Викинг-1

Викинг-1
«Викинг-1» в сборе. Спускаемый аппарат и орбитальная станция с солнечными батареями.
Заказчик	НАСА
Задачи	исследование Марса
Спутник	Марса
Выход на орбиту	19 июня 1976
Запуск	20 августа 1975 21:22:00 UTC
Ракета-носитель	Титан-3E/Центавр 23E-4/TC-4
Стартовая площадка	Канаверал LC41
Длительность полёта	10 месяцев
NSSDC ID	1975-075A
SCN	08108
Технические характеристики
Масса	883 кг
Мощность	620 Вт
Элементы орбиты
Эксцентриситет	0,882213138
Наклонение	39,3°
Период обращения	47,26 часа
Апоцентр	56000 км
Перицентр	320 км
Сайт проекта
Викинг-1 на Викискладе

Автоматическая марсианская станция Викинг-1
Макет автоматической марсианской станции
Заказчик	НАСА
Задачи	Спускаемый аппарат
Запуск	20 августа 1975
Ракета-носитель	Титан-3E/Центавр 23E-4/TC-4
NSSDC ID	1975-075C
SCN	08108
Технические характеристики
Масса	572 кг
Мощность	70 Ватт
Сайт проекта
Автоматическая марсианская станция Викинг-1 на Викискладе

«Викинг-1» — первый из двух космических аппаратов, направленных к Марсу в рамках программы НАСА «Викинг». Состоял из орбитальной станции - искусственного спутника Марса и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией.

Это был первый космический аппарат, который успешно сел на поверхность Марса и полностью выполнил свою задачу.

Автоматическая марсианская станция работала на поверхности Марса— до 11 ноября 1982 года (6 лет и 116 дней по земному времени от посадки. Вследствие ошибки оператора при обновлении программного обеспечения направленная антенна опустилась вниз и связь была потеряна).

Искусственный спутник Марса «Викинг-1» проработал до 7 августа 1980 года

Цели

Был запущен при помощи ракеты-носителя Титан-3E 20 августа 1975 года. Через 10 месяцев полета за 5 дней до выхода на орбиту начал передавать общие изображения Марса. 19 июня 1976 года начал процедуру выхода на околомарсианскую орбиту, через двое суток орбита стабилизировалась с параметрами: перицентр — 1513 км, апоцентр — 33000 км, период обращения — 24.66 часа. Посадка отделяемого аппарата на поверхность Марса была запланирована на 4 июля 1976 года, в двухсотлетие со дня независимости США. Однако изображения первоначально запланированного места посадки показали, что оно оказалось не слишком подходящим для безопасной посадки. Посадка была отложена до нахождения более подходящего места. Спускаемый аппарат отделился от орбитального в 08:51 UT 20 июля и приземлился в 11:53:06 UT (MSD 36455 18:40 AMT, 14 Mina 195 Дариский). Это была первая попытка США в высадке на Марс.

Орбитальный аппарат

Оборудование орбитального аппарата состояло из двух видиконовых камер для получения видеоизображения (разрешением 40 м с высоты 1500 км), инфракрасного спектрометра для составления карт водяного пара в марсианской атмосфере, инфракрасного радиометра для составления тепловой карты планеты и ретранслятора, для передачи информации со спускаемых аппаратов (пропускная способность составляла около 10 кбит/с). Основные задачи орбитальным аппаратом были выполнены к 15 ноября 1976 года, за 11 дней до внешнего солнечного соединения. Расширенная миссия началась 14 декабря 1976, после окончания солнечного соединения. В феврале 1977 года был осуществлён ряд сближений с естественным спутником Марса Фобосом. 11 марта 1977 года перицентр орбиты был уменьшен до 300 км. Незначительные корректировки орбиты производились в течение всей миссии. В первую очередь корректировки были заключены в изменении шага смещения планетоцентрической долготы с каждым облётом планеты. 20 июля 1979 года перицентр орбиты был увеличен до 357 км. 7 августа 1980 года орбита была увеличена с 357 × 33943 км до 320 × 56000 км для предотвращения столкновения с Марсом и его загрязнения до 2019 года. В 1978 году Викинг-1 начал испытывать нехватку газа, использовавшегося для корректировки орбиты, но за счет тщательного планирования инженеры сочли возможным продолжить получение научных данных на щадящем потреблении газа в течение ещё двух лет. В конце концов запасы газа были полностью истощены, и 17 августа 1980 года все операции были прекращены. На этот момент орбитальный аппарат совершил 1489 витков вокруг Марса.

Спускаемый аппарат

Спускаемый аппарат с защитным лобовым экраном отделился от орбитального 20 июля 08:51 UT. На момент отделения орбитальная скорость составляла около 4 км/с. После отстыковки были запущены маневренные реактивные двигатели лобового экрана для обеспечения схода с орбиты. Через несколько часов на высоте 300 км спускаемый аппарат был переориентирован для входа в атмосферу. Лобовой экран со встроенным абляционным тепловым щитом использовался для аэродинамического торможения при прохождении атмосферы. На этапе спуска были проведены первичные эксперименты с помощью анализатора тормозного потенциала, масс-спектрометром определялся газовый состав атмосферы, замерены атмосферное давление и температура, также был составлен профиль плотности атмосферы. На высоте 6 км аппарат, спускаясь со скоростью 250 м/с, развернул парашют с куполом диаметром 16 метров. Семью секундами позже был отброшен защитный экран и выдвинуты три посадочные опоры. Спустя ещё 45 секунд парашют замедлил скорость снижения до 60 м/с. На высоте 1.5 км были запущены тормозные реактивные двигатели с регулируемой тягой и через 40 секунд на скорости 2,4 м/с аппарат с небольшим толчком осуществил посадку на Марс. Встроенные в посадочные опоры сотовые амортизаторы из алюминия смягчили посадку.

Тормозные двигатели имели 18-сопельный дизайн для распределения водородо-азотистого выхлопа по большей площади. В НАСА подсчитали что такой подход будет означать, что поверхность нагреется не более чем на 1 °С и будет затронуто не более 1 мм поверхностного слоя грунта. Учитывая, что большинство экспериментов Викинга было сосредоточено на работе с материалом поверхности, более простой дизайн сопел не удовлетворял требованиям минимального воздействия на поверхность. После посадки осталось неизрасходованным порядка 22 кг топлива.

Спускаемый аппарат совершил мягкую посадку на западе «Равнины Хриса» («Золотая Равнина») в точке с координатами 22,697° с.ш. 48,222° в.д. на высоте −2,69 км относительно референц-эллипсоида с экваториальным радиусом 3397,2 км и сжатием 0,0105 (или 22,480° с.ш. 48,967° в.д. в планетографических координатах).

Первое изображение, переданное спускаемым аппаратом «Викинг-1». В углу видна опорная пята аппарата

Передача первого изображения поверхности началась уже через 25 секунд после посадки и заняла 4 минуты. В течение этих минут автоматическая марсианская станция произвела самоинициализацию. Она выдвинула узконаправленную антенну для прямой связи с Землёй и развернула метеорологическую штангу с датчиками. В следующие 7 минут была произведена съёмка 300° панорамы (см. ниже). Спустя сутки после посадки был получен первый цветной снимок поверхности Марса. Однако, этот снимок впоследствии был утерян. Кроме того, сейсмометр вообще не заработал. Его подвижный датчик, который должен был реагировать на колебания грунта, перед полётом был механически зафиксирован для защиты от повреждения при ударе о поверхность. После посадки на Марс устройство, которое должно было высвободить датчик, не сработало, и инструмент остался заблокированным. Так же оказалась застрявшей механическая штанга со скребком для сбора образцов, но спустя пять дней её удалось освободить. Несмотря на всё это, номинально эксперименты были выполнены. Автоматическая марсианская станция имела два канала для передачи данных на Землю: ретрансляцию через орбитальный аппарат и прямая передача. При ретрансляции через спутник пропускная способность канала была в десять раз больше чем при прямой связи.

Научное оборудование автоматической марсианской станции:

• два фототелевизионных устройства (ФТУ);
• приборы для метеорологических исследований, измеряющие давление, температуру, скорость и направление ветра у поверхности;
• сейсмометр;
• газовый хроматограф в сочетании с масс-спектрометром для идентификации по молекулярному весу органических веществ, входящих в состав проб грунта, а также для анализа проб атмосферных газов;
• рентгенофлуоресцентный спектрометр для идентификации неорганических веществ, входящих в состав проб грунта;
• установка для поиска жизни в пробах грунта по таким признакам, как фотосинтез, обмен веществ и газообмен.

Траншея, вырытая грунтозаборником.

Фото «Викинга-1», сделанное «Марсианским разведывательным спутником» в декабре 2006 года.

Для помещения в приёмные устройства последних трёх приборов проб грунта служил грунтозаборник, вынесенный на трёхметровой штанге и снабжённый скребком для прокапывания траншей. Скребок позволял также определять механические характеристики грунта, а магниты, установленные на скребке, — собирать частицы магнитных материалов для последующей съёмки их ФТУ с использованием увеличивающего зеркала.

В январе 1982 года автоматическая марсианская станция «Викинг-1» была переименована в «Станцию-мемориал Томаса Матча» в память руководителя команды по фотографированию поверхности Марса. Станция проработала 2245 солов (марсианских солнечных суток, около 2306 земных суток, или 6 лет) до 11 ноября 1982, когда ошибочная команда, отправленная управлением с Земли, привела к потере контакта. Команда была предназначена для обновления программы, отвечающей за управление зарядкой, уже теряющих емкость, батарей. Однако в результате были непреднамеренно перезаписаны данные, используемые для ориентирования антенны. В последующие четыре месяца попытки установить связь с станцией, основанные на предполагаемом положении антенны, не привели к успеху. В декабре 2006 года «Викинг-1» был сфотографирован на поверхности Марса «Марсианским разведывательным спутником».

Результаты

Иллюстрации

Первый панорамный снимок поверхности Марса. «Викинг-1»

• 

  Запуск «Викинг-1» 20 августа 1975 года

• 

  Первое изображение, переданное спускаемым аппаратом «Викинг-1». В углу видна опорная пята аппарата.

• 

  Марсианский закат Солнца над «Равниной Хриса»

• 

  Траншея, вырытая грунтозаборником.

• 

  Снимок места посадки «Викинга-1», полученное камерой 1.

• 

  Фото «Викинга-1», сделанное «Марсианским разведывательным спутником» в декабре 2006 года.

• 

  Пыльные дюны и большой валун. Объект в центре снимка - метеорологическая штанга.

• 

  «The Face» — «Лицо на Марсе»: Фотография, сделанная орбитальным аппаратом «Викинг-1» в 1976 году

Проверка Общей теории относительности

Гравитационное замедление времени — это феномен, предсказываемый ОТО, согласно которой течение времени идет по-разному в областях с различным гравитационным потенциалом. Ученые использовали спускаемый аппарат для проверки этой гипотезы, посылая радиосигнал к аппарату и задавая инструкции для обратного ответа. Полученные результаты (Эффект Шапиро) находились в полном согласии с предсказаниями ОТО.

См. также

• Программа «Викинг»
• Викинг-2
• Исследование Марса — обзор исследования Марса классическими методами астрономии и с помощью космических аппаратов.
• Космонавтика

Места посадок автоматических станций на Марсе

Спирит

Оппортьюнити

Марсопроходец

Викинг-1

Викинг-2

Феникс

Марс-3

Кьюриосити

Ссылки

• Viking 1 Mission Profile — «Викинг-1» на сайте НАСА.