Маринер 10
Первый космический аппарат, посетивший Меркурий (1973–1975)

Маринер 10
Запасной летный элемент для Mariner 10
Тип миссииИсследование планет
ОператорНАСА / Лаборатория реактивного движения
ИДЕНТИФИКАТОР КОСПАР1973-085А [1]
Номер SATCAT6919 [1]
Продолжительность миссии1 год, 4 месяца и 21 день
Свойства космического корабля
ПроизводительЛаборатория реактивного движения
Стартовая масса502,9 кг (1109 фунтов) [2]
Власть820 Вт (при встрече с Венерой)
Начало миссии
Дата запуска3 ноября 1973 г., 05:45:00 UTC ( 1973-11-03UTC05:45Z )
РакетаAtlas SLV-3D Кентавр-D1A
Стартовая площадкаМыс Канаверал , LC-36B
Конец миссии
УтилизацияВыведен из эксплуатации
Деактивировано24 марта 1975 г. 12:21 UTC (1975-03-25)
Пролет Венеры
Ближайший подход5 февраля 1974 г.
Расстояние5768 километров (3584 мили)
Пролет Меркурия
Ближайший подход29 марта 1974 г.
Расстояние704 километра (437 миль)
Пролет Меркурия
Ближайший подход21 сентября 1974 г.
Расстояние48 069 километров (29 869 миль)
Пролет Меркурия
Ближайший подход16 марта 1975 г.
Расстояние327 километров (203 мили)
Для создания этого изображения Меркурия использовались переработанные данные Mariner 10. Гладкая полоса — это область, для которой не было сделано ни одного снимка.

Mariner 10 — американский роботизированный космический зонд, запущенный NASA 3 ноября 1973 года для пролёта мимо планет Меркурий и Венера . Это был первый космический аппарат, совершивший пролёты мимо нескольких планет. [3]

Mariner 10 был запущен примерно через два года после Mariner 9 и стал последним космическим аппаратом в программе Mariner . (Mariner 11 и Mariner 12 были выделены для программы Voyager и переименованы в Voyager 1 и Voyager 2. )

Целями миссии были измерение окружающей среды, атмосферы, поверхности и характеристик тела Меркурия и проведение аналогичных исследований Венеры. Вторичными целями были проведение экспериментов в межпланетной среде и получение опыта с миссией гравитационного маневра двух планет . Научную группу Mariner 10 возглавлял Брюс К. Мюррей из Лаборатории реактивного движения . [4]

Дизайн и траектория

Художественное представление миссии Mariner 10. Она использовала пролет планеты Венера для уменьшения ее перигелия. Это позволило космическому аппарату трижды встретиться с Меркурием в 1974 и 1975 годах.

Mariner 10 был первой миссией, которая использовала гравитационный маневр с одной планеты (в данном случае Венеры) для достижения другой планеты. [a] Он использовал Венеру, чтобы искривить траекторию своего полета и опустить свой перигелий до уровня орбиты Меркурия. [2] [3] Этот маневр, вдохновленный расчетами орбитальной механики итальянского ученого Джузеппе Коломбо , вывел космический корабль на орбиту, которая неоднократно возвращала его к Меркурию. Mariner 10 использовал давление солнечного излучения на своих солнечных панелях и своей антенне с высоким коэффициентом усиления в качестве средства управления ориентацией во время полета, став первым космическим аппаратом, использовавшим активное управление солнечным давлением.

Компоненты Mariner 10 можно разделить на четыре группы в зависимости от их общей функции. Солнечные панели, подсистема питания, подсистема управления ориентацией и компьютер обеспечивали правильную работу космического корабля во время полета. Навигационная система, включая гидразиновую ракету, удерживала Mariner 10 на пути к Венере и Меркурию. Несколько научных приборов собирали данные на двух планетах. Наконец, антенны передавали эти данные в Deep Space Network на Земле, а также получали команды из Центра управления полетами. Различные компоненты и научные приборы Mariner 10 были прикреплены к центральному концентратору, который имел форму примерно восьмиугольной призмы. Концентратор хранил внутреннюю электронику космического корабля. [1] [5] [6] Космический корабль Mariner 10 был изготовлен компанией Boeing. [7] NASA установило строгий лимит в размере 98 миллионов долларов США на общую стоимость Mariner 10, что стало первым случаем, когда агентство подвергло миссию жестким бюджетным ограничениям. Никакие перерасходы не допускались, поэтому планировщики миссии тщательно учитывали экономическую эффективность при проектировании приборов космического корабля. [8] Контроль затрат в первую очередь достигался за счет выполнения работ по контракту ближе к дате запуска, чем это было рекомендовано обычными графиками миссий, поскольку сокращение продолжительности доступного рабочего времени повышало экономическую эффективность. Несмотря на спешное расписание, было пропущено очень мало сроков. [9] Миссия в итоге оказалась примерно на 1 миллион долларов США ниже бюджета. [10]

Управление ориентацией необходимо для поддержания направленности приборов и антенн космического корабля в правильном направлении. [11] Во время маневров коррекции курса космическому кораблю может потребоваться повернуть его так, чтобы его ракетный двигатель был направлен в правильном направлении перед запуском. Mariner 10 определял свое положение с помощью двух оптических датчиков, один из которых был направлен на Солнце, а другой — на яркую звезду, обычно Канопус ; кроме того, три гироскопа зонда обеспечивали второй вариант расчета положения. Азотные газовые двигатели использовались для регулировки ориентации Mariner 10 по трем осям. [12] [13] [14] Электроника космического корабля была сложной и запутанной: она содержала более 32 000 элементов схемы, из которых резисторы, конденсаторы, диоды, микросхемы и транзисторы были наиболее распространенными устройствами. [15] Команды для приборов могли храниться на компьютере Mariner 10 , но были ограничены 512 словами. Остальное должно было транслироваться рабочей группой последовательности миссии с Земли. [16] Для снабжения компонентов космического корабля электроэнергией требовалось изменить выходную мощность солнечных панелей. Подсистема питания использовала два резервных набора схем, каждый из которых содержал усилитель-регулятор и инвертор , для преобразования выходного постоянного тока панелей в переменный и изменения напряжения до необходимого уровня. [17] Подсистема могла хранить до 20 ампер-часов электроэнергии на 39-вольтовой никель-кадмиевой батарее . [18]

Пролет мимо Меркурия поставил перед учеными серьезные технические проблемы. Из-за близости Меркурия к Солнцу, Mariner 10 должен был выдержать в 4,5 раза больше солнечной радиации , чем когда он покинул Землю; по сравнению с предыдущими миссиями Mariner, части космического корабля нуждались в дополнительной защите от тепла. Тепловые одеяла и солнцезащитный козырек были установлены на основном корпусе. После оценки различных вариантов материала ткани солнцезащитного козырька планировщики миссии выбрали бета-ткань , комбинацию алюминизированного каптона и листов стекловолокна, обработанных тефлоном . [19] Однако солнечная защита была невозможна для некоторых других компонентов Mariner 10. Две солнечные панели Mariner 10 необходимо было поддерживать при температуре ниже 115 °C (239 °F). Накрытие панелей свело бы на нет их предназначение — выработку электроэнергии. Решением было добавить регулируемый наклон панелям, чтобы можно было изменять угол, под которым они были обращены к солнцу. Инженеры рассматривали возможность сложить панели друг к другу, образовав V-образную форму с основным корпусом, но испытания показали, что такой подход потенциально может перегреть остальную часть космического корабля. Альтернативой было крепление солнечных панелей в линию и наклон их вдоль этой оси, что имело дополнительное преимущество в виде повышения эффективности азотных реактивных двигателей космического корабля, которые теперь можно было разместить на концах панелей. Панели можно было поворачивать максимум на 76°. [6] [20] Кроме того, сопло гидразиновой ракеты Mariner 10 должно было быть обращено к Солнцу, чтобы функционировать должным образом, но ученые отвергли закрытие сопла тепловой дверью как ненадежное решение. Вместо этого на открытые части ракеты была нанесена специальная краска, чтобы уменьшить тепловой поток от сопла к чувствительным приборам на космическом корабле. [21]

Точное выполнение гравитационного маневра на Венере представляло собой еще одно препятствие. [22] Если Mariner 10 должен был сохранять курс на Меркурий, его траектория не могла отклоняться более чем на 200 километров (120 миль) от критической точки в непосредственной близости от Венеры. [23] Чтобы гарантировать, что необходимые корректировки курса могут быть сделаны, планировщики миссии утроили количество гидразинового топлива, которое должен был нести Mariner 10, а также оснастили космический корабль большим количеством азота для двигателей, чем было в предыдущей миссии Mariner. Эти усовершенствования оказались решающими для обеспечения второго и третьего пролетов Меркурия. [24]

Миссии все еще не хватало окончательной защиты: родственного космического корабля. Обычно зонды запускались парами, с полной избыточностью для защиты от отказа одного или другого. [25] Ограничения бюджета исключали этот вариант. Несмотря на то, что планировщики миссии оставались в рамках бюджета, чтобы выделить часть средств на строительство резервного космического корабля, бюджет не позволял запускать оба одновременно. В случае отказа Mariner 10 НАСА разрешало запустить резервный корабль только в том случае, если фатальная ошибка была бы диагностирована и устранена; это должно было быть сделано в течение двух с половиной недель между запланированным запуском 3 ноября 1973 года и последней возможной датой запуска 21 ноября 1973 года. [24] [26] Неиспользованный резервный корабль был отправлен в Смитсоновский музей для показа. [27]

Инструменты

Иллюстрация, показывающая приборы Маринера-10.

Mariner 10 провел семь экспериментов на Венере и Меркурии. Шесть из этих экспериментов имели специальный научный инструмент для сбора данных. [28] Эксперименты и инструменты были разработаны исследовательскими лабораториями и образовательными учреждениями со всех концов Соединенных Штатов. [29] Из сорока шести представленных заявок JPL выбрала семь экспериментов на основе максимизации научной отдачи без превышения руководящих принципов затрат: в общей сложности семь научных экспериментов обошлись в 12,6 миллионов долларов США, что составляет около одной восьмой от общего бюджета миссии. [9]

Телевизионная фотография

Разрез одной из телевизионных камер Mariner 10

Система формирования изображений, Television Photography Experiment, состояла из двух 15-сантиметровых (5,9 дюйма) телескопов Кассегрена , питающих видиконовые трубки. [30] Основной телескоп можно было обойти с помощью меньшей широкоугольной оптики, но с использованием той же трубки. [30] Он имел 8-позиционное колесо фильтров, с одной позицией, занятой зеркалом для широкоугольного обхода. [30]

Экспозиции телекамер варьировались от 3 мс до 12 с, при этом каждая камера могла делать снимок каждые 42 с. Разрешение изображения составляло 832 x 700 пикселей, 8-битное кодирование. [30]

Фильтры для экспериментов с телевизионной фотографией Mariner 10 [30] [31]
ФильтрЧислоДлина волны (нм)
диапазонпик​
Широкоугольное зеркало ретранслятора изображения1––
Синий полосовой фильтр2410–530475
УФ поляризация3330–390355
Минус УФ-высокий проход4410–630511
Прозрачный5400–630487
УФ полоса пропускания6330–390355
Расфокусирующая линза (для калибровки)7––
Желтый полосовой фильтр8540–630575

Вся система формирования изображений оказалась под угрозой, когда электрические нагреватели, прикрепленные к камерам, не включились сразу после запуска. Чтобы избежать разрушительного солнечного тепла, камеры были намеренно размещены на стороне космического корабля, обращенной от Солнца. Следовательно, нагреватели были необходимы для того, чтобы камеры не теряли тепло и не становились настолько холодными, что могли выйти из строя. Инженеры JPL обнаружили, что видиконы могут генерировать достаточно тепла при нормальной работе, чтобы оставаться чуть выше критической температуры −40 °C (−40 °F); поэтому они рекомендовали не выключать камеры во время полета. Тестовые фотографии Земли и Луны показали, что качество изображения не было существенно затронуто. [32] Команда миссии была приятно удивлена, когда нагреватели камеры начали работать 17 января 1974 года, через два месяца после запуска. [33] [34] Более позднее расследование пришло к выводу, что короткое замыкание в другом месте на зонде помешало включению нагревателя. Это позволило выключать видиконы по мере необходимости. [35]

Из шести основных научных инструментов, 43,6-килограммовые (96 фунтов) камеры были самым массивным устройством. Требуя 67 Вт электроэнергии, камеры потребляли больше энергии, чем остальные пять инструментов вместе взятые. [36] Система вернула около 7000 фотографий Меркурия и Венеры во время пролетов Маринера 10. [30]

Инфракрасный радиометр

Инфракрасный радиометр обнаружил инфракрасное излучение, испускаемое поверхностью Меркурия и атмосферой Венеры, из которого можно было рассчитать температуру. То, как быстро поверхность теряла тепло при вращении в сторону темной стороны планеты, выявило аспекты состава поверхности, такие как была ли она сделана из горных пород или из более мелких частиц. [37] [38] Инфракрасный радиометр содержал пару телескопов Кассегрена, закрепленных под углом 120° друг к другу, и пару детекторов, изготовленных из термобатарей сурьмы и висмута . Прибор был разработан для измерения температур от -193 °C (-315,4 °F) до 427 °C (801 °F). Стиллман К. Чейз-младший из Исследовательского центра Санта-Барбары возглавил эксперимент с инфракрасным радиометром. [36]

Ультрафиолетовые спектрометры

В этом эксперименте были задействованы два ультрафиолетовых спектрометра : один для измерения поглощения УФ-излучения, другой для обнаружения УФ-излучения. Затменный спектрометр сканировал край Меркурия, когда он проходил перед Солнцем, и определял, поглощалось ли солнечное ультрафиолетовое излучение на определенных длинах волн, что указывало бы на присутствие частиц газа и, следовательно, атмосферы. [39] Спектрометр свечения атмосферы обнаруживал экстремальное ультрафиолетовое излучение, исходящее от атомов газообразного водорода, гелия, углерода, кислорода, неона и аргона. [36] [40] В отличие от затменного спектрометра, он не требовал подсветки от Солнца и мог двигаться вместе с вращающейся сканирующей платформой на космическом корабле. Самой важной целью эксперимента было выяснить, есть ли у Меркурия атмосфера, но также он собирал данные на Земле и Венере и изучал межзвездное фоновое излучение. [38]

Детекторы плазмы

Запасной летный элемент для Mariner 10

Целью плазменного эксперимента было изучение ионизированных газов ( плазмы ) солнечного ветра, температуры и плотности его электронов, а также того, как планеты влияют на скорость потока плазмы. [41] Эксперимент состоял из двух компонентов, обращенных в противоположных направлениях. Сканирующий электростатический анализатор был направлен на Солнце и мог обнаруживать положительные ионы и электроны, которые были разделены набором из трех концентрических полусферических пластин. Сканирующий электронный спектрометр был направлен от Солнца и обнаруживал только электроны, используя всего одну полусферическую пластину. Инструменты могли поворачиваться примерно на 60° в любую сторону. [36] Собирая данные о движении солнечного ветра вокруг Меркурия, плазменный эксперимент мог использоваться для проверки наблюдений магнитометра за магнитным полем Меркурия. [38] Используя плазменные детекторы, Mariner 10 собрал первые данные о солнечном ветре in situ изнутри орбиты Венеры. [42]

Вскоре после запуска ученые обнаружили, что сканирующий электростатический анализатор вышел из строя, поскольку дверца, защищающая анализатор, не открылась. Была предпринята неудачная попытка силой отпереть дверцу с помощью первого маневра коррекции курса. [43] Операторы эксперимента планировали наблюдать за направлениями, которые принимали положительные ионы до столкновения ионов с анализатором, но эти данные были утеряны. [44] Эксперимент все же смог собрать некоторые данные с помощью исправно работающего сканирующего электронного спектрометра. [45]

Телескопы заряженных частиц

Целью эксперимента с заряженными частицами было наблюдение за тем, как гелиосфера взаимодействует с космическим излучением . [46] В сочетании с детекторами плазмы и магнитометрами этот эксперимент имел потенциал для предоставления дополнительных доказательств наличия магнитного поля вокруг Меркурия, [47] показав, захватывало ли такое поле заряженные частицы. [36] Два телескопа использовались для сбора высокоэнергетических электронов и атомных ядер, в частности ядер кислорода или менее массивных. [48] Затем эти частицы проходили через набор детекторов и подсчитывались. [36]

Магнитометры

Два феррозондовых магнитометра были назначены для определения того, создает ли Меркурий магнитное поле , [49] и изучения межпланетного магнитного поля между пролетами. [48] При разработке этого эксперимента ученым пришлось учитывать помехи от магнитного поля, создаваемого многочисленными электронными деталями Mariner 10. По этой причине магнитометры должны были быть расположены на длинной штанге, один ближе к восьмиугольной ступице, другой дальше. Данные с двух магнитометров должны были быть перекрестно сопоставлены, чтобы отфильтровать собственное магнитное поле космического корабля. [50] Резкое ослабление магнитного поля зонда увеличило бы затраты. [16]

Небесная механика и эксперимент по радиотехнике

Этот эксперимент исследовал массу и гравитационные характеристики Меркурия. Он представлял особый интерес из-за близости планеты к Солнцу, большого орбитального эксцентриситета и необычного спин-орбитального резонанса. [51]

Когда космический аппарат прошел позади Меркурия во время первой встречи, появилась возможность исследовать атмосферу и измерить радиус планеты. Наблюдая изменения фазы радиосигнала S-диапазона, можно было провести измерения атмосферы. Атмосфера была оценена как имеющая плотность около10 16  молекул на см 3 . [51]

Профиль миссии

Покидая Землю

Вскоре после запуска «Маринер-10» сделал снимки Земли и Луны.

Boeing завершила строительство космического корабля в конце июня 1973 года, и Mariner 10 был доставлен из Сиэтла в штаб-квартиру JPL в Калифорнии, где JPL всесторонне проверила целостность космического корабля и его приборов. После завершения испытаний зонд был доставлен на Восточный испытательный полигон во Флориде, место запуска. Техники заполнили бак на космическом корабле 29 килограммами (64 фунта) гидразинового топлива, чтобы зонд мог корректировать курс, и прикрепили пиропатроны , детонация которых дала бы сигнал Mariner 10 выйти из ракеты-носителя и развернуть свои приборы. [52] [53] Планируемый гравитационный маневр на Венере сделал возможным использование ракеты Atlas-Centaur вместо более мощной, но и более дорогой Titan IIIC . [15] [54] Зонд и Atlas-Centaur были соединены вместе за десять дней до старта. Запуск представлял один из самых больших рисков неудачи для миссии Mariner 10 ; Mariner 1 , Mariner 3 и Mariner 8 вышли из строя через несколько минут после старта из-за технических неполадок или неисправностей ракеты Atlas. [26] [55] [56] Миссия имела период запуска продолжительностью около месяца, с 16 октября 1973 года по 21 ноября 1973 года. НАСА выбрало 3 ноября в качестве даты запуска, поскольку это позволило бы оптимизировать условия получения изображений, когда космический аппарат прибудет на Меркурий. [54]

Запуск Маринера 10

3 ноября в 17:45 UTC ракета Atlas-Centaur с Mariner 10 стартовала с площадки SLC-36B . [1] Ступень Atlas работала около четырех минут, после чего была сброшена, а ступень Centaur взяла на себя управление еще на пять минут, выведя Mariner 10 на парковочную орбиту . Временная орбита заняла у космического корабля треть расстояния вокруг Земли: этот маневр был необходим для достижения нужного места для второго включения двигателей Centaur, которые вывели Mariner 10 на путь к Венере. Затем зонд отделился от ракеты; впоследствии ступень Centaur отклонилась, чтобы избежать возможности будущего столкновения. Никогда ранее планетарная миссия не зависела от двух отдельных включений ракет во время запуска, и даже с Mariner 10 ученые изначально считали этот маневр слишком рискованным. [57] [58]

В течение первой недели полета система камер Mariner 10 была протестирована путем получения пяти фотомозаик Земли и шести Луны . Также были получены фотографии северного полярного региона Луны, где предыдущее покрытие было слабым. Эти фотографии стали основой для картографов для обновления лунных карт и улучшения лунной контрольной сети . [59]

Круиз на Венеру

Траектория космического корабля «Маринер-10» : с момента запуска 3 ноября 1973 года до первого пролета Меркурия 29 марта 1974 года.

Далеко не будучи беспроблемным круизом, трехмесячное путешествие Mariner 10 к Венере было полно технических неисправностей, которые держали управление миссией на грани. [60] Донна Ширли рассказала о разочаровании своей команды: «Казалось, что мы всегда просто латали Mariner 10 достаточно долго, чтобы перевести его на следующую фазу и следующий кризис». [61] Маневр коррекции траектории был выполнен 13 ноября 1973 года. Сразу после этого звездный трекер зафиксировался на яркой чешуйке краски, которая оторвалась от космического корабля и потеряла отслеживание на путеводной звезде Канопус . Автоматический протокол безопасности восстановил Канопус, но проблема отслаивания краски повторялась на протяжении всей миссии. Бортовой компьютер также время от времени сталкивался с незапланированными сбросами, что требовало перенастройки последовательности часов и подсистем. Периодические проблемы с антенной с высоким коэффициентом усиления также возникали во время круиза. 8 января 1974 года в подсистеме питания произошел сбой, предположительно вызванный коротким замыканием диода. [15] В результате этого отказали главный усилитель-регулятор и инвертор, оставив космический корабль зависимым от резервного регулятора. Планировщики миссии опасались, что та же проблема может повториться в резервной системе и парализовать космический корабль. [62]

В январе 1974 года Mariner 10 провел ультрафиолетовые наблюдения кометы Когоутека . Еще одна коррекция в середине курса была сделана 21 января 1974 года.

пролет Венеры

Космический аппарат пролетел мимо Венеры 5 февраля 1974 года, максимально близкое расстояние составило 5768 километров (3584 миль) в 17:01 UTC. Это был двенадцатый космический аппарат, достигший Венеры, и восьмой, вернувший данные с планеты, [63], а также первая миссия, успешно передавшая изображения Венеры на Землю. [64] Mariner 10 основывался на наблюдениях, сделанных Mariner 5 шестью годами ранее; что важно, у Mariner 10 была камера, тогда как у предыдущей миссии ее не было. [65] Когда Mariner 10 поворачивал вокруг Венеры с ночной стороны планеты на дневную, камеры сделали первый снимок Венеры зондом, на котором была показана освещенная дуга облаков над северным полюсом, появляющаяся из темноты. Инженеры изначально опасались, что звездный трекер может ошибочно принять гораздо более яркую Венеру за Канопус, повторив неудачи с отслаивающейся краской. Однако звездный трекер не дал сбоев. Покрытие Земли произошло между 17:07 и 17:11 UTC, во время которого космический аппарат передавал радиоволны X-диапазона через атмосферу Венеры, собирая данные о структуре и температуре облаков. [66] [67] Хотя облачный покров Венеры почти не имеет особенностей в видимом свете, было обнаружено, что обширные детали облаков можно было увидеть через фильтры ультрафиолетовой камеры Mariner. Наземные ультрафиолетовые наблюдения показали некоторые нечеткие пятна еще до Mariner 10 , но детали, увиденные Mariner, стали сюрпризом для большинства исследователей. Зонд продолжал фотографировать Венеру до 13 февраля 1974 года [68] Среди 4165 полученных фотографий встречи одна полученная серия изображений запечатлела толстую и отчетливо структурированную атмосферу, совершающую полный оборот каждые четыре дня [65], как и предполагали наземные наблюдения. [69]

Миссия раскрыла состав и метеорологическую природу атмосферы Венеры. Данные радионаучного эксперимента измеряли степень преломления радиоволн, проходящих через атмосферу, что использовалось для расчета плотности, давления и температуры атмосферы на любой заданной высоте. [70] В целом, температура атмосферы выше ближе к поверхности планеты, но Mariner 10 обнаружил четыре высоты, где картина была обратной, что может означать наличие слоя облаков. [71] Инверсии произошли на уровнях 56, 61, 63 и 81 км (35, 38, 39 и 50 миль), [72] подтверждая предыдущие наблюдения, сделанные во время встречи Mariner 5. [70] Ультрафиолетовые спектрометры определили химические вещества, из которых состоит атмосфера Венеры. [73] Повышенная концентрация атомарного кислорода в верхних слоях атмосферы показала, что атмосфера стратифицирована на верхние и нижние слои, которые не смешиваются друг с другом; Фотографии верхних и нижних слоев облаков подтвердили эту гипотезу. [71] Ультрафиолетовые фотографии Mariner 10 были бесценным источником информации для изучения бурлящих облаков атмосферы Венеры. Исследователи миссии полагали, что сфотографированные ими облачные детали были расположены в стратосфере и верхней тропосфере, созданные конденсацией; они также пришли к выводу, что контраст между более темными и более светлыми деталями был обусловлен различиями в поглощающей способности облаков ультрафиолетового света. [74] Подсолнечная область представляла особый интерес: поскольку солнце находится прямо над головой, оно передает больше солнечной энергии этой области, чем другой части планеты. По сравнению с остальной атмосферой планеты, подсолнечная область была очень активной и нерегулярной. Было замечено, что «ячейки» воздуха, поднятые конвекцией, каждая шириной до 500 километров (310 миль), образовывались и рассеивались в течение нескольких часов; некоторые имели многоугольные очертания. [74]

Гравитационный маневр также был успешным, уложившись в допустимые пределы погрешности. За четыре часа между 16:00 и 20:00 UTC 5 февраля 1974 года гелиоцентрическая скорость Mariner 10 упала с 37,008 км/с (82 785 миль/ч) до 32,283 км/с (72 215 миль/ч). [ 75 ] Это изменило форму эллиптической орбиты космического корабля вокруг Солнца, [64] так что перигелий теперь совпал с орбитой Меркурия. [75]

  • Встреча с Венерой
    Встреча с Венерой
  • Венера в реальных цветах, обработанная с использованием чистых и отфильтрованных синим цветом изображений Mariner 10
    Венера в реальных цветах, обработанная с использованием чистых и отфильтрованных синим цветом изображений Mariner 10
  • Фотография Венеры в ультрафиолетовом свете, сделанная аппаратом Mariner 10 (цвета на фотографии улучшены для имитации естественного цвета Венеры, как ее видит человеческий глаз)
    Фотография Венеры в ультрафиолетовом свете, сделанная аппаратом Mariner 10 ( цвета на фотографии улучшены для имитации естественного цвета Венеры, как ее видит человеческий глаз)

Первый пролет Меркурия

Космический корабль пролетел мимо Меркурия три раза. Первое столкновение с Меркурием произошло в 20:47 UTC 29 марта 1974 года на расстоянии 703 километров (437 миль), проходя по теневой стороне. [2]

  • Первая встреча с Меркурием
    Первая встреча с Меркурием
  • Шесть часов до наибольшего сближения
    Шесть часов до наибольшего сближения
  • Шесть часов после максимального сближения
    Шесть часов после максимального сближения

Второй пролет Меркурия

Сделав один оборот вокруг Солнца , в то время как Меркурий совершил два оборота вокруг него, «Маринер-10» снова пролетел мимо Меркурия 21 сентября 1974 года на более дальнем расстоянии — 48 069 километров (29 869 миль) ниже южного полушария. [2]

  • Вторая встреча с Меркурием
    Вторая встреча с Меркурием
  • Мозаика изображений со второй встречи, охватывающая экватор до южного полюса.
    Мозаика изображений со второй встречи, охватывающая экватор до южного полюса.

Третий пролет Меркурия

После потери контроля над креном в октябре 1974 года третье и последнее сближение, самое близкое к Меркурию, произошло 16 марта 1975 года на расстоянии 327 километров (203 мили), почти над северным полюсом. [2]

Конец миссии

Почти исчерпав запасы маневрового газа, Mariner 10 начал новый виток вокруг Солнца. Инженерные испытания продолжались до 24 марта 1975 года [2] , когда об окончательном истощении запасов азота сигнализировало начало незапрограммированного поворота тангажа. На космический корабль немедленно были отправлены команды на выключение передатчика, и радиосигналы на Землю прекратились.

Mariner 10 , предположительно, все еще вращается вокруг Солнца , хотя его электроника, вероятно, была повреждена солнечным излучением. [76] Mariner 10 не был замечен или отслежен с Земли с тех пор, как он прекратил передачу. Единственные способы, которыми он не мог бы вращаться по орбите, это если бы он был сбит астероидом или гравитационно возмущен близким сближением с крупным телом.

Открытия

Во время своего пролета мимо Венеры, Mariner 10 обнаружил доказательства вращающихся облаков и очень слабого магнитного поля. Используя фильтр ближнего ультрафиолета , он сфотографировал шевронные облака Венеры и провел другие атмосферные исследования.

Космический аппарат пролетал мимо Меркурия три раза. Из-за геометрии своей орбиты — его орбитальный период был почти ровно в два раза больше, чем у Меркурия — одна и та же сторона Меркурия была освещена Солнцем каждый раз, поэтому он смог нанести на карту только 40–45% поверхности Меркурия, сделав более 2800 фотографий. Он показал более или менее лунную поверхность. Он внес огромный вклад в понимание Меркурия, поверхность которого не была успешно разрешена с помощью телескопических наблюдений. Нанесенные на карту регионы включали большую часть или все четырехугольники Шекспира, Бетховена, Койпера, Микеланджело, Толстого и Дискавери , половину четырехугольников Баха и Виктории и небольшие части четырехугольников Одинокого Персефоны (позже Неруды), Лигурии (позже Радитлади) и Бореалиса. [77]

Mariner 10 также обнаружил, что у Меркурия разреженная атмосфера, состоящая в основном из гелия , а также магнитное поле и большое ядро , богатое железом . Показания его радиометра предполагали, что ночная температура Меркурия составляет −183 °C (−297,4 °F), а максимальная дневная температура — 187 °C (369 °F).

Планирование MESSENGER , космического аппарата, который исследовал Меркурий до 2015 года, в значительной степени опиралось на данные и информацию, собранные Mariner 10 .

Маринер 10Поминовение

Марка с изображением космического зонда «Маринер-10» , выпуск 1975 г.

В 1975 году Почта США выпустила памятную марку с изображением космического зонда Mariner 10. 10-центовая памятная марка Mariner 10 была выпущена 4 апреля 1975 года в Пасадене, Калифорния. [78]

Смотрите также

Сноски

  1. ^ Луна-3 был первым космическим аппаратом, использовавшим гравитационный маневр .

Ссылки

  1. ^ abcd "Mariner 10". nssdc.gsfc.nasa.gov . NASA . Получено 2 ноября 2019 г. .
  2. ^ abcdef "Маринер-10 - Наука НАСА" . science.nasa.gov . НАСА . Проверено 2 февраля 2014 г.
  3. ^ ab Асиф А. Сиддики (20 сентября 2018 г.). Beyond Earth: A Chronicle of Deep Space Exploration, 1958–2016. История NASA (2-е изд.). Вашингтон, округ Колумбия: NASA . ISBN 978-1-626-83042-4. LCCN  2017059404. NASA-SP-2018-4041.
  4. ↑ Мэтт Шудель (30 августа 2013 г.). «Брюс С. Мюррей, космический ученый НАСА, умер в возрасте 81 года». The Washington Post . Получено 31 августа 2013 г.
  5. ↑ Кларк 2007, стр. 22–23.
  6. ^ ab Strom & Sprague 2003, стр. 16.
  7. ^ "Mariner 10: Quicklook". space.jpl.nasa.gov . NASA . Получено 31 июля 2014 г. .
  8. ↑ Ривз 1994, стр. 222.
  9. ^ ab John R. Biggs; Walter J. Downhower (июнь 1974 г.). «Mariner Venus/Mercury '73: стратегия контроля затрат». Астронавтика и аэронавтика . 12 (5). Нью-Йорк: Американский институт аэронавтики и астронавтики: 48–53.
  10. ↑ Мюррей и Берджесс 1977, стр. 142.
  11. ^ Дэйв Дуди (29 октября 2013 г.). «Глава 11. Типичные бортовые системы». Основы космического полета . NASA / JPL . Архивировано из оригинала 20 августа 2015 г. Получено 24 июля 2015 г.
  12. ↑ Данн и Берджесс 1977, стр. 58. sfn error: no target: CITEREFDunneBurgess1977 (help)
  13. ↑ Мюррей и Берджесс 1977, стр. 50.
  14. ^ Эдвард Клинтон Эзелл; Линда Ньюман Эзелл (2009). На Марсе: Исследование Красной планеты 1958–1978. История НАСА. Dover Publications. стр. 445. ISBN 978-0-486-14102-2. НАСА-SP-4212.
  15. ^ abc Флойд А. Пол (15 января 1976 г.). Технический меморандум 33-759: исследование опыта полетов Mariner 10 и расчеты частоты отказов некоторых деталей полета (PDF) (Отчет). NASA / JPL . Архивировано (PDF) из оригинала 31 мая 2023 г. Получено 23 июня 2015 г.
  16. ^ ab Donna L. Shirley (2003). «Миссия Mariner 10 к Венере и Меркурию». Acta Astronautica . 53 (4–10). Международная академия астронавтики: 375–385. Bibcode : 2003AcAau..53..375S. doi : 10.1016/s0094-5765(03)00155-3.
  17. ^ Джеймс Э. Майзел (ноябрь 1984 г.). Исторический обзор систем электропитания пилотируемых и некоторых беспилотных космических аппаратов США (PDF) (Отчет). Университет штата Кливленд. С. 9.6–9.7. Архивировано (PDF) из оригинала 14 апреля 2022 г. . Получено 30 декабря 2015 г. .
  18. ↑ Джеймс Х. Уилсон (15 октября 1973 г.). Технический меморандум 33-657: Mariner Venus Mercury 1973 (PDF) (Отчет). Пасадена, Калифорния: NASA / JPL . стр. 12. Архивировано (PDF) из оригинала 14 апреля 2022 г. Получено 8 сентября 2015 г.
  19. ↑ Данн и Берджесс 1978, стр. 32–33.
  20. ↑ Мюррей и Берджесс 1977, стр. 21.
  21. ↑ Данн и Берджесс 1978, стр. 30–32.
  22. ↑ Ривз 1994, стр. 242.
  23. ↑ Данн и Берджесс 1978, стр. 56.
  24. ^ ab Murray & Burgess 1977, стр. 25–26.
  25. ^ Strom & Sprague 2003, стр. 14.
  26. ^ ab Murray & Burgess 1977, стр. 38.
  27. ^ "Космический корабль, Mariner 10, Flight Spare". Смитсоновский национальный музей авиации и космонавтики . Архивировано из оригинала 13 марта 2016 года . Получено 13 марта 2016 года .
  28. ↑ Данн и Берджесс 1978, стр. 19.
  29. ↑ Гиберсон и Каннингем 1975, стр. 719.
  30. ^ abcdef "Mariner 10: Television Photography". nssdc.gsfc.nasa.gov . NASA . Получено 7 марта 2023 г. .
  31. ^ G. Edward Danielson; Kenneth P. Klaasen; James L. Anderson (10 июня 1975 г.). «Получение и описание научных телевизионных данных Mariner 10 на Меркурии» (PDF) . Journal of Geophysical Research . 80 (17): 2357–2393. Bibcode :1975JGR....80.2357D. doi :10.1029/JB080i017p02357. Архивировано из оригинала (PDF) 7 марта 2023 г. . Получено 28 марта 2023 г. .
  32. ↑ Мюррей и Берджесс 1977, стр. 43–48.
  33. ^ Памела Кларк, ред. (декабрь 2003 г.). "Mariner 10: A Retrospective" (PDF) . Mercury Messenger . 10 (10). Lunar and Planetary Institute: 1. Bibcode :2003MercM..10....1. Архивировано (PDF) из оригинала 13 октября 2023 г. . Получено 25 мая 2015 г. .
  34. ^ "Бюллетень № 14: Появились превосходные телевизионные обогреватели TCM-2" (PDF) . Офис проекта Mariner Venus/Mercury 1973. 23 января 1974 г. Архивировано (PDF) из оригинала 8 марта 2021 г. Получено 25 мая 2015 г.
  35. ↑ Данн и Берджесс 1978, стр. 57–58.
  36. ^ abcdef Science Instrument Survey. Moffett Field: NASA / Ames . Май 1973. С. 148–167.
  37. ↑ Данн и Берджесс 1978, стр. 21–22.
  38. ^ abc Strom & Sprague 2003, стр. 18–19.
  39. ↑ Данн и Берджесс 1978, стр. 25–26.
  40. ^ Ротери 2015, стр. 26.
  41. ^ "Mariner 10: Сканирующий электростатический анализатор и электронный спектрометр". nssdc.gsfc.nasa.gov . NASA . Получено 27 июля 2015 г. .
  42. ↑ Данн и Берджесс 1978, стр. 22–23.
  43. ^ "Бюллетень № 7: Первый маневр коррекции траектории прошел успешно" (PDF) . Офис проекта Mariner Venus/Mercury 1973. 13 ноября 1973 г. Архивировано (PDF) из оригинала 16 июня 2023 г. Получено 25 мая 2015 г.
  44. ^ "Бюллетень № 15: Пролет Венеры назначен на вторник в 10:01 по тихоокеанскому времени" (PDF) . Офис проекта Mariner Venus/Mercury 1973. 1 февраля 1974 г. Архивировано (PDF) из оригинала 7 июля 2024 г. . Получено 7 сентября 2015 г. .
  45. ↑ Данн и Берджесс 1978, стр. 47.
  46. ^ Strom & Sprague 2003, стр. 19.
  47. ^ Ротери 2015, стр. 28.
  48. ^ ab Dunne & Burgess 1978, стр. 24.
  49. ^ Ротери 2015, стр. 27.
  50. ↑ Мюррей и Берджесс 1977, стр. 95.
  51. ^ AB М. Е. Дэвис; СЭ Дорник; Д.Е. Голк; Р. Г. Стром (июль 1978 г.). Атлас Меркурия. Вашингтон, округ Колумбия: НАСА . АСИН  B000E59LN8. Бибкод : 1978NASSP.423.....D. НАСА-СП-423 . Проверено 12 июля 2017 г. .
  52. ↑ Данн и Берджесс 1978, стр. 42.
  53. ↑ Мюррей и Берджесс 1977, стр. 36–37.
  54. ^ ab Strom & Sprague 2003, стр. 14–16.
  55. ^ "Mariner 1". nssdc.gsfc.nasa.gov . NASA . Получено 22 августа 2015 г. .
  56. ^ "Mariner 3 Failure Laid to Shroud". The Spokesman Review . 13 ноября 1964 г. стр. 21. Получено 22 августа 2015 г.
  57. ^ Вирджиния П. Доусон; Марк Д. Боулз (2004). Укрощение жидкого водорода: верхняя ступень ракеты Centaur 1958–2002. Вашингтон, округ Колумбия: NASA . С. 131–133. ISBN 978-0-160-87739-1. NASA-SP-2004-4230.
  58. ↑ Данн и Берджесс 1977, стр. 45–46. sfn error: no target: CITEREFDunneBurgess1977 (help)
  59. ↑ Данн и Берджесс 1978, стр. 47–53.
  60. ↑ Мюррей и Берджесс 1977, стр. 55.
  61. ^ Ширли 1998, стр. 91.
  62. ↑ Данн и Берджесс 1978, стр. 55.
  63. ^ Дэвид Р. Уильямс (29 мая 2014 г.). «Хронология исследования Венеры». nssdc.gsfc.nasa.gov . NASA . Получено 8 сентября 2015 г. .
  64. ^ ab Ulivi & Harland 2007, стр. 181.
  65. ^ ab Reeves 1994, стр. 244.
  66. ↑ Мюррей и Берджесс 1977, стр. 61–64.
  67. ↑ Данн и Берджесс 1978, стр. 61–63.
  68. ↑ Мюррей и Берджесс 1977, стр. 79.
  69. ↑ Данн и Берджесс 1978, стр. 68.
  70. ^ ab HT Howard; GL Tyler; G. Fjeldbo; AJ Kliore; GS Levy; et al. (29 марта 1974 г.). «Венера: масса, гравитационное поле, атмосфера и ионосфера, измеренные двухчастотной радиосистемой Mariner 10». Science . 183 (4131). Американская ассоциация содействия развитию науки: 1297–1301. Bibcode :1974Sci...183.1297H. doi :10.1126/science.183.4131.1297. JSTOR  1737501. PMID  17791371. S2CID  30582061.
  71. ^ ab Dunne & Burgess 1978, стр. 65.
  72. ↑ Гиберсон и Каннингем 1975, стр. 726.
  73. ↑ Гиберсон и Каннингем 1975, стр. 725.
  74. ^ ab BC Murray; MJS Belton; GE Danielson; et al. (29 марта 1974 г.). «Венера: движение и структура атмосферы по снимкам Mariner 10». Science . 183 (4131). Американская ассоциация содействия развитию науки: 1307–1315. Bibcode :1974Sci...183.1307M. doi :10.1126/science.183.4131.1307. JSTOR  1737501. PMID  17791373. S2CID  25469486.
  75. ^ ab "Бюллетень № 18: Mariner 10 на пути к Меркурию - продолжает поиски Венеры" (PDF) . Офис проекта Mariner Venus/Mercury 1973. 6 февраля 1974 г. Архивировано (PDF) из оригинала 8 марта 2021 г. . Получено 7 сентября 2015 г. .
  76. ↑ Элизабет Хауэлл (1 ноября 2012 г.). «Маринер-10: Первая миссия к Меркурию». Space.com .
  77. ^ Джеральд Г. Шабер; Джон Ф. Макколи. Геологическая карта Толстого (H-8) четырехугольника Меркурия (PDF) . Геологическая служба США . USGS Miscellaneous Investigations Series Map I–1199, как часть Атласа Меркурия, 1:5 000 000 Geologic Series. Архивировано из оригинала (PDF) 11 июня 2011 г. . Получено 12 ноября 2007 г. .
  78. ^ Джилл Пиацца (8 сентября 2008 г.). "10-центовая монета Mariner 10". Араго . Смитсоновский национальный почтовый музей . Получено 22 августа 2015 г.

Библиография и дополнительная литература

  • Кларк, Памела Элизабет (2007). Динамичная планета: Меркурий в контексте его окружающей среды . Нью-Йорк: Springer Science+Business Media, LLC.
  • Данн, Джеймс А.; Берджесс, Эрик (1978). Путешествие Маринера 10: Миссия к Венере и Меркурию (NASA SP-424). Вашингтон, округ Колумбия: Бюро научно-технической информации Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства.
  • Giberson, W. Eugene; Cunningham, N. William (4 февраля 1975 г.). «Миссия Mariner 10 к Венере и Меркурию». Acta Astronautica . 2 (7–8). Pergamon Press: 715–743. Bibcode : 1975AcAau...2..715G. doi : 10.1016/0094-5765(75)90012-0.
  • Мюррей, Брюс; Берджесс, Эрик (1977). Полет на Меркурий . Нью-Йорк: Columbia University Press. ISBN 9780231039963.
  • Ривз, Роберт (1994). Космическая гонка сверхдержав: взрывное соперничество в Солнечной системе . Нью-Йорк: Plenum Press. ISBN 9780306447686.
  • Rothery, David A. (2015). Планета Меркурий: от бледно-розовой точки к динамическому миру . Cham: Springer International Publishing. Bibcode :2015pmpp.book.....R.
  • Ширли, Донна (1998). Managing Martians. Нью-Йорк: Broadway Books. ISBN 9780307756831.
  • Strom, Robert G.; Sprague, Ann L. (2003). Исследование Меркурия: Железная планета . Чичестер: Praxis Publishing Ltd.
  • Ulivi, Paolo; Harland, David M. (2007). Часть 1: Золотой век 1957–1982 . Роботизированное исследование Солнечной системы (ред. Чичестера). Praxis Publishing Ltd.
На Викискладе есть медиафайлы по теме «Маринер-10» .
  • Путешествие Mariner 10: Миссия к Венере и Меркурию (NASA SP-424) 1978 Полная книга о Mariner 10 , со всеми фотографиями и схемами, в сети. Прокрутите вниз, чтобы нажать на ссылку «Содержание». PDF-версия
  • Mariner 10, миссия НАСА к Венере/Меркурию в 1973–75 гг.
  • Архив изображений Маринер-10
  • Бюллетени миссии Mariner 10
  • Профиль миссии Mariner 10 от NASA's Solar System Exploration
  • Калиброванные изображения с миссии Mariner 10 к Меркурию и Венере
  • Запись в главном каталоге Mariner 10 в Национальном центре космических научных данных
  • Boeing: История – Продукция – Космический корабль Boeing Mariner 10
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Mariner_10&oldid=1252068611"