yta. - M .: Earth and the Universe, 1971 nr 2. - 39-41 sid.

• Norris. Rymdfarkosten "Mariner-69". - M .: Frågor om raketteknik, 1969 nr 9. - 3-14 s.

• Nytt om Mars. - M . : Mir, 1974. - 195 sid.

• Bronshten V. A. Planet Mars. — M .: Nauka, 1977. — 96 sid.

Länkar

• Mariner 7 på NASA:s webbplats
• Mariner 7 på NASA:s webbplats
• Mariner-7 på Jet Propulsion Laboratorys webbplats
• Leighton R. Surface of Mars M. Uspekhi fizicheskikh nauk, vol. 103, 1971, nummer 4, sid. 755-768.
• Bilder av Mars tagna av Mariner 7, på NASA:s webbplats