Светослав Александров - статията е преведена от английски език през март 2008 г. Изстрелването на космически апарат както до Венера, така и до Марс зависи както от ракетата Атлас-Центавър, така и от наличието на достатъчно средства. Атлас-Центавър е голяма въпросителна, но почти всеки се надява да бъде успешна ракета. Паркс посочва, че „лимитациите на бюджета за фискална година 1961 изключва възможността за изстрелване през 1962 г.“ на космически апарат който да задоволи всички изисквания на сложна сонда до Марс. Вместо това Лабораторията за реактивно движение предлага за 1962 година да се изпрати скромен апарат до Венера от класа Рейнджър.
Въпреки че малкия космически кораб от класа Рейнджър няма да е истински прототип на Маринър през 1964 г. той все още би бил осигурил отличен ранен тест на технологиите по това време. Ако Атлас-Центавър е успешно разработена през 1962 година ще може да бъде изпратен 885 килограмов кораб към Венера или 585 килограмов кораб към Марс. Рейнджър обаче тежи само 225 килограма. Тъй като не е ясна финансовата страна на въпроса Лабораторията за реактивно движение харесва идеята за изпращането на малка сонда до Венера през 1962 година като оставя големия марсиански/венериански Маринър за 1964 година.
Но вярвайки все пак че Атлас-Центавър ще е готова навреме от Офиса за развитието на космическите полети пренебрегват желанията за малка сонда на Лабораторията за реактивно движение и през юли 1960 година се предлага да бъде изпратена през 1962 година голяма сонда от класа Маринър-А към Венера след един тестов полет на ракетата. След още един тест през 1964 трябва да излети и по-голям апарат от типа Маринър-Б, ако възможностите позволяват - и със спускаем апарат. И така, администратор Гленан одобрява планетните проекти Маринър на 15 юли 1960 година само шест дена след като одобрява проучванията за три лунни мисии Аполо.
Варианти на планетарни мисии
През август 1960 година Планетарния програмен офис на Лабораторията за реактивно движение започва да проучва плановете за Маринър-Б – безпилотен космически апарат способен да осъществява голям брой мисии. Такъв многозадачен кораб с основни компоненти и научни инструменти комплектовани в модули обещава ниска цена за разработка. Маринър-Б включва капсула която трябва да се отдели от главния кораб и да се забие в планетата.
Маринър А е по-консервативен кораб с много голям шанс да успее. Този апарат е напълно стабилизиран, мощността е осигурена от слънчеви батерии, освен това трябва да има резервни батерии. Но докато двигателната система би могла да бъде използвана за корекции на полета по пътя, Маринър-А няма нито система за сближение, нито терминална навигационна система. Така че той не е подходящ за определяне точната среща с планетата при специфични зададени звездни координати. Маринър-Б, по-амбициозният кораб има по-сложни системи и опитът с него може да допринесе за дизайна и разработката на още по-амбициозния Вояджър.
Плановете за Вояджър са още по-комплексни. 1080 килограмов космически кораб с капсула тежаща няколкостотин килограма трябва да оцелее при навлизането в атмосферата и спускането към повърхността. За да може Вояджър да лети през 1967 година трябва да са изпълнени няколко цели. Първо трябва да се усъвършенства навигацията при сближението с планетата за да може кораба да е на правилната позиция, трябва да бъде разработена технология за навлизане в атмосферата и освен това да бъдат разработени двигателни системи които се искат при строежа на орбиталните апарати.
Гейтс и неговите подчинени започват да проучват четири основни плана за мисии които по най-добър начин могат да преодолеят технологичната дупка. Първият е план за марсианско облитане и завръщане на Земята. Космическият апарат ще отиде към Марс, после ще се върне на Земята и ще изпрати капсула с проявените снимки. Вече е имало подобен успешно осъществен проект на име Дискавърър 13 на Еър Форс, свързан с изпращането на орбитален сателит и завръщането на капсула обратно на Земята. Така че марсианското облитане и завръщане е технологично изпълнимо. Но за Лабораторията за реактивно движение такава мисия е крайно неатрактивна, вместо това изпращането на данните от Марс към Земята по електронен път изглежда достатъчно адекватен.
Втората мисия, която планират е изпращането на облитащ апарат с повече научни инструменти от Маринър А. Тъй като този вариант изглежда повтарящ се нещо трябва да бъде направено за подобряването му. Навигационна система при сближението трябва да се добави което би сближило кораба по-близко до Марс но това означава повече изисквания за мощност, което от своя страна би добавило излишно тегло.
Планетен орбитален апарат е третото предложение. Това би искало нов елемент, ретроракети. Веднъж щом апаратът достигне планетата ракетите трябва да се запалят така че да може да навлезе в орбита. Дори и това да бъде внедрено теглото на кораба ще нарасне и няма да може да го поеме ракетата Атлас-Центавър.
Спускаем апарат е четвъртото предложение което би искало още по-развита технология която няма да е готова за началото на 60-те години. Други проблеми са как инструментите да бъдат запазени при навлизането в марсианската атмосфера и как кораба да комуникира от повърхността.
След като проучва четирите варианта Гейтс отбелязва:
„Единия вариант е (а) да бъде поставен главния кораб в орбита около планетата и да насочим спускаемата капсула към атмосферата след което тя ще кацне на повърхността, (б) главния кораб може да се използва за да постави капсулата в орбита около планетата и (в) главния кораб да облети планетата и изпрати спускаема капсула, която да навлезе в атмосферата“
От тези варианти Лабораторията за реактивно движение счита че облитането с капсула е най-обещаващия вариант. Орбитален+спускаем апарат е твърде амбициозен, а облитане с орбитална капсула не би изпратила достатъчно данни освен тези изпратени при облитането. Концепцията за двете отделни капсули се превръща в много атрактивна и става основна за Маринър Б.
През лятото на 1960 година има увереност в НАСА че Центавър може да бъде построен в срок и Техническия екип поръчва още четири степени Центавър освен тези шест, които са в поръчката. По-късно през годината, обаче, Атлас-Центавър започва да проявява проблеми. По време на първия тест през ноември процедурна грешка довежда до запалването само на един от двата двигателя. Незапаленото гориво експлодира, унищожавайки и двата двигателя. Само след още две експлозии същността на проблема е разбрана и той е коригиран.
Експлозиите отлагат тестовия полет на Атлас-Центавър от юни до декември и всички проекти свързани с ракетата са повлияни в негативен аспект. Освен това предсказаната товароподемност не отговоря на очакваната. Докато дизайна на лунните сонди Сървеър и марсианските Маринър Б е променен за да съвпадне с възможностите на ракетата друг проблем излиза на глава. 1962 година с изстрелването към Венера наближава. Ситуацията с Центавър прави този полет невъзможен и алтернативни мисии трябва да се планират за 1962 година, но НАСА все още се надява за изпращане на Маринър А към Венера през 1964г.
Междувременно НАСА и Спейс Технолъджи изучават степента Ейбъл М, която би могла да бъде използвана с Атлас. Първоначално планирана за лунни мисии Ейбъл вече се планира за резервен вариант за Маринър А.
Тъй като постепенно става ясно, че Атлас-Центавър няма да е готова за полет през 1962 година Никс от щаба на НАСА и Шнайдермен от Лабораторията за реактивно движение се събират за да дискутират проблема. А Шнайдерман разбира от лунни сонди Рейнджър. Накрая двамата стигат до извод че космически апарат от класа на Рейнджър заслужава особено внимание. Никс одобрява проучването на ракета Атлас-Аджена за такава мисия.
Ние не бива да забравяме политическото желание на САЩ да победи СССР така че трябва през 1962 година да бъде изстрелян безпилотен космически кораб на всяка цена, но вместо към Марс полетът трябва да е към Венера, защото е по-близо и иска по-малко гориво. На 28 август 1961 година Лабораторията за реактивно движение одобрява мисия, която да лети с ракета Атлас-Аджена, базирана на лунния Рейнджър и взаимствайки характеристики от Маринър А. Този космически апарат, наречен Маринър-Р би носил 11 килограма инструменти. Изстрелването през 1962 година не би повлияло на графика на лунните сонди Рейнджър.
Първата успешна мисия към Венера, Лунните провали
На 31 август 1961 година са предприети три стъпки. Одобрен е проекта Маринър-Р, спрян е Маринър-А, а Маринър-Б е одобрен за полет към Марс или Венера през 1964 година. След по-малко от 11 месеца са построени два безпилотни кораба от типа Маринър-Р. Изстрелванията са насрочени за 22 юли и 27 август 1962 г. Първият космически апарат обаче аварира поради проблеми по време на изстрелването. Вторият космически кораб за малко да претърпи нова катастрофа, но наземния екип коригира проблема по време на изстрелването и степента Аджена успешно се отделя от Атлас. Маринър-Р-2, вече наричан Маринър 2 поема своя дълъг и успешен път към Венера.
Успехът е необходим на всяка цена. Първите три лунни мисии на Рейнджър са провал, а Рейнджър 4 се разбива на невидимата страна на Луната без да изпрати научни данни. Тогава критиката по адрес на НАСА и нейната лунна и междупланетна програма вече е била достигнала до големи размери. Успехът на Маринър 2 обаче връща доверието в агенцията. Според администратора на НАСА Маринър 2 е „най-важния и възможно най-грандиозния научен проект до този момент“.
Маринър 2 изпраща голямо количество научни данни от Венера. Става ясно, че температурата на повърхността е много висока – 415 градуса по Целзий. Тези температури не правят Венера благоприятна за търсене на извънземен живот, затова екзобиолозите считат че Марс е много по-подходящ кандидат за тази цел.
Докато екипът на Маринър 2 се радва на успех проблемите с Центавър продължават. На 9 април 1962 година НАСА отново преразглежда плановете на Маринър. Мисията Маринър-Б с кацане на Марс е отложена до 1964 година, а Венерианската мисия е променена на още един кораб от серията Маринър-Р.
Научна организация и апарати към Марс
Маринър-Б изисква два различни типа експерименти – тези, които трябва да бъдат внедрени на облитащата капсула и тези, които трябва да бъдат внедрени на спускаемата капсула. НАСА обаче няма строга процедура за това какви точно инструменти да подбере за мисията. През март 1961 година Нюъл от Комитета по управлението на космическите науки пише до Одишоу от Космически науки за това какво трябва да лети на Маринър-Б. Нюъл информира Одишоу че текущите планове включват облитащ апарат и спускаема капсула. Облитащата капсула трябва да премине на 11 000-16 000 километра от Марс. Ако мисията лети без спускаема капсула тя би могла да носи 80 килограма научни инструменти. Ако спускаема капсула е внедрена близо 23 килограма се заделят на повърхността но остава неясно какъв товар облитащия модул може да носи. Нюъл моли Космически науки да преразгледа проблема и да предложи списък с научни инструменти.
След като отговорът е получен става ясно, че мисията има две главни цели – първата е да проучи самата планета Марс, другата е да проучи междупланетното пространство. По-голям приоритет има „фотографирането на планетата, установяване на атмосферната структура и да бъдат определени основните свойства на повърхността й“. Експериментите по време на облитането трябва да включват проучване на магнитното поле, атмосферата, радиацията, полярните сияния. След пет дни дискусии ето списъка с инструменти който се появява:
-
Облитащ модул
Научен пакет за радиацията
Научен пакет за космически прах
Фотографска камера
Магнетометър
Инфрачервен спектрометър
Ултравиолетов спектрометър
-
Капсула
Телевизия
Екипировка за измерване на температурата и налягането по време на спускането
Радарен висотомер
Масспектрометър
Газ-хроматограф
Лятото на 1961 година минава доста бързо. Юрий Гагарин излита на 12 април 1961 година и това поразява американците за пореден път понеже СССР отново повежда в космическата надпревара. На 26 май 1961 година Кенеди държи знаменитата си реч че нацията трябва да изпрати човек до Луната и да го върне безопасно на Земята до края на десетилетието. Администратор Джеймс Уеб, наследника на Гленан подрежда приоритетите на агенцията така че тя да поддържа визията на Кенеди за достигане на Луната. Тази промяна води и до цялостна реорганизация на агенцията.
(...)
А сега да се върнем на проблемите с Центавър. За 1963 година полетът на Маринър-Б и мисията до Венера за 1964 година е спряна.
След поредица от 10 отлагания на първия тестов полет на Атлас-Центавър, НАСА опитва отново на 8 май 1962 година. 56 секунди след излитането ракетата експлодира и до късното лято на същата година се решава че не може да се разчита на Центавър за полет до Марс през 1964. Сега плановете са за полет до Венера през 1965 година на Атлас-Центавър с Маринър-Б ако ракетата е готова. Наместо това през 1964 година ще бъде изстрелян към Марс малък апарат с помощта на Атлас-Аджена наречен Маринър-С.
(...)
Маринър 4 – поразяващ успех, първата мисия до Марс
Маринър-С всъщност представлява орязана версия на Маринър-Б без спускаемата капсула. Въпреки че е доста по-малък и прост отколкото НАСА очакват Маринър-С ще изпрати към Земята първите снимки от Марс. Маринър-С – първата мисия до Марс след изморителна битка с проблемни ракети скоро ще стане реалност. Построени са два космически кораба от типа Маринър-С и те получават номера Маринър 3 и Маринър 4.
Вляво: космическият кораб Маринър 4 по време на тестове. Вдясно: момента на изстрелванe. Credit : NASA
Но в деня на изстрелването проблемите започват. Маринър 3 е изстрелян на 5 ноември 1964 година и след час става ясно че няма мощност от слънчевите панели. Бързо се установява че носовата протекция на ракетата не се е отделила от кораба. Опитите да освободят космическият кораб са неуспешни.
Работейки интензивно през оставащите дни работниците модифицират носа на ракетата на Маринър 4 и той успешно излита на 28 ноември. Този път всичко върви по плана. Степента Аджена се запалва и Маринър 4 поема по своя дълъг курс към Марс.
Седем месеца и половина отнемат на Маринър 4 да достигне Марс. 260 килограмовия космически кораб се среща с планетата на 14 юли 1965 година. Близо 22 изображения са получени от телевизионната камера на разстояние 10 000 до 17 000 километра от Марс. След като се запаметяват на лента те започват да бъдат предавани към Земята още на следващия ден. За осем и половина часа Лабораторията за реактивно движение получава битове електронни данни, които впоследствие се трансформират във визуални изображения. Изображенията показват терен покрит с кратери.
Какво може да се научи от близо 22 изображения на Марсианската повърхност, покривайки само 1% от нея? НАСА вече са били предупредили обществеността, че снимките няма да са с достатъчно голяма разделителна способност за да разрешат проблема дали има живот на Марс или няма, но поясняват че могат да предвидят дългоочаквания отговор за известните канали на Скиапарели, което дава надежда че изображенията може да са наистина интригуващи.
Снимки от Маринър 4 показващи кратери. Credit : NASA
За хората-търсачи на извънземен живот снимките на Маринър 4 са силно разочароващи. Тъй като от района на петата до петнадесетата снимка има близо 70 кратера със значителна големина това показва, че поне част от повърхността на Марс е покрита с кратери. Телевизионният екип потвърждава, че на снимките не се виждат особености характерни за Земята като планини, големи долини, континентални плочи, океани. И със сигурност на малкия регион, заснет от Маринър 4 няма и канали.
От тези снимки човек може да си направи следните заключения:
-
Марс прилича повече на Луната отколкото на Земята. Въпреки това понеже Марс има атмосфера изследването на планетата може да даде доказателства каква е била ранната еволюция на Земята.
-
Поради аналогията с Луната голяма част от кратеристия терен на Марс трябва да бъде много древен – може би на 2-3 милиарда години.
-
Данните на Маринър 4 показват, че в миналото нямало атмосфера, значително по-плътна от настоящата, която да е била характерна за планетата веднага след формирането на повърхността.
В този ред на разсъждения трудно е да се вярва че свободна вода в количества достатъчни за формирането на потоци или океани може да е съществувала на Марс някога. Наличието на такава вода би причинила масивна ерозия на цялата повърхност.
-
Повърхността на Марс е в голяма степен неактивна. Това е съвместимо с отсъствието на магнитно поле според данните на магнетометъра.
-
Снимките на Маринър 4 нито доказват, нито отхвърлят възможното съществуване на живот на Марс. Търсенето на фосилни форми наистина изглежда малко обещаващо ако марсианските океани никога не са съществували. От друга страна ако марсианската повърхност е наистина в примитивна форма тя би могла да бъде единствената в Слънчевата система която да има следи за формирането на органични вещества, следи, които отдавна са изчезнали от Земята.
.
Източник: История към НАСА