Mariner-9

 Most egy olyan űrszondáról lesz szó. melynek képei nemcsak a Marsról, hanem holdjairól is szenzációs képekkel és információkkal szolgált. Bebizonyosodott a két kis holdról, hogy ezek valójában természetes eredetűek. 

 

A Mariner-8 sikertelen 1971-es indítását követően ugyanabban az évben, május 30-án a Mariner-9-et is felbocsátották Floridából. A hordozórakéta ekkor is Atlas-Centaur SV 3C típusú volt. Felépítése megegyezett a Mariner-7-ével. Az 1971-es ún. indítási vagy startablak különösen kedvező volt, hiszen egyrészt nagyobb tömegű űreszköz felbocsátására adódott lehetőség – azonos hordozó mellett -, másrészt megoldható volt a szonda közvetlen indítása is (a sorozat előző tagjai mind először ún. parkolópályára álltak a Föld körül, és innen indították hajtóműveikkel ezeket a Mars felé). A szonda tömege 1031 kg, mely a Marsnál 520 kg-ra csökkent. Ez volt az első űreszköz, mely pályára is állt a bolygó körül. Azaz megérkezését követően – 1971. november 13-án – a Mars első mesterséges holdja lett. Ez lehetővé tette az égitest hosszabb távú vizsgálatát. A szonda marsközelpontja 1650 km-re, marstávolpontja 16860 km-re volt a felszíntől, 719,47 perc alatt kerülve meg a bolygót. Mivel pályahajlása 64,4° volt, így „ráláthatott” a sarki sapkákra is. Még mielőtt továbbmennénk, szükségesnek látszik néhány alapvető dolgot áttekintenünk, mely szükséges a Mars – és egyben a bolygóközi – utazások lebonyolításához. Az űreszköz lényegében ún. Hohmann-pályán jutott el a Marshoz. Ez gyakorlatilag egy olyan ellipszis, amelynek napközelpontjában (perihéliumában) a Föld, naptávolpontjában (aféliumában) pedig a célbolygó – jelen esetben a Mars – található. Tehát a Hohmann-ellipszis kívülről érinti a Föld, és belülről a Mars pályáját. Az ilyen módon mozgó űreszköz is a Kepler-törvények szerint viselkedik. Azaz perihéliumban gyorsabban, aféliumban pedig lassabban mozog. A Hohmann-ellipszis fél nagytengelye a Föld és a célégitest pályájának fél nagytengelyéből átlagszámítással adható meg

 .Ennek ismeretében a keringésidő is kiszámítható Kepler III. törvénye segítségével. Ebből tovább következik, hogy a szonda utazási ideje nyilvánvalóan ennek a fele.

Említettem már az indítási ablak – vagy startablak – fogalmát is. Ennek a Hohmann-pályán történő mozgásnál van szerepe. Ugyanis a bolygóközi szondákat ilyen esetben nem lehet tetszőleges időpontokban indítani, csakis ezekben. Ez egy olyan időtartam, amikor az űreszköz útnak indítva úgy érkezik meg a célégitest távolságába, hogy akkor az égitest is ott tartózkodik. A Hohmann-pályán való mozgás ún. energiaminimumos mozgás, vagyis a kezdeti löket megadása után nincs szükség további meghajtásra, hiszen a szonda mesterséges égitestként a Nap gravitációs terében mozog. Hátránya azonban, hogy a leghosszabb utazási időt igényli, mert gyakorlatilag a pálya túlsó felén kell találkoznia a célobjektummal (l. ábra!). Az út lerövidíthető, ha a találkozás pillanatában a célpont perihéliumban van. Ilyenkor nagyobb lehet a hasznos teher tömege is, vagyis több tudományos műszert szállíthat magával az űreszköz. Elméleti értelemben a startablak időtartama mindössze egyetlen pillanat, de a valóságban akár néhány hétig is „nyitva maradhat” az indítandó szonda számára. A Mars-repüléseknél ez pl. akkor van, amikor a Mars a Naptól nézve kb. 44°-kal előbbre jár pályáján, mint a Föld (ekkora az eltérés heliocentrikus hosszúságban nézve). A Mars felé a startablakok 23-25 havonta ismétlődnek (nagyjából ennyi a bolygó keringési ideje is). Az űrszonda a Hohmann-pályán mozogva 180° heliocentrikus hosszúságot fut be, eközben a Vörös bolygó kb. 136°-ot halad pályája mentén. Mivel a célobjektumok pályasíkjai zömmel nem a földpálya (Ekliptika) síkjában vannak, ezért legtöbbször pályamódosításokra van szükség útközben. A szonda pályáját tehát úgy kell megválasztani, hogy a Mars pályájának az a pontja, ahol a Hohmann-ellipszis érinti, a földpálya síkjába essen, vagy az eszköznek ki kell lépnie az Ekliptika síkjából („gyors pálya”). Az első lehetőség akkor adott, amikor a bolygó pályáján az ún. felszálló és leszálló csomókban tartózkodik (e pontokban a bolygópálya metszi az Ekliptikát). Ám ez viszonylag ritkán teljesül. Így a Hohmann-pályától való eltérés és a pályakorrekciók miatt az űrszondák repülési ideje némileg különbözik az ideális energiaminimumos mozgásra vonatkozóétól, mely a Mars esetében 258,9 nap (ettől függetlenül ezt is annak tekinthetjük, és a továbbiakban is gyakran fogom használni a pálya megadásánál és leírásánál). Az űreszköznek ilyenkor 11,59 km/s sebességgel kell indulnia a Földről – ez a Naphoz viszonyítva 32,77 km/s – ra nő. A szonda a Mars távolságában jóval lassabban mozog, mint maga a bolygó. Ezért a Mars közelében nem fékezni, hanem gyorsítani kell annak érdekében, hogy utolérjük pályáján. A megfelelő távolságban pedig a sikeres pályára állás érdekében fékezés szükséges. A Mariner-9 is így jutott el és állt pályára a Mars körül, de sok utána következő Mars-szonda is (kivételt képeztek a MPF, a MER-ek, a Mars Polar Lander, és a Phoenix is, ezek ugyanis nem vittek magukkal orbitert).

A Mariner-9 2,13 m-es hosszúságú napelemekkel rendelkezett, melyek a start pillanatában a hordozórakéta orrkúpjában összecsukott állapotban voltak. Tudományos műszerei: nagy látószögű kamera (11°×14°-os látómezejű, 50 mm-es fókusztávolságú eszköz, mely szűrők segítségével nyolc színben készíthetett felvételeket), nagyfelbontású kamera (1,1°×14°-os látómezővel és 508 mm fókusztávolsággal ellátott berendezés), ultraibolya spektrométer (a marsi felsőlégkör UV-sugárzásának mérése a TV-kamerákkal párhuzamosan), infravörös radiométer (a Mars-felszín – és ellenőrzésként a világűr - hősugárzásának mérése a TV-kamerákkal párhuzamosan), infravörös interferometrikus spektrométer (az előzőekkel párhuzamosan szerelve a kis látószögű kamera által fényképezett területről készített színképeket). Az adatok egy magnetofonon kerültek rögzítésre, melyeket a megfelelő időben a fedélzeti számítógép utasítására kisugározták a Föld felé (bár nagyon lassú ütemben). Navigációra a Canopust és a Napot használták – a Mars mellett. Pályamódosításra a hideggázzal működő segédhajtóművek szolgáltak. A rádiókapcsolatot a Földdel több rádióadó és 3-féle antenna biztosította. Legfontosabb közülük az 1 méteres parabolaantenna, mely a tudományos adatokat továbbította 2295 MHz-en.

A Mariner-9 segítségével sikerült elkészíteni a Mars első teljes topográfiai és geológiai térképét, bár a szonda a bolygó felszínének „csak” 80-85%-át tudta fényképezni. Számos egzotikus felszíni formát is felfedeztek és vizsgáltak általa: adatai alapján az Olympus Mons óriásvulkán legalább 25 km magasnak adódott, valamint felfedeztek kiszáradt folyómedrekre emlékeztető alakzatokat, és a Valles Marinerist is (ennek nyugati szakasza látható a szonda által készített 3.képen). Ez utóbbi nevét a Mariner-9 után kapta valamivel később, korábban Coprates-hasadék néven vált ismertté a szonda képei által. Ezt az elnevezést a völgyrendszer 7. szakasza őrzi Coprates Chasma névvel. Igazolódott, hogy a légkör főként CO₂-ból áll, de vízgőzt is tartalmaz. Képein fellelhetők olyan jelek is, melyek a víz egykori marsi jelenlétéről tanúskodnak. Ám a mi szempontunkból a lényegesebb, hogy elsőként készített részleteket is mutató felvételeket a Phobosról és a Deimosról. Bár ezek „nyers” változatai gyakorlatilag semmit nem mutattak a holdakból, a javított felvételeken már jól látható a Phobos erősen kráterezett felszíne és a Deimoson a két legnagyobb kráter, a Voltaire és a Swift is. A képek alapján utóbbi alakzatok szélei kissé fényesebbek környezetüknél, és attól talán némileg magasabban is vannak. Az űreszköz képein felfedeztek egy gerincet a Phoboson, mely a Kepler Dorsum nevet kapta. 1972. február 4-én lefényképezte a hold árnyékát, amint az égitest elvonul a Mars Aethiopis nevű régiója felett (12. ábra). Az árnyék 50km×210km átmérőjűnek adódott.

Annak ellenére, hogy a Mariner-9 küldetése 1972. október 27-én véget ért, az űreszköz a számítások szerint 2022-ig maradhat pályán anélkül, hogy belépne a légkörbe. Érdekesség, hogy a szonda küldetésének időszakában a Szovjetunió is két eszközt indított a bolygóhoz Marsz-2 és 3 néven. Ennek jegyében megállapodást kötöttek a NASA-val, mely szerint az egyes programok során megszerzett információkat kicserélik egymás közt. Mivel a Marsz-szondák és a Mariner-9 eltérő feladatokat végeztek a Mars körül, az egyezmény jelentős tudományos előrelépést eredményezett. A Mars és holdrendszere feltérképezését a Viking-űrszondák folytatták tovább.


Update: a várva várt Fobosz-Grunt start megtörtént, azonban egyelőre csak a Föld körüli parkolópályát érte el. Ha szoftverhiba okozta a malőrt, akkor még van remény a Mars-irányú gyújtásra - az ehhez szükséges üzemanyag természetesen megvan. Reméjük, minél hamarabb megoldódik a helyzet, és útnak indulhat az izgalmas eredményeket ígérő eszköz.Erről, és a Mariner-9-ről is még többet olvashattok a Mars-holdak kutatása című munkámból, melynek megjelenése év végén vagy jövő év januárjában várható.