مشروع مارينر الفصل 2 - مركبة مارينر الفضائية إلى المريخ (1)

بعد عمليتي الإطلاق إلى كوكب الزهرة، وجهت وكالة ناسا المركبة الفضائية مارينر التالية إلى المريخ، بدأ المشروع بعطل هو الأول من بين العديد من العطل، لكن هذا لم يمنعهم من الاستمرار. في هذه الحلقة سنحكي قصة سفينة الفضاء مارينر 3,4,6,7،XNUMX،XNUMX،XNUMX

المريخ من منظور منطاد الهواء الساخن
في 1 مارس 1963، تم إطلاق منطاد الهواء الساخن من ولاية تكساس إلى ارتفاع 22.47 كم. وكان الغرض من الإطلاق هو العثور على علامات الحياة على المريخ. وكان بالبالون تلسكوبين يبلغ قطر كل منهما 91.44 سم، ووجدوا أن هناك علامات لوجود الماء وثاني أكسيد الكربون على سطح المريخ. وبعد 2 ساعة من الإطلاق في 12 مارس، هبطت الكرة.

مارينر 3
بعد إطلاقين إلى كوكب الزهرةتم إطلاق المركبة الفضائية الثالثة في سلسلة مارينر، مارينر 3، إلى المريخ. تم الإطلاق في 5 نوفمبر 1964 وكانت مدة الرحلة ثمانية أشهر ونصف. وقبل 30 دقيقة من مرورها على بعد 13,840 كيلومترا من المريخ، كان من المفترض أن ترسل المركبة الفضائية 22 صورة لها إلى إسرائيل. تزن المركبة الفضائية 261 كجم، وتم إطلاقها بواسطة قاذفة Atlas Agena D. وبالإضافة إلى الكاميرات، كان لدى المركبة الفضائية أدوات بحث أخرى كان من المفترض أن تكتشف ما إذا كانت هناك حياة عليها. فشلت المهمة عندما لم يتم نشر المصفوفات الشمسية للمركبة الفضائية. انقطع مصدر الطاقة ونتيجة لذلك انقطع الاتصال بسفينة الفضاء.
.
مارينر 4
تم إطلاق المركبة الفضائية في 28 نوفمبر 1964 وكان لها ثلاثة أهداف:
و. بث 22 صورة لسطح المريخ.
ب. قياس الضغط الجوي لكوكب المريخ.
ثالث. للحصول على معلومات حول الفضاء بين النجوم بين المريخ والأرض.
تم بناء المركبة الفضائية من جسم مركزي من المغنيسيوم ثماني السطوح ويوجد حوله أربعة رفوف شمسية توفر الطاقة لجهاز الكمبيوتر الخاص بها. تحتوي المركبة الفضائية على كاميرا تلفزيونية وتلسكوب للأشعة الكونية والمزيد. يتم تشغيل المحرك الرئيسي بواسطة الهيدرازين. وزنها 260 كجم. كانت منصة الإطلاق هي Atlas Agena D. وقد قطعت المركبة الفضائية مسافة 523 مليون كيلومتر.
وقدر مهندسو المركبة الفضائية أنه ستكون هناك انحرافات عن مسار الرحلة وتم تصحيحها بالفعل. وبعد أيام قليلة من الإطلاق، أجريت مناورة ملاحية فاشلة. النجم المرجعي الذي توجه المركبة الفضائية نفسها من خلاله هو كانوب. عند تلقي الأمر الأول، دارت سفينة الفضاء حول محورها واكتشف نجم آخر أقل قوة. ولتصحيح الانحراف، أُعطيت تعليمات جديدة، فبعد ساعة و40 دقيقة من اكتشاف الانحراف، عادت المركبة الفضائية إلى نجمها المرجعي. تحتوي المركبة الفضائية على هوائيين. أحدهما يستهدف كانوب والآخر يستهدف الأرض. تم بث المعلومات إلى إسرائيل عندما كان كلا الهوائيين في مكانهما.
وفي مارس 1965، تم إجراء إصلاحات طفيفة إضافية. وتم تفعيل جهاز قياس إلكتروني لقياس الغازات الساخنة المنبعثة من الشمس. ولم يتم اكتشاف أي أعطال كبيرة أثناء الرحلة. ومع ذلك، توقفت اثنتين من الأدوات السبعة المخصصة للملاحظات العلمية عن العمل. تم تصميم أحدهم لقياس إمدادات الطاقة في المركبة الفضائية. وحتى بدون هذه الأدوات، كان من الممكن أن تكمل المركبة الفضائية مهمتها الرئيسية، وهي تصوير المريخ.

وفي 14 يوليو 1965، تلقت المركبة الفضائية إشارة لتفعيل الآلية التي تسمح للكاميرات بالبحث عن الأهداف، بعد 10 دقائق من مرور المركبة الفضائية على سطح المريخ. وكانت الإشارات الواردة متناقضة وكان هناك قلق من أن أشرطة التسجيل لا تعمل بشكل صحيح. تم استقبال الإشارات المتضاربة لمدة 40 دقيقة وتم الإعلان عن عمليات التشغيل المنتظمة وغير المنتظمة للأجهزة بالتناوب. ويخشى أن تكون المركبة الفضائية قد فشلت في مهمتها. لقد كان خوفًا كاذبًا. تم بث جميع الصور الـ 22 المخطط لها إلى إسرائيل.

والتقطت كاميرات المركبة الفضائية صورا عندما كانت المركبة الفضائية على مسافة 9,846 كيلومترا من أرض المريخ. يتطلب فك تشفير كل صورة عدة ساعات من الإرسال والاستقبال. فقط عندما يتم التقاط جميع الإشارات التي تحمل أجزاء كل صورة وفك تشفيرها، يمكن تحديد طبيعتها. يتم تقسيم كل صورة إلى 40,000 نقطة. وفي كل نقطة، يتم حساب نطاق الخطأ في شدة الضوء وفقًا لبيانات عدسة الكاميرا. تم تسجيل بيانات شدة الضوء المصححة على شريط مغناطيسي ونقلها إلى جهاز كمبيوتر للمعالجة. وفقا للتعليمات التي أعطيت له، قام بإنشاء صور لأغراض مختلفة. وفي بعض الصور تم زيادة التباين بين اللونين الأسود والأبيض وبالتالي تم إبراز شكل الأشياء الموجودة على السطح. وبمساعدة هذه الأساليب، تمكنوا من تمييز التفاصيل التي لم تكن مرئية بوضوح من قبل. على سبيل المثال، كانت 100 حفرة من البراكين مرئية في الصور الأصلية، بينما بعد التطوير الإضافي، ظهرت 300 حفرة مشابهة لتلك الموجودة على سطح القمر، على الرغم من أن التأثير التدريجي للتآكل واضح فيها. ويكون انحدار منحدرات المصبات أقل انحدارًا كما أن ارتفاع الهوامش ليس كبيرًا أيضًا. ربما تحت تأثير الغلاف الجوي المريخي الذي يتسبب في التآكل التدريجي للأجسام البارزة في المنطقة. تُظهر الصور خطوطًا يتراوح طولها بين 300 و150 كيلومتر، وتشبه التلال أو الوديان. من المحتمل أن تكون هذه مناطق صدع في القشرة الخارجية للمريخ.

وعلى حواف الفوهات الواقعة بالقرب من حافة القطب الجنوبي توجد حلقات ذات لون أبيض ناصع. وهذه الحلقات غير مكتملة في الجزء الشمالي الغربي منها. كان من المفترض أن اللون الأبيض كان عبارة عن طبقة رقيقة من الثلج الجاف. ومن خلال الجمع بين الصور الثلاث الأولى، تم الحصول على صورة لمنطقة صحراوية شاسعة، مغمورة بالضوء الساطع لشمس منتصف النهار في سماء المريخ الصافية. وتم اكتشاف في الصور فوهات ومنخفضات تشبه الأودية بدلا من القنوات المتوقعة. وفي الصورة الثانية، التي تم التقاطها خلال الـ 25 دقيقة التي مرت فيها المركبة الفضائية على سطح المريخ، يمكنك رؤية المنخفضات التي تلقي ظلالا تشبه الأخاديد الموجودة على الأرض وهي محاطة بقمم حادة. وفي الصورة الثالثة تلاحظ منخفضًا، ربما حفرة يبلغ قطرها 20 كيلومترًا. تغطي الصور الثلاث الأولى شريطًا من الأرض يبلغ طوله 1,000 كيلومتر.

لم يتم إعداد الخطة الأصلية مع مراعاة تداخل جميع الصور. كان خط الفكر هو الحصول على الصور في أزواج. تم التقاط صورة واحدة بفلتر أخضر والأخرى بفلتر أحمر. وبسبب أخطاء في تقدير مسار رحلة المركبة الفضائية مقارنة بمدار المريخ، كانت المركبة الفضائية على مسافة تختلف بمقدار 800 كيلومتر عن النقطة المحددة في الخطة الأصلية. وقد يكون هذا هو السبب وراء إدراج مساحات أوسع في جميع الصور، وبسبب هذا تكون قد تداخلت مع الصور الملتقطة والمستلمة حتى ذلك الوقت. ويعزى الخطأ في التقدير إلى ضعف المعرفة بحجم النظام الشمسي. كما أنها تسببت في خطأ البعض فيما يتعلق بمدار المريخ الذي تم اكتشافه حتى ذلك الحين. لم تظهر أي صورة من هذه السلسلة من الصور خطًا مستقيمًا عند النظر إلى الأرض، فقد افترضوا أنه كان تكوينًا للقنوات.

وتظهر بقية الصور 70 حفرة بأقطار مختلفة، تبدأ بتلك التي يبلغ قطرها 5 كيلومترات وتنتهي بتلك التي يبلغ قطرها 120 كيلومترا. من جميع الصور يمكنك أن ترى أن سطح المريخ موشوم بحفر تذكرنا إلى حد كبير بسطح القمر. المناطق الخاضعة لتغيرات اللون الأخضر غنية بشكل خاص بالحفر. تم بث جميع الصور التي التقطتها مارينر 4 في إسرائيل في الفترة من 5 إلى 14 يوليو. غطت المركبة الفضائية 1% من سطح المريخ في صورها. وبناءً على الصور، فقد تقرر أن عدد الحفر التي يبلغ قطرها 5-120 كيلومترًا يمكن أن يصل إلى 30,000 ألفًا، أي ما يعادل تقريبًا عدد الحفر الموجودة على القمر. من الناحية الجيولوجية، المريخ غير نشط. التغييرات المطبقة على سطحه هي نتيجة قصف النيزك فقط. الضغط الجوي صغير جدًا، 1/30 من ضغط الأرض. يتكون الغلاف الجوي بشكل أساسي من ثاني أكسيد الكربون مع القليل جدًا من الأكسجين والهيدروجين وقليل جدًا من الماء. الأحزمة الإشعاعية المحيطة بالمريخ أضعف بكثير من أحزمة فان ألين. المريخ لديه مجال مغناطيسي صغير. وفي طريقها إلى المريخ، اختبرت المركبة الفضائية المجالات المغناطيسية والرياح الشمسية والإشعاع الكوني والنيازك الدقيقة.

لقد أثبت Mariner 4 أنه موثوق للغاية. وبعد عامين ونصف من إتمام مهمتها عندما كانت على بعد 90 مليون كيلومتر من الأرض، في شهري أغسطس – أكتوبر 1967، تم تنشيط محركاتها وأنظمتها مرة أخرى. كان ذلك في الوقت الذي كان فيه نشاط الشمس قويا. كان هذا ذات يوم مارينر 4، مارينر 5 والأرض في خط مستقيم وهمي يؤدي إلى الشمس. وكانت المسافة بين المركبة الفضائية 110 مليون كيلومتر. وقد مكّن هذا الوضع من إجراء قياسات متزامنة عند ثلاث نقاط لحركة الرياح الشمسية وخطوط المجال المغناطيسي للشمس. أعادت مارينر 4 إرسال صور المريخ المسجلة على فيلمها المغناطيسي.
مارينر 6، مارينر 7
أطلقت الولايات المتحدة مركبتين فضائيتين عام 1969 إلى المريخ، هما مارينر 6 ومارينر 7. وكان الهدف هو دراسة سطح المريخ وغلافه الجوي من أجل خلق أساس للتجارب المستقبلية المتعلقة بالبحث عن الحياة خارج الأرض. وأراد الباحثون معرفة ما إذا كان هناك ماء على المريخ على شكل جليد وما إذا كانت التغيرات الموسمية على سطحه تتحرك من القطبين إلى خط الاستواء مرتبطة بذوبان الجليد ويمكن أن تحفز الغطاء النباتي البدائي. وكان الهدف الآخر هو تطوير التكنولوجيا التي من شأنها تمكين البعثات التي تشمل إطلاق المركبات الفضائية للتناوب بالقرب من المريخ، ومركبات فضائية أكثر تقدما للهبوط على سطحه.

كان مارينر 6 ومارينر 7 أكثر تطوراً من مارينر 4 وأكثر قدرة. وزن كل مركبة فضائية 413 كجم. تم بناء كل واحدة من جسم مركزي من المغنيسيوم ثماني السطوح مع ثماني حجرات تحتوي على معدات إلكترونية وقاعدة لكاميرات التلفزيون وأربعة رفوف شمسية يبلغ طول كل منها 2.13 مترًا. في نهايات الرفوف توجد محركات ملاحية. يبلغ ارتفاع المركبة الفضائية 3.35 متر. القاذفة المستخدمة لهذا الغرض هي Atlas Centauri.
تم التحقيق في المريخ على عدة مستويات:

1. التصوير الفوتوغرافي - تحتوي كل مركبة فضائية على كاميرتين تعملان بالتناوب لتصوير المساحات الصغيرة والكبيرة من المريخ بدقة منخفضة وعالية. تم تجهيز الكاميرات بمرشحات مصممة لإظهار اختلافات الألوان في تفاصيل السطح المختلفة. تبلغ دقة الكاميرات 27 و 100 متر وهي مثبتة على سطح دوار.

وبثت المركبتان الفضائيتان أكثر من 100 صورة إلى إسرائيل. وكانت سرعة الإرسال أكبر من سرعة مارينر 4. وبينما كانت مارينر 4 تنقل ثمانية عناصر في الثانية، كانت سرعة إرسال هذه المركبات الفضائية 16,000. وبما أن كاميرات التلفزيون كانت قادرة على التقاط التفاصيل بدقة كبيرة، فقد كانت أكثر تفصيلاً بـ 16 مرة من كاميرات مارينر 4. وكانت الصور تصل إلى إسرائيل كل 5 دقائق. وبمجرد أن استقبلت المعدات التليفزيونية للمركبة صورة فوتوغرافية، تمت ترجمتها بسرعة إلى إشارات إلكترونية متفاوتة الشدة تمثل 64 لونًا من الأبيض إلى الأسود. وتم بث هذه الإشارات إلى إسرائيل باللغة الثنائية لأجهزة الكمبيوتر. لإكمال صورة واحدة، كان على أدوات المركبة الفضائية مسح 665,208 نقطة من الضوء أو الظلام، وتم تحويل كل منها إلى ست علامات بيانات للكمبيوتر. احتاجت معدات Mariner 4 إلى 8.5 ساعات لإنشاء صورة أقل تفصيلاً. بعد أن التقط هوائي ناسا الإشارات في غولدستون (صحراء المحببي)، تمت ترجمتها مرة أخرى إلى نقاط ضوء أو ظلام بواسطة كمبيوتر Unibek 1219، سطرًا تلو الآخر.

2. التحليل الطيفي
و. كان لدى كل مركبة فضائية مطياف للأشعة تحت الحمراء مصمم للتحقق مما إذا كان هناك دليل على وجود جزيئات ذات أهمية في العمليات الكيميائية الحيوية في قاع الغلاف الجوي.
ب. مطياف الأشعة فوق البنفسجية للتعرف على مكونات الغلاف الجوي على ارتفاع 90-160 كم عن الأرض.
ثالث. جهاز قياس الأشعة تحت الحمراء لقياس درجات الحرارة المختلفة على سطح الأرض ورسم خرائط الأشعة تحت الحمراء ومقارنتها بالصور الفوتوغرافية. ساعدت مثل هذه المقارنة في توضيح مسألة ما إذا كانت القمم الجليدية تحتوي على الماء أو ثاني أكسيد الكربون.
رابع. جهاز لاختبار انحرافات الإشارات الراديوية المرسلة من المركبة الفضائية أثناء مرورها على الجانب الآخر من المريخ. كما ساعدت هذه الاختبارات في قياس الضغوط وكثافة الغلاف الجوي.

تم استخدام بيانات تتبع المركبة الفضائية لتحديد كتلة المريخ، ولتحديد النسبة بين كتلة المريخ وكتلة القمر، ولتحديد المسافة الدقيقة بين الأرض والمريخ وتحديد الوحدة الفلكية بشكل أكثر دقة. يمكن لأدوات المركبة الفضائية اكتشاف وجود مواد كيميائية مثل الماء وثاني أكسيد الكربون والإيثيلين والأسيتيلين بتركيزات صغيرة تصل إلى 2/1,000,000. وكان الضغط الجوي المقاس 2/1 من ضغط الأرض. 200% من محتوى الغلاف الجوي هو 98CO. غطت مارينر 2 ومارينر 6 7% من سطح المريخ في صورهما. تختلف فوهات المريخ عن تلك الموجودة على القمر بسبب تأثير الرياح والغبار الذي يتسبب في تآكلها.

حقيقة النسبية

تقول النظرية النسبية أن سرعة الضوء تتناقص عندما يمر عبر مجال تأثير جاذبية الشمس. وتقرر استخدام هذه الرحلات لاختبار صحتها. تم استخدام أدوات المركبة الفضائية لاختبار هذا الادعاء. وبعد الانتهاء من مهمتهم، تم وضعهم في مدار حول الشمس. وعندما كانوا على الجانب الآخر من الشمس وكانت المسافة بينهم وبين الأرض 400 مليون كيلومتر، انتقلت إليهم إشارات من الأرض. قامت هذه الإشارات بتنشيط العديد من الأدوات الموجودة على المركبة الفضائية والتي أعادتها إلى محطة التتبع على الأرض. وأثبتت القياسات التي تم إجراؤها بالنسبة لسرعتها أن جاذبية الشمس لها تأثير على موجات الراديو، وبالفعل تباطأت سرعة هذه الموجات عندما دخلت مجال جاذبية الشمس.

مارينر 6

تم إطلاق مارينر 6 في 24 فبراير 1969 ووصلت إلى هناك في 28 يوليو، وهو التاريخ الذي قامت فيه برحلة العبور. قطعت المركبة الفضائية مسافة 387.8 مليون كيلومتر في 156 يومًا.

أرسلت المركبة الفضائية 74 صورة في تسلسلين:
التسلسل الأول - في هذا التسلسل تم بث الصور لمدة 20 دقيقة. تم التقاط الصورة الأولى من مسافة 1.25 مليون كيلومتر من المريخ والأخيرة من مسافة 104,000 آلاف كيلومتر منه. في هذه الصورة يظهر السطح وأعمدة الجليد بوضوح. الصور أقل سطوعًا مما كانوا يأملون. ومع ذلك، فمن الممكن التمييز بوضوح بين نقطتين تشبهان السحب بالإضافة إلى صف من الأخاديد العميقة في القطب الجنوبي.
التسلسل الثاني - يتم هذا التسلسل عندما تحلق المركبة الفضائية بشكل موازٍ لخط الاستواء وعلى مسافة 3,428 كيلومترًا من الأرض.
الصورة رقم 1 - تظهر بقعة مجهولة الهوية. وبسبب الغطاء الجليدي القطبي اللامع الموجود على اليمين، تبدو البقعة مثل بؤبؤ العين.
صورة رقم 3 - بحر القيروان
الصورة رقم 4 - قمة النرجس
صورة رقم 6 - تظهر بين خط الاستواء والقطب الجنوبي بقعة مظلمة. أقترح أن هناك نباتات في هذه المنطقة.
صورة رقم 7 - صحراء بينتونتيس. بسبب عطل في أجهزة الاستقبال على الأرض، تم استلام الصورة رقم 11 وجزء من الصورة رقم 12 في البداية، وبعد إصلاح العطل تم بث الصور مرة أخرى.
صورة رقم 11 - تستطيع رؤية نقطة مضيئة في الجهة الغربية. تم تحديد هذه البقعة باسم "سحابة المريخ".
الصورة رقم 20 - بعد تكبيرها 4 مرات تبين أن شفاه قبة القطب الجنوبي ممزقة. بدون تكبير تبدو الشفاه وكأنها دائرة حادة.

وفي صور أخرى تظهر تشكيلات جديدة غير واضحة. وكان من المفترض أن تكون هذه التشكيلات عبارة عن غيوم. المنطقة الاستوائية تشبه القمر. وتبين أن نيكس أولمبيا ليست حفرة ضخمة كما كان يعتقد حتى الآن، بل بركان يصل ارتفاعه إلى 27 كيلومترا ويبلغ قطر الحفرة في قمته 64 كيلومترا. في إحدى الصور يمكننا رؤية طريق مستقيم. ولم يتم العثور على أي علامات لوجود قنوات في بعض الأماكن على الأرض. سطح الأرض يختلف عن سطح الأرض والقمر. وفي مساحة تبلغ 750,000 ألف كيلومتر مربع، يشبه سطح الأرض الأماكن بعد وقوع الزلزال. وأظهرت النتائج التي توصلت إليها المركبة الفضائية بعض الأدلة على وجود الجليد وبخار الماء في الغلاف الجوي. الغلاف الجوي رقيق ولا يحتوي على النيتروجين. يتم قصف الأرض باستمرار بالأشعة فوق البنفسجية. وتتراوح درجة الحرارة على الأرض من 73 درجة تحت الصفر إلى 24 درجة.

مارينر 7
تم إطلاق المركبة الفضائية في 27 مارس 1969 وكان من المقرر أيضًا المرور بالقرب من المريخ. أثناء طيرانها، انحرفت عن مسارها عدة مرات وبواسطة إشارات من الأرض تم إعادتها إلى مسار الرحلة المخطط له. في 30 يوليو، ضربها نيزك. لقد تضررت بعض الأجهزة بالفعل، لكن هذا لم يمنعها من إنجاز مهمتها بأفضل ما في وسعها. وكانت الصور من أعلى مستويات الجودة. قطعت مارينر 7 مسافة 317 مليون كيلومتر في 130 يومًا.

وبعد فقدان إحدى الإشارات، تم بث تعليمات أخرى لتنشيط الهوائي. تم تجديد العلاقة. وتبين أن تأثير النيزك تسبب في فقدان العديد من قنوات القياس عن بعد. أدى التغيير الطفيف في سرعة الرحلة إلى تأخير الرحلة الانتقالية لمدة 10 ثوانٍ. بينما مر مارينر 6 فوق خط الاستواء، ركز مارينر 7 على نصف الكرة الجنوبي وجزء من الغطاء الجليدي القطبي. وكانت مسافة العبور 3,540 كم.

وبدأت المركبة الفضائية التصوير في 2 يوليو من مسافة 1,126,540 كيلومترًا. وتم بث هذه الصور في نفس اليوم. في 4 يوليو، تم بث 32 صورة، أي أكثر بثماني مرات مما كان مخططًا له. وفي البداية، تظهر الصور خطاً أسود في الوسط بالإضافة إلى مناطق رمادية، نظراً لعدم اكتمال عمليات الكمبيوتر حتى ذلك الحين. وفي 6 يوليو، توقف بث الصور من وقت لآخر. أرسلت المركبة الفضائية 126 صورة.

وترجع ميزة هذه الصور إلى أن درجة الحرارة داخل المركبة الفضائية كانت أعلى بعدة درجات، مما جعل الإشارات المرسلة منها أقوى. وفي الصور يمكنك رؤية الحفر المليئة بالجليد على حافة قبة القطب الجنوبي. يتكون الغطاء الجليدي في الغالب من ثلج جاف يحتوي على نسبة صغيرة من الماء. بالقرب من القطب توجد منطقة صحراوية برتقالية اللون بها فوهات. كما تم اكتشاف تكوينات جيولوجية مشابهة لآثار أقدام الإنسان. وتم اكتشاف غازي الميثان والأمونيا، وهما مصدر تطور سلسلة الحياة على الأرض، فوق القطب.

• مشروع مارينر الفصل 1: إطلاق مركبة مارينر الفضائية إلى كوكب الزهرة
• استكشاف المريخ في روسيا 1962-1974

في الحلقة القادمة - مارينر 8 و 9 وفي الحلقة التي بعدها - سفينة مارينر الفضائية إلى كوكب هيما