Первый долгожитель Красной планеты: 48 лет назад на Марс опустился аппарат «Викинг-1»
Это сейчас на поверхности и орбите Марса находится сразу несколько аппаратов, которые довольно хорошо его изучили. А полвека назад Красная планета была полна загадок. До начала полетов к Марсу NASA даже продолжало считать, что на поверхности планеты существуют каналы! (Пруфа под рукой нет, отошлю желающих к статьям историка космонавтики Павла Шубина). Таинственности планете добавили частые неудачи первых миссий, запущенных СССР и США. И если первым сесть на Марс удалось советскому аппарату «Марс-3», то передать осмысленную информацию с поверхности смог зонд «Викинг-1». Вместо запланированных 90 дней он проработал на Красной планете целых шесть лет!
Что удалось узнать выносливому американскому викингу в негостеприимных условиях холодного Марса, сегодня расскажу я — Александр Баулин, ведущий менеджер МТС Диджитал и фанат науки и технологий. Добро пожаловать под кат!
Мягкая посадка на Марсе
Преамбула. Я прекрасно знаю про советский аппарат «Марс-3», которому удалось совершить мягкую посадку и в течение 12 секунд вести передачу с поверхности Марса. К сожалению, полезных данных из той передачи извлечь не удалось. Орбитальный аппарат той же миссии помог в изучении Марса, но лавры за передачу с поверхности Марса честно достались зонду из США.
«Викинг-1» запустили с Земли в 1975 г., а 19 июня 1976 г. он вышел на орбиту Марса. У миссии был орбитальный спутник и спускаемый аппарат, к тому же дублер — «Викинг-2». Помня о череде неудачных миссий, NASA отправило к Марсу сразу два аппарата, чтобы увеличить вероятность успеха.
На орбитальный аппарат были установлены:
длиннофокусная телевизионная камера для получения снимков (разрешение 40 м при съемке с высоты 1 500 км);
широкоугольная телевизионная камера для получения снимков;
инфракрасный спектрометр для составления карт водяного пара в марсианской атмосфере;
инфракрасный радиометр для составления тепловой карты планеты.
Ретранслятор передавал данные с поверхности Марса на Землю. Пропускная способность составляла всего 10 Кбит/с — подумайте об этом, когда в следующий раз у вас будет медленно грузиться 4К-видео.
20 июля 1976 года спускаемый аппарат отделился от орбитального и через несколько часов успешно сел на поверхность Марса. Конструкция защищала станцию от пыли, радиации и колебаний температуры. Ученые позаботились, чтобы земные микроорганизмы не попали на Марс. Правда, сейчас методы обработки тех лет подвергаются сомнению. Возможно, некоторые бактерии-экстремофилы могли выжить и сейчас заселяют Марс.
После посадки ученые Земли получили первые кадры поверхности Марса — можно только представить, какое впечатление он на всех произвел. Даже сейчас панорамы Красной планеты с Curiosity и Perseverance вызывают восхищение, а тогда это и вовсе были первые фото нового мира.
ИМХО, без подготовки можно спутать с первыми фото Венеры, хотя условия на Марсе для аппаратов не так губительны.
Как была оборудована марсианская станция
Научное оборудование автоматической марсианской станции на поверхности:
две телевизионные камеры с круговым обзором;
приборы для метеорологических исследований, измеряющие давление, температуру, скорость и направление ветра у поверхности;
сейсмометр;
совмещенный газовый хроматограф с масс-спектрометром для идентификации по молекулярному весу органических веществ, входящих в состав проб грунта, а также для анализа проб атмосферных газов;
рентгенофлуоресцентный спектрометр для идентификации неорганических веществ, входящих в состав проб грунта;
установка для поиска жизни в пробах грунта по таким признакам, как фотосинтез, обмен веществ и газообмен.
Модулем управляла система Guidance Control and Sequencing Computer (GCSC), использовавшая два процессора Honeywell HDC 402. Памяти было целых 36 Кбайт — весьма неплохо для того времени. Еще одна особенность — отсутствие ассемблера для компьютера посадочных модулей. Разработчикам приходилось писать патчи в восьмибитном коде, учитывая изменения в конфигурации и меняющуюся адресацию (постоянно исключались из работы неисправные ячейки памяти).
Питание всей системы обеспечивали два РИТЭГ общей мощностью 70 Вт. При этом каждый весил по 13,6 килограмма. Еще несколько никель-кадмиевых аккумуляторов обеспечивали стабильность питания при пиковых нагрузках.
Что было дальше?
Вторая станция тоже достигла пункта назначения без проблем и начала работу. По плану оба «Викинга» должны были собирать исследовательские данные, присылать на Землю снимки поверхности Марса, выполнять исследования.
Инженерам проекта удалось разработать аппараты с большим запасом прочности — все-таки они из той же школы, что и конструкторы, которые сделали работающие до сих пор «Вояджеры». Следующие роверы тоже ставили рекорды — самым ярким из них стал «Оппортьюнити». Он работал 15 лет и проехал 45 километров. Это много для марсохода: каждый раз он проходит только небольшой участок пути, потом фотографирует картину впереди себя, высылает на Землю и ждет обратного сигнала. Туда-обратно информация может идти до 48 минут. В периоды, когда Земля прячется за Солнцем, ровер стоит на месте, ожидая следующего сигнала.
Первые несколько лет «Викинг-1» функционировал без сбоев. Но потом резко снизилась емкость трех из четырех батарей. Инженеры стали думать, как решить проблему. В 1982 году удалось провести глубокую разрядку аккумуляторов, и их емкость восстановилась (вот только не делайте так с вашими смартфонами — современные аккумуляторы литиевые, им противопоказана глубокая разрядка). К сожалению, спустя четыре месяца сбой повторился.
Тогда ученые решили, что нужно снизить количество циклов зарядки-разрядки и повторить глубокую разрядку элементов питания. Разработчики написали код для управления аккумулятором и разделили его на фрагменты — в компьютер «Викинга-1» просто не помещалась целая программа.
Но постоянно меняющаяся адресация дала о себе знать. Возникла ошибка: код записали в область, отвечающую за систему связи, в частности за позиционирование антенн. После этого аппарат перестал реагировать на команды, связь с ним пропала. Скорее всего, программа перенаправила антенны в неправильное положение, и «Викинг-1» продолжал работать, отправляя данные в никуда. Возможен и вариант, что компьютер автоматической станции просто отключился из-за ошибочных команд.
Инженеры продолжали попытки вернуть «Викинг-1» к жизни, но не вышло.
Итоги
В результате «Викинг-1» стал первым долгожителем Марса — он проработал 2 245 сол или шесть земных лет. Его собрат «Викинг-2» вышел из строя на пару лет раньше, в 1980 году, тоже из-за проблемы с аккумуляторами. С помощью аппаратов были получены первые цветные фото поверхности Марса в высоком разрешении. Установлен состав почвы: в ней найдены кремний, железо, кальций, алюминий и даже титан. Проведены эксперименты по поиску жизни.
Кстати, с жизнью на Марсе все не так однозначно. Сначала признаки жизни были, потом — нет. Результаты первых экспериментов сочли артефактом, хотя Дирк Шульце-Макух, астробиолог из Берлинского технического университета, предполагает, что в процессе экспериментов «Викинги» просто убили местных бактерий слишком большим количеством воды. К сожалению, жизнь на Марсе не обнаружили и последующие миссии, дорогу которым проложил «Викинг-1».
А вот о чем я рассказывал в прошлых постах:
