Organizacja | NASA |
---|---|
Budowniczy | Laboratorium Napędów Odrzutowych |
Program | Marynować |
Pole | Obserwacja planety Mars |
Rodzaj misji | Sonda planetarna |
Liczba kopii | 2 |
Status | Misja wykonana |
Inne nazwy | Marinate-D |
Uruchom bazę | Cape Canaveral, LC-12 |
Uruchomić |
28 listopada 1964o 14:22:01 UT |
Wyrzutnia | Atlas - Agena D # 12 |
Informacje o | Marsz, |
Koniec misji | 31 grudnia 1967 |
Trwanie | 1119 dni |
Identyfikator COSPAR | 1964-077A |
Teren | www.jpl.nasa.gov/missions/mariner-4 |
Msza przy starcie | 260,8 kg |
---|---|
Napęd | Chemiczny |
Ergols | Hydrazyna |
Kontrola postawy | Stabilizowany na 3 osiach |
Źródło energii | Panele słoneczne |
Energia elektryczna | 700 watów |
Orbita | Heliocentryczny |
---|---|
Perycentrum | 1.1086 AU |
Apoapsis | 1.5731 AU |
Kropka | 567,11 dni |
Nachylenie | 2,54374 ° |
Eksperyment z kamerą telewizyjną Marsa | System kamer telewizyjnych |
---|---|
Magnetometr helowy | Międzyplanetarne pole magnetyczne |
Słoneczna sonda plazmowa | Czujnik wiatru słonecznego |
Wykrywacz promieniowania uwięzionego | Detektor promieniowania |
Detektor cząstek | Pas promieniowania i cząsteczki słoneczne |
Teleskop promieniowania kosmicznego | Badanie promieniowania kosmicznego |
Kosmiczny wykrywacz pyłu | Kosmiczny wykrywacz pyłu |
Eksperyment z okultyzmem Marsa | Eksperyment okultacji Marsa |
Eksperyment Mechaniki Niebiańskiej | Eksperyment Mechaniki Niebiańskiej |
Mariner 4 to czwarta sonda kosmiczna w programie Mariner . Został uruchomiony przez NASA w dniu28 listopada 1964zrobić zdjęcia planety Mars . Wykonuje pierwszy lot nad planetą Mars, wysyła pierwsze zdjęcia powierzchni Marsa i tak naprawdę pierwsze zbliżenia innej planety. Zdjęcia sterylnej, usianej kraterami powierzchni zadziwiają społeczność naukową. Całkowity koszt misji Mariner 4 jest US $ 83,2 mln .
NASA zatwierdza dwie sondy kosmiczne do projektu Mariner z 1964 r Listopad 1962. Głównym celem Mariner 4, nazwanego Mariner-D, jest sfotografowanie powierzchni planety Mars za pomocą pojedynczej kamery telewizyjnej przymocowanej do platformy, która może odtworzyć do 22 zdjęć po podróży z prawie ośmiu miesięcy, podczas przelotu i transmisji je na Ziemię i przeprowadzić pomiary naukowe.
Mariner 4 to sonda kosmiczna używana do eksploracji planet w trybie zawisu i stanowi pierwszy udany przelot planety Mars, wysyłając pierwsze obrazy powierzchni Marsa. Przedstawiają one pierwsze obrazy innej planety wysłane z kosmosu. Mariner 4 jest przeznaczony do prowadzenia naukowych obserwacji planety Mars i przesyłania ich na Ziemię.
Innymi celami misji są pomiary pola magnetycznego i cząstek ośrodka międzyplanetarnego zlokalizowanego w pobliżu planety Mars oraz dostarczenie doświadczenia inżynierskiego i wiedzy na potrzeby długich lotów międzyplanetarnych .
Mariner 4 to statek kosmiczny o masie 260,8 kg. Energia elektryczna do wszystkich eksperymentów i funkcji jest dostarczana przez 28 244 ogniw fotowoltaicznych zamontowanych na czterech panelach słonecznych przeznaczonych do rozmieszczenia w locie. Ogniwa dostarczają 700 W mocy elektrycznej, która jest przetwarzana na różne formy w celu obsługi sondy kosmicznej i ładowania akumulatora pokładowego. Lecąc nad planetą Mars, wytwarzają 300 W, co stanowi margines bezpieczeństwa dla ładunku.
Sonda kosmiczna Mariner 4 składa się z ośmiokątnej platformy o przekątnej 127 cm i wysokości 45,7 cm . Cztery panele słoneczne o wymiarach 176 × 90 cm wysunięte o 0,65 m 2 są przymocowane do górnej części podwozia, dzięki czemu rozpiętość skrzydeł pojazdu wynosi 6,88 m . 116,8 cm średnica ustalona wysoki zysk anteny satelitarnej jest zamontowany na środku górnej części platformę, niski przyrost antena dookólna jest zamontowany na końcu 2,235 m maszcie osadzonym u podnóża przypowieści. Całkowita wysokość sondy kosmicznej wynosi 2,89 m .
U podstawy platformy kamera telewizyjna jest zamontowana na platformie obserwacyjnej. Osiem boków ośmiokątnej platformy stanowią kosze na sprzęt elektroniczny i układ napędowy do korekty kursu. Wewnątrz tej platformy znajdują się rezerwy paliwa na napęd i kontrolę położenia , dzięki czemu przestrzeń z kontrolowaną temperaturą jest korzystna. Temperatura jest kontrolowana przez izolację termiczną, przez radioaktywność różnych powierzchni i jest regulowana ruchomymi żaluzjami na sześciu z ośmiu boków ośmiokąta. Instrumenty naukowe znajdują się poza platformą.
W fazach, w których panele słoneczne nie są skierowane w stronę słońca, używany jest akumulator srebrno-cynkowy 1200 Wh .
Napęd główny jest dostarczany przez silnik 222 N do jednośmigłowej hydrazyny sterującej jego silnikiem rakietowym za pomocą czterech sterów odrzutowych, umieszczonych po jednej stronie platformy. Kontrola położenia jest obsługiwana przez 6 par silników strumieniowych z zimnym gazowym azotem, umieszczonych na końcach paneli słonecznych, trzy żyroskopy i, nawiasem mówiąc, przez łopatki słoneczne. Postawa sondy jest zablokowany w boisko i zbaczanie przez wskaźniki słonecznych automatycznie orientowania w kierunku Słońca, wówczas rolka jest regulowana przez gwiazdy wyszukiwarki kierunku Canopus , z najjaśniejszą gwiazdą w południowej konstelacji z Sun. Carina ta ostatnia operacja następnie biorąc prawie dzień do wykonania.
System telekomunikacyjny działa w paśmie S i składa się z jednego odbiornika i nadajnika opartego na podwójnej triodzie 7 W lub tubie o fali bieżącej 10 W , dane mogą być odbierane lub przesyłane z prędkością 33,33 bit / s lub 8,33 bit / s , te różne opcje zależały od odległości sondy. Dane mogą być również przechowywane na rejestratorze 4-ścieżkowym o przepustowości 5,24 Mbit do późniejszej transmisji.
Sonda kosmiczna ma dziewięć instrumentów:
Plik 14 lipca 1965o 00 h 18 UT rozpoczyna sekwencję rejestracji obrazów. Kamera telewizyjna Vidicon przechodzi konwersję analogowo-cyfrową, a dane są przechowywane z prędkością 240 000 bitów na klatkę (każda klatka miała 200 linii na 200 pikseli, 6 bitów na piksel) na taśmie magnetycznej 0,64 cm x 2-ścieżkowe. 100 m długości, zdolny do zarejestrowania nieco ponad 21 obrazów. Prędkość taśmy na głowicy rejestrującej powinna wynosić około 31 cm na sekundę, z przerwami między klatkami, aby zaoszczędzić taśmę. Dwa z trzech obrazów są nagrywane na taśmie, co skutkuje łańcuchem nakładających się par kolorowych obrazów obejmujących całą powierzchnię Marsa. Dane są przesyłane po zasłonięciu sondy kosmicznej przez planetę Mars przez podsystem radiowy od 15 do24 lipca 1965a dane obrazu są przetwarzane w czasie rzeczywistym przez system 7044/7094 do przetwarzania przez programy telewizyjne Ranger i do konwersji na nagrania filmowe. Konwersja sygnałów elektrycznych na obraz optyczny jest wykonywana przez magnetowid z 64 odcieniami. Eksperyment daje 21 Images Plus 21 wierszy na 22 -go obrazu. To wykonanie wskazuje na normalną sekwencję nagrywania. Programy do przetwarzania komputerowego tworzą zdjęcia o wyższym kontraście niż surowe dane obrazu.
Plik 6 grudnia 1964około godziny 17:00 czasu polskiego, tydzień po uruchomieniu, monitor sondy plazmowej wskazał, że wysokie napięcie instrumentu ulega degradacji. Przyrząd nadal działa, ale dostarczane dane są dostarczane w złożonej formie i przez pewien okres czasu nie pozwalają na wykonywanie pomiarów przy określonych poziomach energii.
Wykrywacz promieniowania uwięzionego obejmuje trzy detektory Geigera-Müellera, oznaczone jako A, B i C, oraz 35-mikronowy elektroniczny detektor z barierą powierzchniową z dwoma poziomami dyskryminacji, oznaczony jako D1 i D2. Sam instrument, prostokątne pudełko o wymiarach około 14 × 13 × 7 cm z 4 wystającymi rurkami po jednej stronie, ma masę około 1,2 kg. Cztery rurki są stożkowymi kolimatorami czterech detektorów i są umieszczone prostopadle do boku skrzynki. Instrument jest zamontowany tak, aby oś kolimatorów B, C i D, wszystkie równoległe, tworzyła kąt 70 ° z kątem przechyłu Mariner 4, a kolimator A był pod kątem 135 °. Oś rolki jest utrzymywana w granicach 1 ° zorientowana bezpośrednio na Słońce, kolimatory B, C i D są ustawione pod kątem 70 ° od Słońca, a kolimator A pod kątem 45 ° w kierunku przeciwnym do Słońca. Kąt wierzchołka kolimatorów wynosi 60 °, więc cząsteczki są wykrywane w zakresie ± 30 ° od kątów podanych powyżej. Osłona ścian bocznych ma minimalną grubość, która zapobiega przenikaniu protonów 50 MeV. W celu ochrony przed promieniowaniem słonecznym przed detektorem umieszcza się osłonę z folii niklowej o równoważnej grubości powietrza dla cząstek alfa 0,22 mg / cm 2 . Detektory A, B i C to liczniki Geigera-Müellera 6213 o zakresie dynamicznym od 0,6 do 10 000 000 zliczeń na sekundę i wielokierunkowym współczynniku geometrycznym 0,15 cm 2 . Detektor A jest czuły na elektrony> 45 keV i protony> 670 ± 30 keV. Ma jednokierunkowy geometryczny współczynnik 0,044 ± 0,005 cm 2 na steradian . Licznik B jest czuły na elektrony> 40 keV i protony> 550 ± 20 keV z jednokierunkowym współczynnikiem geometrycznym 0,055 ± 0,005 cm 2 w steradianach. Licznik C jest wrażliwy na elektronów> 150 keV i protony> 3,1 MeV, i posiada jednokierunkową geometryczny współczynnik 0,050 ± 0,005 cm 2 na steradian. Częstotliwość trafień każdej tuby Geigera-Müellera jest sumą galaktycznego promieniowania kosmicznego (0,6 uderzenia na sekundę), elektronów, promieni rentgenowskich , protonów, cząstek alfa itp. które przechodzą przez kolimatory, a w niektórych przypadkach do penetracji ścian bocznych. Detektor D jest przeznaczony do pomiaru tylko protonów i ma dwa poziomy rozróżniania. Poziom D1 (dolny dyskryminator) jest wrażliwy na protony o energii od 0,50 do 11,0 MeV, a D2 (górny dyskryminator) może wykrywać protony od 0,88 do 4,0 MeV. Detektor ma jako źródło kalibracji Americium 241, które wytwarza cząstki alfa o wartości 5,477 MeV przy 0,071 zliczeniach na sekundę w D1 i 0,059 zliczeniach na sekundę w D2. Dynamiczny zakres detektora D pochodzi z tego przepływu źródła do 1 000 000 zliczeń na sekundę. Jego jednokierunkowy współczynnik geometryczny wynosi 0,065 ± 0,003 cm 2 steradian. Impulsy wyjściowe z liczników Geigera-Müellera są wysyłane do wzmacniacza, uzupełniającego urządzenia nasycającego NPN-PNP. Stamtąd impulsy są wysyłane do podsystemu automatyzacji danych (DAS ). Naładowana cząstka wchodząca do elektronicznego detektora uwalnia pewną liczbę elektronów proporcjonalną do energii utraty cząstek w detektorze. Całkowity ładunek uwolnionych elektronów i pojemność detektora określa wielkość impulsu napięcia wyjściowego. Impulsy są w przedwzmacniacze, stabilne napięcie sprzężenia zwrotnego wzmacniacz ujemny, dyskryminatory, odrzucając wszystkie impulsy <1,4 V . Wyjście monostabilnego multiwibratora i obwód ograniczenia prędkości ogranicza maksymalną częstotliwość do 50 000 uderzeń na sekundę. Dane wyjściowe są następnie przekazywane do serwera DAS.
Uruchomienie następuje w dniu 28 listopada 196414 h 22 min 01 s TU z wyrzutnią Atlas-Agena D miejsca startu LC-12 bazy startowej Cap Canaveral . Owiewka zakrywająca Mariner 4 została wypuszczona, a stopień Agena D / Mariner 4 został oddzielony od pierwszego stopnia Atlas-D o 14 h 27 min 23 UT. Pierwszy zapłon Ageny-D następuje od 14 h 28 min 14 s do 14 h 30 min 38 s UT, co powoduje umieszczenie pary Agena-D / Mariner 4 na ziemskiej orbicie oczekiwania, a drugi zapłon w 15 h 02 min 53 s do 15 godz. 04 min 28 s UT. wstrzykuje Agena-D / Mariner 4 na orbitę transferową do planety Mars. Sonda kosmiczna Mariner 4 oddzieliła się od stopnia Agena D o godzinie 15:07:09 UT i rozpoczęła pracę w trybie rejsowym. Panele słoneczne są rozmieszczane, a platforma skanująca jest odblokowywana o 3:15:00 UT, a akwizycja Słońca miała miejsce 16 minut później o 3:31:00 UT.
Wskazanie w kierunku gwiazdy Canopus niezbędne do prawidłowego ustawienia maszyny uzyskano 30 listopada 1964 r. Dopiero po trzech nieudanych próbach.
Po 7,5 miesiącu lotu z korektą trajektorii, sonda traci celowanie w kierunku gwiazdy Canopus, manewr zostaje odroczony. Zjawisko to później przypisać obecności pyłu świetlnego w pobliżu gwiazdy wizjera i celownika jest zaprogramowany tak, aby być mniej wrażliwe na tego rodzaju powtarzających się zakłóceń. Plik5 grudnia 1964, korekta kursu przebiegła pomyślnie. Plik11 lutego 1965zwolniona jest osłona obiektywu kamery telewizyjnej. Operację tę należy przeprowadzić tuż przed przelotem, ale ponieważ może ona spowodować wyrzucenie pyłu oraz z powodu incydentu z celownikiem Canopus, operacja jest planowana z dużym wyprzedzeniem. Plik5 marca 1965 rThe każdy wchodzi stożkowy emisja stałej anteny parabolicznej sonda przechodzi do trybu transmisji danych.
Mariner 4 leci nad planetą Mars 14 i 15 lipca 1965. Tryb nauki planetarnej jest aktywowany o 15:41:49 UTC14 lipca. Akwizycja obrazów przez kamerę, z zielonymi i czerwonymi filtrami, rozpoczyna się o 00 h 18 min 36 s UTC w dniu15 lipcai 21 zdjęcia plus 21 wierszy na 22 -go zdjęciu są podejmowane. Zdjęcia obejmują nieciągłe pasmo Marsa zaczynające się na około 40 N, 170 E, do około 35 S, 200 E, a następnie do terminatora na 50 S, 255 E, co stanowi około 1% powierzchni planety. Mariner 4 mija, na wysokości najbliższej planecie Mars, 9846 km od powierzchni o godzinie 01:00 i 57:00 czasu UTC w dniu15 lipca 1965. W momencie przelotu sonda kosmiczna znajduje się 216 milionów km od Ziemi, z prędkością około 7 km / s do Marsa (1,7 km / s względem Ziemi). Zdjęcia wykonane podczas przelotu są przechowywane w magnetofonie pokładowym. O 0219: 11 UT Mariner 4 minął planetę Mars widzianą z Ziemi i sygnał radiowy został utracony. Sygnał odzyskano po 3 godz. 13 min 04 s UT, gdy sonda pojawiła się ponownie. Następnie przywracany jest tryb rejsu. Transmisja zarejestrowanych obrazów na Ziemię rozpoczyna się około 8,5 godziny po ponownym pozyskaniu sygnału i trwa do3 sierpnia 1965. Wszystkie obrazy są przesyłane dwukrotnie, aby zapewnić, że żadne dane nie zostaną utracone ani uszkodzone.
Mariner 4 pomyślnie wykonuje wszystkie zaplanowane czynności i przywraca dane ładunku od uruchomienia do 22:05:07 1 st październik 1965, gdy Ziemia znajduje się w odległości 309,2 mln km, a orientacja czaszy satelitarnej sondy kosmicznej czasowo przerywa pozyskiwanie sygnału. Sonda kosmiczna przechodzi następnie nad swoją anteną dookólną, aby za nią podążać. Przerywany kontakt telemetryczny zostaje przywrócony3 maja 1966, co oznacza, że statek kosmiczny i jego instrumenty działają.
Pełne gromadzenie danych wznowiono pod koniec 1967 roku 15 września 1967The kosmiczny pył detektor rejestruje 17 oddziaływań w ciągu 15 minut, w ramach prysznicem mikrometeoryt że tymczasowo zmienione nastawienie sondy kosmicznej i prawdopodobnie nieznacznie uszkodzoną osłonę termiczną. Systemy Mariner 4 są aktywowane przezPaździernik 1967do testów kontroli położenia w ramach misji Mariner 5 na planetę Wenus . Później zakłada się, że Mariner 4 zbliża się do 20 milionów km od jądra lub szczątków komety D / 1895 Q1 (Swift) (pl) . WPaździernik 1967inżynierowie zlecają uruchomienie kamery telewizyjnej i zapłon silnika, co nie zostało zrobione od około dwóch i pół roku. Sukces obu operacji pozwala im śmiało rozważyć możliwość dłuższych misji na planetę Jowisz i nie tylko. Plik7 grudnia 1967wyczerpano dopływ zimnego azotu do układu kontroli położenia, a na 10 i11 grudnia 1967, 83 mikrometeoryty zostały wykryte, powodując zakłócenia orientacji i obniżenie siły sygnału. Plik21 grudnia 1967, komunikacja z Mariner 4 zostaje trwale utracona. NASA deklaruje zakończenie misji dnia31 grudnia 1967.
Łączna liczba danych przesłanych przez misję to 5,2 miliona bitów. Wszystkie eksperymenty zakończyły się sukcesem, z wyjątkiem komory jonizacyjnej / licznika Geigera, który późno się zepsułLuty 1965oraz sondę plazmową, której działanie jest pogarszane przez awarię rezystancji elektrycznej na6 grudnia 1964. Przesłane zdjęcia pokazują marsjańską glebę z wieloma kraterami, takimi jak na Księżycu (późniejsze misje pokazują, że nie jest to typowe dla planety Mars, a tylko dla najstarszych regionów sfotografowanych przez Mariner 4). Szacuje się, że ciśnienie atmosferyczne na powierzchni wynosi 4,1-7,0 mbar i dzienne temperatury -100 ° C, a pole magnetyczne nie jest wykrywane, co prowadzi do wniosku, że wiatr słoneczny może bezpośrednio oddziaływać z atmosferą marsjańską oraz że atmosfera i powierzchnia są w pełni narażone na promieniowanie słoneczne i kosmiczne.
Pierwsze uzyskane zdjęcie planety Mars, obejmujące 300 (szerokość) × 1200 km (od kończyny do dołu zdjęcia).
Ten sam obraz odtworzony na podstawie oryginalnych danych cyfrowych.
Mozaika ze zdjęć 1 i 2.
Mozaika ze zdjęć 9 i 10.
Mozaika ze zdjęć 11 i 12.
Kratery i cienka atmosfera, odsłaniające raczej nieaktywną planetę i spełniające rygory środowiska kosmicznego, rozpraszają nadzieje na odkrycie inteligentnego życia na Marsie, nadzieje podsycane przez stulecia spekulacji naukowej lub literackiej. Po Mariner 4 hipoteza życia na Marsie zawęża się do mniejszych, prostszych form, a science fiction wypycha obce siedliska z Układu Słonecznego .