суботу, 14 липня 2012 р.

Місяць - "Що там, за горизонтом?", дубль 2

Копірайт пише, а взято тут.
Завоювавши своїм творцям пріоритет, фотографії "Луна-3" все ж були дуже низькоякісними. Спроби повторити її місію майже ідентичними станціями -- Луна-1960A i Луна-1960B, (серії Е-2Ф, потім перейменованих в Е-3 замість відміненого запуску атомної бомби на Місяць), завершилися аваріями. Перша ракета вимкнулася на 3 секунди раніше терміну -- недозаправили!,  друга розвалилася через секунду після старту, чудом нікого не вбивши -- див. спогади Чертока.

Тому, наступний раз побачити зворотню сторону вдалося лише через 6 років, при чому -- завдяки невдалій випадковості. "Зонд-3" мав бути напарником "Зонд-2" в марсіанському польоті. Однак, через якісь технічні неполадки, стартове вікно було впущене -- коли апарат був готовий, запускати на Марс його стало запізно.  Замість чекати два роки до наступного стартового вікна, було вирішено запустити його по тій же марсіанській траєкторії, як чисто інженерний тест, (Марса в точці перетину орбіти станції з його орбітою вже не було б), а по дорозі -- сфотографувати зворотну сторону Місяця. Зонд чудово відпрацював свою Місячну програму, і що найбільш сумно -- на відміну від "Зонд-2", дожив до моменту, коли він зустрівся би з Марсом, якщо б був запущений вчасно.


Конструкція і політ

(с) Каталог NSSDC
Вага -- 960 кг, до Місяця і далі запускався з опорної орбіти. Конструкцію можна приблизно уявити, подивившись ілюстрації на початку статті та в цьому розділі.

Була присутня наступна наукова апаратура:
  • Фото-телевізійний пристрій (ФТП). Ідейно близький до того, що використовувався на "Луна-3", але значно досконаліший. Детально його описано в Дона Мітчела. Об'єктив, на відміну від "Луна-3", один.  Фокусна віддаль -- 106.4 мм. Камера використовувала спеціалізовану плівку, шириною 25.4 мм. Фотографування одного кадру тривало 2 1/4 хвилини, почергово використовувалася витримка 1/100 і 1/300 секунди. Сканування могло здійснюватися в двох режимах -- оглядовому, 67 пікселів на лінію, 67 ліній на кадр, та високоякісному, із роздільною здатністю 1100 на 1100 пікселів. Швидкість передачі -- 550 пікселів на секунду, 2 секунди на лінію високоякісного режиму, 34 хвилини на кадр.  Спочатку всі зображення передавалися в оглядовому режимі, потім обрані -- з високою роздільною здатністю. Деякі кадри передавалися декілька раз, з різних відстаней. Вага системи - 6.5 кг, кількість кадрів - 40, з яких, за даними Дона Мітчела, мінімум два було використано для калібрувальних фото, зроблених до запуску. 
  • Спектрограф ультрафіолетового діапазону, 285-355 нм, спектри якого зберігалися на плівці ФТП.
  • Спектрограф ультрафіолетового діапазону 190-275 нм, із власним фотопомножувачем, що видавав результати в цифровій формі для 150 точок спектру. Опис конструкції можна знайти в Дона Мітчела, за словами "Ultraviolet Spectrometry".
  • Інфрачервоний спектрометр, діапазону 3-4 мікрон, для пошуку типових ліній поглинання органічних сполук на Марсі(*1). Опис конструкції можна знайти в Дона Мітчела, за словами "CH-Band IR Spectrometer".
  • На станції було встановлено експериментальні іонні (плазмові) двигуни, в ролі додаткової системи  орієнтації. (Кілька слів про досвід їх експлуатації на "Зонд-2" тут: "И хотя эта система не обеспечивала устойчивую ориентацию КА и после двух испытаний была отключена, опыт ее разработки и эксплуатации позволил через несколько лет создать новый вариант системы плазменных двигателей, которая успешно применялась на многих КА различного назначения." )
  • Також, в каталозі NSSDC згадано про датчики радіації, лічильники (газорозрядні та сцинтиляційні лічильники), магнітометр, радіотелескоп, датчики мікрометеоритів.
Інженери СРСР вперше зіткнулися із доволі капосним ефектом -- піропатрон, що відстрілював кришку камери (яка захищала її від забруднень під час старту), вибив пилюку із скловолокна, в яке апарат був загорнутий для теплоізоляції, накриваючи станцію "мішком з пилюки". Цей "мішок", у свою чергу, заважав астрорієнтації. На щастя, він розсіявся із часом, давши можливість таки провести корекцію траєкторії.

Політ:
  • Запуск --  18 липня 1965, 14:38:00 UTC.
  • Фотографування Місяця відбулося 20 липня, приблизно через 33 години після запуску.
  • Найближча віддаль до Місяця -- 9200 км, фотографування відбувалося на відстанях від 11 570 до 9 960 км. 
  • Отримані фото, для перевірки системи зв'язку, передавалися з віддалі 2 200 000 км та 31 500 000 км. Ймовірно, відбувалася їх передача і з більших відстаней.
  • Зв'язок підтримувався мінімум до віддалі 150 000 000 км. До Марса б дожили, як вже згадувалося вище. Остання дата вимірів, згідно датасету в NASA -- 21 січня 1966.
  • Орбіта геліоцентрична, афелій 1.56 А.О., перигелій 0.9 А.О., період - 500.0 днів, кут до площини екліптики 0.5°, ексцентриситет 0.2683.

Фотографії та інші результати

Було використано 29 кадрів. Побачити всі, які вдалося знайти Дону Мітчелу, (людині яка активно тим питанням займалася), можна тут. Перших два кадри, ймовірно, містили калібрувальні зображення, зроблені на Землі, кадри 8-10 зображали ультрафіолетові спектри, кадр номер 25 не було передано. Отже, сумарна кількість власне фотографій -- 23. Охоплено 19 млн. \(км^2\), що разом із результатами "Луна-3" залишило не сфотографованим лише 1.5 млн. \(км^2\) на полюсах.

Виглядало це так (ліворуч внизу -- якийсь конструктивний елемент камери, не став детально вникати, Philipe Stook у своїй книзі називає його "photometric target"):

Кадр 18, роздільна здатність 1100 ліній. (с) сайт Дона Мітчела.
Кадр 24, роздільна здатність 1100 ліній. (с) сайт Дона Мітчела.
Кадр 4, роздільна здатність
67 ліній. (с) сайт Дона Мітчела.
Видно характерне спотворення-стиснення по вертикалі.
Кадр 11, роздільна здатність
67 ліній. (с) сайт Дона Мітчела.

Кадр 11, ультрафіолетовий спектр. (с) сайт Дона Мітчела.
Ricardo Nunes, знову, як і з Луна-3, показав на своєму сайті, що з цих зображень можна витягнути, використовуючи сучасні технології.
Кадр 18, роздільна здатність 1100 ліній, сучасна обробка. (с) сайт Ricardo Nunes.
Кадр 24, роздільна здатність 1100 ліній, сучасна обробка. (с) сайт Ricardo Nunes.
Кадр 4, роздільна здатність 67 ліній, сучасна обробка. (с) сайт Ricardo Nunes.
Кадр 11, роздільна здатність 67 ліній, сучасна обробка. (с) сайт Ricardo Nunes.
Кадр 11, ультрафіолетовий спектр. (с) сайт Ricardo Nunes.
 Крім того, та ж людина зробила дуже гарну мозаїку всіх фото Зонд-3:
Мозаїка всіх релевантних фото Зонд-3, сучасна обробка. Походження інформації про колір мені не відоме. Можливо -- сучасні фото. (с) сайт Ricardo Nunes.
 Як бачимо, відповідних засобів обробки тоді дуже сильно бракувало :-(

Крім фотографій, для даної місії в каталозі NASA доступні дані з детекторів частинок. Опис відповідної бази даних тут. Самі дані знаходяться в цьому каталозі. Опис цих даних у файлі zond-3/z3_descr.txt. Там же можна побачити їх графічне відображення:
Відлік частинок Зонд-3. Взято тут.

Література


Літератури не дуже багато, в основному згадки на кілька речень -- місія не дуже популярна :-)

Виноски


 (*1) З цим пристроєм пов'язана відома кумедна історія, майже легенда. Зацитую Чертока (виділення моє): 
Баллистики и проектанты считали траектории для каждой даты. Они доложили: "Мы уходим от оптимальной даты, поэтому надо искать резервы веса!"

Госкомиссия без колебаний постановила снять с борта фототелевизионное устройство и спектрорефлексометр профессора Лебединского. Этот прибор должен был определить, есть ли жизнь на Марсе. Чтобы облегчить принятие такого решения, Королев предложил прибор предварительно проверить в степи недалеко от нашей площадки. Ко всеобщему восторгу прибор показал, что на Земле в Тюратаме "жизни нет"! Решение Госкомиссии Лебединский переживал, как гибель близкого человека. Я успокаивал:

- Вам повезло! До Марса долететь шансов практически нет. Зато вы получаете время довести до ума свои приборы. По меньшей мере за год вы должны своим прибором доказать, что у нас в степи жизнь еще есть.

Заради справедливості наведу і коментар Дона Мітчела:

A.I. Lebedinskii designed the IR spectrometer to measure the spectrum of Mars from 2.4 to 4.1 μm. 

<skipped>

This is Lebedinskii's "Martian Life Detection" experiment, which rocket engineer Boris Chertok criticizes in his book and in an interview on the BBC's Planets program. However, the design and scientific motivation of the device are perfectly sound, and it operated successfully in later testing onboard Zond-3. A similar experiment was carried out years later by the American Mariner-6 mission. What actually transpired between Chertok and Lebedinskii may have been a misunderstanding or a conflict of strong personalities.

Немає коментарів:

Дописати коментар