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テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト
宇宙実験室マーズ パスファインダー。 発明と生産の歴史
ディレクトリ / テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト 古代の占星術師や天文学者でさえ、太陽系の他のすべての惑星とは非常に異なる、不吉なほど赤い惑星に魅了されました。 1877 年に D.V. スキャパレリは、火星で人工の「運河」を「発見」しました。 しかし、科学者の火星への関心は、まったく別の理由を引き起こしました。 彼らは、火星の固体シェルと深部内部の進化のパターンを理解すること、大気と水圏の組成と歴史の研究が、開発の法則を解読するための鍵であり、地球だけでなく、太陽系全体の歴史を理解する。 1962 年の秋、最初の自動ステーションが火星に行きました。 それはソビエトの「マーズ-1」でした。 しかし、彼女は「赤い」惑星に到達できませんでした。 1965 年から 1969 年にかけて、アメリカの局マリナー 4、マリナー 6、マリナー 7 は、「赤い」惑星の XNUMX 以上の画像を送信しました。
火星表面への道は 1971 年に建設されました。 しかし、2 つのデバイスが同時にそれを行いました。 最初に、ソビエトの自動ステーション「マーズ-3」がカプセルを火星の表面に届け、次のソビエトステーション「マーズ-9」の降下車両が最初の軟着陸を行いました。 同時に、火星の自然衛星であるフォボスとダイモスは、人工衛星を獲得しました。両方のソビエトのステーションは、火星に到着したアメリカのマリナー XNUMX 宇宙船とともに、最初の人工衛星になりました。 彼らは、人々が初めて火星を至近距離から詳細に見ることを可能にしました。 1973 年に打ち上げられた次の 6 つのソビエトの自動ステーションは、軌道から受信したデータを改良し、そのうちの XNUMX つであるマルサ XNUMX の降下車両は、初めて内部から惑星の大気を調査しました。 このように、火星探査の次の段階は、ソ連と米国の XNUMX つの国の共同の努力によって準備されました。 すぐに 1 つのアメリカのバイキング探査機が火星に着陸しました。 彼らは周辺地域のカラー写真を地球に送信し、火星の土壌を分析して、その化学組成を決定しました。 バイキング 2 号とバイキング XNUMX 号は合計で XNUMX 万枚以上の画像を地球に送りました。 しかし、彼らのプログラムの主なものは生命の探求でした。 自動探査機は、火星で有機物を見つけようとしました。 その後、惑星の表面を覆っているほこりだけを分析して、その中の鉄、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、カリウム、硫黄、塩素の含有量を多かれ少なかれ正確に決定することができました。 ステーションが互いに 6500 キロメートル離れていたにもかかわらず、分析結果は一致しました。 おそらく惑星の表面全体を覆っているこの塵は、火星の苦鉄質（塩基性）岩石の風化、破壊、粉砕の産物であると結論付けられました。 より良い結果を得るには、火星の塵の層を突き破り、その下に隠れている岩石の化学組成を特定する必要がありました。 このために、R.Zのリーダーシップの下、ロシア科学アカデミーの宇宙研究所の科学者。 Sagdeev、ロシア科学アカデミーの地球化学および分析化学研究所、V.L。 バルスコフと他の多くの機関や組織がペネトレーターを作成しました（英語の「浸透する」という言葉から-浸透する）。 これらは特別な非爆発性の発射体であり、その中に化学分析用の装置があります。 火星の岩石の化学分析のための機器がペネトレーターに設置されました。 自動惑星間ステーションによってペネトレーターをターゲットに届け、特定の高さからそれらを落として、数メートルの深さまで貫通することになっていました。 しかし、ペネトレーターを火星に投下する前に、火星の衛星フォボスを研究するためにそれらを使用することが決定されました。 しかし、1989 年にソ連のフォボス 1 号とフォボス 2 号が宇宙で失われました。 1996 年、ロシアの Mars 96 が打ち上げ後に地球に衝突しました。 一方、ドイツのマックスプランク化学研究所のE.ライダーが率いるドイツ、ロシア、アメリカの科学者とデザイナーは、その時までに数千万キロメートルの距離で化学分析のための技術の真の奇跡を生み出すことに成功しました地球から。 失われた船「Mars-96」に搭載されたのはこれらのアナライザーでした。 その結果、火星への打ち上げを準備していたアメリカの惑星間自動ステーション火星パスファインダーにアナライザーが設置されました。 このフライトにより、以前はアクセスできなかった機会が開かれました。 実際、バイキング遠征での火星の岩石は、金属棒アームに取り付けられた機器を使用して分析されました。 文字通りの意味でのみ分析を行うことができました。 ペネトレーターは、ダスト層を通り抜けて岩盤に侵入できますが、惑星の特定の限られた地点でしか分析を行うことができません。 アメリカの探査機ソジャーナは、パスファインダー遠征に参加することになっていた。 長さ 50 センチメートル強、高さ 30 センチメートルの XNUMX 輪の機械に、太陽電池、火星の岩石の化学組成を決定するための実験室、XNUMX 台のテレビカメラが設置されていました。 ローバーは火星の表面を走り回り、コマンドがあれば、必要な測定のために停止することになっていました。 これは、特別に選択された地域で、広い範囲にわたって岩石の組成を研究することが可能になったことを意味します。 このプロジェクトは比較的安価であることに注意してください-266億1,48万ドル-たとえば、アメリカの装置の土星への次の飛行のコスト-XNUMX億ドルと比較して。 4 年 1997 月 78,6 日、アメリカの宇宙研究所「マーズ パスファインダー」が火星に着陸しました。 約 4 か月の飛行で、パスファインダーは 1997 万キロメートルの宇宙空間を移動しました。 130 年 7,4 月 10,1 日、ステーションは秒速 335 キロメートルの速度で飛行経路から直接高度 100 キロメートルで惑星の大気圏に入りました。 (火星の空気の抵抗による) 過熱から、ステーションは断熱シールドによって保護されていました。 パラシュートが地表から 4 キロメートル上空で開き、シールドが落下しました。 着陸の21秒前、高度15メートルで、ソフトランディングシステムのショックアブソーバーであるエアバッグがランダーの周りで膨張しました。 高度 16 メートルで火薬エンジンが発火し、落下速度が遅くなり、パラシュートが着陸船から離れました。 XNUMX 秒後、モジュールは毎秒約 XNUMX メートルの速度で地面に落下し、XNUMX メートル跳ね上がり、XNUMX 回ジャンプした後、凍結しました。 エアシェルを収縮させ、装置に引っ張った。 研究所はソーラーパネルを広げ、カメラを人間の成長の高さまで上げ、小型ローバーをリリースしました。
イリヤ・ヴィノグラドフはコメルサントの新聞に、「平野が駅の着陸地点として選ばれました」と書いています。ステーション. パスファインダーはすぐにいくつかの記録を打ち立てました. ステーションは、最初に軌道に入らずに惑星に着陸した最初の宇宙装置になりました. 超音速でパラシュートを解放しました.着陸衝撃の影響。 パスファインダーの着陸が成功した後、NASA に君臨したお祝いの雰囲気は、ステーションの運用中に発生した誤動作によってすぐに台無しになりました。 エアバッグの生地が発射プラットフォームに絡み合っていたため、火星の土壌サンプルのスペクトル分析用の機器を搭載したソジャーナの遠隔操作ロボットが火星に運ばれ、動き出すことができませんでした。 NASAのスペシャリストはなんとかパスをクリアしましたが、ロボットのメインモデムの誤動作により、デバイスをリモートで制御する機能が失われたことが判明しました。 しかし、今回は NASA が先頭に立って、ローバーが地表に運ばれ、地球に画像を送信し始めました。」 火星の空気の最初のテスト分析の結果は、地球上で待ち望まれていました。 そしてここで朗報です。 「Sojourner」は、実際にこの惑星の大気に存在する二酸化炭素のほぼ XNUMX% の濃度を示しました。 火星の岩石の化学組成の研究を開始することができました。 火星の岩石の組成を決定するために、透過X線を使用することが決定されました。 このための機器、その作成者 - APXS (アルファ陽子 X 線分光計) と呼ばれるドイツ、ロシア、アメリカの科学者。 「APX 分光計の心臓部」と Yu.A. Shukoliukov は Soros Educational Journal に書いています。超ウラン人工化学元素キュリウム、より正確には、この元素の 244 つの同位体 - キュリウム 244 から. その中のキュリウム 2 の総量は、ソースが毎秒約 6 億個のアルファ粒子を放出するようなものです。 XNUMX万電子ボルト。 研究中の物質の中を飛んでいるアルファ粒子の多くは、原子の内側の K 殻または L 殻から電子を簡単にノックアウトします。 電子は他の電子殻からより高いエネルギー準位から空いた場所にジャンプします。 エネルギーは、特性 X 線のガンマ量子の形で放出されます。 独自の電子殻を持つ各化学元素には、独自の放射スペクトル (一連の特定のエネルギー量子) があります。 これらの量子を記録するために、検出器が使用されます - 256チャンネルのエネルギー分析器です。 その中の各チャネルは、特定のエネルギーの「その」量子のみをカウントします。 異なるエネルギーを持つ量子のカウントされた数のセットは、火星の岩石の X 線スペクトルです。 サンプルに存在するさまざまな元素のスペクトルの重ね合わせの結果であるため、解読するのは簡単ではありません。 解釈のために、既知の異なる化学組成の標準が準備され、その X 線スペクトルが分析された岩石のスペクトルと比較されます。 スペクトルが調査中のサンプルのスペクトルに最も近い標準の組成に従って、サンプル中の元素の含有量が判断されます。 計算は、特別なプログラムを使用してコンピューター上で行われます。 X線分析器がスペクトルを記録しました。 彼は摂氏マイナス 30 度以下の温度でしかこれを行うことができませんでした。 より高い温度では、アナライザーは異なるエネルギーの量子をうまく区別できなくなります。 もちろん、搭載された小型冷凍機で検出器を冷却することは可能でした。 しかし、最終的に彼らは異なった行動をとった。 火星の貴重な電気エネルギーを節約するために、彼らは火星自体が夜になると最大マイナス 80 度の巨大な冷蔵庫になるという事実を利用することにしました。 ローバーには、陽子検出器と、ラザフォード アルファ粒子散乱を使用する別の機器も搭載されていました。 7つの検出器から受信した情報は、それを保存して地球に送信する準備をすることができる8チャンネルの電子ユニットに送信されます。 このブロックには、6,5x570xXNUMX センチメートルの容器が必要でした。 同時に、APX分光計自体は、ティーカップに簡単に収まる寸法になっています。 実験室全体の重さはわずか XNUMX グラムです。 そのため、ある地点から別の地点へと移動しながら、「ソジャーナ」は APX 分光計を使用して、車輪の下にある遠い惑星の赤褐色の塵を何度も分析しました。 測定は、互いに離れた XNUMX か所で行われました。 しかし、どこでも化学組成はほぼ同じでした。 しかし、研究者たちは驚きました。 6 年 1997 月 XNUMX 日、Sojourner は回転式に取り付けられた化学合成装置である高感度の電子鼻をかなり大きな岩に突っ込みました。 火星探検家たちを大いに驚かせたのは、バーナクル ビルと呼ばれるこの岩石が、これまでの火星のすべての研究から予想されていたものとはまったく異なる化学組成を持っていることが判明したことです。 科学の歴史の中で初めて、火星の岩盤の分析はセンセーショナルな結果をもたらしました - 火星には苦鉄質岩だけではありません. パスファインダーの着陸エリアにある岩片は、かつて惑星を横切って丘から南に流れていた川からの水の流れによってそこに運ばれた可能性があり、おそらく古代の火星の地殻を表していると考えられています。 その古さは、隕石のクレーターがたくさんあることで証明されています。 パスファインダー遠征で得られた新しいデータは、火星に関するこれまでの考えを覆しました。 「赤い」惑星の地殻は、地球の地殻と化学的に類似していることが判明しました。 多くの点で、地球の地質学的徴候と同様のプロセスが火星で進行していた可能性があります。 火星の隕石の化学的および岩石学的特徴は、そのような考えと完全に一致しています。 著者：Musskiy S.A.
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