| Marinero-4 | |
|---|---|
| marinero 4 | |
| Aparición de Mariner-4 | |
| Cliente | NASA |
| Operador | Laboratorio de Propulsión a Chorro |
| lapso | Marte |
| Satélite | sol |
| plataforma de lanzamiento | Cabo Cañaveral LC13 |
| vehículo de lanzamiento | Atlas D Agena D 289D (AA11) |
| lanzar | 28 de noviembre de 1964 14:22:05 UTC |
| ID COSPAR | 1964-077A |
| SCN | 00938 |
| Especificaciones | |
| Peso | 260,8 kg |
| Dimensiones |
1,3 × 2,9 m SB vano : 6,9 m |
| Energía | 170W |
| Elementos orbitales | |
| eje mayor | 199 591 220 kilometros |
| Excentricidad | 0.17024754 |
| Estado animico | 2,51° |
| Período de circulación | 562,888 días |
| apocentro | 233 571 130 kilometros |
| pericentro | 165.611.300 kilometros |
| jpl.nasa.gov/missions/ma... | |
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Mariner-4 ( Eng. Mariner 4 , lit. - marinero), es una estación interplanetaria automática del programa Mariner Mars 1964 de la NASA . La nave espacial estaba destinada a realizar investigaciones científicas en Marte desde una trayectoria de sobrevuelo, transmitir información sobre el espacio interplanetario y el espacio. alrededor de Marte. Se planeó tomar fotografías de la superficie y realizar un experimento sobre el eclipse de radio de una señal de la estación del planeta para obtener información sobre la atmósfera y la ionosfera.
Mariner 4 es la cuarta nave espacial de la NASA en la serie Mariner [1] . La organización matriz para el diseño, la fabricación y las pruebas es el Jet Propulsion Laboratory (JPL). El desarrollo de sistemas individuales fue llevado a cabo por varias organizaciones industriales. El desarrollo de instrumentos científicos se llevó a cabo con la participación de instituciones de educación superior.
Mariner 4 realizó el primer sobrevuelo exitoso de Marte el 14 y 15 de julio de 1965 y se convirtió en la primera nave espacial en tomar imágenes de primer plano de otro planeta y transmitirlas a la Tierra .
El cuerpo de la nave espacial tiene forma octaédrica de 127 cm de ancho en diagonal y 45,7 cm de alto. La carcasa no es estanca, de aleación de magnesio, dividida en ocho compartimentos en los que se colocan equipos electrónicos, cables, sistema correctivo de propulsión, tanques de gasolina para el sistema de control de actitud y dispositivos de control. Cuatro paneles solares con una extensión de 6,88 m (incluidas las velas solares montadas en el borde exterior de las baterías) están unidos a la parte superior del dispositivo. Una antena parabólica de alta ganancia de 116,8 cm está montada en la superficie superior del vehículo y una antena omnidireccional de baja ganancia está montada en un mástil de 223,5 cm de altura montado junto a la antena parabólica. Una plataforma de escaneo de un solo eje está instalada en el centro de la superficie inferior del cuerpo, que dirige una cámara de televisión montada en él a Marte . La altura total del dispositivo es de 2,89 metros y el peso es de 261 kg.
La energía para todos los sistemas Mariner 4 fue proporcionada por 28224 celdas solares ensambladas en un panel de 176 × 90 cm, que podía generar hasta 310 W cerca de Marte, la energía se almacenaba en una batería de plata-zinc de 1200 Wh .
Para corregir la trayectoria, se utilizó un motor que desarrollaba 222 N de empuje, que funcionaba con un combustible de un solo componente: la hidracina .
La orientación triaxial completa de la nave espacial se logró mediante 12 micromotores alimentados con nitrógeno comprimido que se montaron en los extremos de los paneles solares. El sistema de orientación tenía tres giroscopios. La información de orientación fue proporcionada por cuatro sensores solares y un sensor de la Tierra o un sensor estelar Canopus o un sensor de Marte (dependiendo de dónde se ubicara la nave espacial). Mariner 4 fue la primera nave espacial en utilizar una estrella como punto de referencia para un sistema de orientación. En las naves espaciales que eran satélites de la Tierra o volaban a la Luna o Venus, se utilizaban para la orientación: la Tierra , la Luna y Venus , pero sólo una parte de ellas iluminadas por el Sol. Durante el vuelo a Marte, tanto la Tierra como Marte estaban demasiado oscuros para captar los sensores del sistema de control de actitud. Se requería otro objeto brillante, ubicado en un gran ángulo con respecto al Sol, y Canopus , la segunda estrella más brillante en el cielo después de Sirio, cumplía con estos requisitos. Posteriormente, Canopus fue utilizado como punto de referencia en otros programas espaciales [2] . Se colocaron velas solares, cada una de 0,65 m², en los bordes exteriores de los paneles solares. Las velas solares eran elementos de un sistema auxiliar de orientación pasiva.
El equipo de comunicaciones del Mariner 4 consistía en un transmisor de radio de banda S duplicado y un receptor de radio. El equipo podría enviar y recibir datos a través de una antena omnidireccional de baja ganancia y una antena de alta ganancia, a 8⅓ y 33⅓ bps, respectivamente. Los datos también podrían almacenarse para su posterior transmisión en una grabadora de cinta de carrete a carrete incorporada con una capacidad de 5240 mil bits.
El funcionamiento de toda la electrónica estaba bajo el control del subsistema de mando, que podía procesar cualquiera de los mandos recibidos desde la Tierra (29 mandos en forma de palabras o 3 mandos con valor numérico necesarios para realizar una corrección de trayectoria). La computadora central y el dispositivo de tiempo de programa elaboraron los comandos de servicio almacenados en la memoria y se ejecutaron secuencialmente en ciertos intervalos de tiempo. Se utilizó una frecuencia de reloj de 38,4 kHz como referencia de tiempo.
El régimen de temperatura se mantuvo mediante el uso de paneles encofrados instalados en 6 compartimentos con electrónica, así como aislamiento térmico multicapa, pantallas protectoras de aluminio pulido y procesamiento especial de superficies externas.
El equipo electrónico de Mariner-4 está hecho de elementos discretos. No se utilizaron circuitos integrados. El número total de componentes electrónicos (condensadores, resistencias, diodos, transistores, etc. 39220). El equipo electrónico funcionaba al vacío, solo la grabadora de a bordo tenía una caja sellada.
Los siguientes instrumentos científicos están instalados en Mariner-4:
También se planeó instalar un fotómetro ultravioleta en Mariner-4 para buscar hidrógeno atómico y oxígeno en la atmósfera superior. Sin embargo, durante la verificación final de la nave espacial ensamblada, el fotómetro ultravioleta, después de 30 horas en el vacío profundo, comenzó a fallar con inestabilidades que representaron un peligro para la electrónica de la nave espacial. No hubo tiempo para rediseñar y volver a probar si el Mariner 4 estaría listo para el lanzamiento planificado, por lo que el instrumento científico tuvo que ser retirado de la nave espacial. Se reemplazó con un diseño que no funciona en lugar de la unidad electrónica del fotómetro y un diseño de sensor en la plataforma de escaneo para no alterar su equilibrio mecánico y térmico.
El lanzamiento el 5 de noviembre de 1964 de Mariner 3 , la anterior nave espacial de la serie Mariner, finalizó de manera anormal debido a que el carenado protector no se separó. Después de analizar las causas del fallo del lanzamiento, Lockheed diseñó, fabricó y probó un nuevo carenado de aleación de magnesio para reemplazar el carenado de plástico utilizado en el lanzamiento de emergencia. Además, se sustituyó el sistema de mando de eliminación de etapa superior del Agena D por un sistema automático, que compensaba parcialmente el aumento de peso provocado por el nuevo carenado.
El lanzamiento tuvo lugar desde el sitio de lanzamiento de Cabo Cañaveral a las 14:22:01 UTC del 28 de noviembre de 1964 por un vehículo de lanzamiento Atlas D con una etapa superior Agena D. El carenado que protegía a la nave espacial del calentamiento durante los primeros minutos de su vuelo en la atmósfera se dejó caer en un momento predeterminado después del lanzamiento. El Agena D /Mariner 4 Upper Stage se separó del vehículo de lanzamiento Atlas D a las 14:27:23 UTC . La etapa superior del Agena D operó desde las 14:28:14 hasta las 14:30:38 UTC y colocó al grupo en una órbita de referencia alrededor de la Tierra. El segundo lanzamiento de la etapa superior, de las 15:02:53 a las 15:04:28 UTC , puso al grupo en una ruta de vuelo a Marte . Mariner 4 se separó del escenario superior a las 15:07:09 UTC . Los paneles solares se desplegaron a las 15:15:00 UTC y 16 minutos después, mediante la orientación adecuada de toda la nave espacial, se dirigieron hacia el Sol. Entonces Mariner 4 comenzó a operar en modo de vuelo interplanetario.
Tras apuntar al Sol, siguió la búsqueda de un segundo punto de referencia, que era la estrella Canopus . El rastreador de estrellas se ajustó para responder a cualquier objeto más brillante que un octavo del brillo de Canopus y más oscuro que ocho veces su brillo. Además de Canopus, había 6 de estos objetos visibles para el rastreador de estrellas si Mariner 4 está orientado hacia el Sol. Tardó más de un día en "saltar" para encontrar a Canopus, ya que el sensor captó otro objeto: la luz de la cercana Tierra , las estrellas Alderamin , Regulus , Naos , Gamma en la constelación Sail [2] [3] .
Al comienzo del vuelo, a menudo se producía una señal de error de actitud de balanceo, lo que provocaba que el rastreador de estrellas perdiera la orientación hacia Canopus. La guía se perdió seis veces en menos de tres semanas, y cada vez se requirió una serie sucesiva de comandos de radio para restaurarla. Después de estudiar el mal funcionamiento, los expertos llegaron a la conclusión de que este comportamiento del Mariner 4 se debió a pequeñas partículas que, por razones desconocidas, se separaron de la nave espacial y se desplazaron en el campo de visión del rastreador de estrellas. La luz del sol reflejada por las partículas se manifestó como un resplandor equivalente al resplandor de una estrella brillante, por lo que el paso de una partícula en el campo de visión del sensor provocó una señal de error de orientación del balanceo. Cuando el brillo de una partícula excedía el límite superior de ocho veces el brillo de Canopus, la nave espacial automáticamente dejaba de orientarse hacia ella y comenzaba un giro lateral para buscar una nueva estrella. El comando de radio para eliminar el límite superior se envió el 17 de diciembre de 1964. El límite se introdujo originalmente para evitar la orientación del rastreador de estrellas hacia la Tierra , pero después de la salida no fue necesario. No hubo más pérdidas de orientación para Canopus, aunque la señal de error de orientación de balanceo apareció 38 veces más antes del encuentro con Marte [2] .
El vuelo a Marte duró siete meses y medio. La trayectoria fue corregida en la sección media. Originalmente estaba previsto que se celebrara el 4 de diciembre de 1964, pero debido a la pérdida de la orientación del rastreador de estrellas en Canopus, la corrección se pospuso. La corrección se realizó el 5 de diciembre. La maniobra de corrección consistió en cambiar la orientación de la nave espacial a ángulos estrictamente definidos (picaduras de −39,16 grados y ladeo de 156,08 grados), hacer funcionar el motor durante 20,07 segundos y restaurar la orientación original mediante balanceo y cabeceo. Los cambios de velocidad aerodinámica se realizaron con un error inferior al 2,5 %, los giros de cabeceo y alabeo con un error inferior al 1 %. Después de una maniobra de corrección exitosa, Mariner 4 voló cerca de Marte a una distancia cercana a la prevista originalmente.
Mariner 4 voló cerca de Marte el 14 y 15 de julio de 1965. El 14 de julio, a las 15:41:49 UTC , el Mariner 4 pasó al modo de exploración planetaria. La cámara de TV inició su trabajo a las 00:18:36 UTC del 15 de julio, se recibieron 21 tomas completas y 22 tomas parciales (21 líneas). Las fotografías se tomaron a través de filtros rojos o verdes, con pares de ellos superpuestos para obtener más información sobre el color de la superficie. El número de elementos de la imagen fue de 200×200, el número de niveles de brillo fue de 64 (240 000 bits, 200 líneas de 200 píxeles, 6 bits por píxel). Las imágenes se ubicaron en la superficie de Marte a lo largo de un estrecho arco intermitente. El arco partía de 40° N. latitud, 170° este D., cruzó el ecuador, pasó cerca de los 35°S. latitud, 200° este y cruzó el terminador en 50° S. latitud, 255° este e) Las imágenes registran alrededor del 1% de toda la superficie del planeta. La primera imagen muestra el borde brillante (borde) de Marte, la imagen 19 captura el terminador vespertino y las tres últimas, es decir, 20,21,22, caída en áreas no iluminadas. Las imágenes tomadas se almacenaron en la grabadora de a bordo . Las imágenes fueron tomadas a diferentes distancias, siendo la mínima 11.800 km. El 15 de julio a las 01:00:57 UTC , la nave espacial pasó de Marte a una distancia de 9846 km. A las 2:19:11 UTC, Mariner 4 estaba detrás de Marte, la señal del dispositivo se detuvo. A las 03:13:04 UTC, se reanudó la señal del dispositivo. Después de un sobrevuelo cerca de Marte, el Mariner 4 se cambió al modo de vuelo a lo largo de una trayectoria interplanetaria. La transmisión de imágenes a la Tierra comenzó 8,5 horas después de que se reanudara la señal y continuó hasta el 3 de agosto. Se necesitaron 8,66 horas para transferir una imagen a 8,33 bps. Todas las instantáneas se transfirieron dos veces para garantizar que no faltaran datos o estuvieran dañados. La transmisión de imágenes tuvo lugar desde una distancia de más de 216 millones de km.
Mariner 4 ha completado con éxito la mayor parte de su exploración planificada de Marte.
El 30 de agosto de 1965 se midió el cielo. La transmisión a la Tierra de las primeras cinco imágenes, que se obtuvieron en todos los niveles de amplificación de los equipos de televisión, finalizó el 2 de septiembre. Como no había estrellas brillantes en el campo de visión de la cámara de televisión, se obtuvieron datos relacionados únicamente con la electrónica. El primer intento de fotografiar el cielo el 21 de agosto, cuando la estrella brillante Altair cayó en el campo de visión y fue posible obtener información sobre el sistema óptico de la cámara de televisión y la electrónica, se interrumpió debido a un mal funcionamiento en la estación de seguimiento terrestre. . La encuesta fue necesaria para proporcionar una "visión interna" de la posible borrosidad de las imágenes de Marte. El posible empañamiento fue el resultado de algún proceso desconocido en los equipos de televisión.
En septiembre, la señal del Mariner-4 se debilitaba constantemente, a medida que aumentaba el error en la orientación de la antena parabólica hacia la Tierra, y el 1 de octubre se acercaba al umbral de sensibilidad del receptor de la estación de seguimiento Goldstone. El 1 de octubre, cuando Mariner 4 estaba a una distancia de 309,2 millones de km, el transmisor y el receptor se cambiaron a una antena de baja ganancia por orden de la Tierra (para garantizar la restauración del control de la nave espacial en 1967), y la recepción de telemetría de la nave espacial cesó a las 22:05:07 UTC . [cuatro]
El contacto con Mariner 4 se reanudó en la segunda mitad de 1967.
Del 12 al 21 de agosto, se llevó a cabo una recepción de datos de Mariner-4 y Mariner-5 las 24 horas. En ese momento, Mariner 5, Earth y Mariner 4 estaban ubicados a lo largo de una línea recta que corría radialmente desde el Sol. De mayor interés fueron los datos sobre el viento solar y el campo magnético.
El 15 de septiembre, un detector de polvo cósmico registró 17 impactos de micrometeoritos en 15 minutos. La lluvia de micrometeoritos cambió la orientación de la nave espacial y probablemente dañó levemente su protección térmica. Más tarde, los científicos sugirieron que la nave espacial voló cerca de los restos del cometa D/Swift y pasó a una distancia de unos 20 millones de kilómetros de su núcleo [5] [6] .
El 25 de octubre se realizó la segunda corrección de trayectoria. Dado que Mariner 4 había estado en vuelo durante más de dos años, la operación exitosa del sistema de propulsión correctiva proporcionó información importante aplicable a futuros programas espaciales.
El 26 de octubre, la velocidad de datos se cambió de 33 bps a 8 bps para permitir que una imagen grabada en cinta de Marte se transmitiera a la Tierra. La nave espacial transmitió con éxito la segunda mitad de la imagen 16 y la primera mitad de la imagen 17.
El 7 de diciembre finalizó el nitrógeno comprimido para el sistema de control de actitud. Los días 10 y 11 de diciembre se registraron un total de 83 impactos de micrometeoritos que cambiaron la orientación del Mariner 4, lo que provocó una disminución de la potencia de la señal de radio recibida de la nave espacial. El 21 de diciembre de 1967 cesó la comunicación con el Mariner 4.
La nave espacial se encuentra actualmente en una órbita heliocéntrica [7] .
La cantidad total de datos transmitidos por Mariner-4 a la Tierra ascendió a más de 50 millones de bits (alrededor de 6 megabytes ). Durante 307 días, desde el 28 de noviembre de 1964 hasta el 1 de octubre de 1965, se recibieron unos 50 millones de bits. Todos los instrumentos científicos funcionaron con normalidad, excepto el contador Geiger , que falló en febrero de 1965. Además, el 8 de diciembre de 1964, el detector de plasma solar no funcionó correctamente debido a una resistencia rota en el circuito de alto voltaje, pero los ingenieros pudieron recalibrar el detector, teniendo en cuenta esta falla, e interpretar correctamente los datos obtenidos [8]. ] .
La calidad de las imágenes obtenidas de Marte fue baja. Llevó mucho tiempo procesar datos digitales en una computadora para eliminar defectos y ruidos, así como para aumentar el contraste de las imágenes. El informe final con imágenes procesadas se publicó en diciembre de 1967. En las primeras siete imágenes de Marte, la distancia cenital del Sol es pequeña, no más de 30°, y, en consecuencia, el relieve crea pocas sombras. A medida que las áreas de estudio se trasladaron al hemisferio sur, la altura del Sol se hizo cada vez más pequeña y la imagen 19 cae en la región del crepúsculo. La imagen 3 muestra el primer detalle distinguible del relieve: parte de la depresión elíptica Ork (patera) , cuyas dimensiones son 380x140 km. Las más interesantes son 11 imágenes, de la 5 a la 15. La imagen 5 muestra cráteres marcianos por primera vez. En la imagen 7, la superficie está densamente salpicada de cráteres. La imagen 9 muestra grupos de cráteres. La imagen 11 muestra claramente un gran cráter de 156,58 km de diámetro (coordenadas del centro del cráter 34,68°S y 195,76°W) y todos los cráteres de más de 5 km de diámetro. El sol estaba bajo (distancia cenital 47°), la región fue fotografiada desde una distancia de 12500 km y cubre un área de aproximadamente 270 km por 240 km. El gran cráter se llama Mariner en honor a Mariner 4. La imagen 14 muestra cráteres con crestas escarchadas (lo que no sorprende en pleno invierno en el hemisferio sur) y montículos centrales brillantemente iluminados, ya que el Sol estaba bastante bajo (60° de distancia cenital). La imagen 15 también tiene cráteres rodeados por un anillo blanco: el Sol estaba aún más bajo aquí (distancia cenital de 66°).
En imágenes tomadas por Mariner 4, la superficie llena de cráteres de Marte es muy similar a la superficie de la Luna . Pero la información de Mariner 6 y Mariner 7 mostró que tal superficie no está en todo Marte, sino solo en áreas más antiguas fotografiadas por Mariner 4. Se notó velo en las imágenes del Mariner 4, lo que llevó a la conclusión de que hay una atmósfera nebulosa en Marte hasta altitudes de 150 km. Sin embargo, Mariner 6 y Mariner 7, en las que no hay velo en las imágenes, desmintieron la nubosidad de la atmósfera. Aparentemente, la óptica de la cámara de TV Mariner-4 estaba contaminada. [9]
Con base en el experimento de ocultación de radio, se estableció que la atmósfera de Marte no supera el 1% de la densidad terrestre y se compone principalmente de dióxido de carbono (teniendo en cuenta las observaciones espectroscópicas de la Tierra, se encontró que el dióxido de carbono es al menos 80 %). La presión atmosférica en el punto de entrada del Mariner 4 sobre Marte es de unos 4,9 milibares (490 Pa), en el punto de salida del sol de unos 8,4 milibares (840 Pa). Antes del vuelo del Mariner 4, los astrónomos creían que la presión atmosférica en Marte era de unos 85 milibares y que la atmósfera marciana consistía principalmente en nitrógeno. También se determina que la temperatura diurna fue de -100 grados centígrados.
No se han detectado campos magnéticos [10] [11] , cinturones de radiación de Marte [12] y cinturones de polvo.
Los cráteres y una atmósfera delgada [9] [13] son signos de un planeta que está siendo expuesto a las duras condiciones del espacio y disipan las esperanzas de encontrar vida inteligente en Marte. Las imágenes del planeta cambiaron la opinión de la comunidad científica sobre la vida en Marte [3] [14] . Tras el vuelo de la Mariner 4, la mayoría de los científicos llegaron a la conclusión de que si hubiera vida en Marte, sus formas serían más pequeñas y primitivas.
La búsqueda de vida en la Tierra a partir de fotografías de varios miles de kilómetros de resolución tomadas desde satélites meteorológicos no reveló ningún indicio de ella en la gran mayoría de estas fotografías, por lo que, según otros científicos, basándose en 22 fotografías tomadas por Mariner 4, podría No se puede considerar que no haya vida inteligente en Marte [15] .
Imagen 1. Impresión coloreada a mano de los datos adquiridos digitalmente de la primera imagen del Mariner 4. La primera imagen de primer plano de Marte, tomada antes de que los datos se convirtieran en una fotografía.
Imagen 1. La primera imagen de Marte tomada por una nave espacial desde una distancia cercana. La imagen cubre unos 330 km de ancho y 1200 km desde el limbo hasta el borde inferior. El contraste se ve reforzado por el procesamiento de datos obtenidos digitalmente en una computadora.
Foto combinada que consta de 1 y 2 imágenes, se ve la atmósfera marciana.
Una foto combinada que consta de 9 y 10 tomas.
Instantánea 11.
Foto combinada compuesta por 11 y 12 tomas.
Instantánea 15.
| Programa Mariner de la NASA _ | |
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| Exploración de Marte por nave espacial | |
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| Volador | |
| Orbital | |
| Aterrizaje | |
| rovers | |
| marshalls | |
| Planificado |
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| Sugirió |
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| Fracasado |
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| Cancelado |
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| ver también | |
| Las naves espaciales activas están resaltadas en negrita | |
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| Los vehículos lanzados por un cohete están separados por una coma ( , ), los lanzamientos están separados por un interpunto ( · ). Los vuelos tripulados están resaltados en negrita. Los lanzamientos fallidos están marcados con cursiva. | |