Mars 3

Mars 3 ( Марс 3 )

Característiques tècniques
Altres noms de l'orbitador:	1971-049A, mars 3 Orbiter, 05.252
Altres noms del lander:	1971-049F
Data de llançament:	28 maig 1971
Hora de llançament:	15:26:30 GMT
Massa seca en òrbita:	2265 kg Orbitador//358 kg aterrizador

La sonda Mars 3 (també anomenada Marsnik 3 o Mart 3 ) era una nau idèntica a la Mars 2, cadascuna amb un mòdul orbital i un mòdul de descens acoblat, desenvolupades en el marc del programa Mars de sondes soviètiques per a l'exploració de Mart. El principal objectiu del orbitador Mars 3 era l'obtenció d'imatges de la superfície marciana i de les núvol s, determinar la temperatura, estudiar la topografia, composició i propietats físicas de la superfície, així com mesurar les propietats de la atmosfera, mesurar el vent solar i els camps magnètics marcià i interplanetari. També actuaria com repetidor cap a la Terra dels senyals enviats pel mòdul aterrizador.

El principal objectiu científic del mòdul de descens mars 3 era realitzar un aterratge suau a Mart, tornar fotografias de la superfície i enviar dades de les condicions meteorològiques, així com de la composició atmosfèrica i de les propietats mecànica si químicas del sòl. La sonda mars 3 va ser la primera que va realitzar un aterratge suau en la superfície de Mart .

Les naus

Entre els dos mòduls tenien una massa total de 4.650 quilograms en el moment del llançament incloent el combustible. L'altura de la nau era de 4,1 metre si arribava fins als 5,9 metres d'envergadura amb els dos panells solars desplegats, mentre que el diàmetre de la base era de dos metres. De la massa total, 3.440 quilograms pertanyien a l'orbitador carregat de combustible i 1.210 kg eren del mòdul de descens també amb el combustible carregat.

El sistema de propulsió estava situat a la part inferior del cos cilíndric de la nau que era el principal element de la sonda. Estava format per un tanc de combustible cilíndric dividit en compartiments per allotjar el combustible i el oxidant. El motor estava col·locat en un suport en la part baixa del tanc i el mòdul de descens estava situat a la part superior del bus de l'orbitador. Els dos panells solars s'estenien en els laterals del cilindre i una antena parabòlica de 2,5 metres situada al lateral costat dels radiadors servia per a les comunicacions en alt guany.

La telemetria era transmesa per la nau a 928,4 MHz. Els instruments i els sistemes de navegació estaven situats a la part baixa de la sonda i la antena per a les comunicacions amb l'aterrizador estava ancorada als panells solars. A més la nau portava tres antenes direccionals de baixa potència que se situaven prop de l'antena parabòlica.

Instrumentació l'orbitador

Els experiments científics es trobaven majoritàriament en compartiments hermèticament segellats. La sonda mars 3 portava:

- Un radiòmetre infraroig d'1 kg de pes que treballa entre les 8 i 40 micras per determinar la temperatura de la superfície marciana.

- Un fotòmetre per realitzar anàlisis espectrals per absorció de les concentracions del vapor d'aigua atmosfèric en la línia de les 1,38 micres.

- Un fotòmetre infraroig.

- Un fotòmetre ultraviolada per detectar el argó, oxigen i hidrogen atòmic.

- Un sensor Lyman-alfa per detectar hidrogen en l'atmosfera superior.

- Un fotòmetre de rang visible que estudiava sis franges estretes entre les 0,35 i 0,70 micres.

- Un radiotelescopi i un radiòmetre per determinar la reflectivitat de la superfície i l'atmosfera en el visible (0,3 a 0,6 micras) i la ràdio-reflectivitat de la superfície en el rang dels 3,4 cm, així com la permeabilitat dielèctrica per determinar la temperatura de la superfície a 50 centímetres de profunditat.

- Un espectròmetre infraroig per mesurar la banda d'absorció del diòxid de carboni a la banda de les 2,06 micres, per tenir una estimació de l'abundància.

A més la sonda portava una càmera amb una longitud focal de 350 mil·límetres per a l'angle estret i de 52 mil·límetres per a l'angle ample, totes dues al mateix eix i amb diversos filtres de llum a vermell, verd, blau i ultraviolada. El sistema d'imatges retornava fotografies escanejades de 1000 x 1000 píxels amb una resolució entre els 10 i els 100 metres, obtingudes en un laboratori d'imatge que portava la sonda.

Es van dur a terme experiments de ràdio-ocultació quan les transmissions de ràdio travessaven l'atmosfera, obtenint nova informació sobre la seva estructura en observar la refracció del senyal. Durant el vol fins a Mart es van realitzar mesures dels raigs còsmics galàctics i de la radiació solar. Vuit sensors independents de plasma electrostàtic estaven a bord per determinar la velocitat, temperatura i composició del vent solar en el rang entre els 30 i els 10.000 eV. Un magnetòmetre de tres eixos que servia per mesurar els camps magnètics interplanetaris i marcià, estava col·locat en un braç extensible situat en un panell solar.

Aquest orbitador portava a més un experiment francès que no portava la sonda Marsnik 2. Es deia Spectrum-1 i servia per mesurar la radiació solar a longituds d'ona mètriques, en conjunció amb receptors a la Terra per estudiar les causes de les erupcions solars. L'antena del Spectrum-1 estava muntada en un dels panells solars.

La missió

La sonda mars 3 va ser llançada cap a Mart impulsada per l'última etapa del coet llançador anomenada Tyazheliy Sputnik (71-049C). Es va realitzar una maniobra de correcció de la trajectòria el dia 8 de juny. El mòdul orbital va deixar anar el mòdul de descens (71-049F) unes 4 hora si 35 minuts abans d'arribar a Mart el dia 2 de desembre de 1971 a les 09:14 GMT.

El mòdul de descens va entrar en l'atmosfera marciana a una velocitat de 5,7 quilòmetres per segon. Usant el frenat aerodinàmic, els paracaigudes i els retrocohete s, la sonda de descens va aconseguir un aterratge suau a 45º S i 158º O i va començar a funcionar. No obstant això, després de 20 segons de treball dels instruments es van parar per raons desconegudes, potser com a resultat de la massiva tempesta de pols que estava tenint lloc al moment de l'aterratge.

Mentrestant l'orbitador havia sofert una pèrdua parcial de combustible i no va tenir el suficient com per a col·locar en l'òrbita planejada de 25 hores. El motor va realitzar un encès que va quedar truncat i va col·locar a la mars 3 en una òrbita de 12 dies i 19 hores de durada, amb una inclinació de 48.9º.

Els orbitadores Marsnik 2 i mars 3 van enviar grans quantitats de dada sa nostre planeta entre desembre de 1971 i març de 1972, encara que les transmissions van continuar fins al mes de agost. Es va anunciar que ambdues sondes van finalitzar les seves operacions el 22 d'agost de 1972, després de que la sonda Marsnik 2 un total de 362 òrbita sa Mart i un total de 20 òrbites la sonda mars 3. En total van realitzar 60 fotografies.

Les imatges obtingudes juntament amb les dades van revelar muntanyas de 22 quilòmetres d'altura, la presència d'oxigen i hidrogen atòmic en l'atmosfera superior, temperatures a la superfície entre els -110 ° C i els+13° C, pressions superficials d'entre 5,5 i 6 milibar s, concentracions de vapor d'aigua 5000 vegades inferiors a les de la Terra. També es va detectar que la ionosfera marciana començava entre els 80 i 110 quilòmetres d'altura i que es trobaven presents grans de les tempestes de pols fins als 7 quilòmetres d'altura. Les dades van permetre la realització de mapas de relleu de la superfície, així com valuosa informació sobre la gravetat i camps magnètics de Mart.

Mòdul de descens

El mòdul de descens de mars 3 estava situat a la part de l'orbitador contrària al sistema de propulsió. Tenia forma de esfera de 1,2 metres de diàmetre i un escut de frenada de 2,9 metres de diàmetre amb forma cònica. El sistema de descens el formaven un conjunt de paracaigudes i els retrocohetes. Carregat de combustible aquest mòdul tenia un pes total de 1.210 kg, dels quals la càpsula esfèrica tenia 358 quilograms.

Un sistema de control automàtic consistent en petits motors de gas i contenidors pressuritzats de nitrogen servien per controlar la orientació. Quatre petits coets estaven col·locats al voltant del con per controlar el capcineig i el balanceig durant el descens. El paracaigudes principal i l'auxiliar, el motor per a l'aterratge i l'altímetre radar estaven col·locats a la part superior del mòdul. Es van col·locar blocs de escuma aïllant com a protecció per absorbir el xoc contra el terra. La càpsula d'aterratge tenia quatre pètals triangulars que s'obrien després de l'aterratge, per equilibrar la nau i deixar al descobert els instruments.

Instrumentació del lander

L'aterrizador portava com instrumentació científica:

- Dues càmeres de televisió que permetien obtenir unes vistes de 360 ​​º de la superfície.

- Un espectròmetre de masses per estudiar la composició atmosfèrica.

- Sensors de temperatura, pressió, composició i velocitat del vent

- Dispositius per a mesurar les propietats mecàniques i químiques del sòl.

- Una pala mecànica per buscar compostos orgànics i signes de vida.

Quatre antenes col·locades a la part superior proporcionaven les comunicacions amb l'orbitador a través dels sistemes de ràdio. La nau portava bateries elèctriques que van ser carregades per l'orbitador just abans de la separació. El control de la temperatura era mantingut usant aïllants tèrmics i radiadors. La càpsula d'aterratge va ser esterilitzada abans del llançament per evitar la contaminació de l'ambient marcià.

El rover

El aterrizador mars 3 portava un petit robot amb capacitat de moure anomenat PROP-M. El robot tenia una massa de 4,5 quilograms i estava unit al aterrizador per un cable per mantenir les comunicacions. El rover estava dissenyat per a 'caminar' usant un parell de esquís que li permetien desplaçar-se fins uns 15 metres, la longitud del cable. El rover portava un penetròmetre dinàmic i un mesurador de radiació. El robot tenia forma de caixa amb una petita protuberància al centre. A cada costat de la caixa es trobaven els esquís, que elevaven lleugerament el robot sobre la superfície. Davant de la caixa hi havia una barra de detecció d'obstacles. El rover havia de desplegar després de l'aterratge, sent portat per un braç robòtic que el col·locaria davant de les càmeres de televisió. Després moure una mica, havia de fer una anàlisi del sòl cada 1,5 metres. Les empremtes deixades a la superfície a més servirien per conèixer les característiques del terreny.

Desenvolupament de la missió

El mòdul de descens es va separar de l'orbitador el 2 de desembre de 1971 a les 09:14 GMT. Quinze minuts més tard el motor de descens va ser encès per col·locar cap endavant l'escut de aerofrenado. A les 13:47 GMT el mòdul va entrar en l'atmosfera marciana a 5,7 km/si amb un angle menor de 10º. El paracaigudes de frenada es va desplegar correctament i va ser seguit pel paracaigudes principal que va frenar la nau fins aconseguir una velocitat menor que la del so. Llavors l'escut tèrmic va ser expulsat i es va posar en marxa el radar de altimetria. A una alçada d'entre 20 i 30 metres i amb una velocitat d'entre 60 i 110 m/s es va desconnectar el paracaigudes principal i es van encendre uns petits coets laterals que ho van allunyar de la zona. Simultàniament es van encendre els retrocohetes per frenar al màxim. Tot el procés va durar uns 3 minuts.

Mars 3 va tocar la superfície a uns 20,7 m/s aproximadament a 45º S i 158º O, en el cràter Ptolomeo (o Ptolemaeus ), a les 13:50:35 GMT. Els absorbidors del xoc dins de la càpsula van ser dissenyats per evitar el dany als instruments. Els quatre pètals de la coberta es van obrir i la sonda va començar a transmetre dades cap al orbitador mars 3 a les 13:52:05 GMT, uns 90 segons després de l'aterratge.

Uns 20 segons després, a les 13:52:25, la transmissió va cessar per complet per causes desconegudes i no es van rebre més senyals des de la superfície marciana. Es desconeix si els errors eren al aterrizador o al sistema repetidor de l'orbitador. En aquest escàs temps es va poder aconseguir una panoràmica parcial d'una imatge que no mostrava detalls i amb una il·luminació molt baixa d'uns 50 lux. La causa de la fallada podria estar relacionada amb la poderosa tempesta de sorra que tenia lloc en el moment de l'aterratge que podria haver induït una descàrrega elèctrica, danyant el sistema de comunicacions i el que també explicaria la poca il·luminació de la imatge.

Vegeu també

• Programa Marsnik
• Exploració de Mart
• Exploració espacial

Enllaços externs

• Космические Аппараты Марс-2 -3, article en www.laspace.ru, en rus.
• sondasespaciales.com: Article relacionat per Pedro Lleó del que s'ha obtingut la informació
• Imatges enviades per la mars 3 reprocessades digitalment per Ted Stryk
• La imatge original enviada per la mars 3 des de la superfície
• El senyal original enviada per la mars 3 des de la superfície, representada en un plotter
• Proposta de color per la imatge reprocesada per Ted Stryk (versió 1)]
• Proposta de color per la imatge reprocesada per Ted Stryk (versió 2)