Авиация Викинг-1

06 июля 2011


Оглавление:
1. Викинг-1
2. Результаты
3. Проверка Общей теории относительности



первый из двух космических аппаратов, направленных к Марсу в рамках программы НАСА «Викинг». Состоял из двух частей: орбитального и спускаемого аппаратов. Это был первый космический корабль, который успешно примарсился на поверхность Марса и полностью выполнил свою задачу. Является рекордсменом второй по продолжительности миссии на поверхности Марса, проработав 6 лет и 116 дней.

Цели

Был запущен при помощи ракетоносителя 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 начал процедуру выхода на околомарсианскую орбиту, через двое суток орбита стабилизировалась с параметрами: перицентр — 1513 км, апоцентр — 33000 км, период обращения — 24.66 часа. Посадка отделяемого аппарата на поверхность Марса была запланирована на 4 июля 1976 года, в двухсотлетие со дня независимости США. Однако изображения первоначально запланированного места посадки показали, что оно оказалось не слишком подходящим для безопасного примарсения. Посадка была отложена до нахождения более подходящего места. Спускаемый аппарат отделился от орбитального в 08:51 UT 20 июля и приземлился в 11:53:06 UT. Это была первая попытка США в высадке на Марс.

Орбитальный аппарат

Оборудование орбитального аппарата состояло из двух видиконовых камер для получения видеоизображения, инфракрасного спектрометра для составления карт водяного пара в марсианской атмосфере, инфракрасного радиометра для составления тепловой карты планеты и ретранслятора, для передачи информации со спускаемых аппаратов. Основные задачи орбитальным аппаратом были выполнены к 15 ноябрю 1976 года, за 11 дней до внешнего солнечного соединения. Расширенная миссия началась 14 декабря 1976, после окончания солнечного соединения. В феврале 1977 года был осуществлён ряд сближений с естественным спутником Марса Фобосом. 11 марта 1977 года перицентр орбиты был уменьшен до 300 км. Незначительные корректировки орбиты производились в течение всей миссии. В первую очередь корректировки были заключены в изменении шага смещения планетоцентрической долготы с каждым облётом планеты. 20 июля 1979 года перицентр орбиты был увеличен до 357 км. 7 августа 1980 года орбита была увеличена с 357 × 33943 км до 320 × 56000 км для предотвращения столкновения с Марсом и его загрязнения до 2019 года. В 1978 году Викинг-1 начал испытывать нехватку газа, использовавшегося для корректировки орбиты, но за счет тщательного планирования инженеры сочли возможным продолжить получение научных данных на щадящем потреблении газа в течение ещё двух лет. В конце концов запасы газа были полностью истощены, и 17 августа 1980 года все операции были прекращены. На этот момент аппарат совершил 1489 витков вокруг Марса.

Спускаемый аппарат

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 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. 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 еще 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. Встроенные в ноги алюминиевые амортизаторы смягчили посадку.

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 приземления осталось неизрасходованным порядка 22 кг топлива.

Спускаемый аппарат приземлился на западе «Равнины Хриса» в точке с координатами 22,697° с.ш. 48,222° в.д. на высоте −2,69 км относительно референц-эллипсоида с экваториальным радиусом 3397,2 км и сжатием 0,0105.

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

Передача первого изображения поверхности началась уже через 25 секунд после приземления и заняла 4 минуты. В течение этих минут спускаемый аппарат произвёл самоинициализацию. Он выдвинул узконаправленную антенну для прямой связи с Землёй и развернул метеорологическую штангу с датчиками. В следующие 7 минут была произведена съёмка 300° 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. Так же оказалась застрявшей механическая штанга со скребком для сбора образцов, но спустя пять дней её удалось освободить. Не смотря на всё это, номинально эксперименты были выполнены. Спускаемый аппарат имел 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.

Оборудование аппарата составляло:

  • два фототелевизионных устройства;
  • 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;
  • рентгенофлуоресцентный 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.
Траншея, вырытая грунтозаборником.
Фото «Викинга-1», сделанное «Марсианским разведывательным спутником» в декабре 2006 года.

Для помещения в приёмные устройства последних трёх приборов проб грунта служил грунтозаборник, вынесенный на трёхметровой штанге и снабжённый скребком для прокапывания траншей. Скребок позволял также определять механические характеристики грунта, а магниты, установленные на скребке, — собирать частицы магнитных материалов для последующей съёмки их ФТУ с использованием увеличивающего зеркала.

В январе 1982 года спускаемый аппарат «Викинг-1» был переименован в «Станцию-мемориал Томаса Матча» в память руководителя команды по фотографированию поверхности Марса. Аппарат проработал 2245 солов до 11 ноября 1982, когда ошибочная команда, отправленная управлением с Земли, привела к потере контакта. Команда была предназначена для обновления программы, отвечающей за управление зарядкой, уже теряющих емкость, батарей. Однако в результате были непреднамеренно перезаписаны данные, используемые для ориентирования антенны. В последующие четыре месяца попытки установить связь с аппаратом, основанные на предполагаемом положении антенны, не привели к успеху. В декабре 2006 года «Викинг-1» был сфотографирован на поверхности Марса «Марсианским разведывательным спутником».





Просмотров: 1187


<<< Вертикальный космический зонд
Гарпун (КА) >>>