Vikings sur Mars

Karl Sagan devant la maquette du véhicule de descente

Cela fait 35 ans que la mission des quatre "Viking" - 2 stations orbitales et 2 véhicules de descente - s'est terminée par une erreur de l'opérateur, ce qui a entraîné la descente de l'antenne du véhicule de descente Viking-1. Cette mission est devenue la deuxième à atteindre la surface de la "planète rouge" et la première vraiment réussie (la communication avec Mars-3 , qui avait atteint la surface de Mars 4,5 ans plus tôt, s'est terminée seulement 15 secondes plus tard).

Les «Vikings» ont réussi à travailler sur la surface de Mars pendant 4 et 6 ans au lieu des 90 jours prévus, transmettant pendant cette période des informations sur le climat martien à différents moments de l'année depuis des extrémités opposées de la planète, prenant quelques 4500 photos de surface et réalisant les premières expériences sur la recherche de la vie. Les stations orbitales, en revanche, ont fonctionné pendant 2 et 4 ans au lieu des 120 jours prévus, au cours desquels elles ont effectué 700 et 1385 révolutions autour de Mars et transféré plus de 52000 photographies couvrant 97% de la surface martienne.

Conceptions d'appareils

Les stations orbitales avaient la forme d'un octogone avec un diamètre de 2,4 m et une hauteur de 3,3 m avec une portée de panneau solaire de 9,7 m (leur superficie atteignait jusqu'à 15 m ² ). Le poids de la station était de 2 325 kg, comprenant des caméras couleur de détecteurs de lumière et d'eau visibles et infrarouges. Pour alimenter l'équipement pendant le vol dans l'ombre de Mars, des batteries nickel-cadmium de 30 ampères-heures ont été installées dans les stations.

Pour la communication, une antenne omnidirectionnelle a été utilisée sur Terre et un diamètre directionnel de 1,5 mètre a été utilisé sur Mars. La vitesse de communication était de 2 à 16 kbit / s pour les données scientifiques et de 8,3 à 33,3 bits / s pour l'ingénierie (données sur l'état de l'appareil lui-même). De plus, les stations ont servi de répéteur pour les véhicules de descente à une vitesse de communication de 4 kbit / s pendant leur descente et de 16 kbit / s en communication avec la surface. Pour stocker des informations, 2 magnétophones de 4,76 Mo chacun ont été utilisés.


Composants électroniques du Viking

Les ordinateurs des deux appareils avaient 18 000 cellules de mémoire sur des films magnétiques cylindriques , dont la moitié représentait des instructions et des données (mémoire en lecture seule et mémoire réinscriptible, respectivement). À l'avenir, cet ordinateur est devenu l'ordinateur de commande Voyagers (CCS), et son idée de dupliquer complètement les composants était de l'utiliser lors de la création de deux de leurs autres ordinateurs.


L'une des cartes mémoire «Viking» sur un support de vibration

La création d'un logiciel pour les atterrisseurs a eu lieu de juillet 1971 à juin 1974 et a nécessité 1609 mois-homme de travail pour écrire ses 20 000 mots. Puisqu'il a été décidé de sélectionner le bon matériel après avoir écrit le code - le matériel a été livré seulement 2 mois avant le lancement des appareils.

Un analyseur du potentiel de retard (pour mesurer la densité de l'atmosphère) et un spectromètre de masse des couches atmosphériques supérieures ont été installés sur un écran d'ablation de 3,5 mm de diamètre. Pour contrôler la descente, 12 petits moteurs de direction avec un réservoir en titane de 85 kg d'hydrazine mono-composant ont été installés. Le parachute de frein de 50 livres était en polyester et avait 16 mètres de diamètre.



Sur les véhicules de descente pesant 576 kg et ayant une portée de 2,21 m entre chacun des 3 supports, beaucoup plus d'instruments ont été installés: caméras en noir et blanc, un spectromètre de masse pour un chromatographe en phase gazeuse, un sismomètre, un spectromètre à rayons X à fluorescence, un ensemble d'outils pour mesures météorologiques, échantillonneur et laboratoire biologique. Pour communiquer avec les stations en orbite et directement avec la Terre, une parabole directionnelle de 76 cm a été utilisée, et pour recevoir les commandes, une antenne non façonnée a été utilisée. Les appareils étaient alimentés par 2 RTG avec du plutonium-236 de 35 watts de puissance (les mêmes ont été utilisés auparavant sur Pioneer-10 et -11 ) et 4 batteries nickel-cadmium. Pour réduire l'effet de la contamination des échantillons de sol sur les sites d'atterrissage, les 3 moteurs d'atterrissage de l'appareil disposaient chacun de 18 buses et de deux réservoirs de 85 kg. Trois supports d'atterrissage de l'appareil avaient des cellules en aluminium à l'intérieur, qui se sont froissées et ont absorbé le coup pendant l'atterrissage.

Le programme Viking a été créé en septembre 1974, afin de se conformer au traité spatial (signé par les États-Unis en 1967), selon lequel tous les pays signataires du traité se sont engagés à réduire au 1/1000 le risque de contamination de la planète par des organismes terrestres (pour 50- période d'été commençant le 1er janvier 1969) - les trains d'atterrissage Viking ont été placés dans des boucliers biologiques, après quoi leur surface a été stérilisée à une température de 131 ° C pendant une durée suffisante pour que le risque d'infection de la planète ne dépasse pas 1/10000 par appareil (en mots En dépit du fait que le Traité sur l' espace déjà signé 107 pays , un poste de spécialiste indépendant défense planétaire ont seulement deux organisations : la NASA et l' ESA).

Le déroulement de la mission et ses découvertes

Le voyage de 11 mois vers Mars de deux paires de véhicules a commencé à Cap Canaveral le 20 août et le 9 septembre 1975 au sommet des lanceurs Titan-IIIE avec le bloc d'appoint Centaur. Après leur arrivée sur Mars, les véhicules ont été séparés et l'atterrisseur est passé dans l'orbite de stationnement pendant que la station prenait des photos d'un site d'atterrissage présélectionné.


Le début du Viking-1


et viking 2

Viking-1 est arrivé sur Mars le 19 juin 1976 et l'atterrissage était prévu pour le 4 juillet. Cependant, sur les photos, le site d'atterrissage s'est avéré trop caillouteux et ils ont décidé de le changer. En conséquence, ils cherchaient un nouveau site d'atterrissage dans la zone précédemment prévue pendant plus de deux semaines, de sorte que le véhicule de descente s'est assis sans incident sur le versant ouest de la plaine de Chris, mais seulement le 20 juillet. Déjà le 7 août, une deuxième paire d'appareils avec lesquels la même histoire s'est produite est également arrivée sur Mars. Cette fois, à la recherche d'un nouvel endroit et d'un atterrissage du véhicule de descente, ils ont respecté l'heure prévue (le 3 septembre), mais il n'y a eu aucun incident: l'appareil s'est assis sans dommage sur la plaine d'Utopie , mais l'un de ses 3 supports d'atterrissage se tenait sur une pierre, donc que du début à la fin de son travail, il se tenait avec une pente de 8 ° par rapport à l'horizon, ce qui, cependant, n'affectait pas sa mission scientifique.


Vidéo du lancement de véhicules sur Mars et commentaires des participants à la mission

Déjà au stade de la descente, les appareils ont pu se fixer dans l'atmosphère, en plus du volume écrasant de dioxyde de carbone (95%), également 1-2% d'argon avec 2-3% d'azote. À une altitude de 6 km, le parachute a été ouvert et le bouclier d'ablation a été lâché, après le freinage, le parachute a été tiré et les moteurs d'atterrissage en douceur ont été allumés à une altitude de 1,4 km. Après la plantation, l'appareil a prélevé des échantillons de sol avec un bras mécanique et y a ajouté de l'eau et un milieu nutritif. Les véhicules de descente ont réussi à fixer la libération d'oxygène et de dioxyde de carbone des échantillons et, après avoir chauffé les échantillons de sol, en plus d'une fraction importante de silicium, de fer, de calcium, d'aluminium et de titane, des traces de carbone, d'hydrogène et de phosphore ont été détectées.

En général, les résultats ont été décevants: la teneur en matière organique dans le sol était de un sur un million (encore plus faible que le sol lunaire) et en plus d'un résultat de 3 expériences biologiques (qui a ensuite été reconnu comme faux positif) et le «visage sur Mars» (qui était les missions ultérieures en plus haute résolution se sont avérées être juste une montagne) - aucune trace de vie n'a été trouvée. Comme le disent les biologistes de la mission: «Mars s'est avéré être autostérilisé» en raison du rayonnement ultraviolet, du sol sec et de ses processus d'oxydation (presque tout l'oxygène non lié dans le dioxyde de carbone de l'atmosphère est allé à l'oxydation du fer dans le sol, qui, en raison de la teneur en oxydes de fer à 15%, a une couleur rougeâtre caractéristique ombre).


"Visage martien" lors de la prise de vue avec une résolution accrue via MRO

Les stations orbitales ont pu capturer un vaste réseau de lits de rivières qui jadis coulaient sur Mars, ce qui a fait passer les missions vers Mars de la recherche de la vie en ce moment à la recherche de traces de vie qui existaient auparavant sur la "planète rouge". De plus, ils ont réussi à clarifier la masse de deux satellites martiens: selon les données, leur densité n'était que 2 fois plus élevée que la densité de l'eau, ce qui signifiait que Phobos et Deimos se sont probablement formés dans la ceinture d'astéroïdes et ont ensuite été capturés par la gravité de Mars. Une histoire assez drôle est liée aux images de la surface de Mars: depuis qu'une suspension de poussière martienne disperse la lumière rouge, puis le soir (lorsque la lumière doit traverser une épaisseur importante de l'atmosphère), la lumière rouge se disperse et le ciel devient ... bleu (comme nous l'avons sur Terre aujourd'hui), ce a causé une véritable confusion à la NASA: la première image avec un ciel bleu a donc été publiée le 21 juillet, et le 26 juillet sa version avec un ciel rouge est sortie (car elle était considérée comme corrigée).


Le premier plan couleur et sa version «corrigée»

La mission principale des "Vikings" prit fin le 15 novembre 1976 et déjà le 26 commença la connexion de Mars avec le Soleil, au cours de laquelle la communication avec les appareils fut temporairement perdue. Les mesures du moment de la perte de communication avec les appareils ont permis de confirmer expérimentalement la correspondance entre le ralentissement du signal dans le champ gravitationnel d'un objet massif (Soleil) et la théorie d'Einstein avec une précision de 0,1% (20 fois supérieure à la précision de toutes les expériences précédentes). Après que Mars ait quitté l'ombre solaire à la mi-décembre, la mission Viking déjà étendue a commencé.



Les données sur la pression atmosphérique du Viking-1 variaient entre 6,8 et 9 mbar , tandis que celle du Viking-2 était de 7,3-10,8 mbar (la différence de pression était due au fait que le Viking-2 était assis à un point situé à 900 mètres au-dessous de son homologue ) Les différences de température variaient de -77 ° C à -14 ° C pour Viking-1 et de -120 ° C à 4 ° C pour Viking-2, respectivement. Le sismomètre Viking-1 est tombé en panne même avant l'atterrissage et n'a pas apporté de données utiles, mais le sismomètre Viking-2 était silencieux tout le temps, sauf pour un seul cas, et en plus des images, il est devenu clair que le paysage aux endroits des deux atterrissages n'a pratiquement pas changé: Mars s'est avéré être dans le même corps géologiquement mort que la lune.

La vitesse du vent s'est avérée inférieure à celle attendue et n'a pas dépassé 120 km / h, mais malgré cela, seulement au cours du premier été dans l'hémisphère nord, les stations orbitales ont enregistré deux tempêtes de poussière mondiales d'une durée totale de 4 mois. Les stations ont pu mesurer la concentration d'aérosols dans l'atmosphère, ce qui a permis d'estimer la concentration de vapeur d'eau: la concentration maximale était au pôle nord au milieu de l'été martien, à l'automne la concentration maximale s'est déplacée vers l'équateur, où sa concentration a augmenté de 30%. Dans le compartiment contenant les données des images sur lesquelles il était clair qu'une partie de la calotte polaire nordique est préservée tout au long de l'année, cela suggère que sa partie non gelante est de la glace d'eau (par la suite, le module d'atterrissage Phoenix assis près du pôle nord l'a confirmé):


Le bleu indique l'échec de la mission Schiaparelli et les missions InSight prévues (la plate-forme d'atterrissage, qui, après s'être assise fin 2018, devrait forer un puits de 5 mètres pour mesurer les différences de température) et Exomars (le rover, qui devrait être livré à Mars mi-2020).

La théorie de la circulation de l'eau dans l'atmosphère martienne a également été confirmée par des images Viking-2, sur lesquelles du givre a été trouvé pendant l'hiver martien:

Fin de mission et son héritage

La station orbitale Viking-2 a fonctionné jusqu'au 25 juillet 1978, date à laquelle elle a été arrêtée en raison de l'épuisement de tous les gaz du système d'orientation. Le 11 avril 1980, en raison d'une défaillance de la batterie, son véhicule de descente a également été éteint et le 7 août de la même année, le gaz s'est épuisé à la station orbitale Viking-1 (bien que, en raison de son économie, la station ait pu travailler 2 années supplémentaires, transmettant des données scientifiques dans un mode limité). Le véhicule de descente Viking-1 a duré le plus longtemps et pourrait probablement continuer à fonctionner si des commandes incorrectes n'avaient pas été transmises à bord de l'appareil, ce qui a provoqué l'abaissement de son antenne directionnelle et la perte de communication avec lui le 11 novembre 1982. Les opérateurs du JPL ont poursuivi leurs tentatives infructueuses de le contacter pendant plus de six mois, jusqu'à ce que la mission Viking soit déclarée terminée le 21 mai 1983.

Carte couleur Mars avec une résolution de 232 m par pixel (l'original pèse 52 Mo)



Malgré le fait que les dernières données des «Vikings martiens» aient été obtenues il y a 3,5 décennies, elles continuent d'être utilisées avec succès et inspirent les scientifiques à de nouvelles réalisations jusqu'à présent: seulement en 2014, sur la base des données des «Vikings», les plus détaillées une carte en couleur de Mars à partir de celles qui existent actuellement, et en 2016 la mission était en cours de numérisation à partir d'expériences biologiques (qui jusqu'alors avaient été stockées sur microfilms):



Et donc, la mission a été exprimée par le directeur adjoint de la stratégie scientifique de la NASD au département de recherche de Goddart et le responsable du projet SAM Planet Defense Curiosity Danny Glavin :

«Nous avons construit SAM sur la base de la vaste expérience et de l'héritage des Vikings. Les capacités de l'atterrisseur Viking et de leurs outils étaient très avancées à l'époque. Même l'atterrissage très réussi sur la surface martienne a été un grand exploit. »

Contrairement aux Vikings, les données des expériences Curiosity sont maintenant immédiatement téléchargées sur le système de données planétaires de la NASA pour augmenter leur disponibilité.

Les références

Aperçu de la mission
Découvertes faites par des appareils
Données de l'appareil
Chapitres du livre «On Mars: A Study of the Red Planet. 1958-1978