Námořník-7

Mariner-7 ( ang.  Mariner 7 , lit. - námořník, Mariner Mars 69B ) - automatická meziplanetární stanice programu NASA Mariner Mars 1969. Sonda byla určena pro vědecký výzkum Marsu z trajektorie průletu.

Plánovalo se získat snímky povrchu planety, získat informace o atmosféře a ionosféře.

Mariner 7 je kosmická loď třetí generace ze série Mariner . Mateřskou organizací pro návrh, výrobu a testování je Jet Propulsion Laboratory (JPL). Vývoj jednotlivých systémů prováděly různé průmyslové organizace. Vývoj vědeckých přístrojů probíhal za účasti vysokých škol. Design začal na konci roku 1965. a v podstatě skončila v roce 1967.

Mariner 7 provedl úspěšný průlet kolem Marsu 5. srpna 1969 . V 05:00:49 UT byla minimální vzdálenost od planety 3430 km.

Mariner 7 je druhá kosmická loď, která provedla studii složení atmosféry Marsu pomocí spektroskopických technik a stanovení povrchové teploty z měření infračerveného záření.

Konstrukce

Tělo kosmické lodi má tvar osmistěnu o šířce 138,4 cm a výšce 45,7 cm. Pouzdro z hořčíkové slitiny, neutěsněné. K horní části přístroje jsou připevněny čtyři solární panely s rozpětím 5,79 m. Parabolická anténa s vysokým ziskem 116,8 cm je namontována na vrcholu plavidla, zatímco všesměrová anténa s nízkým ziskem je namontována na stožáru vysokém 223,5 cm vedle parabolické antény. Celková výška kosmické lodi byla 3,35 metru a hmotnost 411,8 kg. Trup je rozdělen do osmi oddílů, ve kterých se nacházela elektronická zařízení, kabely, korekční pohonný systém, plynové nádrže pro systém řízení polohy a ovládací zařízení. Dvouosá skenovací platforma je umístěna uprostřed spodního povrchu krytu.

Napájení všech systémů Mariner-7 zajišťovalo 17 472 fotobuněk , sestavených do čtyř panelů o rozměrech 215 × 90 cm, které mohly v blízkosti Marsu generovat až 449 W, energie byla uložena v 18článkové stříbrno-zinkové baterii s kapacitou 1200 Wh.

Ke korekci trajektorie byl použit motor vyvíjející tah 222 N , který pracoval na jednosložkové palivo hydrazin .

Kompletní tříosá orientace kosmické lodi byla provedena 12 mikromotory poháněnými stlačeným dusíkem , které byly namontovány na koncích solárních panelů. Orientační systém měl tři gyroskopy. Informace o orientaci sondy poskytly sluneční senzory (dva hlavní a čtyři pomocné) a senzor hvězdy Canopus .

Komunikační zařízení na Mariner-7 sestávalo z duplikovaného rádiového vysílače v pásmu S (2195 MHz) o výkonu 20 wattů a jednoho rádiového přijímače. Zařízení může odesílat a přijímat data prostřednictvím všesměrové antény s nízkým ziskem a směrové antény s vysokým ziskem. Rychlost přenosu dat přes parabolickou směrovou anténu je 16200 bps. Data mohla být také uložena pro následný přenos na palubních magnetofonech: digitální kapacita 13 000 000 bitů a analogová kapacita 120 000 000 bitů.

Činnost veškeré elektroniky byla řízena příkazovým subsystémem, který dokázal zpracovat libovolný z příkazů přijatých ze Země (53 přímých příkazů ve formě slov, 5 řídících příkazů nebo 4 příkazy s číselnou hodnotou nutnou k provedení korekce trajektorie). Centrální počítač a programově-časové zařízení o celkové hmotnosti 11,8 kg zpracovávaly servisní příkazy uložené v paměti, které byly prováděny postupně v určitých intervalech. Jako časová reference byla použita hodinová frekvence 2,4 kHz.

Teplotní režim byl zachován pomocí žaluziových panelů instalovaných přes 6 oddílů s elektronikou, dále vícevrstvou tepelnou izolací, ochrannými clonami z leštěného hliníku a speciálním zpracováním vnějších povrchů.

Každá z kosmických lodí třetí generace, tedy Mariner-6 a Mariner-7, používala velké množství integrovaných obvodů (2682 kusů). Celkový počet elektronických součástek (kondenzátory, rezistory, diody, tranzistory, integrované obvody atd.) je 24520. Při převodu integrovaných obvodů na diskrétní prvky je celkový počet elektronických součástek 98764. Elektronická zařízení pracovala ve vakuu, pouze palubní magnetofony měly zapečetěné pouzdro. K realizaci funkčnosti Marineru 7 o hmotnosti 411,8 kg pomocí diskrétních prvků by byla zapotřebí kosmická loď vážící více než 1 tunu. To byl názor specialistů z Jet Propulsion Laboratory, vývojářů kosmické lodi Mariner [1] .

Vědecké přístroje

Na Mariner-7 jsou nainstalovány následující vědecké přístroje:

• ultrafialový spektrometr;
• dvoukanálový infračervený spektrometr;
• dvoukanálový infračervený radiometr;
• úzkoúhlá televizní kamera pro pořizování snímků Marsu;
• širokoúhlá televizní kamera pro pořizování snímků Marsu.
• Pro experiment s radiovým zákrytem nebyly potřeba žádné vědecké přístroje

Vědecké přístroje jsou umístěny na dvouosé skenovací platformě. Platforma nasměruje přístroje do specifikovaných oblastí povrchu během průletu Marineru poblíž Marsu.

Úzkoúhlá televizní kamera ve vzdálenosti 3500 km od povrchu Marsu dokázala vyfotografovat plochu 72x84 km s rozlišitelnými detaily povrchu 300 m a širokoúhlá televizní kamera úsek 720x840 km s rozlišení 3 km. Čočka fotoaparátu vytvořila na vidikonu obdélníkový obraz o velikosti 9,6 x 12,3 mm. Byl převeden na televizní obraz sestávající ze 704 řádků s 935 prvky na řádek, každý prvek byl zakódován ve 256 úrovních jasu. Každý snímek tedy obsahoval asi 5 000 000 bitů informací, asi dvacetkrát více než snímek Mariner 4.

Výzkumný program:

• Získávání snímků pro studium stavu a vlastností povrchu Marsu, stejně jako mraků, oparu v atmosféře;
• Studium složení atmosféry pomocí spektroskopických technik;
• Stanovení parametrů atmosféry (včetně tlaku) na základě dat z experimentu rádiového zatmění;
• Stanovení povrchové teploty z měření infračerveného záření Marsu.

Veškeré palubní vědecké vybavení bylo určeno pro průzkum Marsu, Mariner-7 neprováděl experimenty ke studiu meziplanetárního prostoru [2] .

Průběh letu

Spustit

Mariner 7 byl vypuštěn 27. března 1969 z kosmodromu Cape Canaveral nosnou raketou Atlas-SLV3C s horním stupněm Centaurus D.

Korekce byla provedena 8. dubna 1969 se zapnutým motorem na 7,6 sekundy.

Průlet Marsem

Mars byl fotografován ve dvou fázích: 1) při přiblížení k planetě a 2) při průletu v těsné blízkosti povrchu planety.

2 hodiny před první záznamovou relací marťanského disku vydalo časové zařízení příkazy k zahřátí vědeckých přístrojů, zapnutí systému konverze dat, magnetofonu a mechanismu skenovací platformy. Je zapnutý infračervený senzor pro dálkové zachycení Marsu, který generuje směr do středu disku planety. Skenovací platforma pracuje v režimu automatického sledování na základě signálů z tohoto senzoru. Mariner 7 provedl tři sezení natáčení disku planety pomocí úzkoúhlé kamery. První relace trvající 20 hodin začala ve vzdálenosti mezi planetou a Mariner-7 rovné 1716000 km. Výsledné snímky byly zaznamenány na analogový magnetofon a po skončení natáčení byly během tří hodin přijaty na 63metrovou anténu komunikační stanice hlubokého vesmíru Goldstone. Záznam obrázků na magnetické pásce byl vymazán. Druhé sezení trvalo 20 hodin. Výsledné snímky byly přeneseny na Zemi a záznam byl vymazán. Třetí sezení trvalo také 20 hodin. Třetí sezení skončilo ve vzdálenosti 127 000 km od Marsu. Záznam byl vymazán po přenosu snímků na Zemi. Mariner 7 pořídil 93 snímků z velké vzdálenosti.

S dalším přiblížením k Marsu je horizont planety zachycen dvěma úzkoúhlými senzory horizontu a skenovací platforma se přepne do režimu skenování podél disku planety. Limity snímání podél dvou os jsou 215 a 64 stupňů. Výsledky měření fyzikálních parametrů planety a její atmosféry podél snímací dráhy periodicky protínající disk planety jsou zaznamenávány v digitálním kódu na magnetofon. Zároveň jsou získávány televizní snímky jednotlivých oblastí Marsu podél skenovací dráhy.

Mariner 7 poprvé vyfotografoval zblízka úsek, který začínal severně od rovníku a táhl se na jihovýchod. Na tomto místě se nachází oblast Hellespontus a poušť Hellas. Mariner 7 pak vyfotografoval jižní polární čepici. Na základě výsledků průzkumu Marsu z velké vzdálenosti, který prováděl Mariner 6, byl změněn zobrazovací program pro Mariner 7 a místo dříve plánovaných tří širokoúhlých snímků vzniklo pět širokoúhlých snímků jižní byly získány polární čepice.

Mariner 7 proletěl kolem Marsu v 05:00:49 UT dne 5. srpna 1969. Minimální vzdálenost byla 3430 km v 05:00:49 UT dne 5. srpna. Kosmická loď byla v tu chvíli ve vzdálenosti více než 96 milionů km od Země. Mariner 7 pořídil 33 detailních záběrů, které byly zaznamenány na analogový magnetofon. Data z vědeckých přístrojů a snímky byly během několika příštích dnů přeneseny na Zemi. Poté Mariner-7 pokračoval v práci v režimu meziplanetárního letu.

Kvůli problémům s chladicím systémem nebyl první kanál infračerveného spektrometru dostatečně chlazen, takže nebylo možné provádět měření v rozsahu 6-14 mikronů.

Konec letu

Automatická meziplanetární stanice Mariner 7 je na heliocentrické oběžné dráze .

Vědecké výsledky

Mariner 6 a Mariner 7 pořídily širokoúhlou televizní kamerou detailní snímky asi 20 % povrchu Marsu. Byly identifikovány povrchové oblasti tří typů: 1) oblasti pokryté krátery, 2) chaotické oblasti pokryté neuspořádanou sítí krátkých hřebenů a údolí o šířce 1-3 km a délce 2-10 km, 3) oblasti bez detailů reliéfu. V jasné kulaté oblasti Hellas nejsou žádné krátery ani žádné jiné reliéfní útvary až do limitu rozlišení úzkoúhlé kamery asi 300 m. Mezi těmito třemi typy existuje mnoho přechodných možností. Byly nalezeny dva typy kráterů: velké krátery s plochým dnem a malé krátery ve tvaru kotlíku. Hodnota poměru průměru kráteru k hloubce je od 100 do 1. Některé oázy jsou ztotožňovány s velkými krátery s tmavým dnem (Juventae Fons) nebo skupinami kráterů (Oxia Pallus). Marťanské kanály jsou rozpoznávány jako protáhlé pevné tmavé útvary (Agathodaemon, Cerberus), jako lineární řetězce několika kráterů s tmavým dnem (Cantabras, Gehon), jako řetězce nepravidelně tvarovaných tmavých skvrn.

Jeden z detailních snímků Marineru 7 zachycuje stín Phobosu na disku Marsu. Při analýze snímku bylo zjištěno, že Phobos je v příčném řezu eliptický, jeho rozměry jsou dvojnásobkem rozměrů vypočítaných J. Kuiperem a jeho povrchové albedo je 5-6 %.

V atmosféře se podle ultrafialového spektrometru nepodařilo detekovat dusík ani oxidy dusíku. Před letem Marineru 4 se astronomové domnívali, že atmosféra Marsu se skládá hlavně z dusíku a na základě tohoto předpokladu navrhli modely složení atmosféry. Na základě experimentu s rádiovým zákrytem Mariner-4, s přihlédnutím ke spektroskopickým pozorováním ze Země, bylo zjištěno, že oxid uhličitý je nejméně 80 %. Spektrometrická měření Mariner-6 a Mariner-7 zjistila, že atmosféra je z 98 % tvořena oxidem uhličitým.

Infračervený spektrometr detekoval pásy pevného CO 2 . Polární čepičky jsou alespoň částečně složeny z pevného oxidu uhličitého.

Mariner 7 změřil teplotu ve 200 oblastech jižní polární čepičky pomocí infračerveného radiometru. Minimální teplota dosahuje -153 °C. Tato nízká teplota potvrzuje, že polární čepičky jsou alespoň částečně složeny z pevného oxidu uhličitého.

Povrchové teploty naměřené infračerveným spektrometrem byly výrazně, asi o 50 stupňů, vyšší než teploty naměřené infračerveným radiometrem. Možná je důvodem nesrovnalosti to, že zorné pole radiometru je mnohem menší než zorné pole spektrometru.

Atmosféra byla ozvučena metodou rádiového zákrytu. Signál Mariner-7 byl vysílán na frekvenci 2195 MHz. Kosmická loď zmizela za diskem Marsu v oblasti jižní polární čepičky, poblíž temné oblasti Hellespontica Depressio 60 s. sh., 332 palců e. Tlak tam byl 3,8 mb. Rádiové zatmění trvalo 40 minut. Mariner 7 se vynořil zpoza disku Marsu na souřadnicích 37 s. sh., 148 st. d.

Zajímavosti

• Na rozdíl od sovětských automatických meziplanetárních stanic Mars není tělo automatických meziplanetárních stanic řady Mariner vzduchotěsné.
• Na rozdíl od sovětských automatických meziplanetárních stanic Mars využívají automatické meziplanetární stanice Mariner-6-Mariner-10 velké množství integrovaných obvodů.
• Závoj byl zaznamenán na snímcích Mariner 4, což vedlo k závěru, že na Marsu je mlhavá atmosféra až do výše 150 km. Mariner 6 a Mariner 7, na kterých na snímcích není závoj, však zákal atmosféry vyvrátily. Optika televizní kamery Mariner-4 byla zřejmě kontaminována.

Viz také

• Mariner (KA)  - automatické meziplanetární stanice řady Mariner
• Mariner 4  je automatická meziplanetární stanice. První průzkum Marsu z trajektorie průletu. První záběry zblízka.
• Mariner-6  je automatická meziplanetární stanice. Průzkum Marsu z trajektorie průletu. První studie složení atmosféry Marsu pomocí spektroskopických technik. První měření povrchové teploty.
• Mariner 9  je automatická meziplanetární stanice. První umělá družice Marsu.
• Zkoumání Marsu  - Přehled zkoumání Marsu klasickými metodami astronomie as pomocí kosmických lodí.

Poznámky

1. ↑ Norris. Kosmická loď "Mariner-69". - M .: Otázky raketové techniky, 1969 č. 9. - 3-14 s
2. ↑ Mariner 7 . Datum přístupu: 6. prosince 2013. Archivováno z originálu 27. února 2017. (neurčitý)

Literatura

• Micho Sh Planeta Mars. - M .: Mir, 1970. - 224 s.

• Konašenok V.N., Kondratiev K.Ya. Novinka o Venuši a Marsu. - L .: Gidrometeoizdat, 1970. - 51 s.

• Leighton R. Povrch Marsu. - M .: Země a vesmír, 1971 č. 2. - 39-41 str.

• Norris. Kosmická loď "Mariner-69". - M .: Otázky raketové techniky, 1969 č. 9. - 3-14 s

• Novinka o Marsu. - M .: Mir, 1974. - 195 s.

• Bronshten V. A. Planeta Mars. — M .: Nauka, 1977. — 96 s.

Odkazy

• Mariner 7 na stránkách NASA
• Mariner 7 na stránkách NASA
• Mariner-7 na webových stránkách Jet Propulsion Laboratory
• Leighton R. Surface of Mars M. Uspekhi fizicheskikh nauk, svazek 103, 1971, vydání 4, s. 755-768.
• Snímky Marsu pořízené Marinerem 7 na webu NASA