Все последние события из жизни вулканологов, сейсмологов
Японцев, Американцев и прочих несчастных, которым повезло родиться, жить
и умереть в зоне сейсмической активности

Стихия

град, Землетрясение, Извержения вулканов, ледоход, Ледяной дождь, Лесные пожары, Ливни, Наводнения, Огненный смерч, Паводок, Смерчи (Торнадо), Тектонический разлом, Ураганы (Тайфуны), Цунами

Вулканы

Симмоэ, Авачинский, Алаид, Асама, Асо, Багана, Баурдарбунга, Безымянный, Бромо, Булусан, Везувий, Вениаминова, Вильяррика, Вольф, вулкан Агунг, Вулкан Таранаки, Вулкан Хурикес. Боливия, Вулкана Богослов, Вулкана Эрта Але, Гамалама, Даллол, Дуконо, Жупановский, Ибу, Иджен, Йеллоустоун, Кальбуко, Камбальный, Кампи Флегрей, Карангетанг, Карымский, Катла, Килауэа, Кливленд, Ключевская Сопка, Колима, Копауэ, Котопахи, Кроноцкая Сопка, Локон, Масая, Мауна-Лоа, Меру, Михара, Момотомбо, Мон-Пеле, Мутновский, Невадо-дель-Руис, Невадо-дель-Уила, Невадос-де-Чильян, Ньирагонго, Онтаке, Павлова, Питон-де-ла-Фурнез, Сабанкая, Тавурвур, Толбачик, Тунгурауа, Турриальба, Тятя, Убинас, Узон, Фогу, Фуэго, Шивелуч, Эйяфьятлайокудль, Эльдфедль, Этна, Ясур

Тайфуны

Тайфун Нору

Наводнения

Наводнение в Приморье

Районы вулканической активности

Вулканы Камчатки, Вулканы Мексики, Курилы

Грязевые вулканы и гейзеры

Локбатан

Природа

Вулканы, Изменение климата, Красота природы

Наука

Археология, Вулканология

Наша планета

Живая природа, Спасение животных

Ураганы

Тайфун Мэттью, Ураган Ирма, ураган Мария, Ураган Харви

Районы сейсмической активности

Землетрясение в Италии, Землетрясение в Китае, Землетрясение в Турции

Солнечная система

Венера, Марс, Меркурий, Планета Земля, Плутон, Сатурн, Юпитер

Космос

экзопланеты

Астрономические события

Метеориты, Суперлуние

Антропогенные факторы

Климатическое оружие

Землетрясения

Прогноз землетрясений

2017-11-14 12:22

«Викинги» на Марсе

Марс видео

Карл Саган у макета спускаемого аппарата

Прошло уже 35 лет с тех пор как миссия четверых «Викингов» — 2 орбитальных станций и 2 спускаемых аппаратов — завершилась с ошибкой оператора, приведшей к опусканию антенны спускаемого аппарата Викинга-1. Эта миссия стала второй достигшей поверхности «красной планеты» и первой по-настоящему успешной (связь с Марс-3, добравшимся до поверхности Марса на 4,5 года раньше, оборвалась всего спустя 15 секунд).

«Викингам» же удалось проработать на поверхности Марса 4 и 6 лет вместо запланированных 90 дней, передав за это время сведения об марсианском климате в различные времена года с противоположных концов планеты, сделать на пару 4,5 тыс. фотографий поверхности и провести первые эксперименты по поиску жизни. Орбитальные станции же проработали 2 и 4 года вместо запланированных 120 дней, сделав за это время 700 и 1385 оборотов вокруг Марса и передав более 52 тыс. фотографий, покрывающих 97% марсианской поверхности.

Конструкции аппаратов



Орбитальные станции имели форму восьмиугольника с диаметром в 2,4 м и высотой 3,3 м при размахе солнечных панелей в 9,7 м (их площадь имела целых 15 м2). Вес станции составлял 2325 кг, в который входили цветные камеры видимого и инфракрасного света и детекторы воды. Для питания оборудования во время пролёта в тени Марса на станциях устанавливались никель-кадмиевые батареи на 30 ампер-часов.

Для связи у Земли использовалась всенаправленная антенна, у Марса — направленная 1,5-метровая в диаметре. Скорость связи составляла 2-16 кбит/с для научных данных и всего 8,3-33,3 бит/с для инженерных (данных о состоянии самого аппарата). Также станции выполняли роль ретранслятора для спускаемых аппаратов при скорости связи 4 кбит/с в ходе их спуска и 16 кбит/с при связи с поверхности. Для хранения информации использовались 2 магнитофона на 4,76 Мбайт каждый.


Электронные компоненты «Викингов»

Компьютеры обоих аппаратов имели 18 тыс. ячеек памяти на цилиндрических магнитных плёнках по половине из которых приходилось на инструкции и данные (память только для чтения и перезаписываемая память соответственно). В дальнейшем этот компьютер стал командным компьютером «Вояджеров» (CCS), а его идея полного дублирования компонентов была использования при создании двух других их компьютеров.


Одна из плат памяти «Викингов» на вибростенде

Создание программного обеспечения для спускаемых аппаратов проходило с июля 1971 года до июня 1974-го и потребовало для написания 20 тыс. его слов 1609 человеко-месяцев работы. Так как было принято решение подбирать подходящее железо уже после написания кода — «железо» было поставлено всего за 2 месяца до запуска аппаратов.

На сбрасываемом 3,5-метровом в диаметре абляционном щите устанавливались анализатор потенциала запаздывания (для измерения плотности атмосферы) и масс-спектрометр верхних слоёв атмосферы. Для контролирования спуска на нём были установлены 12 небольших рулевых двигателя с 85-килограмовым титановым баком гидразинового однокомпонентного топлива. 50-килограмовый тормозной парашют был выполнен из полиэстера и имел 16 метров в диаметре.



На спускаемых аппаратах весом в 576 кг имевших размах в 2,21 м между каждыми из 3-х опор, было установлено значительно больше приборов: чёрно-белые камеры, масс-спектрометр для газового хроматографа, сейсмометр, флуоресцентный спектрометр рентгеновских лучей, набор инструментов для измерения погоды, пробоотборник и биологическая лаборатория. Для связи с станциями на орбите и на прямую с Землёй использовалась направленная 76-сантиметровая тарелка, а для получения команд — ненарпавленная антенна. Питания аппаратов осуществлялось за счёт 2 РИТЭГов с плутонием-236 по 35 Ватт мощности (такие же использовались до этого на Пионере-10 и -11) и 4 никель-кадмиевых батареи. Для снижения эффекта загрязнения образцов грунта в местах посадки 3 посадочных двигателя аппарата имели по 18 сопел каждый и два 85-килограммовых бака питающие их. Три посадочные опоры аппарата имели внутри себя алюминиевые соты, которые сминаясь гасили удар при посадке.

Программа «Викинг» была учреждена в сентябре 1974 года, так что в целях соблюдения договора о космосе (подписанного США в 1967 году) согласно которому все страны подписавшие договор брали на себя обязательства сократить до 1/1000 шанс заражения планет земными организмами (за 50-летний период начинавшийся 1 января 1969 года) — посадочные аппараты «Викингов» помещались в биощиты, после чего их поверхность стерилизовалась при температуре 131° C продолжительностью достаточной для того чтобы шанс заражения планеты не превышал 1/10000 на один аппарат (к слову, несмотря на то что договор о космосе подписало уже 107 стран, отдельную должность специалиста по планетарной защите имеют только две организации: NASA и ESA).

Ход миссии и сделанные ей открытия

11-месячный путь к Марсу двух пар аппаратов начался с мыса Канаверал 20 августа и 9 сентября 1975 года на верхушке ракет-носителей Titan-IIIE с разгонным блоком «Центавр». После прибытия к Марсу аппараты разделялись и спускаемый аппарат переходил на парковочную орбиту пока станция делала снимки заранее выбранного места посадки.


Старт Викинга-1

Викинг-1 прибыл к Марсу 19 июня 1976 года, а посадка была назначена на 4 июля. Однако на снимках место посадки оказалось, что оно слишком каменисто и его решили поменять. В итоге новое место для посадки искали в районе ранее намеченного более двух недель, так что спускаемый аппарат сел без происшествий на западный склон равнины Хриса но только к 20 июля. Уже 7 августа к Марсу прибыла и вторая пара аппаратов с которыми случилась та же история. На этот раз с поисками нового места и посадкой спускаемого аппарата уложились в предварительно запланированный срок (к 3 сентября), но не обошлось без происшествий: аппарат сел без повреждений на равнину Утопия, однако одна из его 3-х посадочных опор встала на камень, так что он от начала и до конца своей работы простоял с наклоном в 8° относительно горизонта что, однако никак не повлияло на его научную миссию.

Видео запуска аппаратов на Марс и комментарии участников миссии

Ещё на этапе спуска аппараты смогли зафиксировать в атмосфере кроме подавляющего объёма углекислого газа (95%) ещё и 1-2% аргона с 2-3% азота. На высоте в 6 км раскрывался парашют и сбрасывался абляционный щит, после торможения парашют отстреливался и на высоте в 1,4 км включались двигатели мягкой посадки. После посадки аппараты брали пробы грунта с помощью механической руки и добавляли к ним воду и питательную среду. Спускаемым аппаратам удалось зафиксировать выделение кислорода и углекислого газа из проб, а после нагрева в пробах почвы кроме существенной доли кремния, железа, кальция, алюминия и титана были обнаружены следы углерода, водорода и фосфора.

В целом результаты оказались неутешительны: содержание органических веществ в почве составляло один на миллион (даже ниже показателей лунного грунта) и кроме одного результата из 3-х биологических экспериментов (который в последствии был признан ложноположительным) и «лица на Марсе» (которое при снимках последующих миссий в более высоком разрешении оказалось просто горой) — следов жизни найдено не было. Как выразились биологи миссии: «Марс оказался самостерилизованным» за счёт ультрафиолетового излучения, сухости почвы и процессов её окисления (почти весь кислород, не связанный в углекислом газе атмосферы пошёл на окисление железа в почве, который за счёт содержания 15% оксидов железа имеет характерный красноватый оттенок).


«Марсианское лицо» при съёмке с увеличенным разрешением посредством MRO

Орбитальные станции смогли заснять широкую сеть русел рек, которые когда-то проистекали на Марсе, что сместило дальнейшие миссии к Марсу с поисков жизни в данный момент, к поискам следов жизни существовавших на «красной планете» ранее. Кроме этого им удалось уточнить массу двух марсианских спутников: согласно данным их плотность была всего в 2 раза выше плотности воды, а это означало что Фобос и Деймос скорее всего образовались в поясе астероидов и затем были захвачены гравитацией Марса. Со снимками с поверхности Марса связана довольно смешная история: так как взвесь марсианской пыли рассеивает красный свет, то в вечернее время (когда свету приходится проходить значительную толщу атмосферы) красный свет рассеивается и небо становится… голубым (как у нас днём на Земле), это вызвало настоящую путаницу в NASA: так первый снимок с голубым небом был опубликован 21 июля, а 26 июля вышел его вариант с красным небом (как считалось исправленный).


Первый цветной снимок и его «исправленный» вариант

Основная миссия «Викингов» завершилась 15 ноября 1976 года, а уже к 26 числа началось соединение Марса с Солнцем, в ходе которого с аппаратами была временно потеряна связь. Измерения момента пропадания связи с аппаратами позволило экспериментально подтвердить соответствие замедление движения сигнала в гравитационном поле массивного объекта (Солнца) теории Эйнштейна с точностью в 0,1% (в 20 раз выше точности всех предыдущих экспериментов). После выхода Марса из солнечной тени в середине декабря началась уже расширенная миссия «Викингов».



Данные по атмосферному давлению Викинга-1 варьировались между 6,8 и 9 мбар, а у Викинга-2 составляли 7,3-10,8 мбар (разница в давлениях была вызвана тем что Викинг-2 сел в точку на 900 метров ниже своего собрата). Перепады температур составляли от -77° C до -14° C для Викинга-1 и от -120° C до 4&deg C для Викинга-2 соответственно. Сейсмометр на Викинге-1 вышел из строя ещё до посадки и не принёс полезных данных, но и сейсмометр Викинга-2 молчал всё время за исключением единственного случая, а кроме этого по снимкам стало понятно что ландшафт в местах обоих посадок практически не менялся: Марс оказался таким же геологически мёртвым телом, как и Луна.

Скорость ветра оказалась ниже ожидаемой и не превышала 120 км/час, но несмотря на это только за первое лето в северном полушарии орбитальные станции зафиксировали две глобальные пылевые бури общей продолжительностью в 4 месяца. Станции смогли измерить содержание аэрозолей в атмосфере, что позволило оценить концентрацию водяного пара: максимальная концентрация приходилась на северный полюс в середине марсианского лета, к осени пиковая концентрация смещалась к экватору, где его концентрация повышалась на 30%. В купе с данными снимков на которых было видно, что часть северной полярной шапки сохраняется на протяжении всего года, это позволило предположить о том что его неразмерзающая часть является водяным льдом (в последствии это подтвердил посадочный модуль «Феникс» севший вблизи северного полюса):


Синим цветом указаны неудачная миссия Скиапарелли и планируемые миссии InSight (посадочная платформа, которая должна, сев в конце 2018 года, пробурить 5-метровую скважину для измерения перепадов температур) и Экзомарс (марсоход, который должен быть доставлен на Марс к середине 2020 года).

Теорию об циркуляции воды в марсианской атмосфере также подтверждали снимки Викинга-2, на которых во время марсианской зимы обнаруживался иней:



Окончание миссии и её наследие

Орбитальная станция Викинга-2 проработала до 25 июля 1978 года, когда была отключена из-за израсходования всего газа из системы ориентации. 11 апреля 1980 года из-за отказа батареи был отключен и его спускаемый аппарат, а 7 августа того же года закончился газ у орбитальной станции Викинга-1 (хотя благодаря его экономии станция смогла проработать 2 лишних года, передавая научные данные в ограниченном режиме). Спускаемый аппарат Викинга-1 продержался дольше всех и скорее всего мог бы и дальше продолжать работать, если бы на борт аппарата не были переданы неверные команды, вызвавшие опускание его направленной антенны и потерю связи с ним 11 ноября 1982 года. Операторы JPL продолжали безуспешные попытки связи с ним более полугода, пока миссия «Викингов» не была признана оконченной 21 мая 1983 года.

Цветная карта Марса с разрешением 232 м на пиксель (оригинал весит 52 МБайт)



Несмотря на то, что последние данные с «марсианских викингов» были получены 3,5 десятка лет назад, они продолжают плодотворно использоваться и вдохновлять учёных на новые свершения до сих пор: так только в 2014 году на основе данных «Викингов» была составлена самая подробная цветная карта Марса из существующих на данный момент, а в 2016 году шла оцифровка данных биологических экспериментов миссии (которые до тех пор хранились на микроплёнках):



А так об миссии высказался заместитель директора по научной стратегии отдела исследований NASA в Годдарте и руководитель проекта планетарной защиты прибора SAM Кьюриосити Дэнни Главин:
«Мы построили SAM на основе огромного опыта и наследия Викингов. Возможности спускаемых аппаратов Викингов и их инструментов были весьма продвинутыми на тот момент. Даже само осуществление успешной посадки на марсианскую поверхность было большим подвигом».
В отличии от Викингов данные экспериментов Кьюриосити сейчас сразу выгружаются в Планетарную систему данных NASA для повышения их доступности.

Ссылки

Краткий обзор миссии
Открытия сделанные аппаратами
Данные аппаратов
Главы из книги «На Марсе: Исследование красной планеты. 1958-1978»

Источник: geektimes.ru