В 1970-х годах, в эпоху соперничества космических программ двух сверхдержав - США и СССР, в NASA появился проект марсианского аппарата Viking. Работы по проекту начались на фоне эйфории от первых успешных посадок человека на Луну. Идея миссии заключалась в том, чтобы успешно доставить автоматический посадочный аппарат на Марс и изучить эту планету, находясь непосредственно на ее поверхности.
Разработка зондов была поручена компании Martin Marietta, занимавшейся в те годы производством ракет и космических аппаратов. Всего было создано два зонда – Viking 1 и Viking 2, каждый из которых состоял из двух частей: орбитального модуля и посадочного аппарата. Целью орбитальных аппаратов было проведение исследования марсианской атмосферы и съемка с высоты полета. Целью посадочных зондов была передача научных данных и изображений непосредственно с поверхности. Особое внимание ученые планировали уделить поиску возможных признаков жизни на Марсе, что делало миссии особенно волнующими.
Близнецы.
Viking 1 был запущен с Земли 20 августа 1975 года, и стал одним из первопроходцев освоения Марса. Вес орбитального модуля и посадочного аппарата составлял примерно 900 кг и 600 кг соответственно. В качестве основного инструмента для сбора данных с орбиты использовалась камера с высоким разрешением, которая снимала поверхность Марса во время движения вокруг планеты. Посадочный модуль был оснащен целым набором научных инструментов, включая камеру, сенсоры для измерения температуры, давления и ветра, а также химическую лабораторию для анализа почвы.
Посадочный аппарат Viking 1 совершил мягкую посадку 20 июля 1976 года, и стал вторым после советского зонда аппаратом, успешно приземлившимся на Марс. (До этого момента, успешная посадка на Марс удалась лишь единожды - советскому аппарату "Марс - 3", но он проработал на планете лишь несколько секунд, после чего вышел из строя.)
Посадка была совершена в области "Равнина Хриса" (Chryse Planitia). Это большая низменность, которая была выбрана в качестве места посадки в основном из-за ее географической широты и высоты над уровнем марсианского "моря". Благодаря своей близости к экватору, здесь было достаточно солнечного света для работы солнечных панелей аппарата, и температуры были относительно умеренными.
Viking 2, следуя за своим предшественником, был запущен 9 сентября 1975 года и мягко приземлился на Марс 3 сентября 1976 года. Посадка произошла в области "Равнина Утопия" - одной из самых больших равнин в солнечной системе, которая простирается на тысячи километров. Находится она севернее места посадки Viking 1 и ближе к марсианскому полюсу. Это место было выбрано на основании анализа данных орбитального обзора, которые показывали низкую плотность ударных кратеров, что указывало на относительно молодую поверхность, возможно, со слоистыми отложениями.
Приборы этого зонда были аналогичны тем, что были установлены на Viking 1, что позволило ученым собрать согласованные данные с разных мест на поверхности Марса. Это был очень важный момент, поскольку он позволил провести более широкий анализ марсианской среды. Обе зоны обеспечивали уникальные возможности для изучения Марса. Равнина Хриса представляет собой местность, где раньше могли существовать умеренные, "теплые" условия, в то время как Равнина Утопия представляет собой область, где могла быть обнаружена вода в виде льда.
Посадка марсианских зондов Viking была сложной и инновационной для тех лет процедурой, которая состояла из нескольких этапов и требовала высокоточного управления.
- Вход в атмосферу Марса: Когда посадочная платформа достигала марсианской атмосферы, она входила под углом около 13 градусов. При этом аппарат двигался со скоростью примерно 4.7 км/с. Этот вход был критическим моментом, так как необходимо было точно рассчитать угол вхождения, чтобы избежать сгорания аппарата от аэродинамического трения или его "отскока" от атмосферы и возврата в космическое пространство.
- Торможение: посадочная платформа была направлена вперед теплозащитным щитом, который предназначался для переноса высоких температур до 1600 градусов Цельсия, возникающих от трения об атмосферу. Этот щит также создавал достаточное лобовое сопротивление, что значительно уменьшало скорость аппарата по мере снижения.
- Парашюты: Когда скорость аппарата достигала примерно 400 м/с, на высоте около 6 км, выпускался парашют. Парашют был диаметром 16 метров и существенно замедлял скорость до 60 м/с.
- Радар и двигатели для посадки: После выхода парашюта, радар Viking'a начинал сканировать поверхность планеты под собой, чтобы определить расстояние до нее и определить оптимальное время для запуска двигателей посадки. Когда аппарат находился на высоте примерно 1.5 км, активировались двигатели, которые работали на жидком топливе и снижали скорость зонда до 2.4 м/с при посадке.
- Посадка: Viking мягко приземлялся на поверхность Марса на три металлических опоры, снабженные датчиками удара. После посадки двигатели немедленно отключались, оставляя аппарат в состоянии покоя.
Весь процесс был автоматизирован и проходил под управлением бортового компьютера, так как радиосигнал между Землей и Марсом в лучшем случае требовал 14 минут для передачи в одном направлении. Поэтому дистанционное управление в реальном времени было невозможным.
Научная работа.
Марсианские викинги позволили сформировать понимание Марса и его потенциала как места, где могла существовать жизнь. Они предоставили нам огромный объем данных, которые до сих пор изучаются и пересматриваются учеными. Одним из главных достижений аппаратов Viking было подтверждение того, что на Марсе есть вода. Зонды обнаружили многочисленные следы воды в прошлом, включая высохшие русла рек и долины, что подтверждало теорию о том, что Марс был гораздо более влажным и, возможно, гораздо более пригодным для жизни в прошлом.
Сразу после посадки, аппараты начали передавать детальную информацию об атмосфере Марса, включая параметры температуры, давления и состава:
- Температура - измерения температуры воздуха на Марсе происходили каждые два часа в течение всего марсианского года (примерно 687 земных дней). Viking 1 зарегистрировал температуру воздуха в диапазоне от -17°C в дневное время до -107°C ночью. Viking 2, который приземлился ближе к полюсу, зарегистрировал температуру от -23°C в дневное время до -113°C ночью.
- Давление - зонды также измеряли атмосферное давление, которое на Марсе в среднем составляет около 0,6% от давления на уровне моря на Земле. Viking 1 и Viking 2 сообщили о среднем атмосферном давлении в 7.5 и 7.7 миллибар соответственно.
- Состав атмосферы - большую часть атмосферы Марса составляет углекислый газ (CO2), его доля около 95%. Аппараты Viking подтвердили этот факт, а также выявили следы других газов. Они обнаружили, что оставшиеся 5% атмосферы составляют азот (N2, 2,7%), аргон (Ar, 1,6%), кислород (O2, 0,13%), углеводороды (в основном метан, CH4, около 0,07%) и водяной пар (H2O, около 0,03%).
Данные, предоставленные в ходе миссий и по сей день согласуются с более поздними исследованиями красной планеты.
Важной частью миссий Viking были эксперименты по поиску жизни. Зонды провели ряд тестов на грунте, чтобы определить, есть ли в нем микроорганизмы. Результаты были противоречивыми, и до сих пор вызывают дебаты среди ученых. Некоторые из тестов показали результаты, которые могли быть интерпретированы как признаки микробной жизни, но другие тесты не обнаружили органических веществ, что является ключевым показателем жизни, как мы ее понимаем.
Однако, даже несмотря на отсутствие достоверных признаков жизни, полученные данные дали всестороннее представление о том, что из себя представляет красная планета. Зонды собрали бесценные данные о марсианской геологии, атмосфере, климате и погоде. Эта информация стала основой для планирования последующих миссий на Марс, включая миссии марсианских роверов.
Viking также исследовал интенсивность космического излучения и его воздействия на космические аппараты. Это позволило улучшить защиту последующих космических аппаратов и увеличить их срок службы.
При всей сложности миссий Viking, возможно, самым впечатляющим было то, как долго эти зонды продолжали работать. Они превысили все ожидания, продолжая функционировать далеко за пределами первоначально запланированного срока. Viking 1 продолжал передавать данные до 1982 года, а Viking 2 работал до 1980 года. Их долгосрочная работа подчеркнула надежность и износостойкость технологий, использованных в этих миссиях.
По следам.
Впервые в истории, ученые и общественность получили возможность увидеть подробные изображения другой планеты земного типа, снятые прямо с ее поверхности. Эти кадры, передававшиеся через гигантские расстояния межпланетного пространства, открыли новую эру в космическом исследовании, позволявшую нам более прямо и детально изучать другие миры.
Миссии задали планку и установили новые стандарты для планирования и исполнения межпланетных миссий. Одно из самых важных наследий Viking - это его вдохновляющий эффект. Для многих людей эти миссии были символом возможностей космического исследования и стимулом для изучения науки и техники. Эти миссии вдохновили новое поколение ученых и инженеров, которые продолжают изучать космос.
Викинги заложили основу для нашего современного исследования Марса. Их упор на детальное изучение марсианской среды, прямое изучение поверхности планеты и исследование возможности существования жизни на Марсе продолжаются по сей день.
Примером является миссия Mars Science Laboratory, которую NASA запустила в 2011 году, доставив на Марс ровер Curiosity. Этот ровер исследует поверхность Марса, собирая данные, которые помогают нам лучше понять геологию планеты и ее потенциальную пригодность для жизни. Многие из его научных инструментов и экспериментов напрямую произошли из тех, которые были впервые использованы в миссиях Viking.
Аналогично, недавняя миссия Mars 2020, доставила на Марс ровер Perseverance и вертолет Ingenuity, также наследует научные цели и методологии Viking. Эти миссии продолжают стремиться к ответу на вопросы, которые Viking впервые поставил перед нами, включая вопрос о том, могла ли когда-либо существовать жизнь на Марсе.
Миссии Viking, безусловно, остаются одним из самых значимых шагов в исследовании Марса. Они не только предоставили нам бесценную информацию о красной планете, но и заложили основы для будущих исследований, помогая ученым и инженерам проектировать и планировать современные миссии. Их наследие продолжает жить в каждом новом изображении Марса, которое мы получаем, и в каждом новом открытии, которое мы делаем.
Пожалуйста, подпишитесь на наш канал, чтобы регулярно видеть наши новые посты и не пропустить интересные темы! Это очень поможет развитию канала и позволит нам регулярно выпускать материалы.
