В первый раз NASA достигли Марса в 1976 году. Эта была полномасштабная миссия, в которой принял участие Викинг 1.
Миссия Викинг 1: задачи и цели
Для выполнения космической программы NASA, создали космический аппарат Викинг 1. Целью было получение информации о поверхности Красной планеты.
Чтобы изучать пробы и фотографировать местность, на Viking 1 установили научные приборы. Миссия стартовала 20-го августа 1975 г. на ракете-носителе Титан-3Е.
Викинг 1 делился на две части: орбитальную «Orbiter 1975-075А» и спускаемую «Lander 1975-075С». Первый модуль создавался с целью фотографирования с марсианской орбиты. Второму требовалось изучить состав атмосферы во время спуска и высадится на поверхность для получения проб грунта и фото.
Орбитальная станция
Главная задача состояла в слежке за планетой с высоты 1,5 тыс. км и изучении пространства вокруг Марса.
Чтобы аппарат восполнял запасы энергии, использовались солнечные батареи. По всей конструкции прикреплены научные инструменты.
В ноябре 76-го г. модуль начал исследовательскую работу. До декабря этого же года происходило выполнение расширенной программы по изучению поверхности.
Незначительные корректировки орбиты делались время от времени в ходе миссии. В феврале 1997-го г. станция сблизилась с настоящим спутником Марса – Фобосом. Спустя год у объекта начал истощатся газовый запас для контроля ориентации. При истощении припасов земля могла потерять соединение с космическим аппаратом. Чтобы этого избежать, компания распланировала план по экономии топлива. Это помогло, и время работы увеличилось на 2 года вперёд. В 1980 году из-за нехватки топлива орбита была увеличена, чтобы предотвратить столкновение с планетой. Когда резерв был полностью израсходован, связь была потеряна.
Характеристики станции
- Размер орбитального восьмиугольного зонда составлял 3,35 метра в высоту и 9,75 метра в обхвате с развёрнутыми солнечными панелями.
- Вес после отделения спускаемого аппарата 883 кг.
- Потребление электричества 620 Ватт.
Научный инструмент
Оснащение включало в себя ряд научных приборов:
- Узкоугольная Vidicon камера с разрешением в 40 м. Предназначалась в фотографировании с высоты в полторы тысячи километров.
- Широкоугольная Vidicon камера для визуализации. Понадобилась в фотографировании с близкого расстояния.
- Спектрометр. Показывал результаты картирования водяного пара, который находился в атмосфере Марса.
- Радиометр для термического отображения. Составил тепловое картирование поверхности.
- Ретранслятор, работающий со скоростью 10 кбит/с. Понадобился для передачи полученных данных и связи с Землёй.
Работа на орбите Марса
20 июля, после прибытия на околомарсианскую орбиту, Викинг 1 разделился на две части. На этой стадии началась работа орбитального аппарата.
Установленные камеры сделали изображения спутника и поверхности Марса.
Более 57 000 изображений были отправлены обратно на Землю.
Прикреплённое оборудование составило тепловое картирование.
В результате модуль обнаружил следы ветровой и водной эрозии. Дополнительно Викинг 1 определил, что планета имеет множество кратеров, которые образовались вследствие многочисленного вулканизма.
Газовый состав атмосферы
Всё данные анализировал спускаемый аппарат во время приземления в атмосфере. На высоте в 300 км оборудование измерило уровень давления. Были сделаны показания температуры и газового состава.
После анализа прояснилось, что нижняя атмосфера состоит в основном из углекислого газа – 95% от всей группы веществ. Остальные молекулы содержатся в малых количествах.
В список вошёл:
- азот – 2,7%;
- аргон – 2%;
- кислород – 0,13%;
- монооксид углерода 0,07%;
- вода – 0,03%;
- неон – 0,0025%;
- криптон – 0,0003%;
- ксенон – 0,000008%;
- озон – 0,000003%.
Атмосферное давление составило 7,6 мбар.
Тепловое картирование
Радиометр составлял тепловое картирование с 22 июня по 11 июля 1976 год. В летнее время года датчики показали, что радиационная температура на экваторе составляет -33 °C в полдень и -133 °C вблизи Южного полюса планеты. Это позволило понять, что полярные части планеты состоят в основном из сухого льда.
Спускаемый модуль
Главной задачей был сбор данных о поверхности планеты. В процессе исследования потребовалось взять пробу грунта Марса и исследовать окрестные места. Благодаря солнечным батареям машина проработала 6 лет и собрала множество фотографий.
Для достижения всех целей пришлось создать надёжную конструкцию, которая сможет смягчить падение. Чтобы анализировать взятые пробы, инженеры прикрепили научные приборы. В результате получился компактный робот, способный делать снимки и работать с полученным материалом. Более упрощённый вариант не подходил, т.к. это не отвечало всем требованиям безопасности космического аппарата Викинг 1.
Характеристики спускаемого модуля
- Финальные размеры составили 2,1 метра в высоту и 3,6 м вдоль.
- Вес без топлива после посадки – 572 кг.
- До посадки около 600 кг.
- Потребление электричества 70 Ватт.
Чтобы получать энергию для работы, к космическому аппарату Викинг 1 снабдили радиоизотопным термоэлектрическим генератором, работающий на плутонии – 238. Для спуска объект оснащён парашютом, реактивными двигателями и 18-ю соплами, двумя баками топлива. Всю конструкцию прикрывал Aeroshell. Он представляет собой тепло-экранированною оболочку, которая помогает замедлить и защищает транспортное средство от давления, тепла и возможного мусора, создаваемого сопротивлением во время входа в атмосферу.
Чем оборудован
Список приборов на Viking:
- Система визуализации – 2 телевизионные камеры с увеличенным обзором. Понадобились в фотографировании поверхности Марса.
- Масс-спектрометр. Позволяет анализировать атмосферные газы.
- Газовый хроматограф.
- Сейсмометр. Измеряет подземные толчки.
- Рентгенофлуоресцентный спектрометр.
- Биологическая лаборатория.
- Метеорологическая аппаратура. Во время приземления измерила уровень температуры и скорость ветра, получены данные об атмосферном давлении.
Список приборов Aeroshell:
- Анализатор замедляющего потенциала.
- Масс-спектрометр верхней атмосферы.
Место посадки
Выбранная зона для приземления отличалась от первоначальной. Самая первая имела множество шероховатостей и неровностей. Из-за этого использовался запасной вариант. Через четыре недели была найдена точка с координатами 47,5° з.д. и 22,4° с.ш. Пролетев около 900 км на северо-запад, первый Викинг высадился на марсианской равнине Хриса.
Как это было
20 июля спускаемый аппарат отсоединился от орбитального и программа миссии перешла в стадию главной цели – началась посадка на Марс.
Чтобы сойти с орбиты, в 8:51 на роботе запустились реактивные двигатели, которые двинулись к точке падения. Началось полномасштабное приземление.
На высоте в 300 км над землёй включилось подготовленное оборудование. С помощью аэродинамического торможения и лобового экрана, защищённого от тепловых воздействий, объект успешно преодолел атмосферу.
Через 296 км модуль падал со скоростью 250 м/с. Для замедления открылся парашют и скорость упала до 60 м/с. Через минуту выдвинулись 3 посадочные опоры и запустились ракетные двигатели. Спустя 40 секунд объект приземлился. Чтобы смягчить удар, Викинг один упал на алюминиевые амортизаторы, которые заглушили падение.
Работа на поверхности Марса
После посадки прошло 25 секунд и прикреплённые камеры сделали первые снимки с поверхности. На изображении показано основание опоры, песок и камни. Расстояние от оборудования составляло 1,4 метра.
После на Землю пришло 2 панорамных фото, на которых уже видны бескрайние просторы. А также получено цветное изображение, которое в будущем оказалось утерянным.
Viking I самостоятельно активировался и начал программу по установке важных устройств. Первым делом были выдвинуты метеорологические датчики.
После развернулась антенна для связи. Этот аппарат имел два способа связи: ретрансляционный и прямой. Первый работал в десять раз лучше второго, но пришлось установить несколько для подстраховки.
Из-за ошибки в крепеже сейсмометр не открылся и остался в защитной оболочке. Такая же ситуация могла постигнуть и скребок, но спустя 5 дней инструмент удалось вытащить.
По полученным снимкам видно, что поверхность имеет относительно ровный вид. В отдельных местах имеет мелкая россыпь камней. Самый крупный, найденный учёными, был назван Большим Джо.
Поиск жизни
Грунтозаборник со скребком позволил собрать образцы. Чтобы найти органику в почве Марса, на месте раскопок использовался масс-спектрометр. Раскопав траншею, земля проверялась прибором.
Анализ показал, что следы живых организмов отсутствовали. Пробы были химически активны и при нагревании в оборудованной печи активно выделяли кислород.
Результаты рентгеновского спектрометра обнаружили в грунте: 12–16 % железа, 13–15 % кремния, 3–8 % кальция, 2–7 % алюминия, 0,5–2 % титана.
Изображения
Ниже представлены фото, сделанных космическим аппаратом Викинг 1. Все снимки были сделаны в цветном и чёрно-белом варианте.
На полученных фото видно, что Марс песчаный и усеян камнями.
Посадочный аппарат сделал панорамные фото. Были запечатлены виды во время заката и восхода Солнца.
На изображениях спутниковой станции можно увидеть неровности рельефа и обширную поверхность планеты.
Завершение миссии
11 ноября 1982 г. аппарат Викинг 1 начал испытывать трудности в заряде батарей. Тогда оператор NASA отправил сигнал обновления программного обеспечения. Эта прошивка могла передать управление над оборудованием зарядки в руки центра. Из-за ошибки переписывания данных удалились координаты по расположению антенны. Команда неоднократно пыталась связаться с объектом, но спустя четыре месяца связь не была установлена.
Когда соединение со спускаемый роботом было потеряно, НАСА объявила окончание миссии.
За время работы на Марсе научная станция Viking 1 выполнила все заданные задачи по сбору данных о поверхности Красного соседа. Удалось заполучить анализ грунта и выяснить, что на планете отсутствует жизнь. Спутниковый аппарат определил температуры на юге и севере и составил тепловое картирование.