50 lat temu: Mariner 2

0

Niedawno minęło pół wieku od przeprowadzenia pierwszej w dziejach udanej wyprawy międzyplanetarnej. 14 grudnia 1962 roku amerykańska sonda kosmiczna Mariner 2 przemknęła nieopodal Wenus…

Pionierska misja próbnika NASA była ważnym i bezprecedensowym wydarzeniem w historii eksploracji przestrzeni kosmicznej, nigdy wcześniej bowiem nie udało się człowiekowi wysłać zbudowanego przezeń urządzenia w kierunku którejkolwiek z planet Układu Słonecznego. Owszem, próbowano tego dokonać, a rozpoczęli Rosjanie w 1960 roku. Wtedy to 10 października, o godzinie 14:27:49 UT, z kosmodromu Bajkonur wzbiła się w niebo rakieta Mołnia. Miała wynieść w kierunku Marsa pierwszą sondę międzyplanetarną, która w trakcie przelotu wykonała by pierwsze badania i zdjęcia innego niż Ziemia i Księżyc świata. Niestety zawiódł trzeci stopień nosiciela i po osiągnięciu pułapu 120 km 650-kilogramowa sonda zaczęła spadać ku powierzchni i spłonęła w atmosferze nad wschodnimi rejonami Syberii. Kilka dni później, 14 października, o godzinie  13:51:03 UT podjęto drugą próbę wystrzelenia identycznego egzemplarza urządzenia. 290 sekund po starcie miał nastąpić zapłon trzeciego stopnia rakiety. Silniki pozostały jednak martwe i misja zakończyła się fiaskiem. Powyższe sondy przeszły do historii jako Marsnik-1 i 2 (inne spotykane nazwy: Mars 1960A i B, Mars 1M 1 i 2, Korabl 4 i 5).

Związek Radziecki oczywiście nie zrezygnował z planów badań Czerwonej Planety, niemniej jego inżynierowie próbowali dotrzeć również do innych ciał niebieskich. 4 lutego 1961 roku przy pomocy rakiety nośnej Mołnia udało się umieścić na parkingowej orbicie okołoziemskiej sondę, która następnie miała zostać skierowana ku najbliższej Ziemi planecie. Tymczasem awarii uległ silnik ostatniego stopnia, który miał dokonać trans-wenusjańskiego odpalenia. 26 lutego Sputnik 7 spłonął w atmosferze. Dwa tygodnie wcześniej, 12 lutego 1962 roku o godzinie 00:34:36 UTC Rosjanie ponownie wystrzelili sondę ku Siostrze Ziemi. Wieniera 1, wyglądająca identycznie jak pierwsze dwa próbniki marsjańskie została pomyślnie wysłana na trajektorię wiodącą ku Wenus. Orbita parkingowa miała parametry 229 km (perygeum) i 282 km (apogeum) z inklinacją 65°. Celem misji było dotarcie do powierzchni, by pozostawić na niej… metalową sferę z proporczykiem ZSRR. Kula była odwzorowaniem ziemskiego globu, razem z kontynentami zaś w jej wnętrzu umieszczono wspomniany emblemat. Wieniera-1 zamilkła jednak już w siódmym dniu lotu, 19 lutego. Znajdowała się wtedy w odległości ok. 2 milionów kilometrów od Ziemi. Trzy miesiące później, w dniach 19-20 maja minęła cel swojej podróży w odległości ok. 100 000 km.

Tymczasem po drugiej stronie Żelaznej Kurtyny Amerykanie również przygotowywali się do wysłania misji ku planecie Wenus. Technicy z JPL (Jet Propulsion Laboratory) zaadaptowali do tego celu elementy, które pozostały po pierwszej fazie programu księżycowego Ranger – głównie samą koncepcję konstrukcji aparatu. Przedsięwzięcie miało się odbyć w ramach pionierskiego w Stanach Zjednoczonych projektu badań innych planet, który przeszedł do historii jako Program Mariner. Dwie pierwsze sondy, oznaczone numerami 1 i 2 były dedykowane właśnie Wenus. Wyglądały identycznie  – podstawa próbników (1,04 metra na 0,36 metra) miała kształt heksagonalny. Do niej zamocowana została wysoka na 3,66 metrów piramidalna, kratownicowa wieża wykonana z aluminium, a także – po bokach – dwa panele ogniw fotowoltaicznych, które (wespół z 1 kWh akumulatorem srebrowo-cynkowym) zapewniały zasilenie urządzenia. Ich rozpiętość wynosiła 5,05 metrów. Talerz anteny dużego zysku został zainstalowany również do podstawy sondy. Poza nią w skład systemu komunikacyjnego Marinerów wszedł jeden nadajnik 3-watowy, dookólna antena na szczycie masztu oraz dwie anteny, umieszczone na końcach paneli baterii słonecznych mające odbierać sygnały z Ziemi. Sterowanie pojazdem w przestrzeni miał zapewnić przede wszystkim silnik główny o ciągu 225 N, a także zespół silniczków korekcyjnych napędzanych azotem. U podstawy próbników technicy zamontowali dodatkowo część oprzyrządowania i instrumentów badawczych. Resztę rozmieszczono na metalowej wieży. W ich skład wchodziły: radiometry podczerwieni i mikrofal, detektory cząstek energetycznych, promieniowania i pyłu kosmicznego, spektrometr plazmy słonecznej oraz trójosiowy magnetometr. Masa urządzeń naukowych wynosiła 18,6 kg (masa całkowita pojedynczej sondy 202,8 kg).

Pierwsza z sond, Mariner 1 wystrzelona została w dniu 22 lipca 1962 roku z kosmodromu na Cape Canaveral. Silniki rakiety Atlas Agena B ożyły o godzinie 11:21:23 CEST, wkrótce jednak było już po wszystkim. Nastąpiła bowiem awaria anteny nosiciela, która działała znacznie poniżej spodziewanych parametrów – w efekcie wzlatujący obiekt przestał reagować na komendy sterujące. Dodatkowo pojawił się jednak problem z oprogramowaniem. Gdyby nie wystąpił misja nie byłaby jeszcze straconą – komputer pokładowy mógł bowiem zignorować usterki. Tymczasem rakieta zeszła w kursu i w 293 sekundzie od startu przesłano nosicielowi sygnał autodestrukcji.

Do kolejnej próby doszło po ponad miesiącu, a dwa dni wcześniej, 25 sierpnia ZSRR ponownie wysłała z Bajkonuru sondę ku Wenus. Sputnik 19 nie opuścił jednak orbity parkingowej (ponownie zawiódł czwarty stopień Mołni) i po trzech dniach wszedł w atmosferę.

Misja Marinera 2 zakończyła się natomiast sukcesem. Do startu doszło dnia 27 sierpnia 1962 roku o godzinie 08:53:13 CEST. Pięć minut po starcie odłączył się zużyty pierwszy stopień rakiety. Niedługo potem nastąpił zapłon stopnia Agena B i satelizacja na wstępnej, okołoziemskiej orbicie parkingowej. O 09:09:34 CEST po raz drugi ożył silnik ostatniego członu nosiciela, dzięki czemu Mariner 2 został wyprowadzony na kurs w kierunku planety Wenus. 44 minuty po starcie rozłożone zostały panele ogniw fotowoltaicznych. Urządzenia pokładowe sondy funkcjonowały prawidłowo…

{youtube}Y_rXXI17tUA{/youtube}
Start Marinera 2 – 27.08.1962 / Credits – NASA, iafastro

Dwa dni po opuszczeniu Ziemi aktywowano część instrumentów naukowych, w które wyposażony był aparat, natomiast 5 września skorygowano parametry trajektorii, jaką podążał „Żeglarz” (manewr trwał od 00:49:00 CEST do 04:45:25 CEST). Podróż przebiegała bez żadnych zakłóceń aż do 8 września, gdy o 19:50 CEST nastąpiła utrata kontroli nad położeniem Marinera. Po trzech minutach pokładowe żyroskopy opanowały problem, który najprawdopodobniej pojawił się wskutek zderzenia urządzenia z jakimś drobnym obiektem w przestrzeni międzyplanetarnej. Kolejne kłopoty – tym razem z jednym z paneli ogniw fotowoltaicznych pojawiły się pod koniec października. Urządzenie straciło swoją wydajność, wobec czego na tydzień czasu (do momentu, gdy wszystko wróciło do normy) wyłączono część instrumentów. Panel zaczął ponownie szwankować 15 listopada, jednak Mariner 2 znajdował się już wystarczająco blisko Słońca, by druga bateria generowała optymalną dla próbnika ilość energii elektrycznej.

Miesiąc później, 14 grudnia 1962 roku doszło do przelotu „Żeglarza” w pobliżu Wenus. Po raz pierwszy w historii urządzenie wykonane przez człowieka dotarło w sąsiedztwo innej planety i przeprowadziło jej bezpośrednie badania. Instrumenty naukowe przez 42 minuty zbierały dane o Siostrze Ziemi… Największe zbliżenie miało miejsce o godzinie 20:59:28 CET – dystans między sondą a powierzchnią wenusjańską wynosił wtedy 34 773 km. Na tym zakończyła się główna część wyprawy Marinera 2. Misja sondy zmieniła sposób, w jaki środowisko astronomiczne postrzegało sąsiednią planetę. Radiometry wykazały, że panują tam iście piekielne warunki a temperatura powierzchni wynosi aż 460°C (jest gorętsza od temperatury chmur), co jest konsekwencją efektu cieplarnianego wytworzonego przez bardzo grubą warstwę chmur dwutlenku węgla. Badania ujawniły też kolejny zaskakujący fakt – Wenus obraca się wokół Słońca w kierunku przeciwnym niż inne planety. Wykazano również brak mierzalnego pola magnetycznego, poprawiono oszacowanie masy ciała niebieskiego i lepiej określono długość jednostki astronomicznej. Ponadto w ramach całej swojej misji Mariner 2 przeprowadził pierwsze międzyplanetarne pomiary pyłu kosmicznego (okazał się znacznie rzadszy niż w rejonach Ziemi), a także gęstości, składu i prędkości wiatru słonecznego. Dokonano również obserwacji rozbłysków na Słońcu oraz promieniowania kosmicznego, pochodzącego spoza Układu Słonecznego.

Po zakończeniu badań Wenus sonda została skierowana w głęboki kosmos, przechodząc przez peryhelium orbity heliocentrycznej 27 grudnia (dystans 105 464 560 km od Słońca) i aphelium 18 czerwca 1963 roku. W tym drugim przypadku była jednak już martwym obiektem – ostatnią transmisję danych z pokładu „Żeglarza” odebrano 3 stycznia 1963 roku około godziny 08:00 CET. Znajdował się wtedy ok. 9 milionów km od Wenus i 87 milionów km od Ziemi.

{youtube}O55KgKsyrdg{/youtube}
Symulacja misji Mariner 2 / Credits – rseferino1

Druga misja w ramach Programu Mariner nie była ostatnią ukierunkowaną na badania Wenus. W październiku 1967 Siostrę Ziemi badał Mariner 5, natomiast w lutym 1974 – Mariner 10. Ta druga była jednocześnie pierwszą sondą, która zbliżyła się do Merkurego, najmniejszej z planet Układu Słonecznego…

(LK, NASA NSSDC, wiki)

Share.

Comments are closed.