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Missionsart | Planetarischer Vorbeiflug |
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Operator | NASA / JPL |
Harvard-Bezeichnung | 1962 Alpha Rho 1 |
COSPAR ID | 1962-041A |
SATCAT Nr. | 374 |
Missionsdauer | 4 Monate, 7 Tage |
Eigenschaften von Raumfahrzeugen | |
Raumfahrzeugtyp | Mariner basierend auf Ranger Block I. |
Hersteller | Jet Propulsion Laboratory |
Masse starten | 202,8 kg |
Leistung | 220 Watt (bei Venus Begegnung) |
Beginn der Mission | |
Erscheinungsdatum | 27. August 1962, 06:53:14UTC ( 1962-08-27UTC06: 53: 14Z) |
Rakete | Atlas LV-3 Agena-B |
Startplatz | Cape Canaveral LC-12 |
Ende der Mission | |
Letzter Kontakt | 3. Januar 1963,7:00 UT ( 1963-01-04) |
Orbitalparameter | |
Referenzsystem | Heliozentrisch |
Perihelhöhe | 105.464.560 Kilometer (56.946.310 Seemeilen) |
Epoche | 27. Dezember 1962 |
Vorbeiflug an der Venus | |
Nächstgelegener Ansatz | 14. Dezember 1962 |
Entfernung | 34.773 Kilometer (18.776 Seemeilen) |
Seemann ← Mariner 1 Mariner 3 → |
Mariner 2 ( Mariner-Venus 1962), eine amerikanische Raumsonde der Venus, war die erste Roboter -Raumsonde, die eine erfolgreiche planetarische Begegnung durchführte.Als erstes erfolgreiches Raumschiff im NASA Mariner-Programm war es eine vereinfachte Version des Block I-Raumfahrzeugs des Ranger-Programms und eine exakte Kopie von Mariner 1. Die Missionen der Raumschiffe Mariner 1 und 2 werden manchmal als Mariner R-Missionen bezeichnet.Ursprüngliche Pläne sahen vor, dass die Sonden auf dem Atlas-Centaur gestartet werden sollten, aber schwerwiegende Entwicklungsprobleme mit diesem Fahrzeug erzwangen die Umstellung auf die viel kleinerezweite Stufe von Agena B. Daher wurde das Design der Mariner R-Fahrzeuge stark vereinfacht.Es wurden weit weniger Instrumente mitgeführt als auf den sowjetischen Venera- Sonden dieser Zeit - zum Beispiel ohne Fernsehkamera -, da der Atlas-Agena B nur halb so viel Hubkapazität hatte wie der sowjetische 8K78- Booster.Das Raumschiff Mariner 2 wurde am 27. August 1962 von Cape Canaveral aus gestartet und erreichte am 14. Dezember 1962 bis zur Venus 34.773 Kilometer.
Die Mariner-Sonde bestand aus einem sechseckigen Bus mit einem Durchmesser von 100 cm, an dem Sonnenkollektoren, Instrumentenausleger und Antennen angebracht waren.Die wissenschaftlichen Instrumenten an Bord des Raumfahrzeuges Mariner waren: zwei Radiometer (je eines für die Mikrowellen und Infrarotbereiche des Spektrums ), ein Mikrometeoriten Sensor, ein Sonnenplasmasensor, ein geladener Partikelsensorund ein Magnetometer. Diese Instrumente wurden entwickelt, umdie Temperaturverteilung auf der Oberfläche der Venus zu messen und Messungen des Grundes Venus' zu machen Atmosphäre.
Die Hauptaufgabe bestand darin, Mitteilungen vom Raumschiff in der Nähe der Venus zu erhalten und radiometrische Temperaturmessungen des Planetendurchzuführen.Ein zweites Ziel war die Messung des interplanetaren Magnetfelds und der Umgebung geladener Teilchen.
Auf dem Weg zur Venus maß Mariner 2 den Sonnenwind, einen konstanten Strom geladener Teilchen, der von der Sonne nach außen fließt, und bestätigte die Messungen von Luna 1 im Jahr 1959. Er maß auch interplanetaren Staub, der sich als seltener als vorhergesagt herausstellte.Darüber hinaus entdeckte Mariner 2 hochenergetische geladene Teilchen, die von der Sonne kommen, darunter mehrere kurze Sonneneruptionen sowie kosmische Strahlen von außerhalb des Sonnensystems. Als Mariner 2 am 14. Dezember 1962 an der Venus vorbeiflog, scannte er den Planeten mit zwei Radiometern und stellte fest, dass die Venus kühle Wolken und eine extrem heiße Oberfläche hat.
Das Raumschiff Mariner 2 wurde vom Jet Propulsion Laboratory des California Institute of Technology entworfen und gebaut.Es bestand aus einer sechseckigen Basis mit einer Breite von 1,04 Metern und einer Höhe von 0,36 Metern, die sechs Magnesiumgehäuse enthielt, in denendie Elektronik für die wissenschaftlichen Experimente, die Kommunikation, die Datencodierung, die Datenverarbeitung, das Timing und die Lagesteuerung untergebracht war die Leistungsregelung, Batterie und Batterieladegerät sowie die Gasflaschen zur Lageregelung und der Raketentriebwerk.Auf der Basis befand sich ein hoher pyramidenförmiger Mast, an dem die wissenschaftlichen Experimente angebracht waren, wodurch die Gesamthöhe des Raumfahrzeugs auf 3,66 Meter (12,0 Fuß) stieg.An beiden Seiten der Basis waren rechteckige Solarpanelflügel mit einer Gesamtspanne von 5,05 Metern und einer Breite von 0,76 Metern angebracht.Mit einem Arm an einer Seite der Basis befestigt und unterhalb des Raumfahrzeugs erstreckend, befand sich eine große gerichtete Antenne.Das Stromversorgungssystem von Mariner 2 bestand aus zwei Solarzellenflügeln, einem 183 mal 76 Zentimeter (72 mal 30 Zoll) und einem 152 mal 76 Zentimeter (60 mal 30 Zoll) (mit einer 31 Zentimeter (12 Zoll) großen Dacron-Verlängerung (a) Sonnensegel ), um den Solardruck auf den Paneelen auszugleichen), der das Fahrzeug direkt mit Strom versorgte oder eine versiegelte 1000-Wattstunden- Silber-Zink-Zellenbatterie auflud. Diese Batterie wurde verwendet, bevor die Paneele eingesetzt wurden, wenn die Paneele nicht von der Sonne beleuchtet wurden und wenn die Lasten schwer waren.Ein Leistungsschalt- und Booster-Regler steuerte den Stromfluss.Die Kommunikation bestand aus einem 3-Watt-Sender, der für einen kontinuierlichen Telemetriebetrieb geeignet war, der großen Richtantennenantenne mit hoher Verstärkung, einer zylindrischen Rundstrahlantenne oben am Instrumentenmast und zwei Befehlsantennen, eine am Ende eines der beiden Solarmodule, die empfangen wurden Anweisungen für Manöver während des Kurses und andere Funktionen.
Antrieb für midcourse Manöver wurde von einem mitgelieferten Einkomponententreibstoffs ( wasserfreies Hydrazin ) 225 Newton (51 lbf) retro-Rakete.Das Hydrazin wurde mit gezündete Stickstofftetroxid und Aluminiumoxid - Pellets und Druckrichtung wurde von vier Strahlschaufeln liegt unterhalb der Druckkammer gesteuert wird.Die Einstellungskontrolle mit einem 1-Grad-Zeigefehler wurde durch ein System von Stickstoffgasstrahlen aufrechterhalten.Die Sonne und die Erde wurden als Referenz für die Stabilisierung der Fluglage verwendet.Das gesamte Timing und die Steuerung wurden von einem digitalen Zentralcomputer und einem Sequenzer durchgeführt.Die Wärmekontrolle wurde durch die Verwendung von passiven reflektierenden und absorbierenden Oberflächen, Wärmeschildern und beweglichen Luftschlitzen erreicht.
Nur 18 Kilogramm des Raumfahrzeugs konnten wissenschaftlichen Experimenten zugeordnet werden.
Zusammenfassung der Instrumente:
Die folgenden wissenschaftlichen Instrumente wurden am Instrumentenmast und an der Basis montiert:
Das Magnetometer wurde an der Oberseite des Mastes unterhalb der Rundstrahlantenne angebracht. Die Partikeldetektoren wurden zusammen mit dem Detektor für kosmische Strahlung auf halber Höhe des Mastes montiert.Der kosmische Staubdetektor und das Sonnenplasmaspektrometer wurden an den Oberkanten der Basis des Raumfahrzeugs angebracht.Das Mikrowellenradiometer, das Infrarotradiometer und die Radiometerreferenzhörner waren starr an einer Parabolradiometerantenne mit einem Durchmesser von 48 Zentimetern (19 Zoll) montiert, die nahe der Unterseite des Mastes angebracht war.Alle Instrumente wurden während des gesamten Kreuzfahrt- und Begegnungsmodus betrieben, mit Ausnahme der Radiometer, die nur in unmittelbarer Nähe der Venus eingesetzt wurden.
Zusätzlich zu diesen wissenschaftlichen Instrumenten verfügte Mariner 2 über ein Datenkonditionierungssystem (DCS) und eine wissenschaftliche Leistungsumschalteinheit (SPS).Das DCS war ein elektronisches Festkörpersystem, mit dem Informationen von den wissenschaftlichen Instrumenten an Bord des Raumfahrzeugs gesammelt werden konnten.Es hatte vier Grundfunktionen: Analog-Digital-Wandlung, Digital-Digital-Wandlung, Abtast- und Instrumentenkalibrierungszeitpunkt und Planetenerfassung.Die SPS-Einheit wurde entwickelt, um die folgenden drei Funktionen auszuführen: Steuerung des Anlegens von Wechselstrom an geeignete Teile des wissenschaftlichen Teilsystems, Anlegen von Strom an die Radiometer und Entfernen des Stroms aus den Kreuzfahrtexperimenten während der Kalibrierungsperioden des Radiometers und Steuern des Geschwindigkeit und Richtung der Radiometer-Scans.Das DCS hat Signale an die SPS-Einheit gesendet, um die beiden letztgenannten Funktionen auszuführen.
Die wissenschaftlichen Ziele waren:
Neben den Experimenten mit den wissenschaftlichen Instrumenten umfassten die Ziele der Mariner 1- und Mariner 2-Sonden auch technische Ziele:
Mariner 2 wurdeam 27. August 1962 um 06:53:14 UTC von einer zweistufigen Atlas-Agena- Raketevom Startkomplex 12 der Luftwaffenstation Cape Canaveral ausgestartet.
Die zweistufige Atlas-Agena- Rakete mit Mariner 1 war während ihres Starts am 22. Juli 1962 aufgrund eines fehlerhaften Signals des Atlas und eines Fehlers in den Programmgleichungen des bodengestütztenLeitcomputers vom Kurs abgekommenDas Raumschiff wurde vom Range Safety Officer zerstört.
Zwei Tage nach diesem Start wurden die Backup-Sonde und der Booster (Atlas-Fahrzeug 179D) auf LC-12 ausgerollt.Die Vorbereitung des Starts für den Atlas erwies sich als mühsam, und es traten mehrere schwerwiegende Probleme mit dem Autopiloten auf, einschließlich eines vollständigen Austauschs des Servoverstärkers, nachdem dieser durch kurzgeschlossene Transistoren einen Komponentenschaden erlitten hatte.Am 27. August um 01:53 Uhr EST wurde Mariner 2 gestartet.
Der Flug verlief normal bis zum Abschalten des Booster-Triebwerks. Zu diesem Zeitpunkt verlor das V-2-Nonius-Triebwerk die Nick- und Gierkontrolle.Das Nonius begann zu schwingen und gegen seine Anschläge zu schlagen, was zu einem schnellen Rollen der Trägerrakete führte, das der Integrität des Stapels nahe kam.Bei T + 189 Sekunden hörte das Rollen auf und der Start wurde ohne Zwischenfälle fortgesetzt.Die Rollbewegung des Atlas führte dazu, dass die Bodenführung ihre Verriegelung am Booster verlor und keine Backup-Befehle gesendet wurden, um dem Roll entgegenzuwirken.Der Vorfall wurde auf eine lose elektrische Verbindung im Nonius-Rückkopplungswandler zurückgeführt, die durch die Zentrifugalkraft der Walze zurückgedrückt wurde, wodurch der Atlas zufällig auch nur wenige Grad von seinem Startpunkt entfernt und innerhalb des Bereichs blieb des horizontalen Sensors der Agena.Infolge dieser Episode implementierte GD / A eine verbesserte Herstellung von Kabelbäumen und Checkout-Verfahren.
Fünf Minuten nach dem Start trennten sich Atlas und Agena-Mariner, gefolgt von der ersten Agena-Verbrennung und der zweiten Agena-Verbrennung.Die Agena-Mariner-Trennung injizierte das Raumschiff Mariner 2 26 Minuten 3 Sekunden nach dem Abheben in eine geozentrische Fluchthyperbel.Die NDIF-Verfolgungsstation der NASA in Johannesburg, Südafrika, erwarb das Raumschiff etwa 31 Minuten nach dem Start.Die Erweiterung des Solarpanels wurde ungefähr 44 Minuten nach dem Start abgeschlossen.Das Sonnenschloss erwarb die Sonne ungefähr 18 Minuten später.Die Antenne mit hoher Verstärkung wurde auf ihren Erfassungswinkel von 72 ° erweitert.Die Leistung der Sonnenkollektoren lag leicht über dem vorhergesagten Wert.
Da alle Subsysteme normal funktionierten, die Batterie voll aufgeladen war und die Solarmodule ausreichend Strom lieferten, wurde am 29. August die Entscheidung getroffen, Kreuzfahrtwissenschaftsexperimente einzuschalten.Am 3. September wurde die Erdakquisitionssequenz eingeleitet und 29 Minuten später die Erdsperre hergestellt.
Da der Atlas-Agena Mariner leicht vom Kurs abwich, erforderte das Raumschiff eine Korrektur in der Mitte des Kurses, die aus einer Roll-Turn-Sequenz, gefolgt von einer Pitch-Turn-Sequenz und schließlich einer Motor-Burn-Sequenz bestand.Vorbereitungsbefehle wurden am 4. September um 21:30 UTC an das Raumschiff gesendet. Die Einleitung der Manöversequenz während des Kurses wurde um 22:49:42 UTC gesendet, und die Roll-Turn-Sequenz begann eine Stunde später.Das gesamte Manöver dauerte ungefähr 34 Minuten.
Aufgrund des Manövers während des Kurses verloren die Sensoren ihre Verbindung mit Sonne und Erde.Um 00:27:00 UTC begann die Wiedererfassung der Sonne und um 00:34 UTC wurde die Sonne wiedererlangt.Die Wiedererfassung der Erde begann um 02:07:29 UTC und die Erde wurde um 02:34 UTC wiedererlangt.
Am 8. September um 12:50 UTC hatte das Raumschiff ein Problem mit der Lageregelung. Die Gyros wurden automatisch eingeschaltet, und die Experimente mit Kreuzfahrtwissenschaften wurden automatisch ausgeschaltet.Die genaue Ursache ist nicht bekannt, da sich die Positionssensoren wieder normalisierten, bevor Telemetriemessungen abgetastet werden konnten. Möglicherweise handelte es sich jedoch um eine Fehlfunktion des Erdsensors oder eine Kollision mit einem kleinen, nicht identifizierten Objekt, die vorübergehend dazu führte, dass das Raumschiff die Sonnensperre verlor.Eine ähnliche Erfahrung ereignete sich am 29. September um 14:34 UTC.Wieder wurden alle Sensoren wieder normalisiert, bevor festgestellt werden konnte, welche Achse die Verriegelung verloren hatte.Zu diesem Zeitpunkt war die Helligkeitsanzeige des Erdsensors im Wesentlichen auf Null gegangen.Diesmal zeigten Telemetriedaten jedoch, dass die Messung der Erdhelligkeit auf den Nennwert für diesen Punkt in der Flugbahn angestiegen war.
Am 31. Oktober verschlechterte sich die Leistung eines Solarmoduls (mit angebrachtem Sonnensegel) abrupt.Es wurde als teilweiser Kurzschluss im Panel diagnostiziert.Vorsichtshalber wurden die Instrumente der Kreuzfahrtwissenschaft ausgeschaltet.Eine Woche später nahm das Panel seine normale Funktion wieder auf und die Instrumente der Kreuzfahrtwissenschaft wurden wieder eingeschaltet.Das Panel fiel am 15. November dauerhaft aus, aber Mariner 2 war nah genug an der Sonne, dass ein Panel ausreichend Strom liefern konnte.Somit wurden die Kreuzfahrtwissenschaftsexperimente aktiv gelassen.
Mariner 2 war das erste Raumschiff, das erfolgreich auf einen anderen Planeten traf und nach 110 Flugtagen am 14. Dezember 1962 34.773 Kilometer bis zur Venus zurücklegte.
Nach der Begegnung wurde der Kreuzfahrtmodus fortgesetzt.Das Perihel des Raumfahrzeugs trat am 27. Dezember in einer Entfernung von 105.464.560 Kilometern auf.Die letzte Übertragung von Mariner 2 ging am 3. Januar 1963 um 07:00 UTC ein. Die Gesamtzeit vom Start bis zur Beendigung der Mariner 2-Mission betrug 129 Tage.Mariner 2 bleibt in der heliozentrischen Umlaufbahn.
Die während des Fluges erzeugten Daten bestanden aus zwei Kategorien - nämlich., Tracking-Daten und Telemetriedaten.Ein besonders bemerkenswert Stück von Daten während des Pioniers gesammelt fly-by war die hohe Temperatur der Atmosphäre, gemessen als 500 ° C (773 K ; 932 ° F ).Zum ersten Mal wurden auchverschiedene Eigenschaften des Sonnenwinds gemessen.
Das Mikrowellenradiometer machte am 14. Dezember 1962 ab 18:59 UTC drei Scans der Venus in 35 Minuten.Der erste Scan wurde auf der dunklen Seite durchgeführt, der zweite befand sich in der Nähe des Terminators und der dritte befand sich auf der hellen Seite.Die Scans mit dem 19-mm-Band ergaben Spitzentemperaturen von 490 ± 11 K (216,9 ± 11,0 ° C; 422,3 ± 19,8 ° F) auf der dunklen Seite, 595 ± 12 K in der Nähe des Terminators und 511 ± 14 K auf der hellen Seite.Es wurde der Schluss gezogen, dass es keinen signifikanten Temperaturunterschied zwischen den Venus gibt.Die Ergebnisse deuten jedoch auf eine Verdunkelung der Gliedmaßen hin, was zu kühleren Temperaturen nahe dem Rand der Planetenscheibe und höheren Temperaturen nahe dem Zentrum führt.Dies war ein Beweis für die Theorie, dass die venusianische Oberfläche extrem heiß und die Atmosphäre optisch dick war.
Das Infrarotradiometer zeigte, dass die Strahlungstemperaturen von 8,4 μm und 10,4 μm mit den Strahlungstemperaturen übereinstimmten, die aus Messungen auf der Erde erhalten wurden.Es gab keinen systematischen Unterschied zwischen den auf der hellen und der dunklen Seite des Planeten gemessenen Temperaturen, was auch mit erdbasierten Messungen übereinstimmte.Der vom Mikrowellenradiometer festgestellte Effekt der Verdunkelung der Gliedmaßen war auch bei den Messungen beider Kanäle des Infrarotradiometers vorhanden.Der Effekt war im 10,4-μm-Kanal nur geringfügig vorhanden, im 8,4-μm-Kanal jedoch stärker.Der 8,4 μm Kanal zeigte ebenfalls einen leichten Phaseneffekt.Der Phaseneffekt zeigte an, dass bei Vorhandensein eines Treibhauseffekts Wärme auf effiziente Weise von der hellen Seite zur dunklen Seite des Planeten transportiert wurde.Die 8,4 amp; mgr; m und 10,4 amp; mgr; m zeigten gleiche Strahlungstemperaturen, was darauf hinweist, dass der Effekt der Verdunkelung der Gliedmaßen eher von einer Wolkenstruktur als von der Atmosphäre zu stammen scheint.Wenn also die gemessenen Temperaturen tatsächlich Wolkentemperaturen anstelle von Oberflächentemperaturen wären, müssten diese Wolken ziemlich dick sein.
Das Magnetometer detektierte ein anhaltendes interplanetares Magnetfeld zwischen 2 γ und 10 γ ( Nanotesla ), was mit früherenBeobachtungen von Pioneer 5 aus dem Jahr 1960übereinstimmt. Dies bedeutet auch, dass der interplanetare Raum selten leer oder feldfrei ist.Das Magnetometer konnte Änderungen von etwa 4 γ auf einer der Achsen erfassen, es wurden jedoch keine Trends über 10 γ in der Nähe der Venus festgestellt, und es wurden auch keine Schwankungen festgestellt, wie sie am magnetosphärischen Ende derErde auftreten.Dies bedeutet, dass Mariner 2 kein nachweisbares Magnetfeld in der Nähe der Venus gefunden hat, obwohl dies nicht unbedingt bedeutete, dass die Venus keines hatte.Wenn die Venus jedoch ein Magnetfeld hätte, müsste sie mindestens kleiner als 1/10 des Magnetfelds der Erde sein.1980 zeigte der Pioneer Venus Orbiter tatsächlich, dass die Venus ein kleines schwaches Magnetfeld hat.
Die Geiger-Müller-Röhre vom Typ 213 von Anton lief wie erwartet.Die durchschnittliche Rate betrug 0,6 Zählungen pro Sekunde.Die Zählrate war größer und häufiger als bei den beiden größeren Röhren, da sie empfindlicher auf Partikel mit niedrigerer Energie reagierte.Es wurden 7 kleine Sonnenstrahlen im September und Oktober und 2 im November und Dezember festgestellt.Das Fehlen einer nachweisbaren Magnetosphäre wurde auch durch die Röhre bestätigt;es entdeckte keinen Strahlungsgürtel an der Venus, der dem der Erde ähnlich war.Die Zählrate hätte sich um 10 4erhöht, aber es wurde keine Änderung gemessen.
Es wurde auch gezeigt, dass im interplanetaren Raum der Sonnenwind kontinuierlich strömt, was eine Vorhersage von Eugene Parker bestätigt, und dass die kosmische Staubdichte viel niedriger ist als in der erdnahen Region.Es wurden verbesserte Schätzungen der Venusmasse und des Werts der Astronomischen Einheit vorgenommen.Untersuchungen, die später durch erdgestütztes Radar und andere Erkundungen bestätigt wurden, deuteten darauf hin, dass sich die Venus sehr langsam und entgegen der Erdrichtung dreht.
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