|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
HISTORIA TECHNOLOGII, TECHNOLOGII, OBIEKTÓW WOKÓŁ NAS
Kosmiczne laboratorium Mars Pathfinder. Historia wynalazku i produkcji
Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas Nawet starożytni astrolodzy i astronomowie byli zafascynowani dziwną, wydawałoby się, złowieszczo czerwoną planetą, tak odmienną od wszystkich innych planet Układu Słonecznego. Zainteresowanie wzrosło wielokrotnie, gdy w 1877 r. D.V. Schiaparelli „odkrył” sztuczne „kanały” na Marsie. Jednak zainteresowanie naukowców Marsa wywołało zupełnie inny powód. Wierzą, że zrozumienie wzorców ewolucji stałej skorupy i głębokiego wnętrza Marsa, badanie składu i historii atmosfery i hydrosfery jest kluczem do rozszyfrowania praw rozwoju i nie tylko Ziemi, ale także krok w kierunku zrozumienie historii całego Układu Słonecznego. Pierwsza automatyczna stacja trafiła na Marsa jesienią 1962 roku. To był sowiecki „Mars-1”. Ale nie udało jej się dotrzeć na „czerwoną” planetę. W latach 1965-1969 amerykańskie stacje Mariner-4, Mariner-6, Mariner-7 przesłały ponad dwieście obrazów „czerwonej” planety.
Droga na powierzchnię Marsa została zbudowana dopiero w 1971 roku. Ale dwa urządzenia zrobiły to na raz. Najpierw sowiecka automatyczna stacja „Mars-2” dostarczyła kapsułę na powierzchnię Marsa, a pojazd opadający następnej stacji radzieckiej „Mars-3” wykonał pierwsze miękkie lądowanie. W tym samym czasie naturalne satelity Marsa, Fobosa i Deimosa, zyskały sztuczne odpowiedniki: obie radzieckie stacje, wraz z amerykańskim statkiem kosmicznym Mariner-9, który przybył na Marsa, stały się jego pierwszymi sztucznymi satelitami. Pozwoliły ludziom po raz pierwszy zobaczyć Marsa z bliskiej odległości. Kolejne cztery sowieckie stacje automatyczne, uruchomione w 1973 r., udoskonaliły dane otrzymywane z orbit, a pojazd opadający jednej z nich, Marsa-6, po raz pierwszy zbadał atmosferę planety od wewnątrz. Tak więc kolejny etap eksploracji Marsa został przygotowany wspólnym wysiłkiem obu krajów – Związku Radzieckiego i Stanów Zjednoczonych. Wkrótce na Marsie wylądowały dwie sondy amerykańskich Vikingów. Przesłali na Ziemię kolorowe zdjęcia otaczającego terenu i przeanalizowali marsjańską glebę, określając jej skład chemiczny. W sumie Viking 1 i Viking 2 wysłały na Ziemię ponad pięćdziesiąt tysięcy zdjęć. Ale najważniejszą rzeczą w ich programie było poszukiwanie życia. Zautomatyzowani badacze próbowali znaleźć materię organiczną na Marsie. Wtedy można było przeanalizować tylko pył pokrywający powierzchnię planety, aby mniej lub bardziej dokładnie określić zawartość w nim żelaza, magnezu, wapnia, glinu, potasu, siarki i chloru. Pomimo tego, że stacje były oddalone od siebie o 6500 kilometrów, wyniki analizy były zbieżne. Stwierdzono, że pył ten, który prawdopodobnie pokrywa całą powierzchnię planety, jest produktem wietrzenia, niszczenia i mielenia maficznych (podstawowych) skał Marsa. Aby osiągnąć lepsze wyniki, konieczne było przebicie się przez warstwę pyłu marsjańskiego i określenie składu chemicznego ukrytych pod nią skał. W tym celu naukowcy z Instytutu Badań Kosmicznych Rosyjskiej Akademii Nauk pod kierownictwem R.Z. Sagdeev, Instytut Geochemii i Chemii Analitycznej Rosyjskiej Akademii Nauk pod kierunkiem V.L. Barsukov i wiele innych instytucji i organizacji stworzyło penetratory (od angielskiego słowa „penetrate” - penetrować). Są to specjalne, niewybuchowe pociski, wewnątrz których znajdują się urządzenia do analizy chemicznej. W penetratorach zainstalowano przyrządy do analizy chemicznej skał marsjańskich. Miał on dostarczać penetratory do celu za pomocą automatycznych stacji międzyplanetarnych i zrzucać je z pewnej wysokości tak, aby przebijały się na kilka metrów. Ale przed zrzuceniem penetratorów na Marsa postanowiono wykorzystać je do zbadania jego satelity Fobos. Jednak w 1989 roku radzieckie Phobos-1 i Phobos-2 zaginęły w kosmosie. W 1996 roku rosyjski Mars 96 rozbił się na Ziemi po wystrzeleniu. Tymczasem niemieccy, rosyjscy i amerykańscy naukowcy i projektanci, kierowani przez E. Rydera z niemieckiego Instytutu Chemii Maxa Plancka, zdołali do tego czasu stworzyć prawdziwy cud technologii analizy chemicznej na odległość dziesiątek milionów kilometrów z ziemi. To właśnie te analizatory zostały zainstalowane na zaginionym statku „Mars-96”. W rezultacie analizator został zainstalowany na amerykańskiej międzyplanetarnej automatycznej stacji Mars Pathfinder, która przygotowywała się do startu na Marsa. Ten lot otworzył wcześniej niedostępne możliwości. Rzeczywiście, skały marsjańskie w ekspedycjach wikingów były analizowane za pomocą instrumentów zamontowanych na metalowym ramieniu prętowym. Na wyciągnięcie ręki można było dokonać analizy tylko w sensie dosłownym. Penetratorzy, choć potrafią przenikać przez warstwę pyłu do podłoża skalnego, są w stanie dokonywać analiz tylko w pewnych ograniczonych punktach planety. W wyprawie Pathfinder miał wziąć udział amerykański łazik Sojourner. Na sześciokołowej maszynie o długości nieco ponad 50 centymetrów i wysokości 30 centymetrów zainstalowano baterię słoneczną, laboratorium do określania składu chemicznego skał marsjańskich oraz trzy kamery telewizyjne. Łazik miał objechać powierzchnię Marsa i na polecenie zatrzymać się na niezbędne pomiary. Oznacza to, że stało się możliwe badanie składu skał na dużym obszarze, na specjalnie wyselekcjonowanych obszarach. Należy zauważyć, że projekt jest stosunkowo tani - 266 mln dolarów - w porównaniu np. z kosztem zbliżającego się lotu amerykańskiego aparatu na Saturna - 1,48 mld dolarów. 4 lipca 1997 r. na powierzchni Marsa wylądowało amerykańskie laboratorium kosmiczne „Mars Pathfinder”. W ciągu prawie siedmiu miesięcy lotu Pathfinder przemierzył 78,6 miliona kilometrów przestrzeni kosmicznej. 4 lipca 1997 r. stacja weszła w atmosferę planety na wysokości 130 kilometrów bezpośrednio z toru lotu z prędkością 7,4 km na sekundę. Przed przegrzaniem (ze względu na opór powietrza marsjańskiego) stacja była chroniona osłoną termoizolacyjną. Spadochron otworzył się dziewięć kilometrów od powierzchni planety i tarcza została zrzucona. 10,1 sekundy przed lądowaniem, na wysokości 335 metrów, wokół lądownika napełniono poduszki powietrzne - amortyzatory systemu miękkiego lądowania. Na wysokości 100 metrów odpaliły silniki prochowe, które spowolniły upadek i oderwały spadochrony od lądownika. Po 4 sekundach moduł spadł na ziemię z prędkością około 21 metrów na sekundę, podskoczył na 15 metrów i po 16 skokach zamarł. Pocisk powietrzny został opróżniony i wciągnięty do aparatu. Laboratorium rozłożyło panele słoneczne, podniosło kamerę filmową na wysokość ludzkiego wzrostu i wypuściło miniaturowy łazik.
"Na miejsce lądowania stacji wybrano równinę" - pisze Ilja Winogradow w gazecie "Kommiersant" - noszącą imię greckiego boga wojny Aresa. Jest to najbardziej korzystne dla działania paneli słonecznych, które zapewniają działanie stacji. Pathfinder natychmiast ustanowił kilka rekordów. Stacja stała się pierwszym kosmicznym urządzeniem, które wylądowało na planecie bez wcześniejszego wejścia na orbitę; wypuściło spadochron z prędkością ponaddźwiękową; używała poduszek powietrznych podobnych do tych stosowanych w samochodach, ale większych rozmiarów, aby zmniejszyć skutki szoku przy lądowaniu. Świąteczna atmosfera, jaka panowała w NASA po udanym lądowaniu Pathfindera, została szybko zepsuta przez problemy, które pojawiły się w działaniu stacji. Materiał poduszki powietrznej, zaplątany na platformie startowej, uniemożliwiał zdalnie sterowanemu robotowi Sojourner dostarczonemu na Marsa, wyposażonemu w przyrządy do analizy spektralnej próbek gleby marsjańskiej, rozpoczęcie ruchu. Specjalistom NASA udało się utorować drogę, ale potem okazało się, że awaria głównego modemu robota doprowadziła do utraty możliwości zdalnego sterowania urządzeniem. Jednak tym razem NASA była na szczycie, łazik został wyniesiony na powierzchnię planety i zaczął przesyłać obrazy na Ziemię.” Na Ziemi z niecierpliwością wyczekiwano wyników pierwszej testowej analizy marsjańskiego powietrza. I oto dobra wiadomość. „Sejourner” wykazał prawie stuprocentowe stężenie dwutlenku węgla, tak jak faktycznie jest w atmosferze tej planety. Można było rozpocząć badania składu chemicznego skał Marsa. Do określenia składu skał marsjańskich postanowiono wykorzystać przenikliwe promieniowanie rentgenowskie. Sprzęt do tego, jego twórcy - niemieccy, rosyjscy i amerykańscy naukowcy nazwali APXS (spektrometr alfa-protonowo-rentgenowski). „Serce spektrometru APX”, pisze Yu.A. Shukoliukov w „Soros Educational Journal”, „zostało stworzone przez grupę rosyjskich badaczy kierowanych przez V. Radczenkę w Instytucie Reaktorów Atomowych w Dimitrowgradzie koło Uljanowsk. sztuczny pierwiastek chemiczny transuran kiur, a dokładniej , z jednego izotopu tego pierwiastka - kiur 244. Całkowita ilość zawartego w nim kiuru-244 jest taka, że źródło emituje prawie 2 miliardy cząstek alfa na sekundę, każda o energii około 6 milionów elektronowoltów. Przelatując przez badaną substancję, wiele cząstek alfa z łatwością wybija elektrony z wewnętrznych powłok K lub L atomów. Elektrony przeskakują do opuszczonych miejsc z wyższych poziomów energii z innych powłok elektronowych. Energia uwalniana jest w postaci kwantów gamma charakterystycznych promieni rentgenowskich. Każdy pierwiastek chemiczny z własnymi powłokami elektronowymi ma swoje widmo promieniowania - zestaw określonych kwantów energii. Do rejestracji tych kwantów wykorzystywany jest detektor – 256-kanałowy analizator energii. Każdy kanał w nim zlicza tylko „swoje” kwanty o określonej energii. Zbiór zliczonych ilości kwantów o różnych energiach to widmo rentgenowskie skały marsjańskiej. Nie jest to łatwe do rozszyfrowania, ponieważ jest wynikiem superpozycji widm różnych pierwiastków obecnych w próbce. Do interpretacji przygotowuje się wzorce o różnym, znanym wcześniej składzie chemicznym, a ich widma rentgenowskie porównuje się z widmem analizowanej skały. Zgodnie ze składem normy, której widmo jest najbliższe widmu badanej próbki, ocenia się zawartość pierwiastków w próbce. Obliczenia wykonywane są na komputerach za pomocą specjalnych programów. Analizator rentgenowski rejestrował widma. Mógł to robić tylko w temperaturach poniżej minus 30 stopni Celsjusza. W wyższej temperaturze analizator nie jest już w stanie dobrze rozróżniać kwantów o różnych energiach. Oczywiście możliwe było schłodzenie czujki za pomocą miniaturowej lodówki pokładowej. Ale w końcu postąpili inaczej. Aby oszczędzić cenną energię elektryczną na Marsie, postanowili wykorzystać fakt, że sama planeta staje się nocą ogromną lodówką o temperaturze dochodzącej do minus 80 stopni. Łazik był również wyposażony w detektor protonów i inny instrument, który wykorzystuje rozpraszanie cząstek alfa Rutherforda. Informacje otrzymane z trzech detektorów są następnie przesyłane do trzykanałowej jednostki elektronicznej zdolnej do ich przechowywania i przygotowania do transmisji na Ziemię. Do tego bloku potrzebny był pojemnik o wymiarach 7x8x6,5 centymetra. Jednocześnie sam spektrometr APX ma takie wymiary, że bez problemu mieści się w filiżance herbaty. Całe laboratorium ważące tylko 570 gramów. Przemieszczając się więc z jednego punktu do drugiego, „Sojourner” za pomocą spektrometru APX raz po raz analizował czerwono-brązowy pył odległej planety leżącej pod kołami. Pomiary wykonano w sześciu oddalonych od siebie lokalizacjach. Ale wszędzie skład chemiczny był prawie taki sam. Ale badaczy czekała niespodzianka. 6 lipca 1997 r. Sojourner wbił swój czuły elektroniczny nos, obrotowy przyrząd do składu chemicznego, w dość dużej skale. Ku zaskoczeniu badaczy Marsa, ta skała, nazwana Barnacle Bill, okazała się mieć skład chemiczny zupełnie inny niż oczekiwano od wszystkich poprzednich badań Marsa. Po raz pierwszy w historii nauki analizy marsjańskiego podłoża skalnego przyniosły rewelacyjny wynik - na Marsie znajdują się nie tylko skały maficzne. Uważa się, że kawałki skał w miejscu lądowania Pathfindera mogły zostać tam przyniesione przez strumienie wody z rzek, które niegdyś płynęły przez planetę, ze wzgórza położonego na południe, prawdopodobnie reprezentującego starożytną marsjańską skorupę. O jego starożytności świadczy obfitość kraterów po meteorytach. Nowe dane uzyskane w ekspedycji Pathfinder obaliły wcześniejsze wyobrażenia o Marsie. Okazało się, że skorupa „czerwonej” planety jest chemicznie podobna do skorupy ziemskiej. Możliwe, że na Marsie zachodziły procesy, pod wieloma względami podobne do zjawisk geologicznych na Ziemi. Chemiczne i petrologiczne cechy meteorytów marsjańskich są całkiem zgodne z takimi pomysłami. Autor: Musskiy S.A.
▪ Podnieś
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Atomy platyny utleniają tlenek węgla w temperaturze pokojowej ▪ Fujitsu sprzedaje dyski SSD pod własną marką ▪ Mówiący skaner wypowie tekst ▪ Bakterie wytwarzające plastik z roślin
▪ sekcja serwisu Ochrona odgromowa. Wybór artykułu ▪ artykuł Francoise Sagan. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Jak rosną szparagi? Szczegółowa odpowiedź ▪ Artykuł Jezioro Czad. Cud natury ▪ artykuł Kompaktowy bijący wykrywacz metali. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Wcześniej napisane liczby. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony