Misje kosmiczne XX wieku: Program Viking
W czasie zimnej wojny, Stany Zjednoczone oraz Związek Radziecki wielokrotnie próbowały wysłać sondy na Marsa, jednak większość misji się nie powiodła. Bliska sukcesu była radziecka misja Mars 3, która przekazywała informacje tylko przez 15 sekund. Pierwszą w pełni udaną była jednak misja Viking, której udało się bezpiecznie wylądować dwoma łazikami oraz utrzymać z nimi łączność przez dłuższy czas. Dwie identyczne sondy, które wchodziły w skład misji Viking - Viking 1 oraz Viking 2 - składały się z par orbiterów i lądowników. Wystartowały w osobnych rakietach, jednak dość krótko po sobie - misja Viking 1 dnia 20 sierpnia 1975 - natomiast druga misja dnia 9 września tego samego roku. Obie sondy zostały odkażone przed startem, aby uniknąć zanieczyszczenia Marsa organizmami z Ziemi. Pary składników sondy leciały razem i po dotarciu do orbity czerwonej planety lądowniki odłączyły się i opadły na powierzchnię. Głównym celem misji było zbadanie gleby i atmosfery planety oraz wykonanie wysokiej rozdzielczości zdjęć powierzchni. Oprócz tego istotne były cele poboczne: scharakteryzowanie struktury, składu atmosfery oraz powierzchni planety, ponadto szukanie dowodów na występowanie życia na Marsie. Do badań lądowniki wykorzystywały automatyczne ramię i własne specjalne miniaturowe laboratoria biologiczne. The post Misje kosmiczne XX wieku: Program Viking first appeared on AstroNET – Polski Portal Astronomiczny.
Zdjęcie w tle: NASA
Artykuł powstał w wyniku współpracy Anny Kałek oraz Amelii Staszczyk.
W czasie zimnej wojny, Stany Zjednoczone oraz Związek Radziecki wielokrotnie próbowały wysłać sondy na Marsa, jednak większość misji się nie powiodła. Bliska sukcesu była radziecka misja Mars 3, która przekazywała informacje tylko przez 15 sekund. Pierwszą w pełni udaną była jednak misja Viking, której udało się bezpiecznie wylądować dwoma łazikami oraz utrzymać z nimi łączność przez dłuższy czas.
Dwie identyczne sondy, które wchodziły w skład misji Viking – Viking 1 oraz Viking 2 – składały się z par orbiterów i lądowników. Wystartowały w osobnych rakietach, jednak dość krótko po sobie – misja Viking 1 dnia 20 sierpnia 1975 – natomiast druga misja dnia 9 września tego samego roku. Obie sondy zostały odkażone przed startem, aby uniknąć zanieczyszczenia Marsa organizmami z Ziemi. Pary składników sondy leciały razem i po dotarciu do orbity czerwonej planety lądowniki odłączyły się i opadły na powierzchnię.
Głównym celem misji było zbadanie gleby i atmosfery planety oraz wykonanie wysokiej rozdzielczości zdjęć powierzchni. Oprócz tego istotne były cele poboczne: scharakteryzowanie struktury, składu atmosfery oraz powierzchni planety, ponadto szukanie dowodów na występowanie życia na Marsie. Do badań lądowniki wykorzystywały automatyczne ramię i własne specjalne miniaturowe laboratoria biologiczne.
Zrealizowanie programu Viking kosztowało 1,06 miliarda dolarów, czyli, z uwzględnieniem inflacji, blisko 7,1 miliarda dolarów w 2020 r. Do dziś pozostaje on najdroższą zautomatyzowaną misją naukową NASA.
Logo misji Viking.
Przebieg misji
Rakieta Viking 1 została wystrzelona 20 sierpnia 1975 roku z przylądka Canaveral na Florydzie. Leciała na Marsa prawie rok, docierając do orbity planety 19 czerwca 1976 roku. Kurs lotu był stabilizowany za pomocą Słońca i gwiazdy Kanopus jako punkty odniesienia i poprzez korygowanie trajektorii używając silników. Po analizie zdjęć z orbitera uznano, że planowane miejsce lądowania było niestety zbyt niebezpieczne. Okazało się, że region ten jest bardziej nierówny. Po analizie okolicy i wybraniu nowego miejsca Viking 1 wylądował 20 lipca 1976 na Chryse Planitia (Złotej równinie). Podczas skomplikowanego wejścia w atmosferę lądownik pobrał próbki powietrza, następnie wylądował 28 kilometrów od planowanego miejsca. Osiągnął maksymalną prędkość w wysokości ok. 139 km/h, po czym otworzył się spadochron, aby spowolnić spadek lądownika.
Viking 2 został wystrzelony, tak samo jak jego poprzednik – z przylądka Canaveral, 9 września 1975 roku. Dotarł do orbity Marsa 7 sierpnia 1976. Spotkały go te same problemy z lądowaniem co z Vikingiem 1, ale 3 września 1976 roku wylądował on bezpiecznie na Utopia Planitia (równinie utopii). Działał przez prawie 4 lata.
Główna misja zakończyła się 15 listopada 1976 roku, 11 dni przed koniunkcją górną (przejściem Marsa za tarczą Słońca). Po koniunkcji, w grudniu 1976 odzyskano kontakt i rozpoczęto operacje spoza pierwotnego planu. Planowany czas trwania misji wynosił bowiem 90 dni, jednak wszystkie orbitery i lądowniki pracowały dużo dłużej, a sam Viking 1 działał przez ponad 6 lat. Orbiter przez 4 lata obiegł Marsa 1 489 razy, swoją pracę zakończył 7 sierpnia 1980 r. Ze względu na różnice w dostępnym świetle słonecznym, lądownik był zasilany przez radioizotopowe generatory termoelektryczne – urządzenia wytwarzające energię elektryczną z ciepła wydzielanego przez naturalny rozpad plutonu. Takie źródło energii umożliwiło długoterminowe badania naukowe, które inaczej nie byłyby możliwe. Lądownik wysłał swój ostatni przekaz 11 listopada 1982 r., gdyż po wysłaniu błędnej komendy nastąpiło przerwanie łączności, której nie udało się przywrócić.
Zdjęcie Vikinga 1 na czarnym tle.
Budowa
Nie wliczając paliwa, oba orbitery misji Viking ważyły 883 kg, a lądowniki 572 kg. Projekt orbitera wzorowany był na platformie satelitarnej Marinera, natomiast lądownik przypominał większą wersję lądownika z programu Surveyor. Największe zmiany wynikały z obecności lądowników oraz czasu potrzebnego na wykonanie misji. Oryginalne zmiany w budowie wymusiły kolejne w postaci wydłużenia żywotności orbiterów oraz zainstalowania większych paneli słonecznych.
Orbitery miały 3,3 metra wysokości oraz wliczając panele słoneczne 9,7 metra szerokości, natomiast lądowniki miały 2 metry wysokości i 3 metry szerokości. Mimo pozornie małych rozmiarów, dzięki zaawansowanej konstrukcji sondy Viking były w stanie pomieścić wiele instrumentów naukowych, takie jak spektrometry, kamery o wysokiej rozdzielczości oraz urządzenia do analizy chemicznej, które umożliwiły przeprowadzenie szczegółowych badań powierzchni i atmosfery Marsa.
Mapa powierzchni Marsa wykonana ze zdjęć wykonanych przez orbitery misji Viking.
Zdjęcie powierzchni Marsa wykonane podczas misji Viking.
Eksperymenty i wyniki
Lądowniki przeprowadzały eksperymenty mające na celu wykrycie aktywności biologicznej w glebie marsjańskiej. Każdy z umieścił próbki gleby w komorze z wodą zawierającą składniki odżywcze i radioaktywny węgiel. Teoretycznie mikroorganizmy w glebie powinny zacząć metabolizować, czyli inaczej spożywać składniki odżywcze i wytwarzać radioaktywny węgiel jako gaz, który mógłby zostać wykryty przez lądownik i tak też się stało.
Łączne dane mogłyby być interpretowane jako oznaki życia, jednak główny test na obecność związków organicznych, wykonany za pomocą chromatografu gazowego (zdolnego do wykrywania związków organicznych, które występowały więcej niż 10-100 na miliard w glebie), dał wynik negatywny. Próbki gleby zostały podgrzane, aby oczyścić mikroorganizmy przed dodaniem składników odżywczych. Lądowniki nie wykryły radioaktywnego węgla, czego można było się spodziewać.
Wielu naukowców uważało, że wyniki pierwszego z eksperymentów były zbyt dobre, aby mogły być prawdziwe, biorąc pod uwagę, że inne dane z misji wskazywały na to, że powierzchnia jest pozbawiona życia. Nadchloran, nieożywiony związek, który jest szkodliwy dla ludzi w dużych dawkach, został znaleziony w marsjańskiej glebie przez późniejsze misje marsjańskie i to on mógł metabolizować składniki odżywcze w eksperymentach Vikinga. Dalsze badania zakwestionowały, czy sam nadchloran jest wystarczającym wyjaśnieniem wyników.
Zdjęcie panoramiczne zrobione kamerą lądownika Vikinga 2.
Instrumenty badawcze w większości przekazały więcej danych, niż się spodziewano. Wykazały niespodziewaną aktywność chemiczną w glebie Marsa, jednak nie wykryły żadnych znaków życia. Mars pod tym względem jest samo sterylizujący – promieniowanie słoneczne oraz sucha i utleniająca gleba zapobiega powstawaniu jakiegokolwiek życia. Zbadał on skład pierwiastków w glebie i jak opadał – skład wyższej części atmosfery. Zbadana została pogoda, wiatry (które okazały się dużo łagodniejsze, niż się spodziewano) i ciśnienie.
Orbitery wykonały ponad 52,000 zdjęć, a lądowniki ponad 4,500, co przekraczało wszystkie oczekiwania. Lądowniki wykonały pierwsze bliskie zdjęcia powierzchni Marsa, a orbitery zmapowały 97% planety. Wyniki otrzymane z eksperymentów Vikingów dostarczyły nam najbardziej kompletny obraz Marsa, na zdjęciach orbiterów można dostrzec wulkany, pokrywy lawowe, ogromne kaniony, kratery, elementy ukształtowane przez wiatr, nawet dowody występowania wód powierzchniowych. Planetę można podzielić na dwa główne regiony – północne równiny oraz południowe wyżyny z kraterami. Dane wykazały również większą obecność siarki na Czerwonej Planecie niż jakiegokolwiek innego pierwiastka na Ziemi, czy Księżycu.
Inne ważne odkrycia to m.in.:
- Na powierzchni nie ma związków organicznych
- Gleba składa się z gliny zawierającej dużo żelaza
- Jest więcej azotu w atmosferze niż się spodziewano
- Zmiany powierzchni Marsa (przynajmniej na miejscach lądowania) zachodzą bardzo powoli
- Oba księżyce Marsa mają bardzo małą gęstość, sugerując, że były asteroidami wychwyconymi przez planetę
- Na północy znajduje się woda w stanie stałym, ale prawdopodobnie jest tam również stały dwutlenek węgla w ciągu lata
- Dwie półkule mają bardzo różne warunki pogodowe
Program Viking zapisał się w historii jako przełomowa misja eksploracji Marsa, która dostarczyła pierwszych szczegółowych danych o powierzchni i atmosferze Czerwonej Planety. Choć nie udało się jednoznacznie potwierdzić istnienia życia, Viking otworzył drzwi dla kolejnych pokoleń misji marsjańskich, stając się fundamentem współczesnej eksploracji kosmosu. Jego dziedzictwo wciąż inspiruje naukowców i inżynierów na całym świecie do podejmowania wyzwań związanych z badaniem odległych światów.
Korekta – Alex Rymarski
The post Misje kosmiczne XX wieku: Program Viking first appeared on AstroNET – Polski Portal Astronomiczny.
.jpg){kind=link}