Межпланетная станция Mariner 4: первая удачная попытка сфотографировать Марс с близкого расстояния
Марс, как и Венера, вызывал острое любопытство людей — от древнейших времен до наших дней. Все просто — он выделяется на небосводе, так что не заметить его нельзя. А когда стало известно, что это планета, люди тут же стали вести наблюдение всеми доступными методами. Ну, а поскольку методы эти оставляли желать лучшего, то и результаты наблюдений были не совсем корректными. А вернее, совсем некорректными.
Все началось с «каналов», которые заметил итальянский астроном Скиапарелли. Он нанес на карту то, что вроде бы видел своими глазами. Американский астроном Ловелл не только видел каналы, но и решил, что это население Марса так получает воду. По его мнению, каналы были ирригационной сетью, берущей начало от полярных шапок планеты и опоясывающей весь Марс. Тут же решили, что Марс — засушливая планета, древнее население которой спасается от наступления пустыни при помощи титанических сооружений. Споры о каналах и марсианах велись вплоть до середины XX-го века, пока им не удалось положить конец при помощи серьезной научной аппаратуры. Эта аппаратура в виде межпланетных станций была отправлена к Красной планете. Первая успешная миссия — Mariner 4.
Не только межпланетные станции
Несмотря на сказанное выше, не стоит думать, что все ученые конца XIX — начала XX века считали, что на Марсе есть ирригационные каналы, и, соответственно, цивилизация, которая их выкопала. Многие специалисты сомневались. Для того, чтобы проверить предположение о каналах, поверхность Марса зарисовывалась различными учеными в разное время, а потом, с появлением соответствующих технологий — фотографировалась.
Оказалось, несмотря на существование большого количества разных рисованных карт, ни одна из них не похожа на другую, как должно было бы быть, если зарисовывают реально существующие объекты.
В 1907 году ученый по имени Альфред Рассел Уоллес написал и опубликовал книгу «Обитаем ли Марс?», где сделал правильные предположения о низкой температуре на поверхности планеты, низком атмосферном давлении и отсутствии воды в жидком виде. Он предположил, что на Марсе нет жизни — ни разумной, ни элементарной.
Чуть позже, правда, качественные (на момент начала XX века) фотографии показали наличие участков рельефа, где было нечто похожее на каналы. Но, во-первых, их было гораздо меньше, чем рисовали наблюдатели ранее, во-вторых, они не были похожи на глобальную ирригационную сеть. Но споры о Марсе и марсианах продолжались — до тех пор, пока человечество не достигло той стадии научно-технического прогресса, когда стало возможным разработать, собрать и отправить в космос межпланетные станции.
Эпоха межпланетных станций Mariner
До появления станций человечество реализовало не так и много космических проектов. Практически все они ставили своей целью выход на орбиту Земли. Полет к другой планете? Даже сейчас это крайне сложный и очень дорогой проект, а тогда это была попытка воплотить в реальности научную фантастику.
И СССР, и США, главные игроки космической отрасли того времени, достигли к середине прошлого века крупных успехов в науке и технике, а также в военном деле (привет фон Брауну). У США появились новые ракеты Atlas (естественно, это было оружие — межконтинентальные баллистические ракеты), которые в сочетании со второй ступенью Agena могли выводить полезную нагрузку в космос. И именно комбинация Atlas-Agena дала возможность отправить к Марсу первые станции Mariner.
К сожалению, с первыми тремя станциями возникли проблемы — каждый раз разные. Все они были потеряны. И только четвертая не только добралась к цели своего путешествия, но и успешно выполнила поставленную задачу — непосредственное изучение Марса, включая фотографирование с близкого расстояния. Миссия Mariner 4 была пролетной — то есть без цели сесть на поверхность Красной планеты. Тогда это было невозможно или крайне сложно реализовать технически.
Все космические станции Mariner были похожими друг на друга. Они получали энергию за счет солнечных панелей — крайне дорогих на то время. Зонды, которые отправлялись на Марс, оснащались четырьмя панелями для получения большего количества солнечного света. На поверхности каждой панели содержалось 7056 фотоэлемента.
Панели находились в сложенном состоянии при помощи специальных пружин в капсуле. При выходе в заданную точку срабатывали пиропатроны, убиравшие стопорный штифт, станция выходила на заданную траекторию, панели раскрывались.
Успех Mariner 4
14 июля 1965 когда космическая станция Mariner 4 добралась к цели, хотя и не без проблем. На всем протяжении пути сбоила система навигации. Ориентировалась станция по двум объектам — Солнцу и звезде Канопус. Но что-то пошло не так и в пути станцию сопровождал космический мусор. Частицы отражали свет Солнца и станция воспринимала их как новый объект настройки. Ученым приходилось несколько раз перепрограммировать бортовой компьютер станции, чтобы та не сбилась с пути и не улетела вместо Марса в неведомые дали.
Как бы там ни было, но все сложилось хорошо. Станция прошла мимо Марса. Максимальное сближение — 9846 км. Аппарат сделал 21 полный снимок, причем изначально ученые не были уверены, что оборудование для съемки будет нормально работать после долгого космического путешествия. Вообще камера сделала 22 фотографии, но одна из них получилась неполной.
Аппарат не только сфотографировал Марс, но и передал их на Землю — всего 643 килобайта данных (общий объем переданных данных — около 6 МБ). Фотографии передавались на Землю не сразу, отправка данных стартовала после окончания облета Марса, когда удалось восстановить сигнал. Передавались фотографии с огромного расстояния в 216 млн км. Один снимок передавался в течение 8,66 часа со скоростью в 8,33 бита в секунду.
Кстати, ученые не хотели ждать, пока полученный из космоса код первого снимка будет преобразован в изображение при помощи декодировщика. На это требовалось несколько часов, поэтому было решено декодировать изображение вручную, раскрасив его затем цветными карандашами.
Первая «фотография» была расскрашенным вручную эскизом
Прощай, Аэлита
Аппарат не зафиксировал ни каналов, ни их создателей. Так получилось, что система пролетела над наиболее старыми участками поверхности, сфотографировав лишь кратеры. Конечно, никаких рукотворных каналов нет на Красной Планете и в других регионах, но все же на других участках Марса есть более интересные объекты.
Поверхность, которую сфотографировал Mariner 4, была очень похожа на хорошо уже изученную поверхность Луны.
Научные инструменты, которые несла на себе станция, показали, что Марс — крайне холодная, сухая и неблагоприятная для жизни планета. Кроме климатических условий, там есть еще один негативный фактор — космическое излучение, от которого у Марса нет защиты. Ионосфера отсутствует.
Как бы там ни было, космическая станция Marine-4 выполнила свою задачу, за что честь и хвала ее создателям. Связь с четвертой станцией поддерживалась вплоть до 21 декабря 1967 года, причем в августе ученые одновременно поддерживали связь с Mariner 4 и Mariner 5.
7 декабря закончилось «топливо» для системы ориентации, это был сжатый азот. Через несколько дней в Mariner 4 попало несколько десятков микрометеоритов, что изменило его ориентацию. Связь постепенно ослабевала, пока не пропала совсем. Сейчас аппарат находится в Солнечной системе и движется по гелиоцентрической орбите.
