| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Марс
| |||||
 Исследователи |
|||||
Хронология полетов |
|
Марс - красная звезда
Космические исследователи Марса 'Маринер' (США): Начало полета
В отличие от своего несчастливого собрата, МС-3 был выведен на расчетную траекторию в годном к работе состоянии и с полным основанием получил официальное имя Mariner 4. Его отделение было зафиксировано в момент Т+2708.8 сек от старта, то есть 28 ноября в 15:07:10.1 UTC. Оно произошло на коротком теневом участке, продолжавшемся с 15:05:50 до 15:17:35 UTC. По контакту отделения включился передатчик, были активированы система ориентации и программно-временное устройство CC&S, приведены в готовность пиротехнические устройства и подано питание на научные приборы. Система ориентации по данным от трех гироскопов погасила остаточные угловые скорости. В 15:10:10 - по таймеру через 3 минуты после отделения - были выданы команды на развертывание солнечных батарей и разблокировку ориентируемой платформы. В соответствии с заложенной логикой программно-временное устройство CC&S продублировало их в 15:15:05, по временной отметке L+53 мин, а в 15:09:02, по отметке L+57 мин, выдало дублирующую команду на включение режима солнечной ориентации. В 15:10:48 сигнал с борта был получен станцией DSS-41 в Вумере и показал, что все программные операции выполнены. Наконец-то у группы управления, возглавляемой Дэвидом Дугласом (David W. Douglas) и Милтоном Голдфайном (Milton Т. Goldfine), появилась настоящая работа! Солнечные датчики уже в 15:16:37 стали показывать наличие Солнца, которое просвечивало через край атмосферы благодаря рефракции. После выхода из тени солнечные датчики в канале рысканья оказались в насыщении, так что аппарат медленно вращался со скоростью 0.126 њ/с. В 15:29:56 датчики вышли из насыщения, после чего построение ориентации на Солнце пошло быстро и было закончено в 15:31:04 *.
После этого аппарат перешел в режим калибровки магнитометра с вращение вокруг продольной оси со скоростью -0.203 њ/с. Остальные научные приборы также работали и фиксировали условия при пролете радиационных поясов и ударную волну при встрече магнитосферы Земли с солнечным ветром. Заключительным событием начального этапа полета была ориентация третьей оси по Канопусу, инициированная программником CC&S через 16 час 37 мин после старта - 29 ноября в 06:59:01 UTC. Столь значительная отсрочка объяснялась просто: Mariner 4 должен был успеть удалиться от Земли на значительное расстояние. По команде аппарат начал вращение вокруг продольной оси крена со скоростью -0.135 њ/с и, 'отмотав' 60.5њ, в 07:07:47 наткнулся на некий яркий объект и принял его за Канопус, хотя на самом деле это был блик от Земли на оптике датчика. Логика сработала - и поиск прекратился, а вот вращение аппарата остановлено не было и продолжилось в сторону увеличения часового угла. Через некоторое время Mariner 4 развернулся еще на 42њ, и в поле зрения датчика попал Альдерамин (α Цефея), в действительности находящийся в 171њ от Канопуса. Он был слишком слаб для устойчивого захвата, и в 13:12:34 под действием внешней помехи аппарат возобновил автоматический поиск. Развернувшись еще на 107њ, в 13:26:15 он нашел яркую звезду Регул на расстоянии 278њ от Канопуса. Операторы решили пока не спорить с этим выбором и подождать начала следующего сеанса через основную станцию Голдстоун. По той же команде от CC&S четыре панели солнечных парусов должны были занять рабочие положения с отклонением на 35њ вниз от плоскости солнечных батарей. Фактические отклонения, однако, составили от 11 до 21њ - как оказалось, при наземных тестах этот процесс промоделировали плохо. Впрочем, некоторое стабилизирующее действие по тангажу и рысканью панели все-та-ки оказывали. 30 ноября в 09:13:47 на борт была отправлена команда DC-21, вызвавшая дальнейший разворот КА и захват в 09:20:56 звезды Наос (ζ Кормы) на угловой отметке 338њ. Повторная команда в 10:45 заставила Mariner 4 перенавести датчик еще на 7њ на группу из трех звезд в созвездии Парусов. Наконец, в 10:57:09 команду выдали в третий раз - и в 10:59:38 UTC аппарат в конечном итоге захватил Канопус. В соответствии с бортовой логикой и геометрией выбранной траектории захват Канопуса был подтвержден появлением Земли в поле зрения соответствующего датчика. 0 чем думала и чем занималась система ориентации до этого, не получая подтверждения от датчика Земли, остается загадкой... Ориентация на Канопус была построена в 611000 км от Земли при геоцентрической скорости 3290 м/с. Вскоре после этого аппарат вышел на гелиоцентрическую орбиту, параметры которой составили: - наклонение - 0.135њ; - минимальное расстояние от Солнца - 147.5 млн км; - максимальное расстояние от Солнца - 235.1 млн км; - период обращения - 528.1 сут. Первая коррекция
В последующие дни происходили многочисленные мелкие сбои, но без потери ориентации. Тем временем тепловой режим КА 'устаканился', и операторы с облегчением убедились в отсутствии признаков утечки в двигательной установке. Прогноз движения показывал, что 17 июля 1965 г. в 01:25 UTC аппарат пройдет примерно в 252 800 км перед передней границей марсианского диска. Пора было делать коррекцию: приращение скорости 16.70 м/с должно было сместить точку прицеливания на отметку в 10000 км от центра Марса с правильной стороны и сдвинуть время прилета на 15 июля в 01:46 UTC. Геометрия пролета выбиралась изначально из следующих соображений. Во-первых, не разрешались траектории, на которых аппарат вошел бы в тень Марса, а также такие, на которых датчик Канопуса мог 'увидеть' Марс. Во-вторых, необходимо было пройти над освещенной стороной, чтобы могла работать телекамера, и на высоте не более 40000 км. В-третьих, траектория должна была заходить за Марс с точки зрения Земли для радиопросвечивания атмосферы. Разработчики гарантировали выход в заданную точку с ошибкой не более 7000 км с учетом неопределенности в определении параметров орбит и погрешности исполнения коррекций. Первоначально была выбрана допустимая зона пролета размерами 11000x16000 км с центром на высоте 13800 км над южным полушарием планеты, но впоследствии желаемое положение точки прицеливания уточнили. Первая попытка коррекции была предпринята 4 декабря, через 6 суток после старта, на удалении 1.745 млн км от Земли. С 13:05 до 13:15 UTC заложили требуемые углы разворота по тангажу и крену (-43.94њ и +156.24њ соответственно) и длительность включения (20.18 сек). В 14:35 на бортушла последняя исполнительная команда DC-27, а всего через минуту в ходе раскрутки гироскопов аппарат потерял ориентацию и начал вращаться! В 14:47:31 коррекция была отменена командой DC-13, и началась вторая серия остросюжетного детектива 'ориентация по Канопусу'. Операторам пришлось выдать одну за другой 10 команд DC-21, чтобы в 23:59:22 все-таки довести аппарат до правильного угла разворота по крену! Коррекцию удалось провести 5 декабря со второй попытки на расстоянии 2.04 млн км от Земли при гелиоцентрической скорости 33129 м/с. На случай повторного сбоя подстраховались вариантом срочного восстановления ориентации на гироскопах. Вновь заложили уставки по углам (-39.20њ и +156.08њ) и времени (20.06 сек), отправили одну за другой три исполнительные команды - и на этот раз все прошло штатно. ЖРД включился в 16:09:09.6 и отключился в 16:09:30.0, проработав 20.4 сек и выдав приращение скорости 17.07 м/с. После выдачи импульса аппарат автоматически восстановил солнечную ориентацию, инициировал поиск Канопуса и нашел свою навигационную звезду в 16:55 - 'всего' за 34 минуты и с одной лишь 'подсказкой' Земли. Параметры гелиоцентрической орбиты КА после коррекции составили: - наклонение - 0.129њ; - минимальное расстояние от Солнца - 147.5 млн км; - максимальное расстояние от Солнца - 235.6 млн км; - период обращения - 529.3 сут. В результате коррекции требуемое положение точки прицеливания было выдержано с ошибкой не более 1000 км. Полученная траектория пролета обеспечивала прохождение над Марсом 15 июля в 01:11 UTC на минимальной высоте около 8700 км и временный заход за планету для радиопросвечивания. Необходимость во второй коррекции отпала. Путь к Марсу
7 декабря в 12:30 Mariner 4 потерял ориентацию и после 44-минутного поиска автоматически перенавелся на γ Парусов. Этот сбой, как и четыре предыдущих, списали на яркие частицы, порождаемые ударами микрометеоритов по элементам конструкции аппарата и попадающие в поле зрения датчика. Если яркость 'звезды' оказывалась выше верхнего предела, датчик формировал ложный сигнал потери Канопуса.
Чтобы избежать подобных неприятностей, было решено заблокировать возможность перехода КА в режим поиска звезды по этому сигналу, хотя это означало и блокировку некоторых режимов автоматического выхода из аварийных ситуаций. 17 декабря в 16:00 со станции Вумера на борт была выдана команда найти Канопус, что и было исполнено в 16:03. В 17:30 UTC аппарату была отправлена 'блокирующая' команда DC-15, и с этого момента случаи потери ориентации прекратились, хотя возмущения продолжали регистрироваться по три-четыре раза в месяц. Кстати, расход рабочего тела на поддержание ориентации составлял примерно 1.7 г в сутки и не вызывал опасений - его должно было хватить на четыре года. Так как по результатам наземных испытаний основной передатчик с объемным резонатором находился под подозрением на предмет деградации в полете, было решено переключиться на запасной, на лампе бегущей волны. Ко всему прочему, он был и более мощным, выдавая 10.5 Вт против 6.5 Вт у основного. Команда переключения DC-7 была выдана из Голдстоуна 13 декабря в 14:09 UTC, второй передатчик включился после 90-секундного прогрева и в дальнейшем работал без замечаний. Платой за это стало общее увеличение энергопотребления со 154 до 182 Вт. 3 января 1965 г. в 17:00 по временной уставке программника CC&S прошло переключение режима передачи телеметрии - ее скорость была снижена с 33.3 до 8.33 бит/с. Расстояние до Земли в этот день составляло 9.9 млн км, и уже вскоре энергетики радиолинии не хватило бы на передачу данных с высокой скоростью. Как следствие, полный кадр телеметрии приходил теперь не за 12.6, а за 50.4 сек. Как только коррекция 5 декабря задала траекторию пролета 'Маринера' у Марса, в группе управления и анализа началось детальное планирование припланетного сеанса. Определенное беспокойство вызвал тот факт, что работа КА у Марса критическим образом зависела от выдачи и исполнения команд открытия крышки камеры и ее ориентации при развороте платформы. Более того, само открытие крышки могло породить очередной набор ярких частиц и вызвать потерю ориентации в самый неудачный момент. 11 февраля был проведен сокращенный тестовый сеанс с первым включением привода платформы, телекамеры и записывающего устройства VSS. Всего за 8.5 часов из Голдстоуна на борт было выдано 12 команд. Привод платформы нормально работал в течение 127 минут, но реальные снимки не делались. В результате теста защитная крышка была оставлена открытой, затвор - в готовом к работе положении, а поворотная платформа - в позиции 177.94њ, позволяющей провести съемку Марса без каких-либо дополнительных разворотов. Отключение заряда аккумуляторной батареи снизило токопотребление до 166 Вт. 27 февраля по команде от CC&S была проведена первая перенастройка датчика Канопуса, связанная с изменением угла между направлением на Солнце и на звезду по мере движения 'Маринера' по орбите. Эта операция автоматически повторялась еще трижды - 2 апреля, 7 мая и 14 июня, причем каждый раз поле зрения прибора смещалось примерно на 4.5њ. 5 марта на расстоянии 43.4 млн км от Земли программник инициировал еще одно изменение - переключение передатчика на остронаправленную антенну, в результате чего мощность принимаемого сигнала увеличилась в 40 раз (с -164 до -148.5 дБ). Что интересно, еще до переключения, начиная с 22 февраля, отмечались флуктуации уровней принимаемых на Земле и на борту сигналов из-за непредусмотренной интерференции между двумя бортовыми антеннами. По первоначальным расчетам, возможность передавать на борт команды через ненаправленную антенну должна была сохраняться до 8 апреля. В реальной конфигурации бортового радиокомплекса с учетом интерференции получалось, что команды со 100-киловаттного передатчика в Голдстоуне будут проходить вплоть до встречи с Марсом, за исключением короткого периода с 26 по 30 марта. Переключение командного приемника на остронаправленную антенну устраняло эту неприятную паузу, но влекло за собой дополнительный риск - в случае потери Канопуса аппарат отвернулся бы антенной от Земли с утратой возможности управления вплоть до повторного выбора ненаправленной антенны по бортовому таймеру через несколько суток. Решено было все же 'спровоцировать' аппарат на переключение приемника на остронаправленную антенну. Mariner 4 оставили без двусторонней радиосвязи в расчете на то, что 23 и 26 марта программник выдаст две контрольные команды CY-1, и по второй из них аппарат начнет поиск сигналов на другой антенне. К этому дню, однако, удалось определить, что прохождение сигналов сохранится, а потому незадолго до расчетного времени переключения 'Земля' инициировала двусторонний контакт. Командный приемник Mariner 4 так и остался до конца полета в связке с ненаправленной антенной. 10-13 января и 7-22 февраля - во время подготовки и осуществления пуска лунного аппарата Ranger 8 - станция Йоханнесбург была отвлечена на работу с ним, и Mariner 4 отслеживался лишь по 17 часов в каждые сутки. Ситуация повторилась 10-25 марта по случаю полета Ranger 9. Помимо Йоханнесбурга, к обеспечению последнего 'Рейнджера' была привлечена станция DSS-41 в Вумере. Вместо нее с 'Маринером' начала работать новая станция Сети дальней связи DSS-42 в Тидбинбилле (Австралия), которая вступила в строй с 1 февраля и была официально открыта 19 марта. К 11 марта 1965 г. Mariner 4 преодолел половину длины своей межпланетной траектории, а 22 марта находился на равном расстоянии от Земли и Марса (по 59.4 млн км) и на половине пути по времени - 114 суток из 228. 14 апреля в 09:41 UTC был побит американский рекорд дальности космической связи, установленный 3 января 1963 г. с аппаратом Mariner 2, - 86.7 млн км. В ночь на 30 апреля Mariner 2 достиг дистанции 106 млн км, на которой оборвалась связь с 'Марсом-1'. Теперь он был безусловным первопроходцем.
В период с декабря по март были отмечены две проблемы с научной аппаратурой 'Маринера'. 6 декабря датчик солнечной плазмы начал выдавать ненормальные показания из-за отказа в высоковольтном источнике питания. Остальные пять инструментов перелетной группы продолжали работать штатно и 8-9 января впервые зарегистрировали возмущения от солнечной вспышки. 5 февраля в 18:00 UTC произошла вторая, значительно более мощная вспышка. Счетчики частиц высоких энергий обнаружили ее в 18:50 и регистрировали повышенные уровни радиации в течение трех часов, а отдаленные последствия - на протяжении еще восьми суток. 20 февраля неожиданно вышла из строя часть ионизационной камеры ICE, а именно счетчик Гейгера-Мюллера, ответственный за подсчет заряженных частиц. 17 марта прибор прекратил работать полностью из-за короткого замыкания в источнике питания. Тем не менее он успел показать, что в год минимума солнечной активности во внутреннюю часть системы проникает на 40% больше галактических лучей, чем в 1962 г. во время полета КА Mariner 2, и позволил оценить дозу за весь полет к Марсу в 24 рентгена, из которых 10.1 Р дало пересечение радиационных поясов Земли, 4.2 Р дали солнечные протоны и 9.5 Р - галактические космические лучи. Некоторой компенсацией за этот отказ стали успехи группы солнечной плазмы: после тщательного анализа картины неисправности (неправильно впаянный резистор в высоковольтном источнике питания) ученые смогли перекалибровать инструмент и после смены режима передатчика 3 января восстановить его возможности примерно на 70%. К сожалению, по мере удаления от Солнца и снижения температуры постоянная времени разряда в измерительном тракте увеличивалась. Когда она стала больше периода обновления кадров телеметрии, данные прибора вновь потеряли смысл. 11-12 декабря аппарат прошел через плотную часть метеорного потока Геминид, и датчик космической пыли подтвердил рост ее концентрации. Второй поток Mariner 4 встретил 20-22 декабря - это были Урсиды. В марте частота срабатывания датчика космической пыли увеличилась с одного-двух в неделю до трех-четырех в сутки - это был третий метеорный поток, связанный с кометой Туттля-Джакобини-Кресака. Концентрация частиц достигла пика в начале мая, после чего снизилась до одной-двух в сутки. Уэсли Александер считал, что пик - это невозмущенная зона между орбитами Земли и Марса, а до и после него излишки пыли 'выметены' планетами. Всего к 9 июля датчиком было зафиксировано 190 пылевых частиц. Разработчики считали, что количество попаданий в КА в целом больше примерно в 200 раз, но никаких последствий это не имело. 11 и 17 апреля, 25 мая, 6 и 16 июня приборами КА были зарегистрированы еще пять солнечных вспышек. К июню тревогу стала вызывать аккумуляторная батарея. Хотя ее заряд был отключен еще в феврале, напряжение батареи постепенно поднялось с 34.4 до 36.8 В, превысив предельно допустимые 36 В. Причиной мог быть медленный заряд по паразитной цепи или утечка электролита в одном из элементов. Было решено не задействовать аккумулятор во время пролета и обойтись питанием от солнечных батарей. К 1 октября напряжение на аккумуляторной батарее стабилизировалось на отметке 37.2 В. В Пасадене в мае и июне на наземном аналоге РТМ было проиграно девять тестов пролета Марса с разными сценариями. Кроме того, 19 и 20 марта на обсерватории Маунт-Вилсон с помощью камеры-аналога было сделано более 60 снимков Марса с записью изображений на магнитную пленку, воспроизведением, оцифровкой и обработкой на компьютере PDP-4. Готовые снимки воспроизводились на катодной трубке и перефотографировались с ее экрана - так же, как это планировалось делать после реальной съемки Марса. 24 июня аппарат находился в 187.0 млн км от Земли и в 7.9 млн км от Марса, и каждые сутки расстояние до цели сокращалось на 0.39 млн км. 2 июля дистанция уменьшилась до 4.78 млн км, а 9 июля составила 2.10 млн км. Баллистики уточнили время и высоту пролета: она должна была составить 9200 км. Красная планета в объективе
Припланетный сеанс мог быть инициирован командой МТ-7 от программно-временного устройства CC&S, но группа управления предпочла запустить его командой DC-25. Она была выдана передатчиком станции Йоханнесбург 14 июля в 14:27:55 UTC, а квитанция с борта пришла в 14:52:32. Обмен сигналами с КА занимал в этот день 24 минуты, что сильно ограничивало возможности вмешательства Земли, но и доверие к аппарату было недостаточным для того, чтобы позволить ему отработать автономно. По штатной программе платформа должна была поворачиваться влево и вправо в секторе 180њ, пока широкоугольный датчик WAPS (Wide Area Planet Sensor) с полем зрения 50њ не увидит край Марса; после этого сканирование прекращалось. Руководители полета предпочли и здесь 'срезать угол': команда DC-24 была выдана с таким расчетом, чтобы остановить сканирующее движение заранее на отметке 179.19њ. Расчет оказался точным: фактический угол места платформы составил 178.45њ. С 20:10 функции управления и приема информации перешли к основной станции Голдстоун. Напряжение в зале управления полетом нарастало. Съемка Марса должна была начаться автоматически по попаданию Марса в 1.5-градусное поле зрения узкоугольного датчика NAMG (Narrow Angle Mars Gate) либо непосредственно по сигналу от телекамеры, если видикон зафиксирует свет планеты. Датчик действительно 'поймал' край планеты в 00:17:21 UTC, почти точно в расчетное время, и инициировал начало съемки. По сигналу от него было запущено устройство видеозаписи и сделаны 22 кадра с интервалами 48 и 96 секунд (поочередно с красным и зеленым фильтрами), так что вся съемка заняла около 25 минут. Информация с остальных научных приборов шла на Землю в реальном масштабе времени и одновременно записывалась для последующей повторной передачи.
Для гарантии в 00:11:57 на борт была направлена дублирующая команда начала съемки DC-16. По расчетам, она должна была поступить после записи двух первых кадров в автоматическом режиме, но в реальности к моменту ее прихода было сделано уже шесть. Аналогичным образом продублировали и команду прекращения съемки, приурочив ее доставку к ожидаемому моменту окончания пленки в устройстве VSS. Ведь если запись не остановить, то за следующие 25 минут все фотографии будут стерты!
В 00:32 по поступающей в реальном времени телеметрии в Пасадене стало известно о начале работы VSS. Однако после этого трижды, в 00:34:57, 00:40:50 и 00:43:20 поступал сигнал окончания пленки в записывающем устройстве, хотя он ожидался лишь один раз - при штатной смене дорожки. Подобное могло произойти, если 'магнитофон' включился один раз и начал писать безостановочно. Но вот наконец пошла служебная информация - и количество изменений в регистрах событий соответствовало нормальной последовательности съемки! Ученые и публика с нетерпением ждали начала передачи изображений. Соответствующая программа была инициирована программником CC&S 15 июля в 11:42, о чем 'Земля' узнала 12 минутами позже. После 68 минут инженерных данных в 13:02 начался прием первого снимка, который продолжался до 21:38. Прием вели антенны в Йоханнесбурге и Голдстоуне, а также совсем новая станция DSS-61 в Испании, в Робледо-де-Чавела. Первая пресс-конференция 15 июля проводилась в тот момент, когда уже было принято больше половины первого снимка. 'Теперь мы уверены, - объявил директор JPL Уилльям Пикеринг, - что магнитофон сработал нормально и что данные всех снимков должны быть на записи'. Вечером 15 июля в Пасадене была созвана вторая пресс-конференция, на которой и показали первую космическую фотографию Марса. 'Думаю, вы заметили, что на этом снимке очень трудно что-нибудь увидеть, - признал Роберт Лейтон, - но мы были исключительно рады получить его. Он показал нам, что Марс есть на пленке'. - 'Вы узнали что-нибудь конкретно новое из этого снимка?' - упорствовал один из репортеров. - 'Наша камера работает', - вежливо сообщил д-р Пикеринг. Остальные снимки принимались до 24 июля включительно, причем на передачу каждого требовалось более 8 часов; выяснилось, что всего аппарат записал 21 полный кадр и 21 из 200 строк 22-го кадра. Второй и третий снимок показали на пресс-конференции 17 июля, остальные были опубликованы позже. Повторное считывание содержимого устройства VSS было выполнено с 24 июля по 3 августа. Его прервали на 18-й строке последнего кадра, чтобы сохранить запись на 2-й дорожке. Новый Марс
Что же ожидали увидеть ученые и что они увидели? План съемки был впервые объявлен 15 февраля. За 25 минут съемки аппарат должен пролететь над Марсом 'от края до края', а ось телекамеры - описать дугу длиной около 6500 км. Начало ее находилось на переднем по ходу движения краю диска планеты в умеренных широтах северного полушария, где в это время начиналась осень. Линия шла на юг примерно вдоль 180њ долготы и после экватора загибалась к востоку, имея конец у терминатора примерно на 55њ ю. ш. Если бы устройство VSS было хотя бы вдвое более емким, телекамера Mariner 4 могла бы покрыть полосу длиной 6500 км примерно 32 кадрами, сделанными с 48-секундными интервалами. К сожалению, длина магнитной ленты позволяла записать всего 21 кадр и частью возможностей пришлось пожертвовать. Из 'идеального' плана съемки исключили каждый третий кадр, так что оставшиеся шли попарно и зацеплялись углами. Суммарно на них попало лишь около 1% марсианской поверхности. В официальном сообщении от 22 июня план съемки описывался следующим образом: 'Первые два снимка будут покрывать часть Элизия, одной из самых ярких пустынь Марса, и необычную морскую область Тривиум Харонтис. Этот регион, как было недавно обнаружено, дает сильное радиолокационное отражение... После двух первых снимков камера пойдет на юг через пустыню Зефирия в Киммерийское Море. Далее к югу, над пустыней Электрис, мы ожидаем встретить атмосферную дымку, которая в это время марсианского года окружает полярную шапку. Надеемся, что камера сможет в достаточной степени проникнуть через эту дымку, чтобы увидеть край полярной шапки на 55њ ю. ш. Телевизионный скан продолжится в юго-восточном направлении через закатный терминатор к югу от Залива Аоний в полярной шапке'. При желании эти названия докосмической эры можно отыскать на современной карте Марса, но с трудом - потому что реальный рельеф планеты они описывали плохо, да к тому же реальная трасса 'Маринера' оказалась немного смещена по отношению к расчетной. В любом случае результаты съемки оказались совершенно неожиданными. Первый кадр был сделан с расстояния 16 900 км и захватил утренний край планеты и что-то похожее на атмосферную дымку на фоне космоса. На последующих была видна лишь поверхность Марса. Самый 'прямой' кадр с дистанции 12 200 км захватил площадь 254x242 км с пространственным разрешением 1.2-1.3 км - примерно в 30 раз лучше, чем давали самые крупные земные телескопы. Наиболее контрастными и содержательными были снимки до 16-го включительно.
Автоматическая регулировка яркости оказалась не слишком эффективной. Рост коэффициента усиления начался с кадра ?18 и дошел до максимума на ?21. Тем не менее снимки от 15-го до 20-го оказались существенно недодержанными, и на 20-м и 21-м было видно 'чуть менее чем ничего'. От 22-го кадра, как мы помним, была записана лишь небольшая часть. Наиболее удивительным оказался тот факт, что отснятая часть поверхности Марса покрыта большими кратерами. На снимках от ? 5 до ? 15 ученые легко насчитали 70 кратеров диаметром от 5 до 120 км. Казалось также, что в южной околополярной области, где во время съемки была зима, некоторые кратеры были покрыты инеем. Количество кратеров на единицу площади оказалось примерно таким же, как в горных районах видимой стороны Луны, указывая на интенсивную бомбардировку Марса крупными космическими телами. По аналогии с Луной участки с большим количеством кратеров могли иметь возраст 2 млрд лет и более. Валы кратеров поднимались на сотни метров над окружающими равнинами, а их дно находилось на глубине до 1-2 км. Степень сохранности и соответственно возраст деталей рельефа были весьма различны, но можно было полагать, что плотность атмосферы в прошлом не была существенно выше современной - иначе некоторые кратеры не могли бы сохраниться так хорошо. Аналогичным образом представлялось, что с момента их образования на Марсе не было и существенного количества воды, способной образовывать реки или заполнять океаны. Немногочисленные продолговатые диффузные детали интерпретировать не удалось. Никаких каналов аппарат не увидел, хотя линия съемки и пересекала отдельные линии на карте Марса. Не было облаков, но их и не ожидали, так как трасса полета не проходила над полярными шапками.
На полученных снимках не были найдены столь характерные для Земли детали, как океанские бассейны, континентальные массы, горные цепи и большие долины, и лишь в одном месте по длине тени был определен перепад высот в 4000 м. Рельеф Марса указывал на отсутствие тектоники плит и вообще внутренней активности. Об этом же говорили и данные о магнитном поле: ученые заключили, что магнитный момент Марса по крайней мере в 3000 раз меньше земного. Как следствие, приборы 'Маринера' не увидели ударной волны и радиационных поясов. Радиопросвечивание при заходе за планету показало наличие тонкого слоя ионосферы с плотностью электронов до 90000 в 1 см3 на высоте 130 км и дало неожиданно низкое значение атмосферного давления. До полета ученые приводили очень разные его оценки - от 10 до 100 мбар. По данным Mariner 4 сначала была озвучена 'вилка' 10-20 мбар с более вероятным значением у нижнего предела, но позднее ученые пересмотрели ее и показали, что в действительности давление составляет от 4 до 7 мбар и что главным компонентом атмосферы является углекислый газ. Датчик космической пыли не показал чрезмерно высокой концентрации микрометеоритов вблизи планеты. Впрочем, умеренный рост количества пыли он бы просто не заметил из-за краткосрочности пролета.
Предварительный вывод по итогам первой встречи с Красной планетой был такой: Марс больше похож на Луну, чем на Землю, хотя наличие атмосферы и позволяет надеяться пролить свет на начальные эпохи истории Земли. Первые снимки не позволили сделать вывод в пользу наличия или отсутствия жизни на Марсе, но было ясно, что если на планете не было океанов, то поиск ее остатков вряд ли перспективен, а открытость планеты для бомбардировки метеоритами, солнечным ветром и космическими лучами делала ее весьма недружелюбной. С другой стороны, примитивная поверхность Марса могла сохранить следы первоначального этапа развития органики, признаки которого на Земле давно стерты. Как выяснилось намного позже, океаны на Марсе все-таки были, а поиски таких следов продолжаются по сей день. Компьютерная обработка снимков КА Mariner 4 продолжалась свыше двух лет и показала, что плотность кратеров втрое выше первоначальных подсчетов. Всего на них было найдено 300 хорошо опознаваемых кратеров диаметром от 3 до 175 км и еще примерно столько же кандидатов. Кроме того, все-таки были выявлены прямые и искривленные линейные структуры длиной от 150 до 300 км - гребни и трещины. После Марса
Радиоконтроль движения КА до и после сближения с планетой позволил установить, что Mariner 4 прошел на минимальном расстоянии от Марса 15 июля в 01:00:57 UTC бортового времени. Момент наибольшего сближения наступил почти на две минуты раньше прогноза (01:02:54 UTC), а высота над поверхностью планеты составила 9846 км - существенно выше, чем ожидалось. Уточнили и массу Марса: она оказалась равна 0.0003227 от массы Солнца. Как следствие отклонений во времени и дальности пролета, изменились и условия прохождения КА за Марсом. По прогнозу он должен был войти в радиотень в 02:12 по бортовому времени и выйти в 03:05; в реальности это произошло на 7-8 минут позже. В результате тесного сближения с Марсом параметры орбиты аппарата изменились и составили: наклонение - 2.54њ; минимальное расстояние от Солнца - 165.0 млн км; максимальное расстояние от Солнца - 235.0 млн км; период обращения - 567 сут. 3 августа по окончании приема снимков аппарат был переведен в режим межпланетного полета с передачей технической и научной информации. Соответствующие команды были отправлены на борт с 03:09 до 03:21 UTC. Уходя от Марса, Mariner 4 продолжал передачу данных о магнитном поле, радиационной обстановке и пылевых частицах; впрочем, датчик микрометеоритов начал 'дурить'. 26 августа на аппарат передали команды, блокирующие возможность включения двигателя коррекции. На следующий день была выполнена подстройка датчика Канопуса, гарантирующая возможность ориентации по нему до марта 1966 г.
Ученые, которых обеспокоила слишком большая яркость космического фона на кадре ?1, запросили повторную съемку 'пустого' космического пространства с последующей передачей информации на Землю. Операция имела целью проверить фактические характеристики телекамеры после девяти месяцев в космосе и по возможности откалибровать сделанные ранее снимки Марса. Разработчики надеялись увидеть на новых фотографиях Альтаир, так как камера была направлена в его сторону. При первой попытке 21-22 августа эксперимент не получился,так как вскоре после выдачи команды DC-25 были отмечены большие флуктуации мощности сигнала КА. Как только борт подтвердил получение команды, была выдана серия команд, отменивших съемку и вернувших Mariner 4 в исходное состояние. Вторая попытка 30-31 августа была успешной, но на этот раз Альтаира в поле зрения уже не было. На первую дорожку VSS было записано 10 полных снимков и часть 11-го. Первые пять из них, со всеми возможными коэффициентами усиления, были переданы на Землю к утру 2 сентября. К концу сентября расстояние до Земли достигло 300 млн км и продолжало увеличиваться, ухудшая условия передачи информации и в особенности - приема команд. По распоряжению Дэвида Дугласа, 1 октября в 21:30:17 UTC аппарату была передана команда DC-12 для переключения передатчика на ненаправленную антенну. Интересно, что это была лишь 85-я команда за 308 суток межпланетного полета. Аппарат принял ее в 21:48:01 и исполнил, после чего передатчик продолжал работать, но прием телеметрической информации с борта прекратился с 22:05:07 UTC. На момент завершения регулярной работы Mariner 4 находился в 307.48 млн км от Земли и 31.16 млн км от Марса и прошел с момента старта 673.91 млн км. За 10 месяцев на Земле было принято 13 млн технических и 23 млн научных измерений. А что же четвертый аппарат МС-4, который доставили во Флориду 29 сентября 1964 г.? Оставшись невостребованным, до весны 1965 г. он хранился в МИКе SCF-2 на мысе Кеннеди, а затем был перевезен в Пасадену. Предполагалось, что он будет запущен к Марсу в 1966 г. Однако 22 декабря 1965 г. NASA объявило, что МС-4 будет переоборудован для полета к Венере и запущен к ней в июне 1967 г. под именем Mariner 5. Именно ему вместе с 'Венерой-4' предстояло окончательно изменить наши представления об этой планете... и, как ни парадоксально, поработать в тандеме с 'Маринером-4'. Год пишем, два в уме
Да, 1 октября 1965 г. история первого марсианского разведчика не закончилась. 1 ноября и 1 декабря его сигнал с наложенной телеметрией вновь слушала станция DSS-13 в Голдстоуне, но для выделения полезной информации не хватало мощности. Еще один контрольный прием был проведен 4 января 1966 г. с расстояния 348 млн км. Далее они повторялись примерно раз в месяц для уточнения положения КА и расчета величины астрономической единицы; кроме того, начиная с 3 февраля, на борт регулярно отправлялись команды коррекции датчика Канопуса. В январе 1966 г. в Голдстоуне закончилась постройка и оснащение первой в составе Сети дальней связи антенны диаметром 64 м - 0SS-14. 18 марта в ходе испытаний новая станция приняла сигнал КА Mariner 4 при прохождении сквозь солнечную корону с расстояния 328 млн км. Семичасовой сеанс 21 мая на дальности 318 млн км был еще более ценным: удалось записать телеметрию и убедиться, что все системы КА работают нормально, аппарат поддерживает ориентацию на Солнце и Денеб, а оставшегося азота (1.46 кг) хватит до 1968 г. Выбор аппаратом Денеба стал неслучайным: оказалось, он не услышал одну из 12 посланных после 1 октября команд DC-17, а потому датчик Канопуса работал не вполне корректно. 28 ноября 1966 г. по случаю второй годовщины запуска NASA сообщило, что экспериментальные сеансы связи с Mariner 4 проводятся три раза в неделю с использованием 64-метровой антенны в Голдстоуне попеременно с рабочими сеансами с КА Pioneer 6. По-видимому, в сообщении была некоторая неточность, поскольку в декабре состоялось лишь четыре сеанса с приемом телеметрии - 2,15, 21 и 28 декабря. Мониторинг состояния 'Маринера' показал, что после мощной солнечной вспышки 3-4 сентября 1966 г. снимаемая с солнечных батарей мощность снизилась примерно на 9%. Очередные сеансы состоялись 15 и 28 января 1967 г., причем последний был организован специально под прием научных данных по случаю очень мощной солнечной вспышки. Она, кстати, привела к деградации солнечных батарей еще на 9%. Между 2 марта и 8 мая сеансы не проводились из-за ремонтных работ на станции DSS-14. Вход в сеанс 8 мая был выполнен с трудом, а телеметрию удалось выделить лишь при последующей обработке. Выяснилось, что аппарат переключился на передатчик с объемным резонатором; операторы сделали вывод, что усилитель передатчика на ЛБВ, вероятно, вышел из строя после двух лет непрерывной работы. Тем не менее в мае и июне 1967 г. КА Mariner 4 готовили к активной деятельности совместно с Mariner 5. Новые сеансы с 64-метровой антенной DSS-14 состоялись 15 и 26 июня. Борт принял команды DC-13, по которой было отключено программно-временное устройство CC&S, и DC-15, разрешающую стабилизацию КА по датчику Канопуса вне зависимости от того, на какую именно звезду он направлен. Кроме того, пятью командами DC-17 была выполнена подстройка датчика. К июлю Mariner 4 отстал от Земли в движении вокруг Солнца на полный виток и оказался довольно близко к родной планете - настолько, что его сигналы могли принимать старые 26-метровые антенны DSS-11 и DSS-51 в Голдстоуне и Йоханнесбурге. Первая такая попытка была предпринята 3 июля, за ней последовали сеансы 8, 17, 18 и 19 июля. Минимальное расстояние до Земли было 7 сентября и составило 46.9 млн км. 14 июля NASA объявило, что старый аппарат возвращается на службу и будет вести регулярные измерения параметров межпланетной среды в период до сближения станции Mariner 5 с Венерой, намеченного на 19 октября. Одновременные измерения солнечного ветра и магнитного поля на аппаратах, расположенных в диаметрально противоположных направлениях от Земли по отношению к Солнцу, должны были быть достаточно интересными, поэтому в период с 12 по 21 августа 1967 г. оба аппарата отслеживались круглосуточно. Второй цикл совместных наблюдений планировался с 1 сентября по 10 октября. 15 сентября Mariner 4 попал в метеорный поток, связанный с кометой Свифта (D/1895 Q1). Всего за семь минут, с 02:54 до 03:01 UTC, детектор пыли зарегистрировал 17 попаданий! Были отмечены возмущения по каналам тангажа и рысканья, но система ориентации успокоила КА в течение часа. Повреждений зафиксировано не было, прохождение команд на борт сохранилось.
5 октября командами с испанской станции 0SN аппарат был в последний раз перенацелен на Канопус и ориентирован остронаправленной антенной в сторону Земли, а затем переведен в инерциальный режим поддержания ориентации по сигналам от гироскопов. Этот эксперимент был поддержкой проекту Mariner 5 - чтобы обеспечить близкий пролет Венеры даже в случае отказа датчика Канопуса. После переключения передатчика Mariner 4 на остронаправленную антенну уровень принимаемого сигнала увеличился на 22.5 дБ. Технические и научные данные передавались со скоростью 33.3 бит/с. 25 октября была проведена вторая коррекция орбиты КА с целью проверить функционирование двигательной установки после трех лет полета. Бортовой ЖРД был включен на 70 секунд и успешно выдал заданное приращение скорости 62 м/с. В результате перигелий орбиты увеличился до 165.6 млн км, а дата его прохождения сместилась с 25 на 26 декабря. 26 октября скорость передачи была снижена до 8.33 бит/с, и на борт ушли команды на повторное считывание снимков Марса с магнитной ленты VSS. Аппарат успешно передал на Землю вторую половину снимка ?16 и первую половину снимка ?17. Еще одна съемка 'пустого' космоса с передачей кадров на Землю была проведена 22 ноября. В конце октября полностью исчерпался запас азота в одном баллоне системы ориентации, а 7 декабря и во втором. Но и это был еще не конец: аппарат остался в режиме стабилизации медленным вращением, поэтому периодическое прохождение сигналов сохранилось. Однако 9 декабря Mariner 4 вошел в плотное облако космической пыли, порождающее метеорный дождь Леониды. 'В течение 45 минут, - вспоминал Билл Кук (Bill Cooke) из Центра Маршалла, - аппарат испытал поток метеороидов более интенсивный, чем самый мощный метеоритный дождь, когда-либо наблюдавшийся на Земле... Частота счета возросла в 10000 раз'. Многочисленные удары пылинок повредили теплоизоляцию КА и нарушили стабильность вращения. Возникла заметная нутация, затем снизилось поступление энергии от солнечных батарей, и устойчивая связь стала невозможной. 20 декабря 1967 г. работа с аппаратом была окончательно прекращена. Успешно проработав три года вместо восьми месяцев по плану, Mariner 4 установил неписанное, но строго соблюдаемое правило: если американский межпланетный аппарат выведен на траекторию полета в исправном состоянии, он обязан дойти до цели и выполнить заданную программу. Исключения из этого правила за полвека можно пересчитать по пальцам одной руки. Автор: И. ЛИСОВ, | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|