40 éve

Érdekes, Technika

A Viking űrszondák élethű modellje

A Viking–1 az Egyesült Államok első olyan űrszondája volt, amelyet a NASA a Mars felszínére küldött. A szonda felbocsátására szervezett Viking-program keretében Viking–2 néven egy ikerszonda is sikeresen Marsot ért. A páros küldetés célja a marsi élet nyomainak felkutatása volt.

Az USA első, leszállásra szánt marsszondája két fő egységből állt: leszállóegységből és keringő egységből. A szonda együttesen elérte a 3527 kg-os tömeget, amelyből a leszállóegység 572, a keringő egység 883 kg üres tömeget képviselt. A szondával az első hosszútávú, komplex marsi megfigyelési program végrehajtását irányozták elő a tervezők. A leszállóegység/keringő egység páros egymást kiegészítve mind lokális, mind globális információkat tudott szolgáltatni a vörös bolygóról.

A szonda leszállóegységét a marsi légkörbe való belépés túlélésére, sima talajtérésre és végül tudományos program elvégzésére tervezték. A szonda teste egy szabálytalan hatszög alakú vázszerkezetre épült: a hatszög hosszabbik oldalon 1090 mm, a rövidebb oldalon 560 mm volt. A talajon három, lökéscsillapítóval felszerelt, 1,3 méter magas láb tartotta meg a szondát, amelyek kör alakú talpakban végződtek. A földi felszállás előtt gondosan sterilizálták a leszállóegységet, majd hermetikus burkolattal látták el, amely az ellen védte az egységet, hogy valamilyen földi mikroorganizmus hozzáférkőzhessen és azt elvigye a Marsra (és esetleg azt mutassa ki marsi élőlényként a kísérletek során). Ilyen földi mikrobafertőzés egyébként korábban a Surveyor-programban is történt, a Surveyor–3 a Holdra vitt streptococcus mitis baktériumokat.

A leszállóegység leszállás közbeni önálló repülését több rakétarendszer biztosította. A fékezőrakéták négy külön csokorban helyezkedtek el a testen, összesen 12 fúvókával. A rendszer 32 kN tolóerőt produkált, ezzel 180 m/s-os sebességváltozásra tudta késztetni a nagy tömegű szondát. Emellett a program szerint a szerkezet különböző tengelyek körüli elfordítását is ezen fúvókák aszimmetrikus működtetésével lehetett megoldani. A hajtóanyag hidrazin volt. A leszállás utolsó fázisában bekapcsolódó leszállórendszer rakétáiból hármat szereltek 120 fokonként a szonda vázára. Ezek a hidrazin-hajtóművek sokkal erőteljesebbek voltak, és a tolóerejük is változtatható volt 275 N és 2667 N között. A hajtóanyagul használt hidrazint felszállás előtt tisztítási eljárásnak vetették alá, hogy a talajjal érintkezve ne szennyezze be azt.

A Viking–1 keringő egysége kettős feladatot látott el. Egyrészt maga is tudományos megfigyelési programot végzett, másrészt rádiós átjátszó állomásként funkcionált a leszállóegységnek. Felépítése a Mariner–9-en – egy 1971-ben a Marshoz küldött sikeres szondán – alapult. Az alap platform, az űrszonda teste egy 2,5 méter fesztávolságú nyolcszög volt, négy hosszabb (1397 mm-es) és négy rövidebb (508 mm-es) oldallal. Az alap platformon összesen 16 különböző moduláris műszerrekeszt helyeztek el – hármat-hármat a hosszú, egyet-egyet a rövidebb oldalakon. A keringő egység (leszálló egység alul levő csatlakozási pontjától a hordozórakéta felül elhelyezett rögzítési pontjáig – 3,29 m magas volt. A kibocsátott napelemtáblákkal 9,7 m fesztávolságú volt. Tömege feltöltve 2328 kg volt, amelyből a hajtóanyag 1445 kg-ot tett ki.

A tudományos műszerek egy csoportjának (a légköri vízpára mérőeszközének, az infravörös térképező kamerának és a látható fény tartományában működő kamerának) külön, hőmérsékletszabályozott, forgatható rekeszt alakítottak ki a fő platformon. A műszerpark összesen 72 kg-ot tett ki az össztömegen belül.

A Viking–1 programját eredetileg nem szabták hosszúra a tervezők, a leszállóegység 60 napos, a keringő egység 90 napos küldetést kapott. Ezzel szemben a berendezések hosszú élettartama miatt a küldetést évekkel lehetett kiterjeszteni, a keringő egységét 4 évvel, a leszállóegységét több mint 6 évvel.

A Viking űrszonda egy Titan/Centaur rakétán indult Cape Canaveral-ről 1975. augusztus 20-án. A repülés 10 hónapig tartott, addig a szonda készenléti állapotban működött.

Öt nappal a Mars körüli pályára állás előtt aktiválódott a szonda kamerája és ekkor láthatott először az emberiség jó felbontású, színes felvételeket a külső bolygószomszédunkról. 1976. június 19-én kezdett Mars körüli pályára állni. Kezdetben 1514x50 300 km-es elnyújtott ellipszis volt, amelyet 42,6 óra alatt járt be. Később, június 21-én a pontosabb leszállás érdekében tovább alakították a Mars körüli pályát, a végső pálya 1514x32 800 km, a keringési idő 24 óra 39 perc 36 mp volt.

A fényképezés mellett a légkörről is globális adatokkal szolgáltak a keringő egységek. A Viking–1 infravörös hőtérképező kamerájával a felszíni és légkörbeli hőeloszlást, a légköri vízpára-érzékelővel pedig a légkör nedvességtartalmának eloszlását vizsgálták. A megfigyelések felfedték, hogy az északi jégsapka főként vízjégből áll, nem pedig szilárd szén-dioxidból (szárazjégből), mint ahogy azt korábban feltételezték.

A Viking űrszondák olyan hatalmas mennyiségű adatot szolgáltattak az évekig tartó működésük során, hogy azok teljes körét a mai napig nem dolgozták még fel a tudósok. Az eddig feldolgozott adatokból néhány fontos következtetés azonban már levonható:

• A Mars felszíne egy vasban gazdag, nagymértékben oxidálódott agyagrétegből áll, amely nedvesség jelenlétében szabadjára engedi a megkötött oxigént.
• A felszínen nem sikerült szerves molekulákat kimutatni (a legprimitívebb életnek sem volt nyoma).
• A korábban távérzékeléssel sosem detektált nitrogén a marsi légkör fontos összetevője.
• A marsi felszín rendkívül lassan változik, sokkal lassabb az erózió, vagy más felszínformáló erő hatása, mint a Földön.
• A vízpára koncentrációja az évszakok során változik és a legnagyobb koncentráció a földrajzi helyek között vándorol. A nyár közepén az északi jégsapka pereme közelében a legnagyobb a koncentráció, amely a nyár második felében és ősszel az egyenlítő felé vándorol, miközben akár 30 százalékkal is csökken.
• A marsi légköri nyomás 30 százalékkal is változik egy marsi év alatt, ahogy a szén-dioxidgáz kifagy a sarki jégsapká(k)ban, majd újra szublimál a légkörbe.
• Az északi jégsapka főként vízjégből áll, a déli jégsapka viszont kifagyott szén-dioxidból.
• Míg a vízpára főként csak az északi féltekén van jelen nagyobb mennyiségben a légkörben, addig maga a víz valószínűleg az egész marsgömbön megtalálható, felszín alatti (permafroszt) formában.
• Az északi és a déli félgömb teljesen különbözik klímájában. Az északi félgömb páradúsabb, a déli szárazabb.
• A porviharok, amik akár az egész bolygót elborítják, főleg a déli félgömbről indulnak ki.
• A marsholdak alacsony sűrűségűek, ez átlagosan 2 g/cm3. Ez arra utal, hogy nem együtt keletkeztek a bolygóval, hanem befogott aszteroidák.
• A szondák leszálló és keringő egységeinek rádiójeleit vizsgálva igazolták Albert Einstein relativitáselméletét, mivel a pálya egyes pontjain a Nap gravitációja által elhajlított rádióhullámok hosszabb idő alatt értek el a Földre, mint amikor a Naptól távol tartózkodott a szonda. Ez a teszt 0,1 százalékos hibahatárral dolgozott, azaz minden korábbinál pontosabban volt képes igazolni, vagy cáfolni az einsteini elméletet.
• 
•