Программа «Викинг»

Программа «Викинг» — космическая программа НАСА по изучению Марса. Программа включала запуск двух одинаковых космических аппаратов — «Викинг-1» и «Викинг-2», которые должны были провести исследования с околомарсианской орбиты и на поверхности Марса, в частности, поиск жизни в пробах грунта. Каждый «Викинг» состоял из орбитальной станции — на околомарсианской орбите и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией.

Программа «Викинг» завершала серии полётов космических аппаратов НАСА для изучения Марса в 1970-х годах, начало которым положил с пролётной траектории «Маринер-4» в 1964 году, продолжили с пролётной траектории «Маринер-6» и «Маринер-7» (1969) и первый искусственный спутник другой планеты «Маринер-9» в 1971—1972 годах. Автоматические марсианские станции «Викингов» — первые космические аппараты, успешно работавшие на поверхности Марса.

Космический аппарат «Викинг-1» был запущен 20 августа 1975 года с мыса Канаверал (штат Флорида). «Викинг-2» был запущен 9 сентября 1975 года. Перед полётом спускаемые аппараты были тщательно стерилизованы для предотвращения заражения Марса земными формами жизни. Марсианская станция размещалась внутри спускаемого аппарата, который помещался в герметичный кожух биологической защиты. Затем аппарат стерилизовали путём воздействия температуры 111 °C (232 °F) в течение 40 часов. Космический аппарат «Викинг-1» вышел на орбиту вокруг Марса 19 июня 1976 года, а «Викинг-2» — 7 августа 1976 года.

Продолжительность основной программы исследований «Викинг» планировалась в 90 дней после мягкой посадки, но каждый аппарат проработал значительно больше этого срока. Искусственный спутник Марса «Викинг-1» проработал до 7 августа 1980 года, автоматическая марсианская станция — до 11 ноября 1982 года (вследствие ошибки оператора при обновлении программного обеспечения автоматической марсианской станции направленная антенна опустилась вниз и связь с «Викинг-1» была навсегда потеряна). Искусственный спутник Марса «Викинг-2» работал до 25 июля 1978 года, автоматическая марсианская станция — до 11 апреля 1980 года.

Суммарные расходы на программу «Викинг» составили около 1 миллиарда долларов. В 1969 году расходы оценивались в 364 млн долларов^[1].

В честь программы была названа земля Викинга на Плутоне.

• Масса АMC при запуске: 3527 кг
• Масса орбитальной станции при запуске: 2328 кг (с учётом 1445 кг — массы топлива и газа для системы ориентации)
• Масса спускаемого аппарата с марсианской станцией при запуске: 1199 кг
• Масса орбитальной станции после отделения спускаемого аппарата: около 900 кг
• Масса автоматической марсианской станции: около 600 кг после мягкой посадки на Марс (масса без горючего — 572 кг)

Орбитальная станция (искусственный спутник Марса) создана на основе космического аппарата, разработанного по программе «Маринер Марс 71»^[исп.] (Маринер-8, Маринер-9). Установлен ракетный двигатель тягой 136 кг. Электроэнергию вырабатывали солнечные панели. Высота орбитальной станции — 3,35 м и размах панелей с солнечными элементами — 9,75 м.

На орбитальной станции установлены:

• узкоугольная телевизионная камера для получения снимков (разрешение 40 м при съёмке с высоты 1500 км);
• широкоугольная телевизионная камера для получения снимков;
• инфракрасный спектрометр для регистрации водяных паров в марсианской атмосфере;
• инфракрасный радиометр для получения тепловой карты планеты.

Искусственный спутник Марса также ретранслировал данные, передаваемые с автоматической марсианской станции. Пропускная способность — около 10 кбит/с. Автоматические марсианские станции могли связываться с Землёй и непосредственно, но с гораздо более низкой скоростью (менее 1 кбит/с).

Размеры спускаемого аппарата: высота 2,1 м и максимальный поперечный размер 3,6 м.

Для схода спускаемого аппарата с орбиты спутника Марса использовались 8 ракетных двигателей тягой по 4,5 кг, 6 двигателей ориентации тягой по 4,5 кг.

В системе обеспечения мягкой посадки использовались радиовысотомер и радиолокатор завершающего снижения и посадки, лобовой экран диаметром 3,6 м для аэродинамического торможения в атмосфере, парашют с куполом диаметром 16,2 м для торможения с высоты ~4 км после отделения лобового экрана и 3 ракетных двигателя с регулируемой тягой (40—260 кг) для торможения с высоты ~1,2 км после отделения парашюта. Использовались посадочные опоры с встроенными сотовыми амортизаторами из алюминия, которые сминаются при посадке, поглощая ударную нагрузку.

Электроэнергию для автоматической марсианской станции вырабатывали радиоизотопные термоэлектрические генераторы, содержащие радиоактивный плутоний-238.

На марсианской станции установлены научные приборы для исследований как на участке спуска в атмосфере Марса, так и после посадки на поверхность планеты. На участке спуска измерялись атмосферные давление и температура, определялся газовый состав атмосферы (с помощью масс-спектрометра), регистрировались ионы и электроны в марсианской ионосфере. Кроме того, определялся профиль плотности атмосферы.

Для исследований на поверхности Марса были предусмотрены:

• две телевизионные камеры с круговым обзором;
• приборы для метеорологических исследований, измеряющие давление, температуру, скорость и направление ветра у поверхности;
• сейсмометр;
• газовый хроматограф в сочетании с масс-спектрометром для определения по молекулярному весу органических веществ, входящих в состав проб грунта, а также для анализа проб атмосферных газов;
• рентгеновский флуоресцентный спектрометр для определения неорганических веществ, входящих в состав проб грунта;
• установка для поиска жизни в пробах грунта по таким признакам, как фотосинтез, обмен веществ и газообмен.

Для помещения в приёмные устройства последних трёх приборов проб грунта служил грунтозаборник, вынесенный на трёхметровой штанге и снабжённый скребком для прокапывания канавок. Скребок позволял также определять механические свойства грунта, а магниты, установленные на скребке, — собирать частицы магнитных веществ для последующей съёмки их телекамерой с использованием увеличивающего зеркала.

«Викинги» впервые передали с поверхности Марса цветные фотографии высокого качества. На них видна пустынная местность с красноватой почвой, усеянная камнями. Небо было розовым из-за света, рассеянного красными частицами пыли в атмосфере.

Основными элементами в почве, по данным рентгено-флуоресцентного спектрометра «Викингов», были кремний (13—15 %), железо (12—16 %), кальций (3—8 %), алюминий (2—7 %), титан (0,5—2 %).

Оба аппарата взяли образцы почвы в качестве проб для анализа на наличие жизни. Результаты оказались довольно неожиданными — выявлена относительно высокая химическая активность грунта, однако однозначных следов жизнедеятельности микроорганизмов обнаружить не удалось.

Эксперимент по газообмену выявил 15-кратное превышение выделения кислорода по сравнению с ожидаемым. Все известные науке земные формы жизни затрачивают определённое время на рост и воспроизведение, и потому это явление, вероятнее всего, объясняется чисто химическими реакциями в веществе богатой железом почвы.

Во втором эксперименте часть пробы загружалась в резервуар с питательным бульоном, в котором имелись радиоактивные атомы. Анализатор детектировал выделявшиеся газы и обнаружил увеличение диоксида углерода, почти такое же, как при анализе биологически активных образцов земной почвы. Но вскоре и в этом приборе уровень отчётов упал почти до нуля.

В третьем эксперименте регистрировалось поглощение изотопа углерода ¹⁴С предполагаемыми органическими соединениями марсианского грунта. Грунт приводился в контакт с углекислым газом, содержащим радиоактивный углерод ¹⁴С вместо обычного ¹²С, и освещался светом, подобным солнечному. В земных условиях микроорганизмы хорошо усваивают углекислый газ. Затем проба грунта нагревалась, чтобы обнаружить усвоенный радиоактивный углерод ¹⁴С. На Марсе этот эксперимент дал неоднозначный результат: углерод то усваивался, то нет.

Кроме того, проводился эксперимент по обнаружению органических веществ (не обязательно в живой форме), который дал, в целом, отрицательный результат.

Основной вывод, который можно сделать по результатам этих экспериментов: либо количество микроорганизмов в местах посадок «Викингов» ничтожно мало, либо их нет вообще (аналогичные эксперименты в пустынных местностях на Земле однозначно указывали на наличие жизни).

После обнаружения в 2008 году перхлоратов в почве Марса (космическим аппаратом «Феникс») эксперимент «Викингов» был повторён с земным грунтом, взятым в Чили. К грунту были добавлены перхлораты, и результат в целом оказался похож на результаты, полученные «Викингами»^[2].

Автоматические марсианские станции в течение нескольких лет вели наблюдения, дав, в частности, множество ценных сведений о марсианской погоде.

Орбитальные станции обнаружили геологические образования, напоминающие следы водной эрозии, в частности, русла высохших рек.

Спирит

Оппортьюнити

Соджорнер

Викинг-1

Викинг-2

Феникс

Марс-3

Кьюриосити

Скиапарелли

• Викинг-1
• Викинг-2
• Исследование Марса — обзор исследования Марса классическими методами астрономии и с помощью космических аппаратов.
• Grand Tour (программа)

• Кондратьев К. Я. «Викинги» на Марсе. — Л.: Гидрометеоиздат, 1977. — 68 с.
• Ксанфомалити Л. В. Парад планет. — М.: Физматлит, 1997. — 256 с. — ISBN 5-02-015226-9.
• Viking '75 spacecraft design and test summary. Volume 1 Lander design — NASA Report
• Viking '75 spacecraft design and test summary. Volume 2 Orbiter design — NASA Report
• Viking '75 spacecraft design and test summary. Volume 3 Engineering test summary — NASA Report

• Программа «Викинг» на сайте NASA
• Программа «Викинг» на сайте Jet Propulsion Laboratory.
• On Mars.Exploration of the Red Planet 1958—1978 на сайте NASA.
• Viking Orbiter Views of Mars на сайте NASA.
• The Martian Landscape на сайте NASA.
• Viking Mission to Mars на сайте NASA.
• Viking computer systems на сайте NASA.
• Viking (англ.) в энциклопедии «Астронавтика»^[англ.].

В статье есть список источников, но не хватает сносок. Без сносок сложно определить, из какого источника взято каждое отдельное утверждение. Вы можете улучшить статью, проставив сноски на источники, подтверждающие информацию. Сведения без сносок могут быть удалены. (27 декабря 2010)