Викинг (КА)

«Викинг» в полёте

Программа «Викинг» — космическая программа НАСА по изучению Марса, в частности, на предмет наличия жизни на этой планете. Программа включала запуск двух космических аппаратов — «Викинг-1» и «Викинг-2», которые должны были провести исследования на орбите и на поверхности Марса. Аппараты были запущены в 1975 году; «Викинг-1» проработал до 1980 года, а «Викинг-2» — до 1982 года. Программа «Викинг» была одной из наиболее информативных и успешных миссий на красную планету, хотя ей и не удалось обнаружить на Марсе жизнь.

Устройство и характеристики аппаратов

Общая масса аппарата при взлёте — 3530 кг, включая 1445 кг топлива. После отделения спускаемого аппарата и посадки масса спускаемого аппарата — 600 кг, масса орбитальной части — 900 кг. Орбитальный блок «Викинга», созданный на базе станции «Маринер-9», имел высоту 3,35 м и размах панелей с солнечными элементами 9,75 м; спускаемый аппарат имел высоту 2,1 м и максимальный поперечный размер 3 м.

Карл Саган у модели спускаемого аппарата «Викинг»

Орбитальная часть имела реактивный двигатель тягой 136 кг. Электроэнергию для орбитальной части вырабатывали солнечные панели, для спускаемого аппарата — плутониевые батареи, содержащие радиоактивный плутоний-238.

На орбитальном блоке были установлены две телевизионные камеры (разрешение при съёмке с высоты 1500 км достигало 40 м), инфракрасный спектрометр для регистрации водяных паров в марсианской атмосфере и инфракрасный радиометр для получения тепловой карты планеты.

Орбитальная часть также служила для ретрансляции информации, передаваемой со спускаемых аппаратов. Пропускная способность — около 10 кбит/с. В то же время, спускаемые аппараты могли связываться с Землёй и непосредственно, но с гораздо более низкой скоростью (менее 1 кбит/с).

В системе обеспечения мягкой посадки спускаемых аппаратов использовались радиолокационный высотомер и радиолокатор, а также 8 реактивных двигателей тягой по 4,5 кг для обеспечения схода с орбиты, 6 двигателей ориентации тягой по 4,5 кг, 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 верньерных реактивных двигателя регулируемой тяги (40—260 кг) для торможения с высоты ~1,2 км после отделения парашюта.

На спускаемом аппарате были 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 фототелевизионные установки (ФТУ);
• приборы для метеорологических исследований, измеряющие давление, температуру, скорость и направление ветра у поверхности;
• сейсмометр;
• газовый хроматограф в сочетании с масс-спектрометром для идентификации по молекулярному весу органических веществ, входящих в состав проб грунта, а также для анализа проб атмосферных газов;
• рентгеновский флуоресцентный спектрометр для идентификации 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 траншей. Скребок позволял также определять механические характеристики грунта, а магниты, установленные на скребке, — собирать частицы магнитных материалов для последующей съёмки их ФТУ с использованием увеличивающего зеркала.

Научные результаты

Заснеженная пустыня на Марсе. Снимок Викинга-2

«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.

Знаменитое Лицо на Марсе, заснятое аппаратом Викинг-1

Во втором эксперименте часть пробы загружалась в резервуар с питательным бульоном, в котором имелись радиоактивные атомы. Анализатор детектировал выделявшиеся газы и обнаружил увеличение двуокиси 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. Марсианский углекислый газ ¹²С заменялся на радиоактивный ¹⁴С, грунт 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.

Орбитальные модули обнаружили геологические образования, очень напоминающие следы водной эрозии, в частности, русла высохших рек. Посадочные аппараты в течение нескольких лет вели наблюдения, дав, в частности, множество ценных сведений о марсианской погоде.

Ссылки

Страница «Викингов» на сайте НАСА