Венера мен Меркурий планеталарына ұшқан ғарыш зонды «Mariner 10»

Кіріспе

1973 жылғы американдық роботтық ғарыш зонды; Венера мен Меркурий планеталарының жанынан өтті.

Марин 10 – НАСА 3 қарашада 1973 жылы Меркурий және Венера планеталарының жанынан ұшып өту үшін ұшырған американдық роботтық ғарыш зонды. Бұл бірнеше планетаның жанынан өтетін алғашқы ғарыш кемесі болды. Марин 10, Марин 9 ұшырылғаннан шамамен екі жыл кейін ұшырылды және Марин бағдарламасының соңғы ғарыш кемесі еді. (Маринер 11 және Маринер 12 «Вояджер» бағдарламасына берілді және сәйкесінше «Вояджер 1» және «Вояджер 2» деп қайта аталды.) Миссияның негізгі мақсаты – Меркурийдің қоршаған ортасы, атмосферасы, беті және физикалық сипаттамаларын өлшеу, сондай-ақ Венераны ұқсас зерттеулерден өткізу болды. Қосымша мақсаттар – планетаралық кеңістікте эксперименттер жүргізу және екі планетаның гравитациялық көмегімен миссияны жүзеге асыру тәжірибесін жинақтау еді. Марин 10 ғарыш кемесінің ғылыми тобын Брюс С. Мюррей басқарды.

Құрылымы мен бағыты

Марин 10 – бір планетадан (осы жағдайда Венерадан) басқа планетаға жету үшін гравитациялық көмек қолданған алғашқы миссия. Ол Венераны өз ұшу жолын бұрып, перигелиясын Меркурий орбитасы деңгейіне дейін түсіру үшін пайдаланды. Бұл маневр итальян ғалымы Джузеппе Коломбоның орбиталық механика есептеріне негізделген, және ғарыш кемесін Меркурийге қайта-қайта әкелетін орбитаға шығарды. Марин 10 ұшу кезінде көзқарасты басқару үшін күн панельдеріндегі және жоғары пайдалы антеннадағы күн сәулелену қысымын қолданды. Бұл күн қысымын белсенді басқаруды қолданған алғашқы ғарыш кемесі болды. Марин 10 құрамындағы компоненттерді олардың ортақ функциясына қарай төрт топқа бөлуге болады. Күн панельдері, қуат жүйесі, көзқарас бақылау жүйесі және компьютер ғарыш кемесінің ұшу кезінде дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз етті. Навигациялық жүйе, оның ішінде гидразин қозғалтқышы, Марин 10-ды Венера мен Меркурийге қарай жолға қойды. Екі планетадағы ғылыми құралдар деректерді жинады. Соңында, антенналар осы деректерді Жердегі Deep Space Network желісіне жіберіп, Миссиялық бақылау орталығынан командаларды қабылдады. Марин 10-ның әртүрлі компоненттері мен ғылыми құралдары сегізбұрышты призма пішіндес орталық бөлікке бекітілді. Орталық бөлік ғарыш кемесінің ішкі электроникасын сақтады. NASA Марин 10-ның жалпы құнына 98 миллион АҚШ долларын қатаң шектеді, бұл агенттіктің миссияны икемсіз бюджеттік шектеулерге ұшыратуының алғашқы жағдайы болды. Бюджеттен асып кетуге жол берілмеді, сондықтан миссия жоспарлаушылары ғарыш кемесінің құралдарын жобалау кезінде шығындардың тиімділігін мұқият қарастырды. Шығындарды бақылауға, негізінен, ұшыру күніне жақын келісімшарттық жұмыстарды орындау арқылы қол жеткізілді, себебі жұмыс уақытын қысқарту шығындардың тиімділігін арттырды. Асығыс жоспарлауға қарамастан, өте аз мерзімдер өткізіліп қалды. Көзқарасты басқару ғарыш кемесінің құралдарын және антенналарын дұрыс бағытта ұстап тұру үшін қажет. Бағытты түзету маневрлері кезінде ғарыш кемесі қозғалтқышын дұрыс бағытта орналастыру үшін айналуы керек. Марин 10 өзінің көзқарасын екі оптикалық сенсор арқылы анықтады, біреуі Күнге, екіншісі жарық жұлдызға, әдетте Канопусқа бағытталған; сонымен қатар, зондтың үш гироскопы көзқарасты есептеудің қосымша әдісін ұсынды. Марин 10-ның бағытын үш ось бойымен реттеу үшін азот газымен жұмыс істейтін қозғалтқыштар қолданылды. Ғарыш кемесінің электроникасы күрделі болды: оның құрамында 32 000-нан астам электрондық компоненттер болды, олардың ішінде резисторлар, конденсаторлар, диодтар, микросхемалар және транзисторлар ең көп қолданылатын құрылғылар болды. Ғарыш кемесінің компоненттерін қуатпен жабдықтау үшін күн панельдерінің электр шығысын өзгерту қажет болды. Қуат жүйесі екі қосымша схема жиынтығын қолданды, олардың әрқайсысында күшейткіш реттегіш және инвертор болды, бұл панельдердің тұрақты тогын айнымалы токқа айналдырып, кернеуді қажетті деңгейге дейін өзгертеді. Жүйе 39 вольттық никель-кадмий аккумуляторында 20 ампер-сағат электр энергиясын сақтай алатын еді. Меркурийдің жанынан өту ғалымдар үшін үлкен техникалық қиындықтар тудырды. Меркурийдің Күнге жақын орналасуына байланысты, Марин 10 Жерден кеткен кездегіден 4,5 есе көп күн сәулесіне ұшырады; бұрынғы Марин миссияларымен салыстырғанда, ғарыш кемесінің бөлшектеріне ыстықтан қорғану үшін қосымша қорғаныс қажет болды. Негізгі корпусқа жылулық жамылғылар мен күн сәулесінен қорғайтын экран орнатылды. Күн сәулесінен қорғайтын матаның әртүрлі нұсқаларын бағалағаннан кейін, миссия жоспарлаушылары бета матасын таңдады, ол алюминийленген Каптон және тефлонмен өңделген шыны талшықтарынан жасалған. Алайда, күн сәулесінен қорғану Марин 10-ның кейбір компоненттері үшін мүмкін емес еді. Марин 10-ның екі күн панелін жасыру қажет болды. Панельдерді жабу олардың электр энергиясын өндіру мақсатына қайшы келер еді. Шешім – панельдерге бұрылу бұрышын өзгертуге мүмкіндік беру болды, осылайша олардың Күнге қарауының бұрышын өзгертуге болады. Инженерлер панельдерді бір-біріне қарай бүктеуді қарастырды, осылайша олар негізгі корпуспен V пішінін жасап, бірақ сынақтар бұл тәсілдің ғарыш кемесінің қалған бөлігін қыздыруы мүмкін екенін көрсетті. Таңдалған балама – күн панельдерін тізбектеп орнату және оларды сол ось бойымен иілу болды, бұл ғарыш кемесінің азотты реактивті қозғалтқыштарының тиімділігін арттырудың қосымша артықшылығын берді, оларды енді панельдердің ұштарына орналастыруға болады. Панельдерді ең көп дегенде 76° бұруға болады. Сонымен қатар, Марин 10-ның гидразин қозғалтқышының соплосы дұрыс жұмыс істеуі үшін Күнге қарауы керек еді, бірақ ғалымдар соплоны жылулық есікпен жабуды сенімсіз шешім деп қарады. Оның орнына, қозғалтқыштың ашық қалған бөліктеріне жылудың таралуын азайту үшін арнайы бояу жағылды. Венерада гравитациялық көмек көрсетуді орындау да қиындықтар тудырды. Егер Марин 10 Меркурийге қарай жолын сақтаса, оның траекториясы Венера маңындағы маңызды нүктеден 0,02 градусқа дейін ғана ауытқуы мүмкін еді. Қажетті түзетулерді жасауға болатынын қамтамасыз ету үшін, миссия жоспарлаушылары Марин 10 таситын гидразин отынының мөлшерін үш есеге арттырды, сондай-ақ бұрынғы Марин миссиясынан гөрі көбірек азот газымен жабдықтады. Бұл жаңартулар екінші және үшінші Меркурийден өтуге мүмкіндік берді. Миссияда соңғы қауіпсіздік шарасы болмады: серік ғарыш кемесі. Зондтарды жұптармен ұшыру қалыпты жағдай еді, біреуінің бұзылуына қарсы толық резервтік жүйе болды. Бюджеттік шектеулер бұл мүмкіндікті жойды. Миссия жоспарлаушылары бюджеттің аясында қалып, резервтік ғарыш кемесін құруға қаражат бөлді, бірақ оларды бір уақытта ұшыруға бюджет жеткіліксіз болды. Егер Марин 10 сәтсіз аяқталса, NASA резервтік ғарыш кемесін тек қана қателік анықталып, түзетілген жағдайда ғана ұшыруға рұқсат беретін еді; бұл 1973 жылдың 3 қарашасында жоспарланған ұшыру мен 1973 жылдың 21 қарашасындағы соңғы мүмкін ұшыру арасындағы екі жарым апта ішінде орындалуы керек еді.

Mariner 10 was the first mission to use a gravity assist from one planet (in this case, Venus) to reach another planet. It used Venus to bend its flight path and bring its perihelion down to the level of Mercury's orbit. This maneuver, inspired by the orbital mechanics calculations of the Italian scientist Giuseppe Colombo, put the spacecraft into an orbit that repeatedly brought it back to Mercury. Mariner 10 used the solar radiation pressure on its solar panels and its high gain antenna as a means of attitude control during flight, the first spacecraft to use active solar pressure control. The components on Mariner 10 can be categorized into four groups based on their common function. The solar panels, power subsystem, attitude control subsystem, and the computer kept the spacecraft operating properly during the flight. The navigational system, including the hydrazine rocket, would keep Mariner 10 on track to Venus and Mercury. Several scientific instruments would collect data at the two planets. Finally, the antennas would transmit this data to the Deep Space Network back on Earth, as well as receive commands from Mission Control. Mariner 10s various components and scientific instruments were attached to a central hub, which was roughly the shape of an octagonal prism. The hub stored the spacecraft's internal electronics. NASA set a strict limit of US$98 million for Mariner 10's total cost, which marked the first time the agency subjected a mission to an inflexible budget constraint. No overruns would be tolerated, so mission planners carefully considered cost efficiency when designing the spacecraft's instruments. Cost control was primarily accomplished by executing contract work closer to the launch date than was recommended by normal mission schedules, as reducing the length of available work time increased cost efficiency. Despite the rushed schedule, very few deadlines were missed. Attitude control is needed to keep a spacecraft's instruments and antennas aimed in the correct direction. During course correction maneuvers, the spacecraft may need to rotate so that its rocket engine faces the proper direction before being fired. Mariner 10 determined its attitude using two optical sensors, one pointed at the Sun, and the other at a bright star, usually Canopus; additionally, the probe's three gyroscopes provided a second option for calculating the attitude. Nitrogen gas thrusters were used to adjust Mariner 10s orientation along three axes. The spacecraft's electronics were intricate and complex: it contained over 32,000 pieces of circuitry, of which resistors, capacitors, diodes, microcircuits, and transistors were the most common devices. Supplying the spacecraft components with power required modifying the electrical output of the solar panels. The power subsystem used two redundant sets of circuitry, each containing a booster regulator and an inverter, to convert the panels' DC output to AC and alter the voltage to the necessary level. The subsystem could store up to 20 ampere hours of electricity on a 39 volt nickel–cadmium battery. The flyby past Mercury posed major technical challenges for scientists to overcome. Due to Mercury's proximity to the Sun, Mariner 10 would have to endure 4.5 times more solar radiation than when it departed Earth; compared to previous Mariner missions, spacecraft parts needed extra shielding against the heat. Thermal blankets and a sunshade were installed on the main body. After evaluating different choices for the sunshade cloth material, mission planners chose beta cloth, a combination of aluminized Kapton and glass fiber sheets treated with Teflon. However, solar shielding was unfeasible for some of Mariner 10s other components. Mariner 10s two solar panels needed to be kept under Covering the panels would defeat their purpose of producing electricity. The solution was to add an adjustable tilt to the panels, so the angle at which they faced the sun could be changed. Engineers considered folding the panels toward each other, making a V shape with the main body, but tests found this approach had the potential to overheat the rest of the spacecraft. The alternative chosen was to mount the solar panels in a line and tilt them along that axis, which had the added benefit of increasing the efficiency of the spacecraft's nitrogen jet thrusters, which could now be placed on the panel tips. The panels could be rotated a maximum of 76°. Additionally, Mariner 10s hydrazine rocket nozzle had to face the Sun to function properly, but scientists rejected covering the nozzle with a thermal door as an undependable solution. Instead, a special paint was applied to exposed parts on the rocket so as to reduce heat flow from the nozzle to the delicate instruments on the spacecraft. Accurately performing the gravity assist at Venus posed another hurdle. If Mariner 10 was to maintain a course to Mercury, its trajectory could deviate no more than from a critical point in the vicinity of Venus. To ensure that the necessary course corrections could be made, mission planners tripled the amount of hydrazine fuel Mariner 10 would carry, and also equipped the spacecraft with more nitrogen gas for the thrusters than the previous Mariner mission had held. These upgrades proved crucial in enabling the second and third Mercury flybys. The mission still lacked the ultimate safeguard: a sister spacecraft. It was common for probes to be launched in pairs, with complete redundancy to guard against the failure of one or the other. The budget constraint ruled this option out. Even though mission planners stayed sufficiently under budget to divert some funding for constructing a backup spacecraft, the budget did not permit both to be launched at the same time. In the event that Mariner 10 failed, NASA would only allow the backup to be launched if the fatal error was diagnosed and fixed; this would have to be completed in the two and a half weeks between the scheduled launch on 3 November 1973 and the last possible launch date of 21 November 1973.

Құралдар

Маринер 10 ғарыш кемесі Венера мен Меркурий планеталарында жеті тәжірибе жүргізді. Осы тәжірибелердің алтауы деректерді жинау үшін арнайы ғылыми құралдармен жабдықталған. Тәжірибелер мен құралдар АҚШ-тың әртүрлі ғылыми-зерттеу зертханалары мен білім беру мекемелерінде жасалған. 46 ұсыныстың ішінде JPL ғылыми нәтижелерді барынша арттырып, шығындар шегін сақтай отырып, жеті тәжірибені іріктеді: барлық жеті ғылыми тәжірибеге жұмсалған қаражат 12,6 миллион АҚШ долларын құрады, бұл миссияның жалпы бюджетінің сегізден бір бөлігіне тең.

Ультрафиолет спектрометрлері

Бұл тәжірибеде екі ультракүлгін спектрометр қолданылды, біреуі күлгін сәуленің жұтылуын өлшеуге, екіншісі күлгін сәуле шығарылуын анықтауға арналған. Оккультация спектрометрі Меркурийдің Күннің алдынан өтетін шетін сканерледі және белгілі бір толқын ұзындықтарында күн сәулесінің жұтылуын анықтады, бұл газ бөлшектерінің және демек, атмосфераның бар екенін көрсетеді. Ауа жарқылы спектрометрі сутек, гелий, көміртек, оттегі, неон және аргон атомдарынан шығатын ең жоғары күлгін сәулеленуді анықтады. Оккультация спектрометрінен айырмасы, ол Күннен түскен жарыққа мұқтаж болмады және ғарыш кемесіндегі айналмалы сканерлік платформамен бірге қозғала алды. Эксперименттің ең маңызды мақсаты Меркурийдің атмосферасы бар-жоғын анықтау болды, сонымен қатар Жер мен Венерадан деректер жинап, жұлдызаралық фондық сәулеленуді зерттеу жоспарланған.

Плазма детекторлары

Плазмалық эксперименттің мақсаты – күн желінің иондалған газдарын (плазманы), оның электрондарының температурасы мен тығыздығын, сондай-ақ планеталардың плазма ағынының жылдамдығына тигізетін әсерін зерттеу болды. Эксперимент екі компоненттен тұрды, олар бір-біріне қарама-қарсы бағытталған. Скандық электростатикалық анализатор Күнге қарай бағытталған және үш концентрлі жарты шар тәрізді пластиналар жиынтығы арқылы ажыратылған оң иондар мен электрондарды анықтай алатын. Сканерлік электронды спектрометр Күннен қашықтатылған және тек бір жарты шар тәрізді пластинаны пайдалана отырып, тек электрондарды ғана анықтаған. Аспаптарды екі жаққа да 60 градусқа бұруға болады. Ұшырылғаннан кейін көп ұзамай ғалымдар скандық электростатикалық анализатордың істен шыққанын анықтады, себебі анализаторды қорғайтын қақпа ашылмады. Бірінші түзету маневрі кезінде қақпаны күшпен ашуға жасалған әрекет сәтсіз аяқталды. Эксперимент операторлары оң иондардың анализатормен соқтығысу алдындағы қозғалысын бақылауды жоспарлаған, бірақ бұл деректер жоғалды. Эксперимент дұрыс жұмыс істейтін сканерлік электронды спектрометр арқылы бірқатар деректерді жинауға мүмкіндік берді.

Зарядталған бөлшектер телескоптары

Зарядталған бөлшектер экспериментінің мақсаты гелиосфераның ғарыш сәулелерімен қалай өзара әрекеттесетінін бақылау еді. Плазма детекторлары және магнитометрлермен байланысты, бұл эксперимент Меркурий планетасының айналасындағы магнит өрісінің болуын қосымша дәлелдеу мүмкіндігін берді, егер мұндай өріс зарядталған бөлшектерді ұстаса. Бұл бөлшектер детекторлар жиынтығынан өтіп, саналды, сондай-ақ, ұшулар арасындағы планетааралық магнит өрісі зерттелді. Зондтың магнит өрісін күрт әлсірету шығындарды арттырған болар еді.

Жерден кету

Боинг ғарыш кемесін 1973 жылдың маусым айының соңында аяқтады, ал "Маринер-10" Сиэтлден Калифорниядағы JPL штаб-пәтеріне жеткізілді, онда JPL ғарыш кемесінің және оның құралдарының толықтығын жан-жақты сынады. Сынақтар аяқталғаннан кейін, зонд Флоридадағы Шығыс сынақ алаңына, ұшыру орнына тасымалданды. Техниктер ғарыш кемесіндегі бакты гидразин отынымен толтырды, осылайша зонд бағытын түзете алатын болды, сондай-ақ "Маринер-10" зымыраннан шығып, құралдарын жұмыс іске қосуға сигнал беретін детонаторларды орнатты. Венерадағы күтілетін гравитациялық көмек, күштірақ бірақ қымбат "Titan IIIC" орнына "Atlas Centaur" зымыратын пайдалануға мүмкіндік берді. Зонд пен "Atlas Centaur" ұшыруға он күн бұрын біріктірілді. Ұшыру "Маринер-10" миссиясы үшін ең үлкен қауіп-қатерді құрады; "Маринер-1", "Маринер-3" және "Маринер-8" инженерлік ақаулар немесе "Atlas" зымырасының істен шығуы салдарынан ұшырылғаннан бірнеше минут өткен соң сәтсіздікке ұшырады. Миссияның ұшыру терезесі шамамен бір айға созылды, ол 1973 жылдың 16 қазанынан 21 қарашасына дейін жалғасты. НАСА 3 қарашаны ұшыру күні ретінде таңдады, себебі бұл ғарыш кемесі Меркурийге жеткен кезде түсірілім жағдайларын оңтайландырады. "Atlas" сатысы шамамен төрт минут бойы жұмыс істеді, содан кейін тасталды, ал "Centaur" сатысы қосымша бес минут бойы жұмыс істеп, "Маринер-10" орбитаға шығарды. Уақытша орбита ғарыш кемесін Жердің айналымының үштен біріне жеткізді: бұл маневр "Маринер-10" ғарыш кемесін Венераға қарай бағыттаған "Centaur" қозғалтқыштарының екінші жануына қажетті дұрыс орынға жету үшін қажет болды. Содан кейін зонд зымыраннан бөлінді; кейін "Centaur" сатысы болашақтағы соқтығысу мүмкіндігін болдырмау үшін жолдан шықты. Бұрын ешбір планеталық миссия ұшыру кезінде екі бөлек зымыраның жануына тәуелді болған емес, тіпті "Маринер-10" ғалымдары бастапқыда бұл маневрді тым қауіпті деп есептеді. Ұшудың алғашқы аптасында "Маринер-10" камералық жүйесі Жердің бес фотомозаикасын және Айдың алты фотомозаикасын түсіру арқылы сынақтан өтті. Сондай-ақ, ол бұрынғы жабылу нашар болған Айдың солтүстік полюсінің суреттерін алды. Бұл суреттер картографтарға ай карталарын жаңарту және айды бақылау желісін жақсарту үшін негіз болды.

Boeing finished building the spacecraft at the end of June 1973, and Mariner 10 was delivered from Seattle to JPL's headquarters in California, where JPL comprehensively tested the integrity of the spacecraft and its instruments. After the tests were finished, the probe was transported to the Eastern Test Range in Florida, the launch site. Technicians filled a tank on the spacecraft with of hydrazine fuel so that the probe could make course corrections, and attached squibs, whose detonation would signal Mariner 10 to exit the launch rocket and deploy its instruments. The planned gravity assist at Venus made it feasible to use an Atlas Centaur rocket instead of a more powerful but more expensive Titan IIIC. The probe and the Atlas Centaur were attached together ten days prior to liftoff. Launch posed one of the largest risks of failure for the Mariner 10 mission; Mariner 1, Mariner 3, and Mariner 8 all failed minutes after lift off due to either engineering failures or Atlas rocket malfunctions. The mission had a launch period of about a month in length, from 16 October 1973, to 21 November 1973. NASA chose 3 November as the launch date because it would optimize imaging conditions when the spacecraft arrived at Mercury. The Atlas stage burned for around four minutes, after which it was jettisoned, and the Centaur stage took over for an additional five minutes, propelling Mariner 10 to a parking orbit. The temporary orbit took the spacecraft one third of the distance around Earth: this maneuver was needed to reach the correct spot for a second burn by the Centaur engines, which set Mariner 10 on a path towards Venus. The probe then separated from the rocket; subsequently, the Centaur stage diverted away to avoid the possibility of a future collision. Never before had a planetary mission depended upon two separate rocket burns during the launch, and even with Mariner 10, scientists initially viewed the maneuver as too risky. During its first week of flight, the Mariner 10 camera system was tested by taking five photographic mosaics of the Earth and six of the Moon. It also obtained photographs of the north polar region of the Moon where prior coverage was poor. These photographs provided a basis for cartographers to update lunar maps and improve the lunar control net.

Венераға саяхат

Маринер 10 ғарыш кемесінің Венераға жасаған үш айлық сапары ешқандай оқиғасыз өткен жоқ, ол техникалық бұзылыстарға толы болды, бұл миссияны басқару орталығын үлкен күдікке түсірді. Донна Ширли өз командасының көңілінің қалғандығын былай баяндады: "Біз әрқашан Маринер 10-ды келесі кезеңге және келесі дағдарысқа дейін жөндеп отыратын сияқтымыз". 1973 жылдың 13 қарашасында траекторияны түзету маневрі жасалды. Сонымен бірге, жұлдызды бағыттағыш ғарыш кемесінен түскен бояудың жарқын бөлігіне бекініп, бағыт беруші жұлдыз Канопустың бағытын жоғалтты. Автоматты қауіпсіздік протоколы Канопусты қалпына келтірді, бірақ бояудың қабыршақтануы мәселесі миссия бойына қайталанды. Борттағы компьютер де кейде жоспарланбаған қайта жүктеулерді бастан өткерді, бұл уақыт тізбегі мен ішкі жүйелерді қайта конфигурациялауды талап етті. Сапар барысында жоғары күшті антеннамен де мерзімдік проблемалар туды. 1974 жылдың 8 қаңтарында қуат жүйесінде қысқа тұйықталған диодтан туындаған деп есептелетін ақау пайда болды. 1974 жылдың қаңтар айында Маринер 10 Коутек кометасын ультракөк сәулесімен бақылады. 1974 жылдың 21 қаңтарында тағы бір орталық бағытты түзету маневрі жасалды.

Венераның қасынан өтуі

Ғарыш аппараты 1974 жылдың 5 ақпанында Венерадан өтті, ең жақын нүктесі 17:01 UTC-де тіркелді. Бұл Венераға жеткен он екінші ғарыш кемесі және планетадан мәліметтерді қайтарған сегізінші кеме, сондай-ақ Венераның суреттерін Жерге жіберудегі алғашқы миссия болды. Mariner 10 алты жыл бұрын Mariner 5 жасаған бақылаулардың негізінде салынды; ең бастысы, Mariner 10-да камера болды, ал бұрынғы миссияда камера болмаған. Mariner 10 планетаның қараңғы жағынан жарыққа қарай Венераның айналасында қозғалғанда, камералар зондтың Венераның алғашқы суретін түсірді, сол суретте солтүстік полюстің үстінде қараңғылықтан шығып келе жатқан бұлттардың жарқын доғасы көрінді. Инженерлер бастапқыда жұлдызды іздеушінің Венераны Канопусқа ұқсатып қате тануы мүмкін деп қорқып, бояу қабыршақтануы сияқты мәселелердің қайталануынан сескенді. Бірақ жұлдызды іздеуші бұзылмады. Жердің тұтылуы 17:07 мен 17:11 аралығында болды, сол кезде ғарыш кемесі Венера атмосферасы арқылы Х-диапазонындағы радио толқындарын жіберіп, бұлттардың құрылымы мен температурасы туралы мәліметтер жинады. Венераның бұлтты қабығы көрінетін жарықта ешқандай ерекшелік көрсетпесе де, Mariner-дің ультракөк сүзгілері арқылы бұлттардың егжей-тегжейлі бейнесін көруге болатыны анықталды. Жердегі ультракөк бақылаулар да Mariner 10-ға дейін кейбір анық емес дақтарды көрсеткен, бірақ Mariner көрген егжей-тегжейлілік көптеген зерттеушілерді таң қалдырды. Зонд Венераны 1974 жылдың 13 ақпанына дейін суретке түсіруді жалғастырды. Кездесуде алынған 4165 суреттің ішіндегі бір сериясы қалың және ерекше үлгісі бар атмосфераны көрсетті, ол әр төрт күнде толық айналым жасайды. Миссия Венера атмосферасының құрамын және метеорологиялық сипаттамасын анықтады. Радио ғылымы экспериментінен алынған мәліметтер атмосфера арқылы өтетін радио толқындарының бұрылу деңгейін өлшеді, бұл атмосфераның тығыздығын, қысымын және температурасын кез келген биіктікте есептеу үшін қолданылды. Жалпы алғанда, атмосфера температурасы планета бетіне жақын жерде жоғары, бірақ Mariner 10 төрт биіктікте бұл үлгінің керісінше екенін анықтады, бұл бұлт қабаттарының болуын білдіруі мүмкін. Бұл инверсиялар бұрынғы деңгейлерде болды, бұл Mariner 5 кездесуі кезінде жасалған бұрынғы бақылауларды растады. Жоғарғы атмосферадағы атомдық оттегінің жоғары концентрациясы атмосфераның бір-бірімен араласпайтын жоғарғы және төменгі қабаттарға бөлінгенін көрсетті; бұлттардың жоғарғы және төменгі қабаттарының суреттері бұл гипотезаны растады. Күнге ең жақын аймақ ерекше қызығушылық тудырды: күн тікелей жоғарыда болғандықтан, ол бұл аймаққа планетаның басқа бөліктеріне қарағанда көбірек күн энергиясын береді. Планета атмосферасының қалған бөлігімен салыстырғанда, күнге ең жақын аймақ өте белсенді және ретсіз болды. Конвекция нәтижесінде көтерілген әрқайсысы шамамен ені бар "жасушалар" бірнеше сағат ішінде пайда болып, жоғалып кетті; кейбіреулерінің көпбұрышты контурлары болды. Бұл ғарыш кемесінің Күнді айналатын эллипстік орбитасының пішінін өзгертті. Mariner 10 тоқтағаннан бері Жерден көрінбеді және оны іздеуге мүмкіндік болмады. Оның орбитада болмауының себебі – астероидқа соғылуы немесе үлкен денемен жақын кездесу кезінде гравитациялық бұзылуға ұшырауы мүмкін.

The spacecraft passed Venus on 5 February 1974, the closest approach being at 17:01 UTC. It was the twelfth spacecraft to reach Venus and the eighth to return data from the planet, as well as the first mission to succeed in broadcasting images of Venus back to Earth. Mariner 10 built upon observations made by Mariner 5 six years earlier; importantly, Mariner 10 had a camera whereas the prior mission lacked one. As Mariner 10 veered around Venus, from the planet's night side to daylight, the cameras snapped the probe's first image of Venus, showing an illuminated arc of clouds over the north pole emerging from darkness. Engineers initially feared that the star tracker could mistake the much brighter Venus for Canopus, repeating the mishaps with flaking paint. However, the star tracker did not malfunction. Earth occultation occurred between 17:07 and 17:11 UTC, during which the spacecraft transmitted X band radio waves through Venus' atmosphere, gathering data on cloud structure and temperature. Although Venus's cloud cover is nearly featureless in visible light, it was discovered that extensive cloud detail could be seen through Mariner's ultraviolet camera filters. Earth based ultra violet observation had shown some indistinct blotching even before Mariner 10, but the detail seen by Mariner was a surprise to most researchers. The probe continued photographing Venus until 13 February 1974. Among the encounter's 4165 acquired photographs, one resulting series of images captured a thick and distinctly patterned atmosphere making a full revolution every four days,

The mission revealed the composition and meteorological nature of the atmosphere of Venus. Data from the radio science experiment measured the extent to which radio waves passing through the atmosphere were refracted, which was used to calculate the density, pressure, and temperature of the atmosphere at any given altitude. Overall, atmospheric temperature is higher closer to the planet's surface, but Mariner 10 found four altitudes where the pattern was reversed, which could signify the presence of a layer of clouds. The inversions occurred at the levels, confirming previous observations made by the Mariner 5 encounter. The elevated concentration of atomic oxygen in the upper atmosphere showed that the atmosphere is stratified into upper and lower layers that do not mix with each other; photographs of the upper and lower cloud layers corroborated this hypothesis. The subsolar region was of particular interest: as the sun is straight overhead, it imparts more solar energy to this area than other part of the planet. Compared to the rest of the planet's atmosphere, the subsolar region was highly active and irregular. "Cells" of air lifted by convection, each up to wide, were observed forming and dissipating within the span of a few hours; some had polygonal outlines. This changed the shape of the spacecraft's elliptical orbit around the Sun, Mariner 10 has not been spotted or tracked from Earth since it stopped transmitting. The only ways it would not be orbiting would be if it had been hit by an asteroid or gravitationally perturbed by a close encounter with a large body.

Ашылғандар

Венераның үстінен ұшу кезінде "Маринер-10" айналмалы бұлттар мен өте әлсіз магнит өрісінің болуын анықтады. Ол ультракүлгін сүзгіні пайдаланып Венераның шевронды бұлттарын фотоға түсіріп, атмосфераны зерттеу жұмыстарын жүргізді. Ғарыш кемесі Меркурийдің жанынан үш рет өтті. Оның орбитасының геометриясы – орбиталық периоды Меркурийдікінен шамамен екі есеге жуық болғандықтан – Меркурийдің бір жағы әрқашан күнге қарап, жарықтандырылды, сондықтан ол Меркурий бетінің 40-45% ғана картасын жасап, 2800-нен астам фотосурет түсіре алды. Ол беті Айға ұқсас екенін көрсетті. Бұл Меркурийді түсінуге зор үлес қосты, өйткені оның беті телескоппен байқау арқылы бұрын анықталмаған еді. Картаға түсірілген аймақтарға Шекспир, Бетховен, Куйпер, Микеланджело, Толстой және Дискавери төртбұрыштарының көп бөлігі немесе толығымен, Бах және Виктория төртбұрыштарының жартысы, сондай-ақ Солитудо Персефоны (кейін Неруда), Лигурия (кейін Радитлади) және Бореалис төртбұрыштарының шағын бөліктері кірді. "Маринер-10" сонымен қатар Меркурийдің негізінен гелийден тұратын, магнит өрісі мен темірге бай үлкен ядросы бар сирек атмосферасы бар екенін анықтады. Оның радиометрлік өлшемдері Меркурийдің түнгі температурасы және күндізгі ең жоғары температурасы бар екенін көрсетті. 2015 жылға дейін Меркурийді зерттеген "MESSENGER" ғарыш кемесін жоспарлауда "Маринер-10" жинаған деректер мен ақпарат кеңінен пайдаланылды.

Марин 10 еске алу

1975 жылы АҚШ поштасы «Маринер-10» ғарыш зондының суреті бар ескерткіш марка шығарды. 10 центтік «Маринер-10» ескерткіш маркасы 1975 жылғы 4 сәуірде Калифорния штатының Пасадена қаласында таныстырылды.