Marinovat 4

Mariner 4
Space Probe (Mars) Popis tohoto obrázku, také komentován níže Umělecké ztvárnění sondy Mariner 4 ve vesmíru. Všeobecné údaje
Organizace NASA
Stavitel Laboratoř tryskového pohonu
Program Marinovat
Pole Pozorování planety Mars
Typ mise Planetová sonda
Počet kopií 2
Postavení Mise splněna
Ostatní jména Marinovaný
Spouštěcí základna Cape Canaveral, LC-12
Zahájení 28. listopadu 1964v
14:22:01 UT
Spouštěč Atlas - Agena D # 12
Přehled o Březen,
Konec mise 31. prosince 1967
Doba trvání 1119 dní
Identifikátor COSPAR 1964-077A
Stránky www.jpl.nasa.gov/missions/mariner-4
Technická charakteristika
Mše při startu 260,8 kg
Pohon Chemikálie
Ergoly Hydrazin
Kontrola postoje Stabilizováno ve 3 osách
Zdroj energie Solární panely
Elektrická energie 700 wattů
Obíhat
Obíhat Heliocentrický
Periapsis 1,1086 AU
Apoapsis 1,5731 AU
Doba 567,11 dnů
Sklon 2,54 374 °
Hlavní nástroje
Experiment s televizní kamerou Mars Televizní kamerový systém
Heliový magnetometr Meziplanetární magnetické pole
Solární plazmová sonda Čidlo slunečního větru
Zachycený detektor záření Radiační detektor
Detektor částic Radiační pás a sluneční částice
Kosmický paprsek Studie kosmického záření
Kosmický detektor prachu Kosmický detektor prachu
Marsův zákrytový experiment Marsův okultní experiment
Experiment s nebeskou mechanikou Experiment s nebeskou mechanikou

Mariner 4 je čtvrtá vesmírná sonda v programu Mariner . Bylo zahájeno NASA dne28. listopadu 1964fotografovat planetu Mars . Provádí první let nad planetou Mars, vysílá první snímky povrchu Marsu a ve skutečnosti také první detailní snímky jiné planety. Fotografie sterilního kráterem posypaného povrchu ohromují vědeckou komunitu. Celkové náklady na Mariner 4 mise je US $ 83,2 milionu .

souhrn

NASA schválila dvě vesmírné sondy pro projekt Mariner z roku 1964 v roce Listopad 1962. Hlavním cílem Mariner 4, přezdívaného Mariner-D, je fotografovat povrch planety Mars pomocí jediné televizní kamery namontované na platformě, která dokáže během letu přeletět a vyslat až 22 snímků po cestě z téměř osmi měsíců je na Zemi a provádět vědecká měření.

Mariner 4 je vesmírná sonda používaná pro planetární průzkum v režimu vznášení a představuje první úspěšný přelet planety Mars a posílá první snímky povrchu Marsu. Představují první obrazy jiné planety vyslané z hlubokého vesmíru. Mariner 4 je navržen k provádění vědeckých pozorování planety Mars a k jejich přenosu na Zemi.

Dalšími cíli mise je provádět měření magnetického pole a částic meziplanetárního média umístěného v blízkosti planety Mars a poskytnout technické zkušenosti a znalosti pro dlouhodobé meziplanetární lety .

Popis vesmírného vozidla

Mariner 4 je kosmická loď 260,8 kg. Elektrickou energii pro všechny experimenty a funkce poskytuje 28 244 fotovoltaických článků namontovaných na čtyřech solárních panelech určených k nasazení za letu. Články poskytují 700 W elektrické energie, která se převádí do různých forem pro provoz vesmírné sondy a dobíjení palubní baterie. Při letu nad planetou Mars produkují 300 W, což představuje bezpečnostní rezervu pro užitečné zatížení.

Kosmická sonda Mariner 4 se skládá z osmihranné plošiny s úhlopříčkou 127  cm a výškou 45,7  cm . K horní části podvozku jsou připevněny čtyři solární panely o rozměrech 176 × 90 cm rozšířené o solární panely  0,65  m 2 , což dává vozidlu rozpětí křídel 6,88  m . 116,8 cm průměr pevné vysoký zisk  satelitní anténa je umístěn ve středu horní části plošiny, zatímco nízký zisk všesměrová anténa je namontována na konci 2,235 a m stožáru  vložený na úpatí podobenství. Celková výška vesmírné sondy je 2,89  m .

Ve spodní části plošiny je televizní kamera namontována na její vyhlídkovou plošinu. Osm stran osmiboké plošiny tvoří koše pro elektronická zařízení a pohonný systém pro korekci kurzu. Uvnitř této platformy jsou rezervy paliva pro pohon a řízení polohy , které tak těží z prostoru s řízenou teplotou. Teplota je řízena tepelnou izolací, radioaktivitou různých povrchů a je regulována pohyblivými žaluziemi na šesti z osmi stran osmiúhelníku. Vědecké nástroje jsou umístěny mimo platformu.

Akumulátor stříbra a zinku 1200  Wh se používá během fáze, ve které jsou solární panely nejsou orientované na slunci .

Hlavní pohon zajišťuje motor 222  N na monopropellant hydrazin ovládající jeho raketový motor čtyřmi tryskovými kormidly, umístěnými na jedné straně plošiny. Řízení polohy je ovládáno 6 páry trysek studeného plynného dusíku umístěnými na koncích solárních panelů, třemi gyroskopy a mimochodem solárními lopatkami. Postoj sondy je uzamčen ve sklonu a vybočení pomocí solárních ukazatelů, které ji automaticky orientují na Slunce, poté je válec nastaven vyhledávačem hvězd směrem k Canopusu , nejjasnější hvězdě v jižním souhvězdí Slunce. Carina , tato poslední operace pak trvá téměř den, který má být proveden.

Telekomunikační systém pracuje v pásmu S a skládá se z jediného přijímače a vysílače založeného buď na 7 W dvojité  triodě nebo 10  W trubici s pohyblivou vlnou , data lze přijímat nebo přenášet rychlostí 33,33  bit / s nebo 8,33  bit / s , tyto různé možnosti závisely na vzdálenosti sondy. Data lze také uložit na čtyřstopý rekordér s kapacitou 5,24  Mbits pro pozdější přenos.

Popis nástrojů

Vesmírná sonda má devět nástrojů:

(1) úzkopásmový odrazný dalekohled typu Cassegrain s efektivní ohniskovou vzdáleností 30,5 cm a zorným polem 1,05  ×  1,05 °  ;
2 ° uzávěr a sestavu filtru s expozičními časy 0,08 a 0,20 sekundy a s použitím červeného a zeleného filtru;
3 ° televizní trubice Vidicon s pomalým skenováním, s cílem 0,56 × 0,56  cm , která převádí optický obraz na elektrický videosignál,
4 ° související elektronické součástky, včetně kodéru televizních dat.

The 14. července 1965v 00 h 18 UT, začne sekvence záznamu snímků. Televizní kamera Vidicon prochází analogově-digitální převodem a data se ukládají na 240 000 bitů na snímek (každý snímek měl 200 řádků o 200 pixelech, 6 bitů na pixel) na magnetickou pásku 0,64 cm x 2 stopy. Délka 100 m, schopný zaznamenat něco přes 21 obrázků. Rychlost pásky na záznamové hlavě by měla být přibližně 31 cm za sekundu se zarážkami mezi snímky, aby se páska šetřila. Dva ze tří obrazů jsou zaznamenány na pásku, což má za následek řetězec překrývajících se párů barevných obrazů přes celou plochu Marsu. Data jsou přenášena po zakrytí vesmírné sondy planetou Mars rádiovým subsystémem od 15 do24. července 1965a obrazová data jsou zpracovávána v reálném čase systémem 7044/7094 pro zpracování programy zpracování televize Ranger a pro převod na záznam filmu. Konverzi elektrických signálů na optický obraz provádí videorekordér pomocí 64 odstínů. Experiment dává 21 snímků a navíc 21 řádky 22 nd obrazu. Tento výkon označuje normální sekvenci nahrávání. Programy počítačového zpracování produkují fotografie s vyšším kontrastem než surová obrazová data.

1 ° určit hustotu pozitivního toku v rozsahu 5 × 10 −5 až 5 × 10 −9 částic na cm 2 za sekundu;
2 ° změřit energetické spektrum slunečního větru v rozsahu 30 eV až 10 keV;
3 ° určete směr příchodu plazmového proudu v 15 ° kuželu s polovičním úhlem (se středem 10 ° od linie Sun-Mariner 4);
4 ° změřit časové a prostorové variace výše uvedených veličin;
5 ° srovnejte výše uvedená měření s měřeními meziplanetárního magnetického pole .

The 6. prosince 1964přibližně v 17:00 UT, týden po startu, monitor plazmové sondy ukázal, že vysoké napětí přístroje degraduje. Přístroj nadále funguje, ale poskytovaná data jsou poskytována ve složité formě a po určitou dobu neumožňuje provádět měření na určitých úrovních energie.

1 ° velikost a orientace magnetického momentu planety Mars;
2 ° radiální rozsah atmosféry Marsu;
3 ° možnosti polární záře a magnetických bouří na Marsu;
4 ° interakce sluneční plazmy s magnetosférou Marsu, je-li to relevantní;
5 ° vztah mezi slunečními jevy a emisí energetických částic;
6 ° šíření nabitých částic v meziplanetárním médiu  ;
7 ° vztah mezi výskytem energetických částic v meziplanetárním médiu a geofyzikálními a slunečními efekty.

Zachycený detektor záření zahrnuje tři detektory Geiger-Müeller, označené A, B a C, a elektronický detektor povrchové bariéry 35 mikronů se dvěma úrovněmi diskriminace, označený D1 a D2. Samotný nástroj, obdélníková krabička o rozměrech přibližně 14 × 13 × 7  cm se 4 vyčnívajícími trubkami na jedné straně, má hmotnost přibližně 1,2 kg. Čtyři zkumavky jsou kuželovými kolimátory čtyř detektorů a jsou umístěny kolmo na stranu krabice. Přístroj je namontován tak, že osa kolimátorů B, C a D, všechny rovnoběžné, svírá úhel 70 ° s úhlem náklonu Mariner 4 a kolimátor A je v úhlu 135 °. Osa válce je udržována v úhlu 1 ° přímo ke Slunci, kolimátory B, C a D jsou orientovány pod úhlem 70 ° od Slunce a kolimátor A pod úhlem 45 ° ve směru opačném ke Slunci. Úhel na vrcholu kolimátorů je 60 °, takže částice jsou detekovány v rozmezí ± 30 ° od výše uvedených úhlů. Stínění bočnice má minimální tloušťku, která brání průniku 50 MeV protonů. Před detektor je umístěn kryt z niklové fólie s tloušťkou ekvivalentního vzduchu pro alfa částice 0,22  mg / cm 2 , který jej chrání před slunečním zářením . Detektory A, B a C jsou čítače Geiger-Müeller 6213 s dynamickým rozsahem 0,6 až 10 000 000 impulzů za sekundu a všesměrovým geometrickým faktorem 0,15  cm 2 . Detektor A je citlivý na elektrony> 45 keV a protony> 670 ± 30 keV. Má jednosměrný geometrický faktor 0,044 ± 0,005  cm 2 ve steradiu . Počítadlo B je citlivé na elektrony> 40 keV a protony> 550 ± 20 keV s jednosměrným geometrickým faktorem 0,055 ± 0,005  cm 2 ve steradiu. Čítač C je citlivá na elektrony> 150 keV a protony> 3,1 MeV a má jednosměrnou geometrický faktor 0,050 ± 0,005  cm 2 v steradián. Rychlost zásahu každé Geiger-Müellerovy trubice je součtem galaktického kosmického záření (0,6 zásahů za sekundu), elektronů, rentgenových paprsků , protonů, alfa částic atd. které procházejí kolimátory a v některých případech až k proniknutí bočních stěn. Detektor D je určen pouze k měření protonů a má dvě úrovně diskriminace. Úroveň D1 (spodní diskriminátor) je citlivá na protony s energií od 0,50 do 11,0 MeV a D2 (horní diskriminátor) dokáže detekovat protony od 0,88 do 4,0 MeV. Detektor má jako svůj kalibrační zdroj Americium 241, který produkuje alfa částice 5,477 MeV při 0,071 impulzu za sekundu při D1 a při 0,059 impulzu za sekundu při D2. Dynamický rozsah detektoru D je odvozen od toku tohoto zdroje až do 1 000 000 impulzů za sekundu. Jeho jednosměrný geometrický faktor je 0,065 ± 0,003  cm 2 steradián. Výstupní impulsy čítačů Geiger-Müeller jsou odesílány do zesilovače, doplňkového nasycovacího zařízení NPN-PNP. Odtamtud se impulsy odesílají do subsystému Data Automation Subsystem (DAS ). Nabitá částice vstupující do elektronického detektoru uvolňuje množství elektronů úměrných energii ztráty částic v detektoru. Celkový náboj uvolněných elektronů a kapacita detektoru udává velikost impulzu výstupního napětí. Pulzy jsou s předzesilovači, napětí zesilovače stabilní negativní zpětná vazba, pak rozlišovače, odmítat všechny impulsy <1,4 V . Monostabilní obvod výstupu a omezení rychlosti založený na multivibrátoru omezuje maximální rychlost na 50 000 zdvihů za sekundu. Výstup je poté předán serveru DAS.

Provádění mise

Ke spuštění dojde dne 28. listopadu 196414 h 22 min 01 s TU se spouštěči Atlas-Agena D z odpalovací LC-12 z odpalovacího základny Cap Canaveral . Kapotážní kryt Mariner 4 byl propuštěn a stupeň Agena D / Mariner 4 se oddělil od prvního stupně Atlas-D ve 14 h 27 min 23 UT. První vznícení Agena-D nastává od 14 h 28 min 14 s do 14 h 30 min 38 s UT, což umístí pár Agena-D / Mariner 4 na pozemskou čekající oběžnou dráhu a druhé zapálení 15 h 02 min 53 s do 15 h 04 min 28 s UT. vstřikuje Agena-D / Mariner 4 na oběžnou dráhu přenosu na planetu Mars. Vesmírná sonda Mariner 4 se oddělila od stupně Agena D v 15:07:09 UT a zahájila provoz v režimu plavby. Solární panely jsou nasazeny a skenovací platforma je odemčena v 3:15:00 UT a k akvizici Slunce došlo o 16 minut později v 3:31:00 UT.

Ukázání na hvězdný Canopus nezbytné pro správnou orientaci stroje bylo dosaženo 30. listopadu 1964 až po třech neúspěšných pokusech.

Po 7,5 měsíci letu, který zahrnuje korekci trajektorie, ztratí vesmírná sonda svůj směr směrem ke hvězdě Canopus, manévr se odloží. Tento jev je později přičítán přítomnosti světelného prachu v blízkosti hledače hvězd a hledač je naprogramován tak, aby byl méně citlivý na tento typ opakovaných poruch. The5. prosince 1964, oprava kurzu je úspěšná. The11. února 1965kryt objektivu televizní kamery je uvolněn. Tato operace musí být provedena těsně před přeletem, ale protože to může způsobit projekci prachu a kvůli incidentu s hledačem hvězd Canopus, je operace naplánována s dostatečným předstihem. The5. března 1965„ Země vstupuje do emisního kuželu pevné parabolické antény , sonda se přepne do režimu přenosu dat.

Mariner 4 letí nad planetou Mars na 14 a 15. července 1965. Režim planetární vědy je aktivován v 15:41:49 UTC dne14. července. Pořizování snímků fotoaparátem se zeleným a červeným filtrem začíná v 00 h 18 min 36 s zapnuto UTC15. červencea 21 fotografií plus 21 řádků o 22 nd fotografií jsou převzaty. Snímky pokrývají diskontinuální pásmo Marsu začínající asi 40 N, 170 E, až asi 35 S, 200 E, a poté až k terminátoru při 50 S, 255 E, což je asi 1% povrchu planety. Mariner 4 projde, v nadmořské výšce nejblíže planetě Mars, 9 846  km od povrchu v 01 h 00 min 57 s UTC zapnuto15. července 1965. V době průletu je vesmírná sonda vzdálena 216 milionů km od Země rychlostí přibližně 7 km / s na Mars (1,7 km / s vzhledem k Zemi). Snímky pořízené během přeletu jsou uloženy v palubním magnetofonu. V 0219: 11 UT prošel Mariner 4 za planetu Mars při pohledu ze Země a rádiový signál byl ztracen. Signál byl obnoven v 03 h 13 min 04 s UT, když se znovu objevila sonda. Poté se obnoví tempomat. Přenos zaznamenaných snímků na Zemi začíná přibližně 8,5 hodiny po opětovném získání signálu a pokračuje až do3. srpna 1965. Všechny obrázky se přenášejí dvakrát, aby se zajistilo, že žádná data nebudou chybět nebo že nebudou poškozena.

Mariner 4 úspěšně provádí všechny naplánované aktivity a obnovuje data užitečného zatížení od spuštění až do 22:05:07 hodin 1 st 10. 1965, když je Země vzdálená 309,2 milionu km a orientace satelitní antény vesmírné sondy dočasně přeruší získávání signálu. Vesmírná sonda poté prochází svou všesměrovou anténou, aby ji bylo možné sledovat. Přerušovaný telemetrický kontakt je obnoven dne3. května 1966, což naznačuje, že kosmická loď a její přístroje fungují.

Úplný sběr dat byl obnoven na konci roku 1967 15. září 1967, detektor kosmického prachu zaznamenává 17 nárazů po dobu 15 minut jako součást mikrometeoritové sprchy, která dočasně změnila postoj vesmírné sondy a pravděpodobně mírně poškodila tepelný štít. Systémy Mariner 4 jsou aktivovány pomocíŘíjen 1967pro testy kontroly postoje na podporu mise Mariner 5 na planetu Venuše . Později se předpokládá, že se Mariner 4 blíží k 20 milionům km od jádra nebo úlomků komety D / 1895 Q1 (Swift)  (pl) . vŘíjen 1967„Inženýři nařídili aktivaci televizní kamery a zapalování motoru, což se neuskutečnilo asi dva a půl roku. Úspěch obou operací jim umožňuje sebevědomě zvážit možnost delších misí na planetu Jupiter i mimo ni. The7. prosince 1967, je přívod studeného plynného dusíku do systému řízení polohy vyčerpán a dne 1011. prosince 1967Je detekováno 83 mikrometeoritů, což vede k narušení polohy a degradaci síly signálu. The21. prosince 1967, komunikace s Mariner 4 je trvale ztracena. NASA prohlašuje, že mise byla dokončena dne31. prosince 1967.

Výsledek

Celková data zaslaná misí jsou 5,2 milionu bitů. Všechny experimenty byly úspěšné, až na ionizační komoru / Geigerův počítač, který se pokazil pozděÚnor 1965a plazmová sonda, jejíž výkon se zhoršuje selháním elektrického odporu na6. prosince 1964. Odeslané snímky ukazují marťanskou půdu s mnoha krátery jako na Měsíci (pozdější mise ukazují, že to není typické pro planetu Mars, ale pouze pro nejstarší oblasti zobrazené Marinerem 4). Odhaduje se povrchový tlak vzduchu 4,1-7,0 mbar a denní teploty -100 ° C a není detekováno žádné magnetické pole, což vede k závěru, že sluneční vítr může mít přímou interakci s marťanskou atmosférou a že atmosféra a povrch jsou plně vystaveni slunečnímu a kosmickému záření.

Krátery a jemná atmosféra, odhalující poměrně neaktivní planetu a dodávané přísným příslibům vesmírného prostředí, rozptýlí naděje na objev inteligentního života na Marsu, naděje, které byly živeny staletími vědeckých nebo literárních spekulací. Po Mariner 4 se marťanská životní hypotéza zužuje na menší a jednodušší formy a sci-fi tlačí prostředí mimozemšťanů ze sluneční soustavy .

Poznámky a odkazy

Reference

  1. (in) „  Mariner4: Overview  “ , NASA (přístup k 5. září 2007 ) .
  2. (in) RJ Spehalski, „  Mariner March 1964 Mechanical Configuration  “ [PDF] , JPL,1966(zpřístupněno 5. září 2007 ) .
  3. (en) „  To Mars- The Odyssey of Mariner IV  “ [PDF] , JPL,1965(zpřístupněno 5. září 2007 ) .
  4. (in) „  Past Missions - Mariner 3 & 4  “ , JPL (přístup k 5. září 2007 ) .
  5. (in) Dr. Tony Phillips, „  Has been the Mariner Meteor Mystery Solved  “ , Science @ NASA (přístup k 5. září 2007 ) .
  6. (in) „  Kosmická loď Mariner - planetární průkopníci  “ [PDF] , NASA,1968(zpřístupněno 12. prosince 2007 ) .

Bibliografie

Podívejte se také

Související články

externí odkazy