Marinar 7

Um modelo da sonda espacial Mariner 7. Dados gerais

Organização	NASA
Construtor	Laboratório de propulsão a jato
Programa	Marinar
Campo	Observação do planeta Marte
Tipo de missão	Sonda planetária
Número de cópias	2
Status	Missão completada
Outros nomes	Marinate-G
Base de lançamento	Cape Kennedy, LC-36A
Lançar	27 de março de 1969 às 10:22:01 UT
Lançador	Atlas-Centauro (AC-19) (Atlas 3C # 5105C - Centauro D-1A)
Visão geral de	Março
Fim da missão	5 de agosto de 1969
Duração	6 meses (missão primária)
Identificador COSPAR	1969-030A

Características técnicas

Missa no lançamento	411,8 kg
Propulsão	Químico
Ergols	Hidrazina
Controle de atitude	Estabilizado em 3 eixos
Fonte de energia	Painéis solares
Energia elétrica	800 watts (Terra) 449 watts (março)

Órbita

Órbita	Heliocêntrico
Periapsis	1,11 UA
Apoapsis	1,70 UA
Período	??? dias

Instrumentos principais

Espectrômetro infravermelho	Espectrômetro infravermelho
Radiômetro infravermelho de dois canais - Temperatura da superfície de Marte	Radiômetro infravermelho de dois canais - temperatura da superfície de Marte
Espectrômetro Ultravioleta	Espectrômetro ultravioleta
Experiência de ocultação banda S	Experimento de ocultação banda S
Monitor de Fluxo de Controle Térmico - Radiômetro Cônico	Monitor de fluxo de controle térmico - radiômetro cônico
Mars Television Camera	Câmara de televisão
Experimento de Mecânica Celestial	Experimento de Mecânica Celestial
Experimento de Relatividade Geral	Experiência de relatividade geral

Mariner 7 é a sétima sonda espacial no programa do navegador . Foi lançado pela NASA em27 de março de 1969por um lançador Atlas-Centauro, mais poderoso que o lançador Atlas-Agena D, permitindo que instrumentos mais pesados tirem fotos do planeta Marte . Ele realiza o segundo sobrevôo do planeta Marte e envia as primeiras imagens em close da superfície marciana e, na verdade, as primeiras imagens em close de outro planeta. As sondas Mariner 6 e Mariner 7 são duas sondas espaciais idênticas.

O Mariner 7 pesa 411,8 kg e está equipado com dois espectrômetros ( ultravioleta e infravermelho ), um radiômetro infravermelho, uma câmera de televisão com grande angular e outra com distância focal de 508 mm . O sistema de transmissão envia os resultados a uma velocidade de 2 kb / s . E isso inclui um experimento de ocultação por rádio.

Embora ainda esteja a 1.225.000 km do planeta Marte , as câmeras tiram 33 fotos do planeta. Ele voa sobre o hemisfério sul a 3.429 km em31 de julho de 1969e leva temperaturas de amostragem que variam de -73 ° C a -125 ° C . A pressão é calculada em 6 milibares . A sonda tira um total de 126 fotografias que transmite à Terra .

Esta missão passou despercebida ao grande público, que nessa altura está focado nos primeiros passos do Homem na Lua .

Resumo

As sondas espaciais Mariner 6 e Mariner 7 incluem uma missão de sonda espacial dupla ao planeta Marte, a sexta e a sétima missões na série de sondas do programa Mariner , usadas para exploração planetária em modo pairado. Os principais objetivos das missões são estudar a superfície e a atmosfera de Marte durante sobrevôos próximos, a fim de lançar as bases para futuras missões, em particular aquelas relacionadas à busca por vida extraterrestre , e demonstrar e desenvolver as tecnologias necessárias para futuras missões para Marte e outros projetos de longo prazo, longe do sol .

Cada veículo espacial carrega uma câmera de televisão de ângulo amplo e uma câmera de televisão de ângulo estreito, um espectroscópio infravermelho, um radiômetro infravermelho e um espectroscópio ultravioleta. O Mariner 7 é totalmente voltado para a aquisição de dados planetários e nenhum dado é obtido durante a viagem para ou além do planeta Marte. Não há experimentos para o estudo do meio interplanetário .

Descrição do veículo espacial

A espaçonave Mariner 7 consiste em uma plataforma octogonal em magnésio , com 138,4 cm na diagonal e 45,7 cm de profundidade. Uma superestrutura cônica é montada no topo da plataforma que contém uma antena parabólica de alto ganho com 1 m de diâmetro e quatro painéis solares de 215 × 90 cm cada, que são fixados nos cantos superiores da plataforma. O vão da sonda espacial é de 5,79 metros, quando os painéis solares são implantados. Uma antena omnidirecional com baixo ganho é montada em um mastro alto a 2,23 m da antena de alto ganho. Abaixo da plataforma octogonal está uma plataforma de varredura de dois eixos que contém os instrumentos científicos. A massa total dos instrumentos científicos é de 57,6 kg . A altura da sonda espacial é de 3,35 metros.

A sonda Mariner 7 é estabilizada em três eixos por meio do uso de três giroscópios e dois conjuntos de seis jatos de gás nitrogênio frio montados nas extremidades dos painéis solares, o localizador de estrelas Canopus e dois coletores solares primários, além de quatro sensores secundários. A propulsão é fornecida por um motor de foguete de empuxo 223 N montado na plataforma, que usa monergol de hidrazina . O bocal com controle vetorial de palhetas de 4 jato projeta-se da plataforma octogonal. A energia é fornecida por 17.472 células fotovoltaicas cobrindo uma área de 7,7 m 2 para os quatro painéis solares. Eles podem fornecer 800 W de potência perto da Terra e 449 W perto de Marte. A potência máxima necessária é de 380 W ao voar sobre o planeta Marte. Um acumulador de prata - zinco de 1200 Wh é usado para fornecer energia de reserva. O controle térmico é obtido através do uso de venezianas ajustáveis nas laterais da plataforma principal.

Três canais de telemetria estão disponíveis para telecomunicações . O canal A contém dados de engenharia a 8,33 ou 33,33 bps, o canal B contém dados científicos a 66,67 ou 270 bps e o canal C contém dados científicos a 16.200 bps . As comunicações são feitas por antenas de alto ganho e baixo ganho, via tubo de onda viajante de 10/20 watts e amplificadores de banda S para transmissão e um único receptor. Um gravador analógico com capacidade de 195 milhões de bits pode armazenar imagens de televisão para transmissão posterior. Os outros dados científicos são armazenados em um gravador digital. O sistema de controle, composto por um computador central e um sequenciador (CC&S - Central Computer and Sequencer ) de 11,8 kg , é projetado para operar o Mariner 6 de forma independente e sem intervenção do controle de solo, é projetado para acionar eventos específicos em momentos específicos. O CC&S é programado com uma missão padrão e uma missão de reserva de pré-lançamento, mas pode ser comandado e programado em vôo. Pode executar 53 comandos diretos, 5 comandos de controle e 4 comandos quantitativos.

Descrição dos instrumentos

A sonda espacial possui oito instrumentos:

Experiência em Mecânica Celestial ( Experimento em Mecânica Celestial ), neste experimento, a taxa de dados de alcance e distância da espaçonave são obtidos usando um transponder (tempo de retardo de retorno dando o escopo do Mariner 7 da Terra) e o sinal de telemetria do Mariner 7 (Doppler dando a taxa de distância). Esses dados, por sua vez, são usados para fornecer determinações precisas de uma variedade de quantidades astronômicas, como a massa do planeta Marte, as efemérides de Marte e da Terra e a simetria do campo gravitacional de Marte.
Experiência da relatividade geral ( Experimento da Relatividade Geral ), nenhum dado retornou desta experiência.
Espectrômetro de infravermelho ( Espectrômetro de infravermelho ), medições espectrais da emissão de calor no infravermelho da superfície e da atmosfera de Marte são obtidas para determinar: 1 composição atmosférica, incluindo moléculas poliatômicas relacionadas à vida , 2 ° a temperatura da superfície, 3 ° a composição da superfície, 4 ° a topografia da superfície, 5 ° a composição da calota polar do Pólo Sul e 6 ° as características de emissão infravermelha do limbo brilhante. O experimento, montado na parte inferior da plataforma de varredura octogonal da sonda espacial, usa um espectrômetro infravermelho que consiste em um telescópio, lentes de foco óptico e espelhos, um filtro de interferência de cunha variável que seleciona comprimentos de onda alcançando detectores e detectores infravermelhos resfriados. Os espectros observados cobrem a região de comprimento de onda de 1,9-14,3 μm e são fornecidos pelo canal 1 (4,0-14,3 μm ), que opera na luz emitida pelo planeta e continua a obter medições do outro lado do planeta e canal 2 ( 1,9 a 6,0 μm ), que operam com radiação solar refletida. O telescópio do instrumento tem um campo de visão de 2 ° e, portanto, no sobrevôo mais próximo (aproximadamente 3.400 km ), a resolução geográfica é de aproximadamente 120 km por 3 km e, em uma única varredura, cerca de 120 km por 120 km . A resolução espectral obtida é de 0,5 a 1%. O5 de agosto de 1969, aproximadamente 34 minutos de dados são obtidos de ambos os canais durante o sobrevoo da Mariner 7 das regiões polares e de alta latitude do hemisfério sul de Marte. A qualidade dos dados é excelente.
Sistema de imagem usando câmeras de televisão ( Mars TV Camera System ), duas câmeras de televisão , uma em resolução média ( grande angular ) e outra em alta resolução (ângulo estreito), fazem parte da instrumentação científica da sonda Mariner 7. A sonda ampla A câmera angular, que tem um campo de visão de 11 por 14 ° e uma distância focal de 50 mm, cobre 100 vezes mais área do que a câmera de ângulo estreito e não é usada para imagens em close-up. A câmera de ângulo estreito, que é usada para as imagens na visão geral próxima e remota, tem uma distância focal de 508 mm e fornece 10 vezes a resolução linear da câmera de grande angular. Os obturadores da câmera são alternados e sincronizados para garantir a sobreposição de imagens de ângulo amplo e ângulo estreito, fornecendo 126 imagens de ambos os sistemas (33 imagens em close-up e 93 imagens distantes). As imagens do sobrevoo de Marte são tiradas entre 20 minutos 26 segundos antes do sobrevoo e 2 minutos 06 segundos após o sobrevoo, ao longo de um curso norte-sul que corta a passagem da Mariner 6 e inclui o Pólo Sul marciano. As imagens de voo distante são obtidas em três séries de operações. Na primeira série, 33 fotos são obtidas entre 68 he 5 h antes do vôo. Duas imagens fracionárias são obtidas no final das duas primeiras séries. As imagens são codificadas e gravadas nos subsistemas de televisão e armazenamento de dados. Para cada imagem produzida pelas câmeras, três versões codificadas distintas são transmitidas à Terra - uma imagem de vídeo analógico composto (CAV - Vídeo Analógico Composto ), uma imagem de vídeo digital (DV - Vídeo Digital ) e uma imagem digital a cada vinte e oito (ETE - A cada vinte e oito) imagem digital. A reconstrução de vídeo consiste na combinação de três fluxos de dados (CAV, DV e ETE). Isso gera dados de vídeo que saem das cabeças da câmera. As fitas magnéticas de vídeo transmitidas são exibidas em um tubo de raios catódicos e fotografadas em filme de 70 mm para produzir as imagens brutas. Eles também são processados digitalmente por um computador IBM 360/44 para aprimoramento de imagem e por um IBM 360/75 para supressão de ruído para obter as versões contidas nos conjuntos de dados.
Ocultação de banda por experiência S ( Experiência de Ocultação de Banda S ) Neste experimento, as mudanças de frequência, fase e amplitude da banda S do sinal de rastreamento e telemetria (2300 MHz ), imediatamente antes e depois da sonda espacial ser obscurecida pelo planeta Marte , são usados para obter a temperatura, pressão e densidade da atmosfera gasosa inferior de Marte e a densidade das partículas carregadas na ionosfera marciana.
Monitor de controle de fluxo térmico - Radiômetro Cônico ( Monitor de Fluxo de Controle Térmico - Radiômetro Cônico ), nenhum dado retornou desta experiência.
Radiômetro infravermelho de dois canais - temperatura da superfície de Marte ( Two-Channel Infrared Radiometer - March Surface Temperature ), a temperatura equivalente do corpo negro da superfície de Marte é determinada por meio de um radiômetro infravermelho de dois canais, que mede o infravermelho energia emitida nas bandas de 8 a 12 μm e 18 a 25 μm e tem uma faixa dinâmica de 120 a 330 ° K. Os dois canais, localizados em janelas atmosféricas, destacam respectivamente as temperaturas superior e inferior desta faixa. Todo o experimento está localizado na parte inferior da plataforma de varredura octogonal da sonda espacial. O radiômetro consiste em dois telescópios refrativos, cada um equipado com um detector de termopilha de bismuto e antimônio não resfriado . O experimento usa um trem óptico que inclui um espelho giratório, que reflete a energia incidente nos telescópios. O espelho possui três posições ortogonais . A primeira posição vê o espaço vazio e obtém uma referência de energia zero, a segunda vê o planeta Marte e a terceira mede a energia térmica emitida por uma placa de calibração de temperatura. Depois de visualizar o espaço para uma imagem (4,2 segundos), 13 observações do planeta são feitas em intervalos de 2,1 segundos em cada canal de comprimento de onda. Então, após um breve vislumbre da placa de referência de temperatura, mais 14 observações planetárias são feitas. O ciclo, que dura 63 segundos (15 quadros), é então repetido, começando pela visão do espaço. Aproximadamente 27 minutos de dados são obtidos em 5 de agosto de 1969, sobre as altas latitudes e regiões polares do hemisfério sul de Marte durante o sobrevoo. Esses dados fornecem informações valiosas sobre a composição da calota polar e as condições da superfície nas regiões de degelo próximas à borda da calota polar. A qualidade dos dados é boa. Os dados são corrigidos para a resposta mais alta do que o esperado à radiação fora do eixo.
Espectrômetro ultravioleta ( espectrômetro ultravioleta ), as medições espectrais são feitas da radiação ultravioleta emitida pela atmosfera de Marte devido ao espalhamento por ressonância da radiação solar na atmosfera superior, radiação por ressonância, fluorescência e fotoeletrônica de excitação de constituintes neutros e iônicos encontrados na atmosfera marciana inferior. Os seguintes parâmetros são determinados: a presença de certos átomos , íons e moléculas na atmosfera superior e inferior, suas respectivas alturas de escala, o grau de espalhamento de Rayleigh atmosférico devido ao dióxido de carbono e a refletividade da superfície em raios ultravioleta. O instrumento é um monocromador de varredura Ebert-Fastie com dois detectores fotomultiplicadores , usado no plano focal de um coronógrafo planetário refletivo . A luz que entra passa por uma sombra confusa e atinge o espelho do telescópio principal, que foca a luz através de uma fenda em um espelho secundário. A partir daí, a luz é focada na fenda de entrada do espectrômetro. Entrando no espectrômetro, a radiação é colimada pela primeira metade do espelho de Ebert em uma grade de difração. A luz difratada é então focada nas fendas de saída pela segunda metade do espelho de Ebert. Um slot de saída separado é fornecido para cada um dos dois detectores. A posição das imagens espectrais em relação às fendas de saída é verificada por varredura cíclica da grade, com uma varredura de comprimento de onda alto e baixo levando 2,82 segundos, e o retorno da grade levando 0,18 segundos. A região de comprimento de onda de 1 900-4 300 A é coberta na primeira ordem, conforme mostrado em uma das duas fendas, e a faixa de 1100 a 2 100 A medida na segunda ordem pela outra. O detector fotomultiplicador usado para a longa faixa de comprimento de onda opera em dois modos de ganho, de modo que medições válidas podem ser feitas em toda a faixa dinâmica de 100 a 10.000 rayleighs . A resolução espectral do instrumento é de 20 a 2950 A em uma primeira ordem. Um espectro é produzido a cada 3 segundos e contém 600 valores de cada um dos dois detectores. Trinta e seis valores são usados como medidas de período fiduciário e 564 para medidas espectrais . Medições de radiação Lyman-alfa em 1216 A também foram feitas após o sobrevoo. Menos de 30 minutos de dados foram obtidos dos dois canais durante o sobrevoo da Mariner 7 das regiões de alta latitude e polares do hemisfério sul de Marte em5 de agosto de 1969. A qualidade dos dados é comparável aos melhores dados obtidos por foguetes de sondagem na região de 130 km e mais da atmosfera terrestre .

Condução da missão

Sonda planetária Mariner 7 é lançado a partir da plataforma de lançamento LC-36A da base de lançamento do Cabo Kennedy a27 de marçoàs 22:22:01 UT (Mariner 6 lançado 31 dias antes). Esta é a primeira missão lançada no lançador Atlas-Centaur (AC-20) que consiste em um lançador Atlas 3C e um estágio Centauro que pode ser reiniciado. O primeiro estágio é liberado 04 min 38 s após o lançamento, então o estágio Centauro é aceso por 7,5 minutos para injetar a sonda espacial em uma trajetória direta em direção ao planeta Marte. Depois que o Mariner 7 se separa do estágio Centauro, os painéis solares são implantados.

Uma correção de curso envolvendo o disparo do motor de foguete hidrazina por 7,60 segundos ocorre em8 de abril de 1969. O8 de maio de 1969, A Mariner 7 é colocada sob controle inercial , por giroscópios , para evitar os problemas de controle de atitude que afetavam a sonda Mariner 6.30 de julho de 1969Apenas 7 horas antes do sobrevoo da Mariner 6 do planeta Marte, a Estação de Rastreamento do Espaço Profundo em Joanesburgo , África do Sul, de repente perde telemetria com a antena de alto ganho do Mariner 7. das duas estações em Madrid , Espanha , é desviada de sua missão original de rastreamento Pioneer 8 e volta à busca pelo Mariner 7. Felizmente, a estação de rastreamento da Pioneer Station em Goldstone está captando sinais fracos da sonda espacial. Os controladores enviam comandos ao Mariner 7 para alternar para a antena de baixo ganho que funciona bem. Os controladores da missão especulam que a sonda espacial está desalinhada quando atingida por micrometeoritos (embora especulações posteriores tenham se concentrado na bateria de prata-zinco a bordo que pode ter explodido, com eletrólitos de descarga atuando como um propulsor). Como resultado, 15 canais de telemetria são perdidos. Apesar dos problemas de calibração de posição com o Mariner 7. mostrando imagens muito semelhantes às da sonda Mariner 6.

O 2 de agosto de 1969, às 0932:33 UT, a Mariner 7 começa a sequência de sobrevôo distante envolvendo as imagens de Marte com a câmera de ângulo estreito. Durante as 57 horas seguintes, terminando cerca de 5 horas antes do sobrevoo mais próximo do planeta Marte, 93 imagens são tiradas e transmitidas para a Terra. A sonda espacial é programada a partir da análise das imagens do Mariner 6 . A nova filmagem instrui a espaçonave a ir mais para o sul do que originalmente pretendido (a Mariner 6 enviou fotos intrigantes do Pólo Sul de Marte, os controladores terrestres estão programando o sistema de controle da Mariner 7 para aumentar o número de varreduras do Pólo Sul 25-33), veja mais de perto -up fotos e obtenha mais ciência do lado luminoso de Marte. Os dados do outro lado de Marte devem ser transmitidos diretamente para a Terra, pois não há espaço no gravador digital para salvá-los devido aos dados extras no lado claro de Marte.

O sobrevoo mais próximo ocorreu às 05:00:49 UT em 5 de agosto, A Mariner 7 está 3.430 km acima da superfície marciana. Nesse período, 33 imagens são tiradas. Cerca de 19 minutos após o sobrevôo, a sonda espacial passa por trás do planeta Marte e emerge cerca de 30 minutos depois do outro lado de Marte. Os dados de muting da banda X são obtidos durante as fases de entrada e saída. Os dados científicos e de imagem são lidos e transmitidos nos dias seguintes. A sonda espacial é então colocada em modo de cruzeiro, que inclui testes de engenharia e comunicações, testes de televisão com fotografia de estrelas e varreduras ultravioleta da Via Láctea e uma área contendo o cometa 1969-B . O rastreamento periódico da sonda espacial Mariner 7 em sua órbita heliocêntrica também é realizado.

Resultados

O retorno de dados do Mariner 6 e do Mariner 7 é de 800 milhões de bits. A Mariner 6 envia 49 imagens de seu sobrevoo distante e 26 imagens de seu sobrevoo próximo do planeta Marte, e a Mariner 7 envia 93 imagens de seu sobrevoo distante e 33 de seu sobrevoo próximo. Close-up fotos do sobrevoo do planeta Marte cobrem 20% da superfície e são cem vezes mais preciso do que os de Mariner 4 com detalhes de 300 metros. Os instrumentos do Mariner 7 medem as emissões ultravioleta e infravermelho, bem como a refratividade da atmosfera marciana. As imagens mostram que a superfície de Marte é muito diferente da da Lua , ao contrário das da Mariner 4, que mostrava muitas crateras. A calota polar do Pólo Sul é composta principalmente de dióxido de carbono sólido. A pressão atmosférica é estimada em 3,5 MB . A composição atmosférica é de cerca de 98% de dióxido de carbono. A rádio ciência está refinando as estimativas da massa, raio e forma do planeta Marte. Curiosamente, apesar da alta resolução de 300 m , a Mariner 7 é o centro da planície Hellas Planitia livre de crateras. A sonda espacial encontra uma temperatura de -68 ° C a 59 ° S / 28 ° E na região de Hellespontus , sugerindo que esta área está elevada 6 km acima do solo marciano . A análise mostra que pelo menos três fotos da Mariner 7 incluem a lua Fobos . Embora as características da superfície não sejam visíveis, as imagens mostram claramente que a lua tem um formato irregular. A NASA continua recebendo dados do Mariner 7 até meados de 1971.

Notas e referências

Veja também

Bibliografia

: documento usado como fonte para este artigo.

(pt) Paolo Ulivi e David M Harland, Robotic Exploration of the Solar System Part 1 The Golden Age 1957-1982 , Chichester, Springer Praxis,2007, 534 p. ( ISBN 978-0-387-49326-8 )