«Маринер-10»



3 ноября 1973 05:45:00 - старт
13 ноября 1973 - коррекция
21 января 1974 - коррекция
5 февраля 1974 17:01 - гравиманевр у Венеры
16 марта 1974 - коррекция
29 марта 1974 20:47 - пролёт Меркурия
9 мая 1974 - коррекция
10 мая 1974 - коррекция
2 июля 1974 - коррекция
21 сентября 1974 20:59 - 2-й пролёт Меркурия
30 октября 1974 - коррекция
30 октября 1975 - коррекция
7 марта 1974 - коррекция
16 марта 1975 22:39 - 3-й пролёт Меркурия
24 марта 12:21 1975 - завершение миссии (потеря связи)
24 мая 1975 - последняя связь
гелиоц. орб

Ежегодник БСЭ 1974 г:

«Маринер-10». Основные задачи станции - съемка и зондирование Венеры и Меркурия с пролетной траектории (в поле тяготения Венеры станция совершает пертурбационный маневр и переходит на трассу полета к Меркурию). С помощью телевизионных камер станции предполагали получить ~5700 снимков Венеры и ~ 2740 снимков Меркурия. Особое внимание уделялось исследованиям Меркурия: помимо съемки, предусматривались измерения теплового излучения поверхности, поиски горячих участков, определение состава атмосферы планеты, если она существует, поиски магнитосферы, регистрация ударной волны, частиц, захваченных магнитным полем планеты, «хвоста» магнитосферы, уточнение массы и радиуса Меркурия, а также гармоник гравитационного поля планеты.


Автоматическая межпланетная станция «Маринер-10»: 1 - всенаправленная антенна; 2 - прибор для исследования солнечной плазмы; 3 - трехосные индукционные магнитометры; 4 - солнцезащитные экраны магнитометров; 5 - комплект приборов («телескоп») для регистрации заряженных частиц; 6 - ультрафиолетовый спектрометр на корпусе станции; 7 - теплоизоляция; 8 - панель с солнечными элементами (обратная сторона); 9 - микродвигатели для ориентации по крену и рысканию (на торцах панелей 8); 10 - звездный датчик; 11 - отражатель остронаправленной антенны; 12 - микродвигатели для ориентации по тангажу (на корпусе станции); 13 - радиопередатчик диапазона X; 14 - солнечный датчик; 15 - сканирующая платформа; 16 - телевизионные камеры; 17 -ультрафиолетовый спектрометр на сканирующей платформе; 18 - инфракрасный радиометр; 19 - солнцезащитный экран станции; 20 - жалюзи системы терморегулирования; 21 - солнечные элементы.

Масса АМС «Маринер-10» (рис. 6) 526 кг, в т. ч. научные приборы - 77 кг. Корпус имеет форму восьмигранной призмы (поперечный размер 1,3 м). Размах панелей с солнечными элементами 8 м. Система терморегулирования использует нагреватели, жалюзи, теплозащиту из стеклоткани «бета», теплоизоляцию, а также солнцезащитный экран из стеклоткани «бета» и каптоновой пленки с алюминиевым покрытием. Такой экран необходим потому, что траектория станции пролегает на очень близком расстоянии от Солнца. В системе ориентации применяются солнечные датчики, звездный датчик, захватывающий Канопус или Вегу, и гиростабилизированная платформа, а в качестве исполнительных органов - два (один запасной) комплекта по шесть микродвигателей, работающих на сжатом азоте. Точность ориентации по тангажу и рысканию 0,25°. Запас азота для микродвигателей 3,6 кг. Четыре панели с солнечными элементами (общая площадь 5,25 м2) обеспечивают мощность 475 вт при пролете около Меркурия. Чтобы предотвратить нагрев солнечных элементов св. 100 °С, с приближением к Солнцу панели постепенно поворачиваются относительно продольной оси, пока не установятся под углом 70° к направлению на Солнце. До развертывания панелей, а также в период проведения коррекций траектории, когда панели не обращены к Солнцу, электропитание обеспечивает аккумуляторная батарея. На станции установлены приемник диапазона S, два (один запасной) передатчика диапазона S (2113 Мгц) и передатчик диапазона X (8415 Мгц). Всенаправленная антенна станции работает в диапазоне S, остронаправленная поворотная антенна - как в диапазоне S (коэффициент усиления 28 дб), так и в диапазоне X (38,5 дб). Остронаправленная антенна имеет отражатель диаметром 1,37 м, вынесенный на стержне длиной 1 м. Информативность при передаче телевизионных изображений до 117 600 бит/сек, телеметрической информации- до 2450 бит/сек. Емкость бортового записывающего устройства 1,6 X 108 бит. Корректирующая двигательная установка (тяга 23 кг) работает на продуктах разложения гидразина, запас которого составляет 27,2 кг и обеспечивает суммарное приращение скорости 115 м/сек.

В состав научной аппаратуры входят две идентичные телевизионные камеры каждая с телеобъективом (фокусное расстояние 1500 мм, угол зрения 0,5°) и широкоугольным объективом (68 мм, 11 -14°). Съемка производится в видимых и ультрафиолетовых лучах. Последнее особенно важно для получения изображений облачного покрова Венеры. Камеры установлены на сканирующей платформе, которая может поворачиваться по двум осям (по одной на 255°, по другой от +58° до -180°). На этой же платформе установлен один ультрафиолетовый спектрометр, второй монтируется на корпусе станции. Кроме того, на корпусе смонтированы инфракрасный радиометр, детектор солнечной плазмы, включающий в себя сканирующий спектрометр и сканирующий электростатический анализатор, а также комплект («телескоп») счетчиков Гейгера - Мюллера для регистрации заряженных частиц. На штанге длиной 7 м вынесены два магнитометра.

Станция «Маринер-10» запущена 3 ноября 1973 г. и выведена на траекторию полета к Венере. На приземном участке с помощью бортовых телевизионных камер получено несколько сот снимков Земли и Луны в основном с целью калибровки камер. 13 ноября 1973 г. проведена первая коррекция траектории станции на трассе «Земля-Венера», 21 января 1974 г.- вторая коррекция. Пролет около Венеры станция совершила 5 февраля, около Меркурия - 29 марта 1974 г. Коррекция гелиоцентрической орбиты станции после первого пролета около Меркурия обеспечила повторный пролет около этой планеты 21 сентября 1974 г. на расстоянии 50 000 км.
Ежегодник БСЭ 1975 г:

АМС «Маринер-10», запущенная 3 ноября 1973 г., предназначена для съемки и зондирования Венеры и Меркурия с пролетной траектории. На трассе «Земля - Венера» были проведены две коррекции траектории АМС: 13 ноября 1973 г. и 21 января 1974 г. Без этих коррекций АМС прошла бы на расстоянии 65 000 км от Венеры, благодаря коррекциям - на расстоянии 5769,5 км от поверхности планеты. В момент пролета на минимальном расстоянии (5 февраля 1974 г. в 17 час 01 мин по Гринвичу) скорость АМС относительно Венеры составляла ~ 11 км/сек, Венера была в 44 млн. км от Земли. С помощью ТВ камер АМС было получено ~ 3000 снимков атмосферы планеты в видимых и УФ-лучах (3740-5760 Ằ) с разрешением, соответственно, до 90 м и до 18 м. Снимки показали, что атмосфера Венеры испытывает постоянные возмущения. Вдоль экватора обнаружены обширные области высокого давления, где солнечный нагрев порождает конвективные потоки, нарушающие основное движение облачного покрова и создающие вихри, которые движутся в направлении обеих полярных областей. Облачный покров на экваторе Венеры движется со скоростью, типичной для струйных течений на Земле (~ 100 м/сек). В полярных областях скорость достигает ~200 м/сек, а у полюсов может быть околозвуковой. Общая циркуляция состоит из наблюдаемого движения к полюсам, связанного с подъемом вещества конвективными потоками в подсолнечной точке, и стока вещества вниз у полюсов (рис. 8). Плотность венерианской атмосферы на высоте 60 км, по расчетам, соответствует плотности земной атмосферы на высоте 12 км. Магнитного поля Венера, по-видимому, не имеет, или оно ниже порога чувствительности приборов АМС «Маринер-10», способных зарегистрировать поле с интенсивностью в 2000 раз меньшей, чем интенсивность магнитного поля Земли. Точность определения массы планеты удалось повысить в 2-5 раз, она оказалась несколько меньше, чем считалось по данным АМС «Маринер-5» (0,81485 массы Земли), совершившей пролет около Венеры в 1967 г.).


Рис. 8. Схема циркуляции атмосферы Венеры: I - ударная волна конвективных потоков, идущих из подсолнечной точки; II - экваториальные пояса; III - спиральные образования; IV - полярные кольцевые потоки; V - южная полярная область; VI - подсолнечная точка.

При пролете около Венеры АМС «Маринер-10» под действием поля тяготения этой планеты совершила пертурбационный маневр и перешла на трассу полета к Меркурию. На трассе Венера-Меркурий была проведена только одна коррекция траектории (16 марта 1974 г.) вместо двух запланированных. Без коррекции АМС прошла бы на расстоянии 12 000 км от Меркурия. Расчетное расстояние первоначально составляло 1000 км, позже, по просьбе ученых, оно было уменьшено до 860 км. Фактически АМС прошла на расстоянии 740±30 км от Меркурия (29 марта 1974 г. в 20 час 46 мин по Гринвичу). Скорость АМС относительно Меркурия составляла ~ 11 км/сек, планета находилась в 146 млн. км от Земли и в 69 млн. км от Солнца. При этом пролете было получено ~1700 снимков Меркурия. Самое лучшее разрешение составило ~0,1 км. После пролета около Меркурия АМС продолжала движение по гелиоцентрической орбите, совершая один оборот за 176 суток, что точно в два раза превышает период обращения Меркурия вокруг Солнца. Таким образом, АМС каждые 176 суток должна снова проходить около Меркурия. 9-10 мая 1974 г. была проведена очередная коррекция траектории, чтобы при втором проходе АМС сблизилась с Меркурием на 47 500 км (без коррекции она прошла бы на расстоянии 800 000 км). Фактически при втором проходе (21 сентября 1974 г.) АМС сблизилась с планетой на 47 981 км. В пролетном сеансе было получено ~500 высококачественных снимков, самое лучшее разрешение составило ~1 км. Через следующие 176 суток, т. е. 16 марта 1975 г., АМС в третий раз прошла около Меркурия.

В результате первого прохода АМС около Меркурия было отснято ~25% площади планеты, после второго прохода отснятая область достигла ~37%. Снимки показали, что для поверхности Меркурия характерны многочисленные кратеры (рис. 9) и эскарпы (рис. 10). Сравнение меркурианских кратеров с лунными позволяет сделать вывод, что первые - более мелкие, и выбросы из них покрывают примерно в пять раз меньшую площадь. Для меркурианских кратеров более характерны террасы вдоль внутреннего склона и центральные пики. Некоторые из этих особенностей объясняются большей силой тяжести на поверхности Меркурия. Для Меркурия также характерны концентрические и двойные кратеры. Эскарпы на Меркурии отличаются от разломов на поверхности Марса и Луны. Эти эскарпы тянутся на сотни километров, высота их, возможно, достигает 3 км. Они могут быть результатом надвига или сброса, вызванного сжатием Меркурия в ранний период эволюции планеты, когда поверхность ее остывала.



Рис. 9. Меркурианские кратеры.

Рис. 10. Эскарп длиною ~ 300 км на Меркурии.

У Меркурия обнаружена гелиевая атмосфера (всего в 30 раз больше фона). Некоторые данные позволяют предположить присутствие в атмосфере небольших количеств аргона, неона и, возможно, ксенона. Давление атмосферы у поверхности планеты, согласно расчетам, не должно превышать 10 -11 бар. На расстоянии ~740 км от планеты напряженность магнитного поля Меркурия, согласно проведенным измерениям, составляет 90-100 гамм. Для поверхности планеты экстраполяция дает 200-300 гамм. Такую сравнительно высокую напряженность объясняют наличием у планеты металлического ядра, простирающегося, по расчетам, на 80% радиуса планеты и занимающего ~50% ее объема. На наличие такого ядра указывает и высокая плотность Меркурия (5,44 г/см 3 ). Траекторные измерения показали, что масса Меркурия меньше массы Солнца в 6 023 600 раз (ранее погрешность при определении этого отношения составляла 5·10-3, после измерений при пролете АМС «Маринер-10» - 5·10-5 ).

Ежегодник БСЭ 1976 г:

AMС «Маринер-10», запущенная в 1973 г., совершила 16 марта 1975 г. третий пролет около Меркурия, пройдя на рекордно близком расстоянии (~320 км) от поверхности планеты и получив ~500 снимков Меркурия, в т. ч. 300 снимков с высоким разрешением (до~50 м). Неисправность наземной станции не позволила принять снимки полностью, однако, несмотря на это, американские специалисты считают «Маринер-10» «самой продуктивной в научном отношении AMС США». После третьего пролета около Меркурия площадь, отснятая телевизионными камерами АМС «Маринер-10», достигла 57% общей площади планеты. Этот пролет, совершенный на значительно меньшем расстоянии, чем предыдущие, показал, что магнитное поле Меркурия порождено самой планетой, а не наведено солнечным ветром при его взаимодействии с планетой. Пока неясно, является оно проявлением постоянной намагниченности пород или следствием «динамоэффекта» жидкого ядра планеты. 24 марта 1975г., в связи с израсходованном на АМС «Маринер-10» всего запаса сжатого азота для микродвигателей системы ориентации, работа с АМС была прекращена.



Вики:
Запуск - 3 ноября 1973 05:45:00 UTC
Ракета-носитель - Атлас SLV-3D / Центавр D-1A
Стартовая площадка - Соединённые Штаты Америки Канаверал LC36B
NSSDC ID - 1973-085A
«Маринер-10» (Mariner 10) — американская автоматическая межпланетная станция, запущенная 3 ноября 1973 ракетой-носителем Атлас/Центавр (Atlas SLV-3D/Centaur D-1A) с космодрома на мысе Канаверал. Целью полёта было изучение планет Венера и Меркурий с пролётной траектории. Общая стоимость проекта составила около $100 млн. До 2008 года «Маринер-10» оставался единственным аппаратом, произведшим исследования и съёмку Меркурия с близкого расстояния. Это был последний аппарат серии «Маринер», поскольку аппараты «Маринер-11» и «Маринер-12» были переименованы в «Вояджер-1» и «Вояджер-2» соответственно.
Длина корпуса аппарата составляла 1,4 метра, он имел 2 солнечные панели длиной 2,7 метра каждая. Масса аппарата в момент запуска — 502,9 кг, в том числе на научные приборы приходилось 79,4 кг., а 29 кг - топливо и азот системы ориентации.
«Маринер-10» был оборудован двумя идентичными камерами, способными работать в видимом и ультрафиолетовом диапазоне. Кроме того, аппарат нёс ультрафиолетовые спектрометры, инфракрасный радиометр, детектор солнечной плазмы, комплект счётчиков Гейгера-Мюллера для регистрации заряжённых частиц, два магнитометра, вынесенные на штанге длиной 7 метров.
«Маринер-10» был вторым аппаратом, использовавшим гравитационный манёвр, опустив с помощью Венеры свой перигелий для сближения с орбитой Меркурия. Максимальное сближение с Венерой составило 5770 км.
Аппарат передал около 3 тыс. снимков планеты в видимых и ультрафиолетовых лучах с максимальным разрешением до 90 метров и 18 метров соответственно. Фотографии показали, что атмосфера планеты находится в постоянном движении; была составлена модель атмосферной динамики Венеры. Аппарат также уточнил массу планеты (которая оказалась несколько меньше расчётной) и подтвердил отсутствие у неё магнитного поля.
«Маринер-10» трижды пролетал мимо Меркурия: 29 марта (на расстоянии 703 км), 21 сентября (48 069 км) 1974 года и 16 марта 1975 (327 км). Была составлена карта 40-45 % поверхности планеты. Поверхность Меркурия оказалась сильно кратерированной и схожей с лунной. Но в отличие от Луны на Меркурии обнаружены необычные высокие и очень протяжённые обрывы (эскарпы).
«Маринер-10» определил, что температура ночью на Меркурии составляет -183°C, а максимальная дневная температура +187°C (по современным данным — от -190 до +500°C).
По данным «Маринера-10», Меркурий почти лишён атмосферы, имеется крайне разреженная газовая оболочка из гелия.
Аппарат впервые измерил магнитное поле Меркурия.
Эту экспедицию предложил в 1968 году Совет по космическим исследованиям Национальной академии наук США, а спустя год ее утвердил Конгресс. Для нее построили два одинаковых корабля - основной и дублер, который предполагали отправить в космос в случае неудачи первого запуска. Сейчас "запасной игрок" экспонируется в Смитсоновском музее авиации и космонавтики в Вашингтоне.
инет:
МИССИЯ «МАРИНЕРА-10»
Американский космический зонд «Маринер-10», запущенный 3 ноября 1973 года сначала долетел до Венеры, а уже потом — до Меркурия. Первый раз в ответственном космическом проекте была применена техника «гравитационной пращи», или гравитационного манёвра, благодаря которой, гравитационное притяжение, полученное на Венере, было использовано для придания космическому зонду энергии, достаточной для того, чтобы он мог продолжить путешествие к Меркурию. До Венеры зонд долетел в феврале 1974 года, после чего, получив ускорение от венерианского гравитационного поля, направился к Меркурию, впервые выйдя на его орбиту на высоте приблизительно 700 км от экваториальных районов планеты в марте 1974 года. За время выполнения этого задания была детально сфотографирована почти половина поверхности планеты. Затем «Маринер-10» вышел на прямую орбиту вокруг Солнца, чтобы затем вновь вернуться на околомеркурианскую орбиту, что позволило ему ещё дважды близко подлетать к планете в сентябре 1974 года (на высоте 5000 км от Южного полюса) и в марте 1975 года (на высоте около 350 км. над Северным полушарием).
Первейшими научными целями миссии Маринер было изучение физических характеристик Меркурия и Венеры - атмосферы, вида поверхности, массы, гравитации и околопланетной среды.
Космический аппарат был изготовлен из магниевого сплава. Он имел восьмигранную конструкцию. Имелось восемь электронных отсеков. Размеры аппарата по диагонали составляли 1.39 м. в глубину - 0.457 м. Имелось две солнечных панели, каждая 2.69 м. длиной и 0.97 м. шириной, несущие на себе 5.1 кв. м. площади солнечной батареи. Полностью развернутый космический корабль имел размеры 8.0 м. вдоль солнечных панелей и 3.7 м. от вершины антенны малого усиления до основания щита теплозащиты. Сканирующая платформа с двумя степенями свободы была установлена на противоположной к Солнцу стороне. С одной из сторон восьмиугольника основного тела аппарата выступал шарнирный магнитометр длиной 5.8 м.
Масса аппарата при старте составляла 502.9 кг, из них, 29 кг приходилось на ракетное топливо и газ управления ориентацией. Общая масса бортовых приборов — 79.4 кг. Однокомпонентный гидразиновый ракетный двигатель располагался ниже сферического топливного бака, который был установлен в центре конструкции. Сопло высовывалось через щит. Для стабилизации аппарата в пространстве по трем осям имелись два набора из трех пар ортогонально расположенных реактивных газоструйных патрубка (использовался газ - азот), расположенных на концах солнечных панелей. За контроль и управление отвечал бортовой компьютер с 512 ячейками памяти, управляемый с Земли.
Маринер-10 был оснащен приводимой в движение электродвигателем высокочувствительной спутниковой антенной с алюминиевым параболическим отражателем диаметром 1.37 м. установленной на боковой стреле сбоку космического корабля. Всенаправленная антенна низкого усиления была установлена в конце стрелы длиной 2.85 м. со стороны, противоположной солнечной стороне космического корабля.
Питание позволяло космическому кораблю передавать на частотах S -X- диапазонов, максимальная скорость передачи данных составляла 117.6 килобит в в секунду. Космический корабль ориентировался в пространстве посредством систем ориентации по звездам (в качестве ориентира выбиралась ярчайшая звезда южного полушария - Канопус. датчики располагались снаружи вокруг корпуса) и по солнцу (солнечные датчики располагались на концах панелей солнечных батарей). В верхней и нижней части космического корабля применялась многослойное тепловое защитное покрытие. Защитный щит-зонтик развертывался после запуска, чтобы защитить космический корабль со стороны, ориентированной на солнце. На пяти из восьми отсеков электроники также для терморегулирования были установлены заслонки-жалюзи.
Бортовые приборы космического корабля измерили атмосферные, поверхностные, и физические характеристики Меркурия и Венеры. Эксперименты включали фотографирование телекамерой, измерение магнитного поля, плазмы, инфракрасную радиометрию, ультрафиолетовую спектроскопию и радио детектирование. Впервые был применен высокочастотный рентгеновский передатчик Х-диапазона.
Маринер-10 был оснащён двумя чёрно-белыми видео камерами типа видикон. которые воспринимали свет в 256-ти градациях серого и оцифровывали его (на сегодняшний день это очень скромные возможности). Камеры имели восемь светофильтров (в диапазоне от ультрафиолетового - 0,38 микрометров, до оранжевого - 0,58 микрометров длины волны). Они прекрасно подходили для чёрно-белой съёмки, однако различные дефекты (имеется ввиду отсутствие точнейшей калибровки чувствительности световосприятия в различных цветовых диапазонах, а также, как выяснилось после старта - выход из строя нагревателей камер, поддерживающих стабильную их температуру) мешали использовать камеры для цветной съемки (т.е. съёмки через светофильтры), а также, что более важно, для точного измерения интенсивности светового потока - камеры различали разницу в интенсивности светового потока 10%. Но всё же благодаря работе этих камер, было получено множество снимков Меркурия и Венеры. Каждый снимок нёс информацию о поверхности планет, сделанные снимки одной и той же местности через различные светофильтры, т.е. в разных диапазонах позволили впоследствии даже получить цветное изображение-модель местности Меркурия в условных цветах. (работа Mark Robinson и Paul Lucey в 1997г, был применён метод комбинирования слоёв изображений с использованием компьютерной обработки).
Особенности полёта «МАРИНЕРА-10»
03 Ноября, 1973г. - Космический аппарат NASA «MARINER-10» стартовал с мыса Канаверал во Флориде. Ракета-носитель типа Atlas/Centaur (Atlas SLV-3D/Centaur D-1A)
Маринер-10 был выведен на промежуточную орбиту после запуска в течение приблизительно 25 минут, затем вышел на орбиту вокруг Солнца в направлении к Венере. Защитное покрытие на солнечной стороне не позволило полностью раскрыться электростатическим датчикам и поэтому в полете не удалось осуществить запланированное сканирование электростатического поля и воспользоваться электронным спектрометром. Также выяснилось, что во время старта вышли из строя обогреватели видеокамер, что могло привести к разрушению оптики от чрезвычайно холодных температур космоса. После первого корректирующего маневра, произведенного спустя 10 дней после старта, корабль потерял ориентацию на звезду Канопус. Вскоре автоматическая система наведения возобновила ориентацию корабля, но проблемы с ориентацией повторялись во время полета. Произошла также незапланированная перезагрузка компьютера. Возникали неполадки с антенной связи. В январе 1974 Маринер наблюдал в ультрафиолетовом диапазоне комету Kohoutek и 21 января с расстояния 48,069 км. была произведена повторная корректировка траектории полета.
5 февраля корабль приблизился к Венере на расстояние 5768 км и передал первые фотографии Венеры на Землю. Аппарат передал около 3 тыс. снимков планеты в видимых и ультрафиолетовых лучах с максимальным разрешением до 90 метров и 18 метров соответственно. Фотографии показали, что атмосфера планеты находится в постоянном движении; была составлена модель атмосферной динамики Венеры. Аппарат также уточнил массу планеты и подтвердил отсутствие у неё магнитного поля.
На пути к Меркурию произошёл второй сбой управления (в системе газовой корректировки). Для восстановления ориентации корабля были предприняты другие методы, среди которых Солнечный маневр и использование воздействия силы солнечного ветра на площадь солнечных панелей. 29 марта Маринер достиг орбиты Меркурия, приблизившись на расстояние 704 км от его поверхности. Повторное сближение с планетой произошло 21 сентября 1974 г на расстоянии 48069 км, третье и последнее — 16 марта 1975г на расстоянии 327 км. (было проведено измерение магнитного поля, сделано около 300 фото) 24 марта 1975 миссия закончилась, т.к. запасы газа, необходимого для управления кораблем, были исчерпаны.

П.Шубин: (только про пролёт Венеры)
После миссий «Венеры-4/5/6» и «Маринера-5», «белых пятен» на ближайшей к нам планете стало гораздо меньше. Это привело к окончательному закрытию проекта «Плавающей венерианской станции» (BVS) - просто не дали добро на её финансирование. Подобная участь постигла и лёгкий Venus Explorer. Информация об атмосфере Венеры, которую он в состоянии был предоставить, могла только продублировать уже полученные данные. Был потерян и политический приоритет.
Проект BVS закрыли, зато появился новый проект, получивший название Pioneer-Venus. Он базировался на обкатанной платформе станций серии Pioneer, разработанных для исследования Солнца. Это были простые и дешёвые аппараты, стабилизируемые вращением. На их базе планировалось создать две станции: Pioneer Venus Orbiter - орбитальный спутник Венеры, и Pioneer Venus Multiprobe - для доставки в атмосферу Венеры четырёх зондов (трёх маленьких и одного большого) для одновременного изучения атмосферы в четырёх разных точках. Это уже выглядело куда более интересно.
Также появился ещё один проект, который только косвенно относился к Венере. Как и в случае с «Маринером-5», к Венере он должен был отправиться отчасти случайно, его основная цель была другой. К этому моменту станции СССР и США уже успешно долетели до Марса и Венеры. К Юпитеру и Сатурну прокладывали путь «Пионеры-10/11», но имелась ещё одна планета, которая была ближе Юпитера, но про которую несколько подзабыли: Меркурий.
Ещё в Древнем Египте священники смотрели на небо и видели, как «злую звезду» затмевал блеск растущего бога Ра. Древние греки тоже были знакомы с тусклой звездой, что бежала по небу перед самым рассветом. Они нарекли её Аполлоном. Как и в случае с Венерой, утренний и вечерний Меркурий долго принимался за разные планеты. Заходящая планета получила имя бога Гермеса, восходящую нарекли Фосфором (светоносным).
Основная особенность Меркурия в том, что он находится слишком близко к Солнцу. Это накладывает много ограничений на его наблюдение. По сути, его можно увидеть только во время восхода или заката Солнца.
Близость к Солнцу накладывает и баллистические ограничения. Современные ракеты либо не были способы вывести приличную станцию к этой планете, либо (как Titan-Centaur или Saturn-5) имели непомерную цену. В 1970-х годах в НАСА долго рассматривался проект искусственного спутника Меркурия, вывести который планировали при помощи сверхтяжёлой PH Saturn-5. Увы, запредельная цена миссии не дала ей ни единого шанса, и ждать орбитального спутника Меркурия пришлось сорок лет.
Но выход из ситуации имелся. Ещё задолго до запуска первого спутника была разработана идея так называемых «гравитационных манёвров». При тщательном контроле траектории во время пролёта рядом с какой-либо планетой можно получить дополнительное приращение скорости без расхода топлива.



Траектория перелёта Земля-Венера-Меркурий. Рисунок NASA /JPL

Анализы различных траекторий полёта АМС, использующих гравитационное поле планет, начались в JPL в 1960-м году. В их ходе была обнаружена траектория возвращения после облёта Венеры, позволяющая выйти вместо Земли к Меркурию. Такой пролёт был просчитан для старта в 1970 и 1973 годах. Несмотря на то, что подобные траектории очень чувствительны к ошибкам, они выглядели весьма заманчиво, так как позволяли исследовать две планеты при сравнительно небольших затратах. Для запуска полноценной станции было достаточно ракеты Atlas-Centaur.
Изначально запуск наметили на 1970 год. Но в этом случае оставалось очень мало времени на создание аппарата, более того - не было и финансирования. Все деньги уходили на программу «Аполлон» и на миссии к Марсу, что вынудило перенести запуск на следующее стартовое окно. К тому же 1973 год был даже интереснее с точки зрения баллистики. В этом году можно было бы «забросить» большую массу, чем в 1970-м, а после пролёта Меркурия аппарат выходил на орбиту с периодом обращения в два раза большим, чем орбитальный период Меркурия. Это позволило бы фотографировать Меркурий и при последующих пролётах.
В июне 1968 года Национальная Академия наук США завершила анализ проекта полёта к Меркурию через Венеру и рекомендовала осуществить запуск аппарата в 1973 году. В этом случае аппарат должен был улететь между 16 октября и 21 ноября 1973 года.



Маринер-10. Рисунок NASA /JPL

В сентябре 1969 года NASA сформировала группу учёных для разработки научной программы миссии в условиях жёстких бюджетных ограничений.
В январе 1970 года руководство проектом передали в JPL. К июлю 1970 года был составлен список экспериментов, которые требовалось провести на этом аппарате. Через год был заключён контракт с фирмой «Боинг» на изготовление двух аппаратов: для полёта и наземных испытаний.
За основу новой станции взяли уже отработанную платформу «Маринера», только дополнительно её пересмотрели с точки зрения тепловых режимов. На станции установили две камеры, рассчитанные на видимый и ультрафиолетовый диапазон, ультрафиолетовый спектрометр, инфракрасный радиометр и комплекс приборов для изучения межпланетного пространства.
Mariner-10 был запущен 2 ноября 1973 года в 21:45 PST. «Атлас» с «Центавром» не подвели. На станции были развёрнуты солнечные батареи, включилось научное оборудование. Ещё одна АМС отправилась к Венере.
По программе полёта следовало откалибровать научные приборы, пока аппарат ещё находился рядом с Землёй. Телескоп для поиска заряженных частиц был включён через три часа после старта, ультрафиолетовый спектрометр - через 7 часов, а через 16 часов 15 минут уже были получены первые фотографии Земли с отлётной траектории. С камерами начались и первые проблемы. Сразу после запуска отказала система обогрева линз, она должна была поддерживать температуру телескопа в пределах от 4 до 15°С.
Это вызвало на Земле лёгкую панику: если температура упала бы ниже -40° С, это привело бы к повреждению камеры. Во избежание подобной ситуации видикон решили не выключать. Температура на нём стабилизировалась при -10° С, температура оптики - в пределах от -20 до -30.



Фотография Земли, полученная «Маринером-10» с отлетной траектории



Фотография Луны

Тем временем станция передавала фотографии очень высокого качества. На них была хорошо различима мозаика земных облаков. Если фотографии Венеры окажутся такого же качества - это будет грандиозный успех.
Второй отказ обнаружили, когда включили детектор солнечной плазмы. Он вообще ничего не показывал, как будто никакого солнечного ветра и не было. Инженеры попытались активизировать прибор, но так и не достигли результата. После анализа была принята версия, что не открылась крышка солнечной ловушки. Это был очень неприятный отказ: изучение солнечного ветра с близкого расстояния считалось чрезвычайно важным экспериментом.
К счастью, других отказов в научной аппаратуре не последовало. В тестовом режиме отработал «по Земле» ультрафиолетовый спектрометр, бортовая аппаратура станции функционировала устойчиво. Анализ траектории выявил, что необходима коррекция всего на 8 м/с для попадания на нужную трассу полёта.
Пролетая мимо Луны, Mariner-10 также передал фотографии её поверхности. Фотографии получились отличные. Причём это были уже не просто тесты аппаратуры, среди переданных снимков оказались очень интересные для науки кадры полярных областей Луны. До этого момента они не были охвачены фотосъёмкой с других аппаратов.
Также для оценки возможностей камеры при съёмке слабоосвещенных объектов был проведён сеанс фотографирования группы звёзд Плеяд в созвездии Тельца.
13 ноября откорректировали траекторию. Вскоре после этого станция провела исследование кометы Когоутека, открытой в том же 1973 году. Она находилась слишком далеко для получения детальных изображений, но ультрафиолетовый спектрометр передал довольно интересные данные.
21 января станция провела ещё одну коррекцию. Для миссии к Меркурию эта коррекция была очень важна: без неё станция пролетела бы на расстоянии полутора миллионов километров от ближайшей к Солнцу планеты.



Такой 7 февраля 1974 года «Маринер-10» увидел Венеру

5 февраля 1974 года Mariner-10 подлетел к Венере. Собственно, ничего действительно экстраординарного он не выявил. Он подтвердил, что у Венеры отсутствует магнитное поле, получил данные о температуре верхнего облачного слоя. Самыми эффектными оказались фотографии в ультрафиолетовом диапазоне. Во время пролёта Mariner-10 сделал около 3000 снимков облачного покрова планеты через различные светофильтры в разном диапазоне волн. На снимках можно различить детали размером от 90 до 18 м. Это были первые фотографии Венеры с близкого расстояния.


В течение нескольких дней после пролета была построена серия мозаик, демонстрирующих множество деталей в ультрафиолетовом облике планеты.


Была построена карта облачного покрова вокруг всей планеты.



Ученые смогли идентифицировать волны, экваториальные пояса, спиральные полосы и яркие полярные области по мере того, как обрабатыввалось все больше и больше изображений.

Внешний вид атмосферы Венеры оказался весьма необычным. По сути, она состояла из гигантского вихря, опоясывающего всю планету. Нечто подобное до этого наблюдалось только на снимках Юпитера. Вдоль экватора были обнаружены области высокого давления, где солнечный нагрев порождал конвективные потоки, которые нарушали основное движение облаков и создавали вихри, стремящиеся в направлении полюсов. На экваторе скорость облаков оказалась порядка 100 м/с, в полярных областях достигала уже 200 м/с, на полюсах она могла быть и околозвуковой.
Также ещё точнее удалось определить массу Венеры по траекторным измерениям станции.


Схема пролета Mariner-10 рядом с Венерой

Mariner-10, пройдя на расстоянии около 6000 км от Утренней звезды, взял курс на Меркурий. Здесь его работа была окончена.

Сиддики:
Цель: облет Меркурия, облет Венеры
Космический корабль: Маринер-73J/Mariner-J
Масса космического корабля: 502,9 кг
Разработка и управление миссиями: НАСА/JPL
Ракета-носитель: Atlas Centaur (AC-34/Atlas 3D № 5014D / Centaur D-1A)
Дата и время запуска: 3 ноября 1973/5:45 UT


Mariner-10 сделал это изображение Венеры 5 февраля 1974 года. Исходное фото было улучшено в цвете, чтобы обеспечить больше контраста в облачной атмосфере Венеры
Стартовая площадка: мыс Канаверал / стартовый комплекс 36В
Научные инструменты:
1. 2 телескопа/камеры
2. инфракрасный радиометр
3. спектрометр ультрафиолетового свечения
4. ультрафиолетовый спектрометр
5. магнитометр
6. Телескоп с заряженными частицами
7. анализатор плазмы
Mariner 10 был первым космическим аппаратом, отправленным на планету Меркурий; первая миссия, чтобы исследовать две планеты (Меркурий и Венера) во время одной миссии; первый, кто использовал гравитацию, чтобы изменить траекторию полета; первым вернулся к своей цели после первоначального сближения; и первым использовать солнечный ветер в качестве основного средства ориентации космического корабля во время полета. Основной целью Mariner 10 было изучение атмосферы (если есть), поверхности и физических характеристик Меркурия. Вскоре после выхода с орбиты Земли космический аппарат отправил поразительные фотографии как Земли, так и Луны, когда он летел к своей первой цели - Венере. На нём возникли многочисленные технические проблемы, в том числе неисправности в антенне с высоким коэффициентом усиления и в системе управления ориентацией. В январе 1974 года Mariner 10 успешно прислал данные (без фотографий) по комете C/1973 E1 Когоутек, впервые, когда космический аппарат прислал данные о долгопериодической комете. После коррекции в середине пути 13 ноября 1973 года и 21 января 1974 года «Mariner 10» приблизился к Венере для гравитационного маневра, чтобы отправить себя к Меркурию. 5 февраля 1974 года космический аппарат начал присылать изображения Венеры, первое изображение показало терминатор дня и ночи планеты в виде тонкой яркой линии. Всего Mariner 10 прислал 4165 фотографий Венеры и собрал важные научные данные во время сближения. Наибольшее сближение составило 5 768 км в 5:01 вечера 5 февраля. С помощью гравитации Венеры космический аппарат теперь направился к самой внутренней планете, которую он достиг после очередной коррекции в середине пути 16 марта 1974 года. Когда Маринер-10 приблизился к Меркурию, на фотографиях начала появляться очень похожая на Луну поверхность с кратерами, гребнями и хаотичная местность. Магнитометры космического корабля показали слабое магнитное поле. Показания радиометра предполагали ночные температуры –183°C и максимальные дневные температуры 187°C. Ближайшая встреча произошла в 20:47 UT 29 марта 1974 года на дальности 703 километра. Радиопросвечивание, когда аппарат переходил в земную тень, указало на отсутствие атмосферы или ионосферы. Оставив позади Меркурий, космический аппарат облетел вокруг Солнца и направился назад к своей цели, чему способствовали последующие коррекции 9 мая, 10 мая и 2 июля 1974 года. Маринер-10 снова пролетел мимо Меркурия в 20:59 UT 21 сентября 1974 года на расстоянии 48 069 километров, добавляя изображения южной полярной области. Космический аппарат использовал солнечное давление на своих солнечных панелях и антенну с высоким коэффициентом усиления для контроля ориентации. Маринер-10 снова ускорился от Меркурия перед заключительным и третьим сближением с Меркурием, осуществляемым тремя коррекциями (30 октября 1974 года, 13 февраля 1975 года и 7 марта 1975 года), последней из которых фактически избежал столкновения с планетой. Третий облет 16 марта 1975 года в 22:39 UT был самым близким к Меркурию на расстоянии 327 километров. Из-за отказа магнитофона и ограничений скорости приема данных во время этой встречи была получена только центральная четверть каждого из 300 изображений с высоким разрешением. Последний контакт с космическим аппаратом произошел в 12:21 UT 24 марта 1975 года после того, как космический корабль исчерпал запас газа для контроля ориентации. В целом, Mariner 10 прислал более 2700 снимков во время трех пролетов Меркурия, которые покрывали почти половину поверхности планеты. Некоторые из изображений показали детали размером до 100 метров. Пожалуй, наиболее впечатляющим элементом поверхности был бассейн Калорис, характеризующийся набором концентрических колец и гребней диаметром около 2500 километров. Миссия была последним визитом на Меркурий в течение более 30 лет.