Викинг проект по изучению космоса

Программа «Викинг»

«Викинг» — это космическая программа НАСА, направленная на исследование планеты Марс. Основной задачей двух космических аппаратов — «Викинг-1» и «Викинг-2» — было изучение поверхности Марса на предмет наличия признаков жизни. Это были первые аппараты в истории освоения космоса, которым удалось благополучно приземлиться на поверхность планеты.

Запуск аппаратов был совершен в 1975 году с мыла Канаверал (Флорида, США). Полет занял немного меньше года, и оба аппарата благополучно приземлились на приземлились на поверхность планеты в 1976 году. Несмотря на то, что миссия каждого из «Викингов» была рассчитана на 90 дней пребывания на Марсе, оба аппарата прослужили гораздо дольше (спускаемый «Викинг 1» функционировал до конца 1982 года, а «Викинг 2» — до 1980). Также в миссии участвовали и орбитальные «Викинги», которые не спускались на Марс, а изучали поверхность планеты с орбиты.

На орбитальных аппаратах находились две телевизионные камеры (разрешение: 40 м при съемке с высоты 1500 км), инфракрасный спектрометр (должен был регистрировать водяные пары в атмосфере), инфракрасный радиометр (данные использовались для создания тепловой карты Марса). Также орбитальные «Викинги» были оборудованы для получения и ретрансляции информации, передаваемой спускаемыми аппаратами (пропускная способность – 10 кбит/c).

Спускаемые аппараты были оборудованы радиолокационным высотомером и радиолокатором, которые обеспечивали мягкую и точную посадку. На «Викингах» находились специальные научные приборы для измерения атмосферного давления, температуры, для регистрации газового состава атмосферы, а также ее плотности, для взятия и анализа проб грунта (идентификация неорганический веществ, поиск органических соединений). Непосредственно для сбора грунта на каждом аппарате имелся специальные грунтозаборник, снабженные скребком для прокапывания траншей. Кроме того, аппараты включали в себя две фототелевизионные установки.

Благодаря данным исследованиям ученым удалось получить первые цветные фотографии поверхности планеты, которые отличались высоким качеством и давали возможность подробно изучить пустынную местность Марса. Плюс к этому, благодаря наблюдениям, проводившимся в течение нескольких лет, учебным удалось составить достаточно полное представление об особенностях марсианской погоды.

На основе анализа проб грунта было установлено, что основными элементами в марсианской почке являются кремний, железо, кальций, алюминий и титан. Несмотря на то, что была зарегистрирована достаточно высокая химическая активность грунта, непосредственным следов жизнедеятельности на планете обнаружено не было.

Плюс к этому, исходя из полученных данных и по результатам дополнительных экспериментов было выявлено 15кратное превышение кислорода по сравнению с предполагаемым. Однако все последующие эксперименты на выявление жизни на Марсе дали отрицательные результат. Несмотря на это, орбитальные «Викингами» были обнаружены геологические образования, которые напоминали русла высохших рек. Это дало надежду ученым на вероятность обнаружения следов жизни на Марсе в будущем.

Автор статьи: Галетич Юлия

Вы можете приложить к своему отзыву картинки.

Источник

Космическая программа «Викинг» нашла своё место в истории

Проект NASA Viking был первой миссией, достигшей поверхности Марса, и первой, которая искала доказательства жизни на нём. Программа Викинг стала кульминацией серии миссий по исследованию загадочной планеты, которые начались в 1964 г. с проектом Mariner.

Начало проекта

Космическая программа NASA «Викинг», была утверждена в 1968 г. Она включала запуск двух одинаковых космических агрегатов. Первоначальная дата запуска проекта была назначена на 1973 год, но потом старт перенесли на 1975 г.

Старт состоялся с мыса Канаверал, что в штате Флорида, Первый Viking был запущен — 20 августа, второй — 9 сентября. Корабли добирались до цели в течение года, первый корабль вышел на орбиту 19 июня 1976 г., второй начал своё вращение на орбите 7 августа. После более чем одного месяца полёта вокруг Марса и возвращения изображений, использованных для выбора места посадки, орбитальные зонды и спускаемые модули отсоединились. Эти два приземления были первыми успешными.

Благодаря программе Марс Викинг были получены снимки всей марсианской поверхности с самым высоким на тот момент разрешением. Длительность миссии превысила изначально запланированный срок в 90 дней. Каждая пара работала намного дольше своего проектного срока службы.

Цели и задачи проекта

• Поиск жизни на Марсе;
• Успешная посадка;
• Сбор данных о планете;
• Получение снимков в высоком разрешении;
• Анализ структуры и состава атмосферы и поверхности.

Даты программы в цифрах

Проект Viking начал своё существование в далёком 1968 г., спустя 7 лет ему суждено было сбыться. Прежде чем проект был закрыт прошло ещё 8 лет.

Дата завершения проекта — 21 мая 1983 г.

Конструкции аппаратов

Корабль программы «Викинг» состоял из орбитального зонда весом 883 кг и спускаемого модуля весом 576 кг, полностью заправленная пара имела массу 3527 кг. Оба Викинга были идентичны. С помощью газовых струй азота, расположенных на концах панели солнечных элементов, подсистема сохраняла свою ориентацию. Основной системой связи с орбитами была двухсторонняя высокоскоростная радиосвязь в S-диапазоне, обеспечивающая командование Земли, радиоконтроль и передачу научных и инженерных данных. В этой линии связи использовалась управляемая 1,5-метровая тарелка с высоким и низким коэффициентом усиления. Обе антенны находились на орбите. Низкий коэффициент усиления используется для отправки и приёма вблизи Земли, а высокий коэффициент – вдали от Земли.

Орбитальная станция

Прототипом станции был «Mariner-9», имел восьмиугольный диаметр примерно 2,5 м. Восемь граней кольцеобразной структуры имели высоту 0,4572 м и массу в 883 кг. Питание обеспечивалось восемью солнечными элементами на каждом крыле по две панели. Энергия сохранялась в 2 никель — кадмиевых батареях. Передатчик S-диапазона мощностью 20 Вт осуществлял связь. Для радиологии и для проведения экспериментов в области связи была установлена нисходящая линия связи в X-диапазоне.

Посадочный модуль

Основание посадочного модуля состояло из алюминиевого шестигранника с чередующимися сторонами разной длины — 1,09 м и 0,56 м поддерживаемыми на трёх удлинённых ножках, прикреплённых к более коротким сторонам. Высота составляла 2,1 метра по ширине 3,6 метра. Питание обеспечивалось двумя блоками радиоизотопного теплового генератора, содержащими плутоний-238. На борту также находились четыре 28-вольтные никель — кадмиевые аккумуляторные батареи с влажным электролитом для пиковых нагрузок. Спускаемый аппарат перевозил 85 кг топлива, содержавшегося в двух сферических титановых баках. Для управления использовались инерциальные эталонные блоки, четыре гироскопа, аэродинамический замедлитель, радиолокационный высотомер, радиолокационный терминал спуска и посадки и управляющие двигатели.

Ход миссии

После выполнения своей первоначальной задачи по поиску безопасных посадочных площадок для приземления камеры орбитальных аппаратов обнаружили детали как ранее известных, так и ранее не обнаруженных объектов:

• глобальные пыльные бури;
• вулканы Олимп — Монс и хребет Тарсис, крупнейшие известные вулканические горы в Солнечной системе;
• Valles Marineris, каньон, который простирается на 1/5 окружности планеты;
• ряд сухих русел рек, и другие признаки, указывающие на наличие в прошлом большого количества жидкой воды.

Аппараты также содержали инфракрасные спектрометры и радиометры для отображения содержания водяного пара в атмосфере и тепловых свойств красной планеты. «Viking Orbiter -1» сфотографировал Фобос, самую большую из двух лун Марса, с ближайшего приближения в 90 километров, а «Viking Orbiter – 2» сфотографировал Деймоса, меньшую из двух лун, с ближайшего приближения в 22 километра.

Во время спуска кораблей приборы проводили анализ атмосферных свойств на разных уровнях, чтобы определить её структуру. Эти свойства включали состав, давление и температуру. Учёные узнали, что в атмосфере содержится углекислый газ (95%). При примерно 0,5% от атмосферного давления на поверхности Земли, давление на планете слишком низкое, чтобы вода находилась в жидком состоянии. В сочетании с данными о большом количестве жидкой воды в прошлом эта информация свидетельствовала о серьёзных глобальных изменениях климата на Марсе. После приземления приборы продолжали предоставлять данные о погоде и климате.

Каждый посадочный аппарат содержал две камеры, чтобы обеспечить прямые снимки поверхности крупным планом. во время программы Викинг с планеты было отправлено в общей сложности более 1400 изображений.

Чтобы проанализировать состав красного грунта, спускаемый модуль был снабжён совком, который мог вскопать несколько сантиметров и поместить образец в рентгеновский флуоресцентный спектрометр. Анализ этих образцов показал, что марсианский грунт содержит довольно большой процент как железа, так и кислорода.

Спускаемый модуль также содержал сейсмометр для измерения активности марсотрясений. Сейсмометр Viking Lander — 1 вышел из строя, единственный инструмент, который потерпел неудачу во всей программе. Другой сейсмометр показал, что несколько произошедших марсотрясений были очень слабыми.

Финансовые затраты

Стоимость двух кораблей программы Викинг составляет 217 миллионов $ (в то время). На устройство обнаружения жизни было затрачено 60 миллионов $. Разработка конструкции посадочного модуля обошлась в 357 миллионов $. Стоимость камер составила 27 миллионов 300 тысяч $. В сумме на эту программу было потрачено 1 миллиард $ в 1970-х гг., что при корректировке инфляции на 2019 г. составляет около 5 миллиардов $.

Биологические эксперименты

Помимо фотографирования и сбора научных данных о марсианской поверхности, два «землекопа» провели три биологических эксперимента, предназначенных для поиска возможных признаков жизни. Эти эксперименты обнаружили неожиданную и загадочную химическую активность в марсианской почве, но не предоставили чётких доказательств присутствия живых микроорганизмов вблизи посадочных площадок. Чтобы испытать приборы для, астробиологии экзобиологи из NASA посетили некоторые из самых отдалённых районов Земли, в том числе Сухие долины Антарктиды и пустыню Атакама в Чили. Считается, что эти места являются одними из лучших аналогов Марса, которые мы имеем на Земле, и изучение жизни в таких местах стало важным элементом астробиологических исследований в NASA.

Научные результаты

Важные открытия включали:

• Азот, никогда ранее не обнаруживаемый, является значительным компонентом атмосферы Марса, и обогащение более тяжёлых изотопов азота и аргона по сравнению с более лёгкими изотопами подразумевает, что плотность атмосферы намного выше, чем в далёком прошлом.
• Изменения на поверхности Марса происходят крайне медленно.
• Наибольшая концентрация водяного пара в атмосфере находится в середине лета у края северной полярной шапки. С лета до осени пиковая концентрация перемещается к экватору с 30% снижением пиковой численности. В южном полушарии сухо, вероятно из-за пыльных бурь.
• Плотность обоих спутников низкая — около двух грамм на кубический сантиметр — это означает, что они возникли как астероиды, захваченные гравитацией Марса.
• Измерения времени прохождения радиосигналов между Землёй и космическим кораблём, проведённые в то время, когда планета находился за Солнцем, определили задержку сигналов, вызванную гравитационным полем Солнца.
• Атмосферное давление изменяется на 30% в течение марсианского года, потому что углекислый газ конденсируется и возвышается в полярных шапках.
• Северная шапка не изменяется и состоит в основном из воды с небольшими примесями углекислого газа; южная шапка изменяется в зависимости от времени года и состоит из углекислого газа.

Факты о легендарной миссии

• Орбитальные станции «Викингов» основывались на конструкции космического корабля «Маринер».
• Viking Orbiter 1 проработал на четыре года дольше, чем планировалось.
• Питались от больших солнечных батарей. Это обеспечивало 620 Вт энергии для связи их камеры и радиооборудования с Землёй.
• Изображения, полученные с орбиты, произвели революцию во взглядах учёных на то, как вода сформировала особенности поверхности планеты.
• Станция «Викинг — 1» сделал первые снимки крупным планом Фобоса. «Викинг — 2» — Деймоса.
• В настоящее время неизвестно, находятся ли станции Viking 1 и 2 на орбите или сгорели и разбились на поверхности.

В завершение можно сказать, что программа Викинг сделала большой прорыв в исследовании Красного соседа. Программа стала первой успешной завершившейся миссией NASA. При этом «Викинг-1» — первый космический корабль, который коснулся поверхности. Викинги открыли дорогу следующим космическим аппаратам, своим «наследникам».

Источник

45 лет назад: «Викинг-1» и «Викинг-2» отправились на Марс

Есть ли # жизнь на марсе ? Этот вопрос очень долго занимал умы как ученых, так и обычных людей. Итальянский астроном девятнадцатого века Джованни Скиапарелли утверждал, что наблюдал линейные структуры на поверхности планеты, которые он назвал канали ( canali ). К сожалению, при переводе на английский язык этот термин был ошибочно интерпретирован как «каналы». Эх, знали бы переводчики, сколько слухов и безумных теорий появится в результате их оплошности👽

Несмотря на то, что в XX веке эта идея уже не пользовалась популярностью среди ученых, в популярной культуре идея поиска разумных существ на Марсе не просто сохранилась, но и глубоко пустила корни.

Тайны красной планеты

Имея мало конкретной информации о состоянии поверхности Красной планеты, даже некоторые ученые, работавшие в обсерваториях в 60-х годах прошлого века полагали, что поверхность планеты вполне может быть пригодной по крайней мере для какой-то примитивной формы внеземной жизни.

Эти надежды были разбиты в 1965 году, когда космический аппарат » Маринер-4 » сделал 22 # фотографии марса, когда пролетал мимо планеты. Глазам ученых предстала сильно изрытая кратерами поверхность, напоминающая лунную. Приборы показали температуру поверхности около -100°C, а атмосферное давление на планете составляло всего 1% от земного.

Два дополнительных рейса «Маринера-6» и «Маринера-7» в 1969 году не вызвали особого оптимизма у ученых. Однако Mariner-9 вышел на орбиту вокруг Марса в ноябре 1971 года и продолжал наблюдать за планетой с этого наблюдательного пункта до августа 1972 года.

Космический аппарат обнаружил множество особенностей поверхности, которые указывали на то, что по крайней мере когда-то в прошлом # Марс был геологически активным. В частности, внимание учёных привлекли структуры, образованные, судя по всему, какой-то текучей жидкостью. Эти открытия произвели революцию в нашем восприятии Марса и дали надежду на то, что, возможно, когда-то в его истории были благоприятные условия для жизни.

Следующим шагом в исследовании Марса была посадка роботизированных аппаратов на его поверхности. Ученые хотели с близкого расстояния изучить свойства поверхности планеты, ну и заодно поискать возможные признаки существующей или существовавшей некогда жизни. Кстати, американцы были не единственными.

В начале 1970-х годов Советский Союз предпринял аж четыре попытки высадки, но, к сожалению, ни одна из них не увенчалась успехом.

В 1971 году посадочный модуль «Марс-2» потерпел крушение, «Марс-3» мягко приземлился, но не собрал никаких полезных данных. Следующая миссия состоялась в 1974 году и тоже закончилась провалом: посадочный модуль «Марс-6» как и его предшественники потерпел крушение. С аппаратом «Марс-7» получилось еще более странно. Фактически, модуль просто промахнулся и пролетел мимо планеты бороздить бесконечный космос. По официальной версии так произошло из-за того что не сработала ретро-ракета .

Начало истории «Викингов»

Исследовательский центр NASA в Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния, руководил проектом Viking по разработке двух космических аппаратов, которым предстояло стать в своем роде легендами космологии. Каждый из них состоял из орбитального аппарата, построенном на базе космического аппарата Mariner 9, построенном Лабораторией реактивного движения (JPL) в Пасадене, а также спускаемого аппарата. Этот модуль был сконструирован Мартином Мариеттой по контракту с # NASA, в то время как JPL отвечала за действия космического аппарата после полета.

Основными задачами миссии «Викингов» были размещение двух орбитальных аппаратов вокруг Марса и двух посадочных аппаратов на его поверхности в 1976 году. Главными задачами ученых было получить полные изображения марсианской поверхности с высоким разрешением, определить физико-химические свойства атмосферы и поверхности, а также поиск признаков жизни. Орбитальные аппараты должны были доставить посадочные аппараты на орбиту вокруг Марса, прежде чем выпустить их, чтобы произвести мягкую посадку в заранее определенных местах на планете.

Орбитальные аппараты несли сложное оборудование для получения изображений планеты с высоким разрешением, в то время как посадочные аппараты несли камеры для получения изображений, приборы для изучения марсианской поверхности и атмосферы, а также сложные приборы для обнаружения возможных признаков настоящей или прошлой жизни на планете. Предполагалось, что орбитальные и посадочные аппараты будут функционировать примерно 90 дней.

Каждый # космический корабль «Викинг» нес набор инструментов для выполнения своей научной миссии на Марсе. Приборы на орбитальных аппаратах включали в себя систему визуализации, состоящую из двух камер, инфракрасного спектрометра для картирования воды в верхних слоях атмосферы, а также инфракрасного радиометра для создания тепловой карты.

На аэродинамической оболочке спускаемых аппаратов находились два инструмента: анализатор замедляющего потенциала и масс-спектрометр для верхних слоев атмосферы. Кроме того каждый модуль оснащался датчиками давления, температуры и плотности для измерения марсианской атмосферы во время спуска.

В то время эти посадочные аппараты были самыми сложными из запущенных межпланетных космических кораблей. Каждый из них имел разу две камеры в составе своей системы визуализации, сейсмометр, рентгеновский флуоресцентный спектрометр, комплект приборов для мониторинга погодных условий, измерения давления и скорости ветра и даже полноценную биолабораторию.

Каким образом NASA планировали искать жизнь на Марсе

Биологический анализ предусматривал проведение четырех экспериментов:

• Масс-спектрометр с газовым хроматографом был разработан для поиска любых органических соединений, которые ученые надеялись увидеть в образцах марсианской почвы.
• Другие приборы отвечали за то, чтобы искать газы, выделяемые образцами марсианской почвы, инкубированной в смеси органических и неорганических питательных веществ. Предполагалось, что этот метод позволит обнаружить продукты метаболизма почти любых микроорганизмов.

В эксперименте с Меченым высвобождением капля питательного раствора, помещалась на образец почвы, и воздух контролировался на предмет высвобождения любого 14СО2, признака метаболизма. Эксперимент с пиролитическим высвобождением поместил меченые газы 14С в камеру с марсианским грунтом, и после нескольких дней инкубации почва была обожжена, и детекторы искали признаки любого Меченого газа, которые могли бы свидетельствовать о том, что организмы в почве включили их в такой процесс, как фотосинтез. Каждый спускаемый аппарат также имел дистанционный манипулятор для отбора проб почвы и внесения их в биологические приборы.

В эксперименте по выделению метки капля питательного раствора, помеченного меткой 14С, помещалась на образец почвы, и воздух контролировался на предмет высвобождения любого 14СО2 как главного признака протекания процессов метаболизма. В ходе эксперимента с пиролитическим высвобождением меченые 14 C газы помещались в камеру с марсианской почвой. После нескольких дней инкубации почва запекалась, и детекторы искали признаки любого меченого газа, которые могли бы свидетельствовать о том, что организмы в почве включили их в такой процесс, как фотосинтез. На каждом спускаемом аппарате также был дистанционно управляемый пробоотборник для получения образцов почвы и их внесения в биологические инструменты.

Из-за возможности того, что на Марсе обитала какая-то форма жизни, которой могли повредить любые земные микроорганизмы, доставляемые космическим кораблем, посадочные аппараты «Викингов» должны были отвечать самым строгим требованиям планетарной защиты, предъявляемым к любым американским космическим кораблям. Кроме того, поскольку посадочным аппаратам было поручено искать признаки жизни, ученые должны были быть уверены, что если они и были обнаружены, то только благодаря местной биологии, а не завезены с Земли.

Из-за возможности того, что на Марсе обитала какая-то форма жизни, которой могли повредить любые земные микроорганизмы, доставляемые космическим кораблем, посадочные аппараты «викингов» должны были отвечать самым строгим требованиям планетарной защиты, предъявляемым к любым американским космическим кораблям. Кроме того, поскольку посадочным аппаратам было поручено искать признаки жизни, ученые должны были быть уверены, что если они и были обнаружены, то только благодаря местной биологии, а не завезены с Земли.

По этой причине посадочный модуль и его аэродинамическая оболочка были заключены в герметичный биозащитный экран, и вся сборка была стерилизована в среде газообразного азота при температуре более 100 в течение 40 часов. В течение нескольких лет инженеры JPL наблюдали за изучением более 40 000 деталей из 232 типов материалов, чтобы найти те, которые переживут процесс стерилизации, чтобы обеспечить надлежащее функционирование систем спускаемых аппаратов и научных инструментов.

Космический корабль «Викинг», весивший 7 776 фунтов, полностью заправлял самый тяжелый планетарный космический корабль, запущенный на тот момент Соединенными Штатами, требовал самой мощной ракеты в американском флоте, Titan IIIE с разгонным блоком Centaur. «Викинг-1» вылетел из стартового комплекса 41 на базе ВВС на мысе Канаверал 20 августа 1975 года, чтобы начать свой 304-дневный круиз к Красной планете, а затем «Викинг-2» 9 сентября, чтобы начать свой 320-дневный рейс.

19 июня 1976 года «Викинг-1» вышел на эллиптическую орбиту вокруг Марса. 20 июля, по совпадению, в седьмую годовщину посадки на Луну Аполлона-11, спускаемый аппарат «Викинг-1» отделился от орбитального аппарата и начал спуск на поверхность, совершив мягкую посадку в районе Криса Планития на Марсе. Через пять минут он начал отправлять обратно свою первую фотографию места посадки. «Викинг-2» вышел на орбиту Марса 25 июля, а спускаемый аппарат совершил посадку в Утопии-Планитии 3 сентября.

Схематический рисунок орбитального аппарата «Викинг» с детализацией его компонентов. Изображение: NASA

Как орбитальные, так и наземные аппараты значительно превысили свои ожидаемые 90-дневные сроки жизни в научном исследовании Марса, значительно увеличив наши знания о планете, ее атмосфере и поверхности. Орбитальные корабли «Викинг-1» и «Викинг-2» продолжали свои полеты до августа. 17 июля 1980 года и 24 июля 1978 года, соответственно, в общей сложности вернулось 52 663 снимка Марса, нанесших на карту 97% его поверхности с разрешением 300 метров.

Спускаемые аппараты » # Викинг-1″ и » # Викинг-2″ продолжали следить за изменениями погоды на поверхности до ноября. 11 апреля 1982 года и 12 апреля 1980 года, соответственно, вместе вернули 4500 фотографий с двух посадочых площадок. Аппарат «Викинг-1» удерживал рекорд по продолжительности работы космического аппарата на поверхности Марса-2307 земных суток (более шести лет) или 2245 марсианских солнц-до 19 мая 2010 года, когда # марсоход Opportunity не пришел сменить «старичка». .

Источник