Μάρινερ 2

Ο Μάρινερ 2 (αγγλ. Mariner, ναυτικός) ήταν το πρώτο επιτυχημένο διαστημικό σκάφος του προγράμματος Μάρινερ της NASA. Οι Μάρινερ 1 και 2 ήταν απλουστευμένες εκδόσεις του διαστημικού σκάφους Μπλοκ 1 του διαστημικού προγράμματος Ranger. Η άτρακτος του διαστημοπλοίου είχε σχήμα εξαγωνικό και διάμετρο ένα μέτρο. Πάνω σ' αυτήν ήταν προσαρμοσμένοι οι ηλιακοί συλλέκτες, οι βραχίονες και οι κεραίες τηλεπικοινωνίας. Ο επιστημονικός εξοπλισμός του διαστημικού σκάφους περιείχε ένα ραδιόμετρο μικροκυμάτων ένα ραδιόμετρο υπέρυθρης ακτινοβολίας, τοποθετημένο σε μια επικλινή πλατφόρμα έναν ανιχνευτή μικρομετεωριτών έναν ανιχνευτή ηλιακού πλάσματος έναν ανιχνευτή ιόντων και έναν μετρητή μαγνητικής ροής.Αυτά τα όργανα σχεδιάστηκαν για να μετρήσουν τη κατανομή θερμοκρασίας στην επιφάνεια της Αφροδίτης, καθώς επίσης και για να κάνουν βασικές μετρήσεις της ατμόσφαιρας της Αφροδίτης. Το σκάφος δεν ήταν εξοπλισμένο με φωτογραφικές κάμερες, επειδή η ατμόσφαιρα του πλανήτη είναι πυκνή και χωρίς ιδιαίτερα οπτικά χαρακτηριστικά. Αργότερα, με την αποστολή του Μάρινερ 10, ανακαλύφθηκε ότι τα νέφη της Αφροδίτης εμφανίζουν πλήθος λεπτομερειών στο υπεριώδες φως. Ο στόχος του ήταν να μελετήσει την ατμόσφαιρα του πλανήτη και να κάνει μετρήσεις του μαγνητικού πεδίου, να ανιχνεύσει ιόντα και να προσδιορίσει την μάζα του πλανήτη. Ο πύραυλος Άτλαντας-Agena που μετέφερε τον δίδυμό του, τον Μάρινερ 1, βγήκε εκτός πορείας κατά την εκτόξευσή του στις 22 Ιουλίου 1962, και το διαστημόπλοιο καταστράφηκε. Έναν μήνα αργότερα, ο Μάρινερ 2 εκτοξεύθηκε με επιτυχία στις 27 Αυγούστου 1962, εκτελώντας μια πτήση τρεισήμισι μηνών στην Αφροδίτη. Κατά την διάρκεια της πτήσης μέτρησε τον ηλιακό άνεμο, ένα σταθερό ρεύμα ιόντων που εκπέμπει ο ήλιος, και επιβεβαίωσε τις μετρήσεις που έκανε το Λούνα 1 το 1959. Μέτρησε επίσης τη διαπλανητική σκόνη, η οποία αποδείχθηκε λιγότερη από τις προβλέψεις. Επιπλέον, ο Μάρινερ 2 ανίχνευσε ιόντα υψηλής ενέργειας που προέρχονται από τον ήλιο, συμπεριλαμβανομένων διάφορων σύντομων ηλιακών κηλίδων, καθώς επίσης και κοσμικές ακτίνες προέλευσης έξω από το ηλιακό σύστημα. Κατά την προσέγγιση της Αφροδίτης στις 14 Δεκεμβρίου 1962, ο Μάρινερ 2 ανίχνευσε τον πλανήτη με το ζευγάρι ραδιομέτρων του, και αποκάλυψε ότι η Αφροδίτη έχει ψυχρά σύννεφα μα εξαιρετικά θερμή επιφάνεια. Το διαστημόπλοιο βρίσκεται ακόμα στο διάστημα, σε ηλιοκεντρική τροχιά. Έχει πάψει να λειτουργεί και είναι μάλλον κατεστραμμένο από την μακροχρόνια επίδραση της ισχυρής ηλιακής ακτινοβολίας.

 Ο Μάρινερ 2 ήταν το δεύτερο κατά σειρά διαστημικό σκάφος που χρησιμοποιήθηκε για την πλανητική εξερεύνηση μέσω προσέγγισης και το πρώτο διαστημικό σκάφος που προσέγγισε επιτυχώς έναν άλλο πλανήτη. Ο Μάρινερ 2 ήταν το εφεδρικό σκάφος της αποστολής Μάρινερ 1, η οποία δυστυχώς απέτυχε αμέσως μετά την εκτόξευση. Ο στόχος της αποστολής του Μάρινερ 2 ήταν να μελετήσει την ατμόσφαιρα του πλανήτη και να κάνει μετρήσεις του μαγνητικού πεδίου, να ανιχνεύσει ιόντα και να προσδιορίσει την μάζα του πλανήτη. Έκανε επίσης διάφορες μετρήσεις του διαπλανητικού μέσου, τόσο κατά τη διάρκεια της πτήσης στην Αφροδίτη, όσο και μετά από την προσέγγιση. Η βάση του διαστημοπλοίου είχε σχήμα εξαγωνικό διαμέτρου ενός μέτρου και πάχους 36 εκατοστών. Η κατασκευή ήταν από μαγνήσιο. Μέσα στο σκάφος ήταν τοποθετημένος ο ηλεκτρονικός επιστημονικός εξοπλισμός για τα πειράματα, καθώς και τα συστήματα τηλεπικοινωνίας, κωδικοκοποίησης σημάτων, οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές, τα συστήματα συγχρονισμού και πλοήγησης, το σύστημα ηλεκτροδότησης, μια μπαταρία, ο φορτιστής μπαταρίας, και τέλος οι φιάλες πεπιεσμένου αερίου για μικρές διορθωτικές προωθήσεις και το διαπλανητικό πυραυλικό σύστημα. Στο επάνω μέρος της βάσης ήταν προσαρμοσμένος ένας πυραμιδωτός ιστός, που έφερε επιστημονικό εξοπλισμό και έφτανε το συνολικό ύψος του σκάφους στα 3,66 μέτρα. Εκατέρωθεν της βάσης ήταν αναρτημένοι δύο ηλιακοί συλλέκτες συνολικού μήκους 5,05 μέτρων και πλάτους 0,76 μέτρων. Επίσης σε ένα βραχίονα που εκτεινόταν κάτω από το σκάφος βρισκόταν αναρτημένο και ένα κοίλο κάτοπτρο κεραίας τηλεπικοινωνιών. Η ηλεκτροδότηση του Μάρινερ 2 γινότανε από την μετατροπή ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια από φωτοκύτταρα των δύο ηλιακών συλλεκτών. Το ένα σκέλος είχε μήκος 183 εκατ., το άλλο 152 εκατ. και το πλάτος τους ήταν 76 εκατοστά. Είχανε και μια επέκταση 31 εκατ. από συνθετικό πανί (dacron ή Polyethylene terephthalate) για να εξισορροπεί την πίεση που θα εξασκούσε ο ηλιακός άνεμος στους συλλέκτες, διαφορετικά το διαστημόπλοιο θα ανάπτυσσε ροπή στρέψης. Τα φωτοκύτταρα τροφοδοτούσαν το σκάφος με ηλεκτρική ενέργεια και γέμιζαν την εφεδρική μπαταρία. Η μπαταρία άργυρου-ψευδάργυρου, χωρητικότητας 1.000 Wh, φορτιζόταν αρχικά πριν την εκτόξευση και τροφοδοτούσε το σκάφος μέχρι να ανοίξουνε τα ηλιακά πανό. Κατά την διάρκεια της πτήσης επαναφορτιζόταν υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός και υποβοηθούσε όταν οι κυψέλες δεν φωτίζονταν από τον Ήλιο ή σε περιπτώσεις υψηλής κατανάλωσης. Μια συσκευή ρύθμισης τάσης και διακοπτόμενης τροφοδοσίας έλεγχε τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος. Το σύστημα τηλεπικοινωνίας αποτελούνταν από ένα πομπό συνεχούς μετάδοσης τηλεμετρίας, ισχύος 3 Watt, μια μεγάλη κατευθυντική παραβολική κεραία υψηλής απολαβής, τοποθετημένη κάτω από το διαστημόπλοιο, μια κυλινδρική πανκατευθυντική κεραία στην κορυφή του ιστού πάνω από το διαστημόπλοιο, και δύο κεραίες εντολών, από μια σε κάθε άκρο των ηλιακών συλλεκτών, οι οποίες λάμβαναν οδηγίες για τους ελιγμούς και άλλες εντολές. Η προώθηση για τους διαπλανητικούς ελιγμούς παρήχθη από έναν ανασχετικό πύραυλο ισχύος 225Ν ο οποίος χρησιμοποιούσε ως καύσιμο άνυδρη υδραζίνη. Η υδραζίνη ανεφλέγη χρησιμοποιώντας σφαιρίδια τετροξειδίου του αζώτου και οξειδίου του αργιλίου. Την κατεύθυνση του οχήματος ανέλαβαν τέσσερις φυσητήρες πεπιεσμένου αερίου που ήταν τοποθετημένοι κάτω από τον πύραυλο ώθησης. Το σύστημα ελέγχου τοποθεσίας, το οποίο είχε ακρίβεια απόκλισης μιας μοίρας, πραγματοποιήθηκε από ένα σύστημα φυσητήρων πεπιεσμένου αερίου αζώτου. Η πλοήγηση γινόταν με σημεία αναφοράς τον Ήλιο και τη Γη. Ο συνολικός χρονισμός και έλεγχος γίνονταν από έναν ψηφιακό κεντρικό υπολογιστή. Για τον έλεγχο της θερμοκρασίας μέσα στο σκάφος υπήρχαν απλά επιφάνειες που παθητικά ή αντανακλούσαν ή απορροφούσαν την θερμότητα, καθώς και αλεξίθερμες ασπίδες, αλλά και σχισμές εξαερισμού. Τα επιστημονικά πειράματα τοποθετήθηκαν στον ιστό οργάνων και στη βάση του σκάφους. Ένα μαγνητόμετρο συνδέθηκε με την κορυφή του ιστού κάτω από την πανκατευθυντική κεραία. Οι ανιχνευτές μικρομετεωριτών τοποθετήθηκαν στη μέση του ιστού, μαζί με τον ανιχνευτή κοσμικών ακτίνων. Ένας ανιχνευτής κοσμικής σκόνης και το φασματοφωτόμετρο ηλιακού πλάσματος συνδέθηκαν στα επάνω άκρα της βάσης του σκάφους. Ένας ανιχνευτής μικροκυμάτων και ένας ανιχνευτής υπέρυθρης ακτινοβολίας τοποθετήθηκαν στην παραβολική κεραία διαμέτρου 48 εκατ. η οποία ήταν τοποθετημένη στη βάση του ιστού. Όλα τα όργανα ήταν σε λειτουργία κατά την διάρκεια όλου του ταξιδιού και της προσέγγισης, εκτός από τα ραδιόμετρα, που ενεργοποιήθηκαν μόνο στην άμεση προσέγγιση της Αφροδίτης. Ο επιστημονικός εξοπλισμός του διαστημικού σκάφους περιείχε Ραδιόμετρο μικροκυμάτων Ραδιόμετρο υπέρυθρου Μαγνητόμετρο πύλης ροής τριών αξόνων Ανιχνευτή κοσμικής σκόνης Φασματόμετρο ηλιακού πλάσματος Ανιχνευτή σωματιδίων Ανιχνευτή κοσμικών ακτίνων Όργανα ουράνιας μηχανικήςΕπιπλέον, μια σημαία 91 εκατ. Χ 150 εκατ. των Ηνωμένων Πολιτειών ήταν διπλωμένη και στοιβαγμένη στο εσωτερικό του Μάρινερ 2. Ο Μάρινερ 2 εκτοξεύτηκε από την εξέδρα LC-12 της βάσης της Πολεμικής Αεροπορίας στο ακρωτήριο Κανάβεραλ. Μετά από την εκτόξευση και τη παύση καύσης της πρώτης βαθμίδας, ο πύραυλος Agena και το διαστημόπλοιο Μάρινερ 2 τέθηκαν σε προσωρινή γήινη τροχιά ύψους 118 χλμ. Περίπου 980 δευτερόλεπτα αργότερα, ο πύραυλος πυροδότησε την δεύτερη βαθμίδα και αποχωρίστηκε από το διαστημόπλοιο Μάρινερ 2 στέλνοντάς το σε γεωκεντρική υπερβολοειδή πορεία διαφυγής μόλις 26 λεπτά και 3 δευτερόλεπτα μετά από την εκτόξευση. Οι ηλιακοί συλλέκτες άνοιξαν πλήρως περίπου 44 λεπτά μετά από την εκτόξευση. Στις 29 Αυγούστου 1962 ξεκίνησαν τα επιστημονικά πειράματα που είχαν προγραμματιστεί για την διάρκεια του διαπλανητικού ταξιδιού. Ο διαπλανητικός ελιγμός άρχισε στις 22:49:00 UT της 4 Σεπτεμβρίου και ολοκληρώθηκε στις 2:45:25 UT της 5 Σεπτεμβρίου. Στις 8 Σεπτεμβρίου και ώρα 17:50 UT το διαστημικό σκάφος έχασε ξαφνικά τον έλεγχο της τροχιάς του, ο οποίος αποκαταστάθηκε από τα γυροσκόπια 3 λεπτά αργότερα. Η αιτία είναι άγνωστη και ίσως να ήταν μια σύγκρουση με κάποιο μικρό αντικείμενο. Στις 31 Οκτωβρίου η παραγωγή ρεύματος από τον ένα ηλιακό συλλέκτη εξασθένησε απότομα, με αποτέλεσμα τα επιστημονικά όργανα να πάψουν να λειτουργούν. Μια εβδομάδα αργότερα ο συλλέκτης επανήλθε στην κανονική του λειτουργία και τα όργανα ενεργοποιήθηκαν και πάλι. Τελικά ο συλλέκτης έπαθε μόνιμη βλάβη στις 15 Νοεμβρίου. Ο Μάρινερ 2 είχε όμως ήδη φτάσει τόσο κοντά στον ήλιο, που η παραγωγή ρεύματος από τον ένα συλλέκτη που ακόμα λειτουργούσε ήταν αρκετή για να τροφοδοτήσει το σκάφος. Στις 14 Δεκεμβρίου τα ραδιόμετρα μπήκαν σε λειτουργία. Ο Μάρινερ 2 πλησίασε την Αφροδίτη 30 μοίρες πάνω από τη σκοτεινή πλευρά του πλανήτη, και πέρασε κάτω από τον πλανήτη σε ελάχιστη απόστασή 34.773 χλμ στις 14 Δεκεμβρίου 1962 και ώρα 19:59:28 UT. Μετά από τη προσέγγιση, ξαναμπήκε σε λειτουργία διαπλανητικού ταξιδιού. Το διαστημικό σκάφος άγγιξε το περιήλιό του στις 27 Δεκεμβρίου σε απόσταση 105.464.560 χλμ. Η τελευταία μετάδοση από το Μάρινερ 2 παραλήφθηκε στις 3 Ιανουαρίου 1963 στις 07:00 UT. Έκτοτε βρίσκεται σε ηλιοκεντρική τροχιά. Έχει πάψει να λειτουργεί και είναι μάλλον κατεστραμμένο από την μακροχρόνια επίδραση της ισχυρής ηλιακής ακτινοβολίας. Οι επιστημονικές ανακαλύψεις που έγιναν από τον Μάρινερ 2 περιλάμβαναν την ανίχνευση της μικροκυματικής συσκότισης του πλανητικού δίσκου, η οποία υποστήριξε τη θεωρία της θερμής επιφάνειας της Αφροδίτης, και την μη ανίχνευση μαγνητικού πεδίου. Αποδείχτηκε ακόμη ότι ο ηλιακός άνεμος ρέει συνεχώς στο διαπλανητικό διάστημα και ότι η πυκνότητα κοσμικής σκόνης είναι πολύ χαμηλότερη από αυτήν της κοντά στην γη περιοχής. Βελτιώθηκαν επίσης οι εκτιμήσεις για την μάζα της Αφροδίτης και το μέγεθος της αστρονομικής μονάδας AU. Προφίλ αποστολής για τον Μάρινερ 2 από NASA's Solar System Exploration(Αγγλικά) Μάρινερ-Αφροδίτη 1962 Τελική αναφορά προγράμματος - NASA (PDF)(Αγγλικά) Μάρινερ 1 και 2. Μνημόνιο πληροφοριών ανίχνευσης - Ιουν 1962 (PDF)(Αγγλικά) Πλήρους κλίμακας μηχανολογικό πρωτότυπο του Μάρινερ 2 στο Μουσείο Σμιθσόνιαν, Ουάσινγκτον(Αγγλικά)