Mariner-7

Mariner-7 ( eng.  Mariner 7 , lit. - sømand, Mariner Mars 69B ) - en automatisk interplanetarisk station i NASAs Mariner Mars-program fra 1969. Rumfartøjet var beregnet til videnskabelig forskning af Mars fra en forbiflyvningsbane.

Det var planlagt at få billeder af planetens overflade, for at få information om atmosfæren og ionosfæren.

Mariner 7 er tredje generations rumfartøj i Mariner -serien . Moderorganisationen for design, fremstilling og test er Jet Propulsion Laboratory (JPL). Udviklingen af ​​individuelle systemer blev udført af forskellige industriorganisationer. Udviklingen af ​​videnskabelige instrumenter blev udført med deltagelse af højere uddannelsesinstitutioner. Designet begyndte i slutningen af ​​1965. og sluttede stort set i 1967.

Mariner 7 foretog en vellykket forbiflyvning af Mars den 5. august 1969 . Klokken 05:00:49 UT var minimumsafstanden fra planeten 3430 km.

Mariner 7 er det andet rumfartøj, der har udført en undersøgelse af sammensætningen af ​​Mars-atmosfæren ved hjælp af spektroskopiske teknikker og bestemmelse af overfladetemperatur ud fra målinger af infrarød stråling.

Konstruktion

Rumfartøjets krop har form som et oktaeder, 138,4 cm bredt og 45,7 cm højt. Magnesium legering hus, ikke forseglet. Fire solpaneler med en spændvidde på 5,79 m er fastgjort til toppen af ​​enheden. En 116,8 cm højforstærket parabolantenne er monteret oven på fartøjet, mens en omnidirektional antenne med lav forstærkning er monteret på en 223,5 cm høj mast ved siden af ​​parabolantennen. Rumfartøjets samlede højde var 3,35 meter, og massen var 411,8 kg. Skroget er opdelt i otte rum, som rummede elektronisk udstyr, kabler, korrigerende fremdriftssystem, gastanke til attitudekontrolsystemet og kontrolenheder. En to-akset scanningsplatform er placeret i midten af ​​den nederste overflade af huset.

Strøm til alle Mariner-7-systemer blev leveret af 17472 fotoceller , samlet i fire paneler, der måler 215 × 90 cm, som kunne generere op til 449 W nær Mars, energien blev lagret i et 18-cellers sølv-zink batteri med en kapacitet på 1200 Wh.

For at korrigere banen blev der brugt en motor, der udviklede 222 N tryk, som arbejdede på et enkeltkomponent hydrazinbrændstof .

Den komplette treaksede orientering af rumfartøjet blev opnået af 12 komprimerede nitrogendrevne mikromotorer , der var monteret i enderne af solpanelerne. Orienteringssystemet havde tre gyroskoper. Information om rumfartøjets orientering blev leveret af solsensorer (to hoved- og fire hjælpefunktioner) og sensoren fra stjernen Canopus .

Kommunikationsudstyret på Mariner-7 bestod af en duplikeret S-bånd (2195 MHz) radiosender med en effekt på 20 watt og en radiomodtager. Udstyret kunne sende og modtage data gennem en omnidirektional antenne med lav forstærkning og en retningsbestemt antenne med høj forstærkning. Dataoverførselshastigheden gennem en parabolsk retningsantenne er 16200 bps. Dataene kunne også gemmes til efterfølgende transmission på de indbyggede båndoptagere: en digital kapacitet på 13.000.000 bit og en analog kapacitet på 120.000.000 bit.

Driften af ​​al elektronik blev styret af et kommandoundersystem, der kunne behandle enhver af de kommandoer, der blev modtaget fra Jorden (53 direkte kommandoer i form af ord, 5 kontrolkommandoer eller 4 kommandoer med en numerisk værdi, der er nødvendig for at udføre en banekorrektion). Den centrale computer og programtidsenheden med en totalvægt på 11,8 kg udarbejdede de i hukommelsen lagrede servicekommandoer, som blev udført sekventielt med bestemte intervaller. En klokfrekvens på 2,4 kHz blev brugt som tidsreference.

Temperaturregimet blev opretholdt gennem brug af lukkede paneler installeret over 6 rum med elektronik, samt flerlags termisk isolering, beskyttelsesskærme lavet af poleret aluminium og speciel behandling af udvendige overflader.

Hvert af tredje generations rumfartøjer, dvs. Mariner-6 og Mariner-7, brugte et stort antal integrerede kredsløb (2682 stykker). Det samlede antal elektroniske komponenter (kondensatorer, modstande, dioder, transistorer, integrerede kredsløb osv.) er 24520. Ved konvertering af integrerede kredsløb til diskrete elementer er det samlede antal elektroniske komponenter 98764. Det elektroniske udstyr arbejdede i et vakuum, kun indbyggede båndoptagere havde en forseglet kasse. For at realisere funktionaliteten af ​​Mariner 7, der vejer 411,8 kg ved hjælp af diskrete elementer, ville der være behov for et rumfartøj, der vejer mere end 1 ton. Dette mente specialister fra Jet Propulsion Laboratory, udviklerne af Mariner-rumfartøjet [1] .

Videnskabelige instrumenter

Følgende videnskabelige instrumenter er installeret på Mariner-7:

• ultraviolet spektrometer;
• to-kanals infrarøde spektrometer;
• to-kanals infrarødt radiometer;
• et smalvinklet tv-kamera til at tage billeder af Mars;
• vidvinkel tv-kamera til at tage billeder af Mars.
• Der krævedes ingen videnskabelige instrumenter til radiookkultationseksperimentet

Videnskabelige instrumenter er placeret på en to-akset scanningsplatform. Platformen dirigerer instrumenter til bestemte områder af overfladen under passagen af ​​Mariner nær Mars.

Et smalvinklet fjernsynskamera i en afstand af 3500 km fra Mars overflade kunne fotografere et overfladeareal på 72x84 km med skelnelige overfladedetaljer på 300 m, og et vidvinkel-fjernsynskamera en sektion på 720x840 km med en opløsning på 3 km. Kameralinsen skabte et rektangulært billede på 9,6x12,3 mm i størrelsen på vidikonet. Det blev konverteret til et tv-billede bestående af 704 linjer med 935 elementer pr. linje, hvert element blev kodet i 256 lysstyrkeniveauer. Således indeholdt hvert billede omkring 5.000.000 bits information, omkring tyve gange mere end Mariner 4-billedet.

Forskningsprogram:

• Indhentning af billeder for at studere tilstanden og egenskaberne af Mars overflade, såvel som skyer, dis i atmosfæren;
• Undersøgelse af atmosfærens sammensætning ved brug af spektroskopiske teknikker;
• Bestemmelse af atmosfæriske parametre (herunder tryk) baseret på data fra radioformørkelseseksperimentet;
• Bestemmelse af overfladetemperaturen ud fra målinger af Mars' infrarøde stråling.

Alt videnskabeligt udstyr ombord var beregnet til udforskningen af ​​Mars; Mariner-7 udførte ikke eksperimenter for at studere interplanetarisk rum [2] .

Flyveforløb

Start

Mariner 7 blev opsendt den 27. marts 1969 fra Cape Canaveral-kosmodromen af ​​en Atlas-SLV3C løfteraket med en Centaurus D øverste trin .

Korrektionen blev udført den 8. april 1969 med motoren tændt i 7,6 sekunder.

Flyby of Mars

Mars blev fotograferet i to trin: 1) når man nærmer sig planeten og 2) når man passerer tæt på planetens overflade.

2 timer før den første optagelsessession af Mars-disken, gav programtidsenheden kommandoer til at varme videnskabelige instrumenter op, tænde for datakonverteringssystemet, båndoptagere og scanningsplatformens mekanisme. Den infrarøde sensor til langdistancefangsten af ​​Mars er tændt, hvilket genererer en retning til midten af ​​planetens skive. Scanningsplatformen fungerer i den automatiske sporingstilstand baseret på signalerne fra denne sensor. Mariner 7 gennemførte tre sessioner med at skyde planetens skive ved hjælp af et smalvinklet kamera. Den første session på 20 timer begyndte i en afstand mellem planeten og Mariner-7 svarende til 1716000 km. De resulterende billeder blev optaget på en analog båndoptager, og efter afslutningen af ​​optagesessionen blev de modtaget på 63-meter-antennen på Goldstones dybe rumkommunikationsstation på tre timer. Optagelsen af ​​billeder på magnetbåndet er blevet slettet. Den anden session varede 20 timer. De resulterende billeder blev overført til Jorden, og optagelsen blev slettet. Den tredje session varede også 20 timer. Den tredje session sluttede i en afstand af 127.000 km fra Mars. Optagelsen blev slettet efter overførsel af billederne til Jorden. Mariner 7 tog 93 billeder på stor afstand.

Med yderligere tilgang til Mars fanges planetens horisontlinje af to snævervinklede horisontsensorer, og scanningsplatformen skiftes til scanningstilstanden langs planetens skive. Grænserne for scanning langs to akser er 215 og 64 grader. Resultaterne af målinger af planetens fysiske parametre og dens atmosfære langs scanningsvejen, der periodisk krydser planetens skive, optages i en digital kode på en båndoptager. Samtidig opnås tv-billeder af individuelle områder af Mars langs scanningsvejen.

Mariner 7 fotograferede først på tæt hold et afsnit, der begyndte nord for ækvator og strakte sig mod sydøst. Hellespontus-regionen og Hellas-ørkenen er placeret på dette sted. Mariner 7 fotograferede derefter den sydlige polare kasket. Baseret på resultaterne af undersøgelsen af ​​Mars fra stor afstand, som blev udført af Mariner 6, blev billedbehandlingsprogrammet for Mariner 7 ændret og i stedet for de tidligere planlagte tre vidvinkelbilleder, fem vidvinkelbilleder af den sydlige polar cap blev opnået.

Mariner 7 fløj forbi Mars kl. 05:00:49 UT den 5. august 1969. Minimumsdistancen var 3430 km kl. 05:00:49 UT den 5. august. Rumfartøjet var på det tidspunkt i en afstand af mere end 96 millioner km fra Jorden. Mariner 7 tog 33 nærbilleder, der blev optaget på en analog båndoptager. Data fra videnskabelige instrumenter og billeder i løbet af de næste par dage blev overført til Jorden. Så fortsatte Mariner-7 med at arbejde i den interplanetariske flyvetilstand.

På grund af problemer med kølesystemet blev den første kanal i det infrarøde spektrometer ikke afkølet nok, så målinger i området 6-14 mikron kunne ikke udføres.

Slut på flyvning

Den automatiske interplanetariske station Mariner 7 er i en heliocentrisk kredsløb .

Videnskabelige resultater

Mariner 6 og Mariner 7 tog nærbilleder af omkring 20 % af Mars overflade med et vidvinkel-tv-kamera. Overfladeområder af tre typer blev identificeret: 1) områder dækket med kratere, 2) kaotiske områder dækket af et uordnet netværk af korte højdedrag og dale 1-3 km brede og 2-10 km lange, 3) områder uden reliefdetaljer. Der er ingen kratere eller andre relieffunktioner i det lyse, runde område af Hellas, op til opløsningsgrænsen for et smalvinklet kamera på omkring 300 m. Der er mange overgangsmuligheder mellem disse tre typer. Der er fundet to typer kratere: store fladbundede kratere og små kedelformede kratere. Værdien af ​​forholdet mellem kraterets diameter og dybden er fra 100 til 1. Nogle oaser er identificeret med store kratere med mørk bund (Juventae Fons) eller grupper af kratere (Oxia Pallus). Marskanaler genkendes som aflange solide mørke formationer (Agathodaemon, Cerberus), som lineære kæder af flere kratere med en mørk bund (Cantabras, Gehon), som kæder af uregelmæssigt formede mørke pletter.

Et af nærbillederne af Mariner 7 fanger skyggen af ​​Phobos på Mars-skiven. Ved analyse af billedet blev det bestemt, at Phobos er elliptisk i tværsnit, dets dimensioner er to gange dem beregnet af J. Kuiper, og dets overfladealbedo er 5-6%.

I atmosfæren blev der ifølge det ultraviolette spektrometer ikke påvist nitrogen og nitrogenoxider. Forud for Mariner 4's flyvning troede astronomer, at Mars-atmosfæren hovedsageligt bestod af nitrogen, og ud fra denne forudsætning foreslog de modeller for atmosfærens sammensætning. Baseret på Mariner-4 radiookkultationseksperimentet, under hensyntagen til spektroskopiske observationer fra Jorden, blev det fundet, at kuldioxid er mindst 80%. Spektrometriske målinger af Mariner-6 og Mariner-7 viste, at atmosfæren består af 98% kuldioxid.

Et infrarødt spektrometer detekterede bånd af fast CO 2 . De polære hætter er i det mindste delvist sammensat af fast kuldioxid.

Mariner 7 målte temperaturen i 200 områder af den sydlige polarkappe ved hjælp af et infrarødt radiometer. Minimumstemperaturen når -153 °C. Denne lave temperatur bekræfter, at polarhætterne i det mindste delvist er sammensat af fast kuldioxid.

Overfladetemperaturerne målt med det infrarøde spektrometer var signifikant, med omkring 50 grader, højere end temperaturerne målt med det infrarøde radiometer. Måske er årsagen til uoverensstemmelsen, at radiometerets synsfelt er meget mindre end spektrometrets synsfelt.

Atmosfæren blev lydt ved hjælp af radiookkultationsmetoden. Mariner-7-signalet blev transmitteret med en frekvens på 2195 MHz. Rumfartøjet forsvandt bag Mars-skiven i området ved den sydlige polarkappe, nær den mørke region Hellespontica Depressio 60 s. sh., 332 tommer. e. Trykket der var 3,8 mb. Radioformørkelsen varede 40 minutter. Mariner 7 dukkede op bagved Mars-skiven ved koordinaterne 37 s. sh., 148 c. d.

Interessante fakta

• I modsætning til de sovjetiske automatiske interplanetariske stationer Mars , er kroppen af ​​de automatiske interplanetariske stationer i Mariner -serien ikke lufttæt.
• I modsætning til de sovjetiske automatiske interplanetariske stationer Mars, bruger de automatiske interplanetariske stationer Mariner-6-Mariner-10 et stort antal integrerede kredsløb.
• Tilsløring blev bemærket på billederne af Mariner 4, hvilket førte til den konklusion, at der er en diset atmosfære på Mars op til højder på 150 km. Mariner 6 og Mariner 7, hvor der ikke er noget slør i billederne, modbeviste imidlertid atmosfærens uklarhed. Tilsyneladende var optikken i Mariner-4 TV-kameraet forurenet.

Se også

• Mariner (KA)  - automatiske interplanetariske stationer i Mariner-serien
• Mariner 4  er en automatisk interplanetarisk station. Den første udforskning af Mars fra en forbiflyvningsbane. Første nærbilleder.
• Mariner-6  er en automatisk interplanetarisk station. Udforskning af Mars fra en forbiflyvningsbane. Den første undersøgelse af sammensætningen af ​​Mars-atmosfæren ved hjælp af spektroskopiske teknikker. Første overfladetemperaturmålinger.
• Mariner 9  er en automatisk interplanetarisk station. Mars' første kunstige satellit.
• Udforskning af Mars  - En oversigt over udforskningen af ​​Mars ved hjælp af klassiske astronomimetoder og ved hjælp af rumfartøjer.

Noter

1. ↑ Norris. Rumfartøj "Mariner-69". - M .: Spørgsmål om raketteknologi, 1969 nr. 9. - 3-14 sek.
2. ↑ Mariner 7 . Dato for adgang: 6. december 2013. Arkiveret fra originalen 27. februar 2017. (ubestemt)

Litteratur

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

• Konashenok V.N., Kondratiev K.Ya. Nyt om Venus og Mars. - L . : Gidrometeoizdat, 1970. - 51 s.

• Leighton R. Mars overflade. - M .: Jorden og universet, 1971 nr. 2. - 39-41 s.

• Norris. Rumfartøj "Mariner-69". - M .: Spørgsmål om raketteknologi, 1969 nr. 9. - 3-14 sek.

• Nyt om Mars. - M . : Mir, 1974. - 195 s.

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

Links

• Mariner 7 på NASAs hjemmeside
• Mariner 7 på NASAs hjemmeside
• Mariner-7 på Jet Propulsion Laboratorys hjemmeside
• Leighton R. Surface of Mars M. Uspekhi fizicheskikh nauk, bind 103, 1971, udgave 4, s. 755-768.
• Billeder af Mars taget af Mariner 7, på NASAs hjemmeside