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HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA, TECNOLOGÍA, OBJETOS ALREDEDOR DE NOSOTROS
Laboratorio espacial Mars Pathfinder. Historia de la invención y la producción.
Directorio / La historia de la tecnología, la tecnología, los objetos que nos rodean. Incluso los astrólogos y astrónomos antiguos estaban fascinados por un extraño, aparentemente, ominosamente planeta rojo, tan diferente de todos los demás planetas del sistema solar. El interés aumentó muchas veces cuando, en 1877, D.V. Schiaparelli "descubrió" "canales" hechos por el hombre en Marte. Sin embargo, el interés de los científicos en Marte provocó una razón completamente diferente. Creen que la comprensión de los patrones de evolución de la capa sólida y el interior profundo de Marte, el estudio de la composición y la historia de la atmósfera y la hidrosfera es la clave para descifrar las leyes del desarrollo y no solo de la Tierra, sino también un paso hacia comprender la historia de todo el sistema solar. La primera estación automática fue a Marte en el otoño de 1962. Era el "Mars-1" soviético. Pero no pudo llegar al planeta "rojo". De 1965 a 1969, las estaciones estadounidenses Mariner-4, Mariner-6, Mariner-7 transmitieron más de doscientas imágenes del planeta "rojo".
El camino a la superficie de Marte se construyó solo en 1971. Pero dos dispositivos lo hicieron a la vez. Primero, la estación automática soviética "Mars-2" entregó una cápsula a la superficie de Marte, y el vehículo de descenso de la siguiente estación soviética, "Mars-3", realizó el primer aterrizaje suave. Al mismo tiempo, los satélites naturales de Marte, Fobos y Deimos, adquirieron contrapartes hechas por el hombre: ambas estaciones soviéticas, junto con la nave espacial estadounidense Mariner-9 que llegó a Marte, se convirtieron en sus primeros satélites artificiales. Permitieron a la gente ver a Marte de cerca por primera vez. Las siguientes cuatro estaciones automáticas soviéticas, lanzadas en 1973, refinaron los datos recibidos de las órbitas, y el vehículo de descenso de una de ellas, Marsa-6, sondeó por primera vez la atmósfera del planeta desde el interior. Por lo tanto, la próxima etapa en la exploración de Marte fue preparada por los esfuerzos conjuntos de los dos países: la Unión Soviética y los Estados Unidos. Pronto, dos sondas Viking estadounidenses aterrizaron en Marte. Transmitieron fotografías en color del área circundante a la Tierra y analizaron el suelo marciano, determinando su composición química. En total, Viking 1 y Viking 2 enviaron más de cincuenta mil imágenes a la Tierra. Pero lo principal en su programa era la búsqueda de vida. Exploradores automatizados intentaron encontrar materia orgánica en Marte. Entonces fue posible analizar solo el polvo que cubre la superficie del planeta, para determinar con mayor o menor precisión el contenido de hierro, magnesio, calcio, aluminio, potasio, azufre y cloro en él. A pesar de que las estaciones estaban separadas 6500 kilómetros entre sí, los resultados del análisis coincidieron. Se concluyó que este polvo, que probablemente cubre toda la superficie del planeta, es producto de la meteorización, destrucción y trituración de las rocas máficas (básicas) de Marte. Para lograr mejores resultados, fue necesario atravesar una capa de polvo marciano y determinar la composición química de las rocas escondidas debajo de ella. Para ello, científicos del Instituto de Investigación Espacial de la Academia Rusa de Ciencias bajo la dirección de R.Z. Sagdeev, Instituto de Geoquímica y Química Analítica de la Academia Rusa de Ciencias bajo la dirección de V.L. Barsukov y muchas otras instituciones y organizaciones crearon penetradores (de la palabra inglesa "penetrar" - penetrar). Estos son proyectiles especiales no explosivos, dentro de los cuales hay dispositivos para análisis químico. En los penetradores se instalaron instrumentos para el análisis químico de rocas marcianas. Se suponía que debía entregar los penetradores al objetivo mediante estaciones interplanetarias automáticas y dejarlos caer desde cierta altura para que penetraran varios metros de profundidad. Pero, antes de dejar caer los penetradores en Marte, se decidió usarlos para estudiar su satélite Fobos. Sin embargo, en 1989, los Phobos-1 y Phobos-2 soviéticos se perdieron en el espacio. En 1996, el Mars 96 ruso se estrelló contra la Tierra después del lanzamiento. Mientras tanto, científicos y diseñadores alemanes, rusos y estadounidenses, encabezados por E. Ryder del Instituto Alemán de Química Max-Planck, en ese momento lograron crear un verdadero milagro de la tecnología para el análisis químico a una distancia de decenas de millones de kilómetros. desde la Tierra. Fueron estos analizadores los que se instalaron en el barco perdido "Mars-96". Como resultado, el analizador se instaló en la estación automática interplanetaria estadounidense Mars Pathfinder, que se estaba preparando para lanzarse a Marte. Este vuelo abrió oportunidades antes inaccesibles. De hecho, las rocas marcianas en las expediciones vikingas se analizaron utilizando instrumentos montados en un brazo de varilla de metal. Fue posible hacer un análisis solo en el sentido literal en condiciones de plena competencia. Los penetradores, aunque pueden penetrar el lecho rocoso a través de la capa de polvo, solo pueden realizar análisis en ciertos puntos limitados del planeta. Se suponía que el rover estadounidense Sojourner participaría en la expedición Pathfinder. En una máquina de seis ruedas con una longitud de poco más de 50 centímetros y una altura de 30 centímetros, se instalaron una batería solar, un laboratorio para determinar la composición química de las rocas marcianas y tres cámaras de televisión. Se suponía que el rover conduciría alrededor de la superficie marciana y, cuando se le ordenara, se detendría para tomar las medidas necesarias. Esto significa que fue posible estudiar la composición de las rocas en un área grande, en áreas especialmente seleccionadas. Cabe señalar que el proyecto es relativamente barato (266 millones de dólares) en comparación, por ejemplo, con el costo del próximo vuelo del aparato estadounidense a Saturno (1,48 millones de dólares). El 4 de julio de 1997, el laboratorio espacial estadounidense "Mars Pathfinder" aterrizó en la superficie de Marte. En casi siete meses de vuelo, la Pathfinder recorrió 78,6 millones de kilómetros del espacio exterior. El 4 de julio de 1997, la estación entró en la atmósfera del planeta a una altitud de 130 kilómetros directamente desde la ruta de vuelo a una velocidad de 7,4 kilómetros por segundo. Del sobrecalentamiento (debido a la resistencia del aire marciano), la estación estaba protegida por un escudo aislante del calor. Un paracaídas se abrió a nueve kilómetros de la superficie del planeta y el escudo cayó. 10,1 segundos antes de aterrizar, a una altitud de 335 metros, se inflaron bolsas de aire alrededor del módulo de aterrizaje: amortiguadores del sistema de aterrizaje suave. A una altitud de 100 metros, los motores de pólvora se dispararon, lo que ralentizó la caída y alejó los paracaídas del módulo de aterrizaje. Después de 4 segundos, el módulo cayó al suelo a una velocidad de unos 21 metros por segundo, saltó 15 metros y, después de dar 16 saltos, se congeló. La cubierta de aire se desinfló y se acercó al aparato. El laboratorio desplegó los paneles solares, elevó la cámara de cine a la altura del crecimiento humano y lanzó un rover en miniatura.
"Se eligió una llanura como lugar de aterrizaje de la estación", escribe Ilya Vinogradov en el periódico Kommersant, "que lleva el nombre del dios griego de la guerra Ares. Es más favorable para el funcionamiento de los paneles solares que aseguran el funcionamiento de la Pathfinder inmediatamente estableció varios récords. La estación se convirtió en el primer dispositivo espacial que aterrizó en un planeta sin entrar primero en órbita; lanzó un paracaídas a velocidad supersónica; usó bolsas de aire similares a las que se usan en los automóviles, pero de mayor tamaño, para reducir los efectos del choque de aterrizaje. El ambiente festivo que reinaba en la NASA tras el aterrizaje exitoso de la Pathfinder se vio rápidamente estropeado por los problemas que surgieron en el funcionamiento de la estación. La tela de la bolsa de aire, enredada en la plataforma de lanzamiento, impidió que el robot teledirigido Sojourner entregado a Marte, equipado con instrumentos para el análisis espectral de muestras de suelo marciano, empezara a moverse. Los especialistas de la NASA lograron despejar el camino, pero luego resultó que el mal funcionamiento en el módem principal del robot provocó la pérdida de la capacidad de controlar el dispositivo de forma remota. Sin embargo, esta vez la NASA estaba en la cima, el rover fue llevado a la superficie del planeta y comenzó a transmitir imágenes a la Tierra". Los resultados del primer análisis de prueba del aire marciano se esperaban con impaciencia en la Tierra. Y aquí viene la buena noticia. "Sojourner" mostró una concentración de dióxido de carbono de casi el cien por cien, tal como se encuentra actualmente en la atmósfera de este planeta. Fue posible comenzar a estudiar la composición química de las rocas de Marte. Para determinar la composición de las rocas marcianas, se decidió utilizar rayos X penetrantes. El equipo para esto, sus creadores - científicos alemanes, rusos y estadounidenses llamados APXS (espectrómetro de rayos X alfa-protón). "El corazón del espectrómetro APX", escribe Yu.A. Shukoliukov en el Soros Educational Journal, "fue creado por un grupo de investigadores rusos dirigido por V. Radchenko en el Instituto de Reactores Atómicos en Dimitrovgrad, cerca de Ulyanovsk. Está hecho de el elemento químico artificial transuránico curio, más precisamente, de un isótopo de este elemento: el curio 244. La cantidad total de curio 244 que contiene es tal que la fuente emite casi 2 mil millones de partículas alfa por segundo, cada una con una energía de aproximadamente 6 millones de electronvoltios. Volando a través de la sustancia bajo estudio, muchas de las partículas alfa eliminan fácilmente los electrones de las capas internas K o L de los átomos. Los electrones saltan a los lugares desocupados desde niveles de energía más altos desde otras capas de electrones. La energía se libera en forma de cuantos gamma de rayos X característicos. Cada elemento químico con sus propias capas de electrones tiene su propio espectro de radiación, un conjunto de cuantos de energía específicos. Para registrar estos cuantos, se utiliza un detector, un analizador de energía de 256 canales. Cada canal en él cuenta solo "sus" cuantos de cierta energía. El conjunto de número contado de cuantos con diferentes energías es el espectro de rayos X de la roca marciana. No es fácil de descifrar, porque es el resultado de la superposición de los espectros de diferentes elementos presentes en la muestra. Para la interpretación se preparan patrones de diferente composición química previamente conocida y se comparan sus espectros de rayos X con el espectro de la roca analizada. De acuerdo con la composición del estándar, cuyo espectro es más cercano al espectro de la muestra en estudio, se juzga el contenido de elementos en la muestra. Los cálculos se realizan en computadoras usando programas especiales. El analizador de rayos X registró los espectros. Podía hacer esto solo a temperaturas inferiores a menos 30 grados centígrados. A una temperatura más alta, el analizador ya no puede distinguir bien entre cuantos de diferentes energías. Por supuesto, era posible enfriar el detector con un refrigerador a bordo en miniatura. Pero al final actuaron de manera diferente. Para ahorrar valiosa energía eléctrica en Marte, decidieron aprovechar el hecho de que el propio planeta se convierte en un enorme refrigerador por la noche con una temperatura de hasta 80 grados bajo cero. El rover también llevaba un detector de protones y otro instrumento que utiliza la dispersión de partículas alfa de Rutherford. La información recibida de tres detectores se envía luego a una unidad electrónica de tres canales capaz de almacenarla y prepararla para su transmisión a la Tierra. Para este bloque se requirió un contenedor de 7x8x6,5 centímetros. Al mismo tiempo, el espectrómetro APX tiene tales dimensiones que cabe fácilmente en una taza de té. Todo un laboratorio con un peso de tan solo 570 gramos. Entonces, moviéndose de un punto a otro, "Sojourner" usando el espectrómetro APX analizó una y otra vez el polvo marrón rojizo de un planeta distante que yacía debajo de las ruedas. Las mediciones se tomaron en seis lugares, alejados entre sí. Pero en todas partes la composición química era casi la misma. Pero los investigadores se encontraron con una sorpresa. El 6 de julio de 1997, Sojourner clavó su sensible ojiva electrónica, un instrumento de composición química de montaje giratorio, en una roca bastante grande. Para sorpresa de los exploradores de Marte, esta roca, apodada Barnacle Bill, resultó tener una composición química que era completamente diferente de lo que se esperaba de todos los estudios previos de Marte. Por primera vez en la historia de la ciencia, los análisis del lecho rocoso marciano han dado un resultado sensacional: no solo hay rocas máficas en Marte. Se cree que las corrientes de agua de los ríos que alguna vez atravesaron el planeta, desde una colina hacia el sur, podrían haber traído pedazos de rocas en el área de aterrizaje del Pathfinder, posiblemente representando la antigua corteza marciana. Su antigüedad se evidencia por la abundancia de cráteres de meteoritos en él. Los nuevos datos obtenidos en la expedición Pathfinder anularon las ideas anteriores sobre Marte. Resultó que la corteza del planeta "rojo" es químicamente similar a la corteza terrestre. Es posible que estuvieran ocurriendo procesos en Marte, en muchos aspectos similares a las manifestaciones geológicas en la Tierra. Las características químicas y petrológicas de los meteoritos marcianos son bastante consistentes con tales ideas. Autor: Musskiy S.A.
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