Mariner 6

En modell av Mariner 6 romføler. Generell data

Organisasjon	NASA
Bygger	Jet Propulsion Laboratory
Program	Mariner
Felt	Observasjon av planeten Mars
Mission typen	Planetær sonde
Antall kopier	2
Status	Oppdrag fullført
Andre navn	Mariner-F
Start base	Cape Kennedy, LC-36B
Start	24. februar 1969 klokka 01:29:02 UT
Launcher	Atlas-Centaur # AC-20 (Atlas 3C # 5403C - Centaur D-1A)
Oversikt over	mars
Oppdragets slutt	31. juli 1969
Varighet	6 måneder (primæroppdrag)
COSPAR-identifikator	1969-014A

Tekniske egenskaper

Messe ved lansering	411,8 kg
Masseinstrumenter	57,6 kg
Framdrift	Kjemisk
Ergols	Hydrazin
Holdningskontroll	Stabilisert på 3 akser
Energikilde	Solcellepaneler
Elektrisk energi	800 watt (jord) 449 watt (mars)

Bane

Bane	Heliosentrisk
Periapsis	1.14 AU
Apoapsis	1,75 AU
Periode	??? dager

Hovedinstrumenter

Infrarødt spektrometer	Infrarødt spektrometer
To-kanals infrarødt radiometer - Mars overflatetemperatur	To-kanals infrarødt radiometer - Mars overflatetemperatur
Ultrafiolett spektrometer	Ultrafiolett spektrometer
Celestial Mechanics Experiment	Celestial Mechanics Experiment
S-Band okkultasjonseksperiment	S-bånd okkultasjonseksperiment
Mars TV-kamerasystem	Bildesystem ved hjelp av TV-kameraer
Fluxmonitor for termisk kontroll (konisk radiometer)	Termisk kontroll strømningsovervåker
Generelt relativitetseksperiment	Generelt relativitetseksperiment

Mariner 6 er den sjette romsonden i Mariner-programmet . Den ble lansert av NASA den25. februar 1969av en Atlas-Centaur-bærerakett, kraftigere enn Atlas-Agena D-bæreraketten, som tillater tyngre instrumenter, for å ta bilder av planeten Mars . Den utfører den andre flybyen til planeten Mars, og sender de første nærbildene av Marsoverflaten og faktisk de første bildene av nær en annen planet. Mariner 6 og Mariner 7 sonder er to identiske romsonder.

Mariner 6 veier 411,8 kg og er utstyrt med to spektrometre ( ultrafiolett og infrarød ), en infrarød radiometer , et fjernsynskamera med en bred vinkel , og en annen med en brennvidde på 508 mm . Overføringssystemet sender resultatene med en hastighet på 2 kb / s . Og det inkluderer et radio okkultasjonseksperiment.

Mens det fremdeles er 1225 000 km fra planeten Mars , tar kameraene 33 bilder av planeten. Den flyr over den sørlige halvkule på 3.429 km videre31. juli 1969og tar en sampling temperaturer som varierer fra -73 ° C til -125 ° C . Trykket er beregnet til 6 millibar . Sonden tar totalt 75 bilder som den overfører til jorden .

Dette oppdraget ble ubemerket av allmennheten, som på den tiden fokuserte på de første trinnene til Man on the Moon .

Sammendrag

Mariner 6 og Mariner 7 romsonder inkluderer et dobbelt romføleroppdrag til planeten Mars, det sjette og syvende oppdraget i Mariner-programmets serie sonder , brukt til planetering i svevemodus. Hovedmålene for oppdragene er å studere overflaten og atmosfæren til Mars under tette flyover for å legge grunnlaget for fremtidige oppdrag, spesielt de som er relatert til jakten på utenomjordisk liv , og å demonstrere og utvikle teknologiene som trengs for fremtidige oppdrag. til Mars og andre langsiktige prosjekter, vekk fra solen .

Mariner 6 har også som mål å gi erfaring og data som er nyttige for planlegging av Mariner 7 flyby fem dager senere. Hvert romkjøretøy har et vidvinkel-fjernsynskamera og et smalvinklet fjernsynskamera, et infrarødt spektroskop , et infrarødt radiometer og et ultrafiolett spektroskop. Mariner 6 er fullt rettet mot å skaffe seg planetdata, og ingen data blir innhentet når du reiser til eller utenfor planeten Mars. Det er ingen eksperimenter for studiet av det interplanetære mediet .

Beskrivelse av romkjøretøyet

Romfartøyet Mariner 6 består av en åttekantet plattform i magnesium , 138,4 cm diagonalt og 45,7 cm dyp. En konisk overbygning er montert på toppen av plattformen som inneholder en antenne med høy forsterkning 1 m i diameter og fire solcellepaneler 215 × 90 cm hver som er festet til plattformens øvre hjørner. Romsondens spennvidde er 5,79 meter når solcellepanelene settes ut. En rundstrålende antenne med lav forsterkning er montert på en høy mast 2,23 m utenfor høyforsterkningsantennen. Under den åttekantede plattformen er en to-akset skanneplattform som inneholder de vitenskapelige instrumentene. Den totale massen av vitenskapelige instrumenter er 57,6 kg . Romsonden er 3,35 meter.

Mariner 6-sonden er stabilisert på tre akser ved bruk av tre gyroskoper og to sett med seks kalde nitrogengassstråler montert i endene av solcellepanelene, Canopus stjernesøker og to primære solfangere også. Enn fire sekundære sensorer. Fremdrift er forsynt med et 223 N fremstøt rakettmotor montert på plattformen, som bruker hydrazin monergol . Dysen med 4-stråle vingevektorkontroll stikker ut fra den åttekantede plattformen. Strøm leveres av 17 472 solceller som dekker et område på 7,7 m 2 for de fire solcellepanelene. Disse kan gi 800 W kraft nær Jorden og 449 W nær Mars. Maksimal effekt som kreves er 380 W når du flyr over planeten Mars. Et 1200 Wh sølv sinkbatteri brukes til å gi sikkerhetskopieringseffekt. Termisk kontroll oppnås ved bruk av justerbare lameller på sidene av hovedplattformen.

Tre telemetrikanaler er tilgjengelige for telekommunikasjon . Kanal A inneholder ingeniørdata med 8.33 eller 33.33 bps, kanal B inneholder vitenskapelige data ved 66.67 eller 270 bps, og kanal C inneholder vitenskapelige data ved 16.200 bps. Kommunikasjon skjer via den høye virkningsgrad og lave antenner, via 10/20 watt vandrebølgerør og band forsterkere for transmisjon og en enkelt mottaker. En analog båndopptaker med en kapasitet på 195 millioner bits kan lagre TV-bilder for senere overføring. De andre vitenskapelige dataene lagres på en digital opptaker. Kontrollsystemet, som består av en sentral datamaskin og en sequencer (CC&S - Central Computer and Sequencer ) på 11,8 kg , er designet for å betjene Mariner 6 uavhengig og uten bakkekontrollintervensjon, er designet for å utløse spesifikke hendelser til bestemte tidspunkter. CC&S er programmert med et standardoppdrag og et pre-launch backup-oppdrag, men kan kommanderes og programmeres i fly. Den kan utføre 53 direkte kommandoer, 5 kontrollkommandoer og 4 kvantitative kommandoer.

Beskrivelse av instrumenter

Romsonden har åtte instrumenter:

Celestial Mechanics Experience ( Celestial Mechanics Experiment ), i dette eksperimentet brukes sporingsdataene til Deep Space Network (DSN) sonde Mariner 6 for å oppnå bedre målinger, rekkevidde og avstand datahastighetssonde romlige data oppnås ved hjelp av en innebygd transponder i forbindelse med DSN-utstyret (forsinkelsestid for tur-retur som gir rekkevidden til Mariner 6 fra jorden) og Mariner 6-telemetrisignalet ( Doppler- skift som gir avstandshastigheten). Disse dataene blir igjen brukt til å gi en nøyaktig bestemmelse av en rekke astronomiske størrelser som massen til Mars, flyktningen til Mars og jorden og symmetrien til tyngdefeltet til Mars.
Erfaring med generell relativitet ( General Relativity Experiment ), ingen data returnert fra denne opplevelsen.
Infrarødt spektrometer ( Infrarødt spektrometer ), spektralmålinger av varmeutslippet i det infrarøde fra overflaten og Mars-atmosfæren oppnås for å bestemme: 1 atmosfærisk sammensetning, inkludert polyatomiske molekyler relatert til livet , 2 ° temperaturen på overflaten, 3 ° sammensetning av overflaten, 4 ° topografi av overflaten, 5 ° sammensetningen av den polære hetten på Sydpolen , og 6 ° de infrarøde utslippskarakteristikkene til den lyse limboen. Eksperimentet, montert på bunnen av romfølerens åttekantede skanneplattform, bruker et infrarødt spektrometer som består av et teleskop, optiske fokuslinser og speil, et variabelt kileforstyrrelsesfilter som velger bølgelengder som når detektorer og infrarøde avkjølte detektorer. De observerte spektrene dekker regionen med bølgelengder fra 1,9 til 14,3 mikrometer og er gitt av kanal 1 (4,0 til 14,3 mikrometer ), som opererer på lyset som sendes ut av planeten og fortsetter å oppnå målinger av den andre siden av planeten og kanalen. 2 (1,9 til 6,0 mikrometer ), som opererer på reflektert solstråling . Instrumentets teleskop har et synsfelt på 2 °, og på den nærmeste flybyen (ca. 3.400 km ) er den geografiske oppløsningen omtrent 120 km x 3 km, og i en enkelt skanning ca. 120 km x 120 km . Den oppnådde spektrale oppløsningen er 0,5 til 1%. Cirka 29 minutter med data oppnås under ekvatorialskanning under flyturen over Mariner 6, the31. juli 1969. På grunn av svikt i kryostaten kanal 1 oppnås imidlertid bare kanal 2-målinger. Kvaliteten på dataene er utmerket.
Bildesystem ved hjelp av fjernsynskameraer ( Mars TV Camera System ), to fjernsynskameraer , ett i middels oppløsning ( vidvinkel ) og det andre i høy oppløsning (smal vinkel), er en del av den vitenskapelige instrumenteringen til Mariner 6-sonden. vinkelkamera, som har et synsfelt på 11 x 14 ° og en brennvidde på 50 mm , dekker 100 ganger mer areal enn smalvinkelkameraet og brukes ikke enn til nærbilder. Det smale vinkelkameraet, som brukes til bildene når det flyr mot og bort, har en brennvidde på 508 mm og gir 10 ganger den lineære oppløsningen til vidvinkelkameraet. Kameraet skodder alternerer og tidsbestemt for å sikre vidvinkel og smalvinkel bildene overlapper hverandre, noe som gir 75 bilder fra begge systemer (26 nærbilde og 49 fjerntliggende bilde, pluss en brøkdel av en 50- th langt-fly bilde) . Bilder av flyby av Mars er tatt mellom 13 minutter 59 sekunder før flyby og 2 minutter 55 sekunder etter flyby som krysser ekvatorialsonene på planeten og inkluderer kjente lyse og mørke trekk ved Mars-overflaten. De fjerne flyby-bildene er oppnådd i to serier av operasjoner. I den første serien oppnås 33 bilder mellom 48 timer og 28 timer før flyturen. I den andre serien oppnås 17 bilder mellom klokken 22 og 07 fra overflygingen nærmest overflaten. Bildene er kodet og tatt opp i delsystemene TV og datalagring. For hvert bilde produsert av kameraene overføres tre forskjellige kodede versjoner til jorden - ett sammensatt analogt videobilde (CAV - Composite Analog Video ), et digitalt videobilde (DV - Digital Video ) og ett digitalt bilde hvert tjuende åttendedel (ETE - Hvert tjuende åttende) digitale bilde. Video rekonstruksjon består av å kombinere de tre datastrømmene (CAV, DV og ETE). Dette genererer videodata etter hvert som de kommer ut av kamerahodene. De overførte videomagnetbåndene vises på et katodestrålerør og fotografert på 70 mm film for å produsere de rå bildene. De behandles også digitalt av en IBM 360/44 datamaskin for bildeforbedring og av en IBM 360/75 for støydemping for å oppnå versjonene som finnes i datasettene.
Band formørkelse av erfaring S ( S-båndet Okkultasjon Eksperiment ) I dette forsøk skiftes frekvensen, fasen og amplituden til sporings og telemetrisignalet S bånd (2,300 M Hz ), umiddelbart før og etter at sonden er skjult av planeten Mars , brukes til å oppnå temperatur, trykk og tetthet til Mars lavere gasformige atmosfære og tettheten av ladede partikler i Mars-ionosfæren.
Kontroller termisk strømningskontroll - Konisk radiometer ( Thermal Control Flux Monitor - Conical Radiometer ), ingen data returneres fra denne opplevelsen.
Radiometer tokanals infrarød - temperaturen på overflaten til Mars ( Two-Channel Infrared Radiometer - March Surface Temperature ), den tilsvarende temperaturen til den svarte kroppen på Mars-overflaten bestemmes ved hjelp av et radiometer infrarød tokanal, som måler infrarød energi som sendes ut i båndene 8 til 12 μm og 18 til 25 μm og har et dynamisk område på 120 til 330 ° K. De to kanalene, som ligger i atmosfæriske vinduer, fremhever henholdsvis de øvre og nedre temperaturene i dette området. Hele forsøket ligger på bunnen av romsonden sin åttekantede scanning plattform . Radiometeret består av to brytningsteleskoper som hver er utstyrt med en ikke-avkjølt antimon - vismut termopil detektor . Eksperimentet bruker et optisk tog som inkluderer et roterende speil, som reflekterer energiinnfallet i teleskopene. Speilet har tre ortogonale posisjoner . Den første posisjonen ser tomt rom og får en null energireferanse, den andre ser planeten Mars, og den tredje måler termisk energi som sendes ut av en temperaturkalibreringsplate. Etter å ha sett plass til ett bilde (4,2 sekunder), blir 13 observasjoner av planeten gjort med 2,1 sekunders intervaller i hver bølgelengdekanal. Deretter, etter en kort titt på temperaturreferanseplaten, blir det gjort ytterligere 14 planetobservasjoner. Syklusen, som varer i 63 sekunder (15 bilder), blir deretter gjentatt, og starter med utsikt over rommet. Cirka 21 minutter med data oppnås på31. juli 1969, når du svever, gjennom og utenfor terminatoren i ekvatoriale regioner. Dataene brukes til å bestemme den termiske tregheten til Mars overflatemateriale, så vel som naturen til den varierende strukturen til Marsjorden. Kvaliteten på dataene er god. Dataene korrigeres for høyere respons enn forventet til stråling utenfor aksen.
Ultrafiolett spektrometer ( Ultraviolet Spectrometer ), spektrale målinger gjøres av den ultrafiolette strålingen som sendes ut av Mars-atmosfæren på grunn av spredning av resonans av solstrålingen i den øvre atmosfæren, stråling av resonans, fluorescens og eksitasjon fotoelektronikk av nøytrale og ioniske bestanddeler som finnes i lavere Mars-atmosfære. Følgende parametere bestemmes: tilstedeværelsen av visse atomer , ioner og molekyler i øvre og nedre atmosfære, deres respektive skalahøyder, graden av atmosfærisk Rayleigh-spredning på grunn av karbondioksid og overflatereflektivitet i ultrafiolette stråler. Instrumentet er en Ebert-Fastie skanning monokromator med to fotomultiplikator- detektorer , som brukes i fokalplanet til en reflekterende planetkoronagraf Innkommende lys passerer gjennom en forvirret nyanse og treffer speilet til det primære teleskopet, som fokuserer lyset gjennom en spalte på et sekundært speil. Derfra fokuseres lyset på inngangsslissen til spektrometeret. Når du kommer inn i spektrometeret, blir strålingen kollimert av første halvdel av Ebert-speilet på et diffraksjonsgitter. Det diffrakterte lyset fokuseres deretter på utgangsslissene av andre halvdel av Ebert-speilet. En separat utgangsspalte er anordnet for hver av de to detektorene. Posisjonen til spektrale bilder angående utgangsslissene blir sjekket ved å syklisk skanne gitteret, med en skanning med lav til høy bølgelengde som tar 2,82 sekunder, og gitteret tilbake tar 0,18 sekunder. Bølgelengdeområdet fra 1900 A til 4300 A er dekket i første rekkefølge som vist av en av de to spaltene, og området 1100 A til 2100 A målt i andre rekkefølge av den andre. Fotomultiplikator-detektoren som brukes i det lange bølgelengdeområdet , opererer i to forsterkningsmodi, slik at gyldige målinger kan utføres over hele det dynamiske området fra 100 til 10.000 stråleløyder . Instrumentets spektrale oppløsning er 20 A til 2950 A i første orden. Et spektrum produseres hvert 3. sekund og inneholder 600 verdier fra hver av de to detektorene. Trettiseks verdier brukes som målinger av fiduciaire perioder og 564 for spektrale målinger . Lyman-alfa- strålingsmålinger ved 1216 A ble også tatt etter overflygingen. Mindre enn 30 minutter med data oppnås fra begge kanalene under ekvatorial feiing mens du svever over Mariner 6,31. juli 1969. Kvaliteten på dataene er sammenlignbar med de beste dataene som oppnås ved å sende raketter i området 130 km og mer av jordens atmosfære .

Gjennomføring av oppdraget

Planetary probe Mariner 6 er lansert fra lanseringen pad LC-36B fra bunnen av Cape Kennedy lanseringen av25. februarklokka 01:29:02 UT (Mariner 7 lanseres 31 dager senere). Dette er det første oppdraget som ble lansert på Atlas-Centaur- bæreraketten (AC-20) bestående av en Atlas 3C- bærerakett og en Centaur-scene som kan startes på nytt. Den første fasen frigjøres 04:38 etter lanseringen, deretter tennes Centaur-fasen i 7,5 minutter for å injisere romfartssonen på en direkte bane mot planeten Mars. Etter at Mariner 6 skiller seg fra Centaur-scenen, blir solcellepanelene utplassert.

En kurskorreksjon som involverer avfyring av hydrazin rakettmotoren i 5,35 sekunder skjer på1 st mars 1969. Noen dager senere er de eksplosive ventilene utplassert for å låse opp den feiende plattformen. Visse lyspartikler som frigjøres under eksplosjonen, distraherer Canopus stjernesøker, og holdningslåsen går midlertidig tapt. Det ble besluttet å plassere Mariner 6 på treghetsveiledning (ved gyroskoper ) for overflyging av planeten Mars for å unngå en lignende hendelse.

De 29. juli 1969, 50 timer før overflytningen av planeten Mars, er skanneplattformen rettet mot Mars og de vitenskapelige instrumentene settes i gang. Bildene fra Mars begynner to timer senere. For de neste 41 timer, 49 bilder av tilnærmingen til planet Mars (pluss en brøkdel av 50 th blir bilde) tatt gjennom den trangvinkel fjernsynskamera. De31. julikl 05:03 UT begynner flyby-fasen, og omfatter å ta 26 nærbilder hvert 42 sekund. På grunn av svikt i kjølesystemet blir ikke kanal 1 i det infrarøde spektrometeret avkjølt tilstrekkelig til å tillate målinger fra 6 til 14 mikrometer; ingen infrarøde data oppnås derfor i dette området.

Det nærmeste overflyget (sør for Mars-ekvator) fant sted kl 0519: 07 UT i en avstand på 3,429 km fra Mars-overflaten . Elleve minutter senere passerer Mariner 6 bak planeten Mars og dukker opp igjen etter 25 minutter. Mars okkultasjon X-band data er tatt under oppføring og utganger faser. De vitenskapelige dataene og bildedataene overføres de neste dagene, omtrent 20 timer etter flyby med hastigheten på ett bilde hvert 5. minutt. Romsonden returneres deretter til cruise-modus, som inkluderer ingeniør- og kommunikasjonstester, TV-tester med stjernefotografering og ultrafiolette skanninger av Melkeveien og et område som inneholder kometen 1969-B . Periodisk sporing av romføler i sin heliosentriske bane blir også utført.

Som en påminnelse , 10 dager før den planlagte lanseringen av Mariner 6, dvs.15. februar 1969, mens romføleren er på toppen av Atlas-Centaur-bæreraketten, åpner en defekt bryter hovedventilene til Atlas første trinn. Dette frigjør presset som støtter strukturen til Atlas-Centaur-bæreraketten, og når bæreraketten saks, begynner den å kollapse. To medlemmer av bakkemannskapet begynte å sette pumper under trykk, og forhindret at strukturen kollapset ytterligere. Mariner 6-romsonden fjernes, deretter plasseres den på en annen Atlas-Centaur-bærerakett og lanseres som planlagt. De to medlemmene av bakkemannskapet, som risikerte livet for å forhindre kollapsen til den 12-etasjers bæreraketten, mottar NASA Exceptional Bravery Medal fra NASA .

Dataretur for Mariner 6 og Mariner 7 er 800 millioner bits. Mariner 6 sender 49 bilder av sin flyby av planeten Mars og 26 nærbilder av Mars, og Mariner 7 sender 93 bilder av sin flyby og 33 nærbilder. Close-up bilder fra flyby dekke 20% av overflaten på Mars. Romsondens instrumenter måler ultrafiolett og infrarødt utslipp og brytningsevnen til Mars-atmosfæren. Bildene viser at overflaten til Mars er veldig forskjellig fra månens , i motsetning til resultatene fra Mariner 4 . Sydpolhetten er identifisert som hovedsakelig sammensatt av fast karbondioksid . Atmosfærisk trykk er estimert til mellom 6 og 7 mb . Den atmosfæriske sammensetningen er omtrent 98% karbondioksid. Radiovitenskapen forbedrer estimater av massen, radiusen og formen til planeten Mars. Den NASA fortsetter å motta data fra Mariner 6 til midten av 1971.

Merknader og referanser

Merknader

Referanser

Bibliografi

(no) Paolo Ulivi og David M Harland, Robotic Exploration of the Solar System Part 1 The Golden Age 1957-1982 , Chichester, Springer Praxis,2007, 534 s. ( ISBN 978-0-387-49326-8 )