Vikingi programm

Vikingi programm oli NASA kosmoseprogramm, mille eesmärgiks oli saata Marsile kaks kosmosesondi: Viking 1 ja Viking 2. Iga Vikingi üksus koosnes kahest komponendist – orbitaalsatelliidist, mille ülesandeks oli pildistada Marsi pinda, ning maandurist, mille ülesandeks oli uurida Marssi tema pinnalt. Samuti toimisid satelliidid infovahetusjaamadena, kui maandurid olid pinnale maandunud.

Vikingi programm oli omal ajal üks kõige kallimaid ja ambitsioonikamaid missioone, mis saadeti Marsile, ning kogu kosmoseprogrammi kogusumma võis ulatuda kuni 1 miljardi USA dollarini. Missioonid olid edukad ning kogutud info moodustas enamuse teadmistest Marsist kuni 2000. aastate alguseni.

Vikingi programm arenes välja NASA planeeritud veelgi ambitsioonikamast Voyageri Marsi missioonist, mis ei ole seotud 1970. aastate Voyageri süvakosmosesondidega. Viking 1 startis 20. augustil 1975 ja Viking 2 9. septembril 1975. Viking 1 jõudis Marsi orbiidile 19. juunil 1976 ja Viking 2 järgnes sama aasta 7. augustil.

Pärast kuuajalist orbiidil lendamist ja satelliitidelt saadud pildiinfo kasutamist valiti välja sobiv maandumispaik, maandurid eraldusid satelliitidelt ja maandusid raskusteta Marsi pinnale. Viking 1 maandur jõudis Marsi pinnale 1976. aasta 20. juulil ja Viking 2 3. septembril. Orbitaalsatelliidid jätkasid oma tööd samal ajal kui maandurid kasutasid pinnal oma instrumente.

Teaduslikud eesmärgid
Saada Marsi pinnast suure lahutusvõimega pilte.
Iseloomustada Marsi atmosfääri, pinna struktuuri ja koostist.
Leida tõendeid elust Marsil.

Vikingi satelliidid
Satelliitide peamised eesmärgid olid transportida maandurid Marsile, kaugseirata Marsi pinda, et leida maanduritele sobivad maandumispaigad, olla maanduritele vahesidejaamaks ja teha teadusuuringuid. Mõlemad satelliidid olid ehitatud varasema Mariner 9 järgi ning oma kujult olid nad 2,5 m läbimõõduga kaheksanurgad. Nende mass koos kütusega oli 3527 kg ning pärast satelliidi ja eraldumist olid nende mass vastavalt 900 kg ja 600 kg. Satelliidi kaheksanurkne külg oli 0,4572 meetrit kõrge ning külgede pikkused olid vaheldumisi 1,397 m ja 0,508 m. Satelliidi aparatuuri kõrgus oli maandurite kinnituspunktidest kuni raketi kinnitamispunktideni 3,29 m. Satelliidil oli 16 modulaarset ava, kolm igal pikemal küljel ja üks lühemal. Satelliidilt ulatusid välja neli päikesepaneeli ning nende kogupikkus avatuna tipust vastastippu oli 9,75 m.

Liikumine
Satelliitide liikumine toimus monometüülhüdrasiini ja lämmastiktetraoksiidi bipropellantiga vedelkütuse rakettmootori abil, mis oli võimeline tekitama 1,323 N lükkejõudu ehk tekitama muutust kiiruses 1480 m/s. Satelliidi orbiidikorrektuurid tegid ära 12 väikese kokkusurutud lämmastikuga pihustit.

Navigatsioon ja kommunikatsioon
Satelliidid kasutasid oma kolmemõõtmelise asukoha määramiseks päikesesensoreid, Canopusi tähejälgijat, kahte kiirendusandurit ja kuue güroskoobiga varustatud inertsiaalandurit. Kommunikatsioon toimus 20 W S-spektrumi (2,3 GHz) raadiosaatja ja kahe 20 W võimendiga. Samuti oli satelliit varustatud X-spektrumi saatja (8,4 GHz), et katsetada raadioside toimimist satelliidilt erinevatel lainesagedustel. Kommunikatsioon maajaamast satelliiti toimus läbi S-spektrumi (2,1 GHz) sageduse. Satelliitide ühte otsa oli kinnitatud kaheteljeliselt liikuv paraboolantenn, teise otsa tavaline dipoolantenn. Satelliidid olid varustatud lintsalvestitega, mis olid võimelised talletama 1280 megabitti andmeid. Samuti oli satelliitidel olemas 381 MHz raadio.

Elektrisüsteem
Satelliidid olid varustatud kaheksa 1,57 × 1,23 m päikesepaneeliga, mis kokku suutsid Marsi orbiidil tekitada 620 W energiat. Energia salvestati kahte 30 A*h nikkel-kaadmiumakusse.

Peamised leiud
pisi|Marss Vikingi satelliidilt vaadatuna
Pildid suurtest, tüüpiliselt vee mõjul tekkinud geoloogilistest struktuuridest, andsid alust arvata, et Marsil võib leiduda vett. Marsi pinnalt leiti hiiglaslikke jõesänge, kanjoneid ning lõunapoolkeral väikesi jõevõrgustikke, mis viitasid sellele, et kunagi sadas planeedil vihma. Paljud meteoriidikraatrid nägid välja, nagu oleksid meteoriidid langenud mudasse, kuna kunagisest kokkupõrkest üles kerkinud maapind oli voolava iseloomuga.

Vikingi maandurid

pisi|Kunstniku nägemus Vikingi maandurist Marsi pinnal

Maandurid koosnesid kuusnurksest alumiiniumpõhjast, mille küljed olid vahetuvalt 1,09 m ja 0,56 m. Põhja lühematele külgedele olid kinnitatud jalad. Ülaltvaates moodustasid jalad võrdkülgse kolmnurga, mille iga külg oli 2,21 meetrit ning aluse pikemad küljed moodustasid sirgjoone ühest jalast teise. Teadusinstrumendid olid kinnitatud nii põhja alla kui peale.

Mõlemad maandurid olid maandumise ajaks suletud langekesta, mis aeglustas maandumise kulgu ning kaitses ühtlasi sisemist aparatuuri. Et vältida Marsi pinna saastamist maiste organismidega, paigutati mõlemad maandurid pärast kokkupanekut ja langekesta sulgumist 40 tunniks "biokilpi" kõrge rõhu ja 111 °C kuumuse kätte, et neid steriliseerida.

Mõlemad maandurid jõudsid Marsi orbiidile koos satelliidiga. Enne kui maandur satelliidist eraldati, et see saaks Marsi pinnale langeda, lendasid mõlemad üksused mitu korda orbiidil ümber Marsi. Langus koosnes neljast faasist – esimene neist oli orbiidilt langemise põlemise faas. Maandur avas langevarju, eraldas oma langekesta ning avas oma jalad kuue km kõrguselt ning samal liikudes kiirusel 900 km/h maa pinnale. 1,5 km kõrgusel käivitas maandur vastassuuna mootorid ja lasi langevarjust lahti. Maandur kasutas kohe rakette, et pidurdada oma hoogu ja kontrollida langust. Mõlemad maandurid maandusid edukalt (st mitte purunedes) Marsi pinnal.

Elektrisüsteem
Maandurid olid varustatud kahe raadioisotoopide termoelektrilise generaatorite üksusega, mille kütuseks oli plutoonium-238, ning olid kinnitatud maanduri vastaskülgedele ja kaetud tuulekaitsega. Iga generaator oli 28 cm kõrgune, 58-diameetrise läbimõõduga, 13,6 kg massiga ja võimaldas anda 30 W kestvat võimsust 4,4 V pingel. Et varustada maandurit vajadusel lisaenergiaga, oli pardal neli 28 V, 8 A*h (28,800 kulonit) laetavat nikkel-kaadmiumakut.

Maandurite teaduslik last
Maandurid kandsid endas vajalikke instrumente, et uurida Marsi pinnase ja atmosfääri bioloogiat, keemilist koostist (orgaanilist ja anorgaanilist), meteoroloogiat, seismoloogiat, geomagnetilisi omadusi, välimust ning füüsilisi omadusi. Kaks silindrilist 360-kraadise pöördevõimega kaamerat olid kinnitatud alumiiniumpõhja ühe pikema külje juurde. Selle sama külje keskelt sai välja ulatuda mehaaniline käsi, millele olid kinnitatud temperatuuriandur, kogumispäis ja magnet.
Maanduri ühest jalast ulatus üles välja üks meteoroloogiste instrumentidega poom, mis mõõtis sensoritega temperatuuri, tuule suunda ja kiirust. Kaamerate vastasküljele, suure tundlikkusega antenni juurde, olid kinnitatud seismomeeter, magnet ja kaamera testpunktid. Maanduris oli olemas kinnine väliskeskkonnast mõjutatud osa, kus tehti bioloogiaeksperimente ja hoiti gaasikromatograafmass-spektromeetrit. Konstruktsiooni oli kinnitatud röntgenfluorestsents-spektromeeter. Maanduri põhjas oli baromeeter. Kokku kaalus see teadusaparatuurilast umbes 91 kg.

Bioloogiaeksperimendid
Vikingi maandurid viisid läbi bioloogiaeksperimente eesmärgiga leida üles Marsi pinnases oletatavat elu. Eksperimendid olid kavandatud kolme üksteisest sõltumatu meeskonna poolt, mille juhiks oli peainsener Gerald Soffen NASA-st. Eksperimendid olid järgmised (toimumise järjekorras): gaasikromatograaf-mass-spektromeetriga uurimine, gaasivahetuse eksperiment, märgistatud toitmine ning pürolüütilise väljalaske eksperiment. Eksperimentidest näitas positiivset tulemust vaid märgistatud toitmise eksperiment, kus katseosas tilgutati uuritavale Marsi pinnale tilgutati 7 radioaktiivselt 14C märgistatud orgaanilist molekuli, mis tõi endaga kaasa reaktsiooni ning leiti 14CO2, mis näitas mingisuguse ainevahetuse toimumist. Kuna ülejäänud kaks eksperimenti ei näidanud ühegi orgaanilise molekuli olemasolu pinnases, siis olid teadlased veendunud, et esialgne positiivne tulemus oli põhjustatud mittebioloogilise keemilise reaktsiooni toimumisest kõrgelt oksüdeeriva omadusega pinnase tõttu.

Kuigi Vikingi maandurite katsete osas on saavutatud üksmeel – katsed näitasid selgelt, et Marsi pinnases elusorganismid puuduvad – on katsete tulemused ja nende piiratus ikka veel ülevaatamisel. "Märgistatud söötmise" (Labeled Release, LR) eksperimendi positiivne tulemus oli vaieldav üksnes oksüdeeriva reagendi puudumise tõttu Marsi pinnases. Hilisem NASA Phoenixi maandur aga avastas pinnasest perkloraadi sooli. On välja pakutud, et orgaanilised komponendid olid küll pinnases olemas, ent jäid perkloraadi soolade tõttu märkamatuks. Teadlased on avastanud, et perkloraadi soolad lõhustavad kuumenedes orgaanilisi komponente ning moodustavad klorometaani ja diklorometaani molekule – täpselt samasuguseid kloorimolekule, mida Vikingi maandurid oma katsetes leidsid.

Mikroobse elu olemasolu küsimus Marsil on jäänud ikkagi vastamata. Siiski, 12. aprillil 2012 tuli rahvusvaheline teadlaste meeskond välja artikliga, milles olid kirjas matemaatilisel spekulatsioonil põhinevad 1976. aasta Vikingi missiooni tulemused. Kompleksanalüüsi tulemusena võib siiski arvata, et Vikingi missioon leidis "säilinud mikroobse elu Marsil." 

Missiooni lõpp
Missioon lõppes kõikide moodulite rikkiminemise tõttu:
 Ühik  Saabumiskuupäev  Lõppemiskuupäev  Töö pikkus  Rikke põhjus Viking 2 satelliit  7. august 1976  25. juuli 1978  1 aasta 11 kuud 18 päeva  Lülitati välja pärast kütuseleket kandesüsteemis  Viking 2 maandur  3. september 1976  11. aprill 1980  3 aastat 7 kuud 8 päeva  Patarei rike Viking 1 satelliit  19. juuni 1976  17. august 1980  4 aastat 1 kuu 19 päeva  Lülitati välja pärast orbiidi stabiliseerimist kütuse lõppemise tõttu Viking 1 maandur  20. juuli 1976  13. november 1982  6 aastat 3 kuud 22 päeva  Inimlik viga tarkvara uuendamisel põhjustas maanduril antenni sissetõmbumise, mis omakorda muutis maanduri kättesaamatuks. 

Vikingi programm loeti lõppenuks 21. mail 1983.

 Vaata ka 

Astrobioloogia
Curiosity 
ExoMars
Mariner 9
Mars Science Laboratory
Mars Pathfinder
Norman L. Crabill
Opportunity
Spirit

Viited

Välislingid

 NASA Mars Vikingi missioon
 Solar Views Projekti Vikingi faktileht
 Vikingi missioon Marsile Video
 Diagramm Vikingist ning selle lennuprofiilist

Kategooria:Kosmonautika
Kategooria:Marss
Kategooria:Marsi missioonid