Svemirski brod "Mariner 2"

Rubrika Škrinjica donosi vam tekstove od prije nekoliko desetljeća, kao osvrt i podsjetnik na neka druga vremena u kojima su se ljudi također bavili znanošću ali malo drugačije negoli je to danas običaj. Odabrali smo tekstove koje su nekada pisali naši prijatelji i kolege od kojih smo učili kako se baviti znanošću, ali i kako bismo ih izvukli iz zaborava. Nadamo se da ćete uživati čitajući ih.

Tekst je napisao dr. Milovan Ljubić, a objavljen je u časopisu Zemlja i svemir broj 4, iz 1962. godine.

U programu američkog istraživanja bliskih planeta predviđeno je lansiranje 12 svemirskih brodova tipa "Marinera". Prvo od ovih 12 lansiranja, koja predviđaju istraživanja atmosfere ne samo Venere nego i Marsa, izvršeno je 12. srpnja o. g. (1962.) pomoću rakete "Atlas-Agena". Raketa se je redovito odvojila od baze u Cape Canaveralu, ali poslije 290 sekundi leta izazvana je sa baze eksplozija rakete, jer su podaci davali naslućivati da je devijacija putanje bila toliko velika da se nije mogla izvršiti korektura leta. Tako je 27. kolovoza o. g., izvršeno drugo lansiranje rakete "Atlas-Agena B" na kojoj se je nalazio svemirski brod "Mariner 2".

Ova dva "Marinera" su prvi u seriji, od 12 ovih interplanetarnih sonda. Prema američkom programu, dva druga lansiranja biti će izvršena prema Veneri 1964. godine, jer će se slijedeći susret Zemlje i Venere ponoviti za oko 18 mjeseci. Između 1964. i 1965. godine osam drugih lansiranja koristiti će veću i težu verziju "Marinera", koji će se uputiti ne samo prema Veneri nego i prema Marsu. Postoji mogućnost da se ovi zadnji modeli ne će ograničiti samo na to da prođu pokraj ovih dvaju planeta, već će izbaciti posebnu kapsulu koja će ući u atmosferu ovih planeta i slati podatke sve do momenta dok ne padnu na njihovu površinu.

Nakon izvršenog lansiranja raketa je svojim posljednjim stadijem dovela "Mariner 2" do visine od 185 km gdje je ubačen u putanju. Poslije 17 minuta leta, motor "Agena B" je ponovno proradio povećavajući sondi brzinu od 29000 na 41000 km/sat što je omogućilo svemirskom brodu da postigne brzinu oslobađanja. Dva minuta poslije gašenja motora, posebni eksplozivni šarafi odvojili su svemirsku sondu od rakete "Agena B". Posljednji stadij rakete-nosilice okrenuo se za 140°, a kratko paljenje retro-raketa usporilo joj je brzinu; raketa nosilica zašla je tada na drugu putanju, različitu od putanje "Marinera 2" čime je omogućeno da prisutnost rakete-nosilice ne bi uplivisala na delikatne instrumente svemirskog broda. Prva je komanda izdata 44 sekunde poslije lansiranja. U tom momentu, eksplozija nekih šarafa oslobađa najprije krila na kojima se nalaze sunčeve baterije; one se stavljaju u vodoravan položaj sa obje strane, zatim se oslobađa i radiometar koji treba da ispita Venerinu površinu u momentu kada se sonda približi Veneri.Oko 60 minuta poslije lansiranja, sistem kontrolne strukture uređaja počinje djelovati. Da bi se izbjegao preveliki potrošak rezerva dušika, omogućen je nagib od 1° prema suncu, tj. 30 na onoj strani koja se nalazi prema centralnoj osi. Na taj način "Mariner" može lagano oscilirati preko ovog 1 lučnog stupnja u 60 minuta. Čim se oscilacija sonde približava 30 sunčevi otkrivači upozoravaju sistem kontrole da stavi u pogon mlazne plinove. Zatim se ta operacija ponavlja svakog sata. Kada je prošlo 167 sati od dana lansiranja, direkcionalna parabolična antena okrenula se prema Zemlji. Preko ove antene primani su nalozi i ostali podaci sa Zemlje.

Neke vibracije rakete-nosilice prouzrokovale su za vrijeme leta kod svemirske sonde izvjesnu devijaciju njene putanje. Da se je ta devijacija nastavila, svemirska bi sonda prošla pokraj Venere na udaljenosti od 400.000 km. Zato je 4. IX stavljen u pogon motor koji je korigirao ovu devijaciju. "Mariner 2" je tada nastavio daljnji let po predviđenoj putanji, pa je izračunato da će sredinom prosinca proći pokraj Venere na udaljenosti od samo 14.000 km. Nakon što je sonda izvršila korekciju putanje, ona je nastavila put vršeći svoje naučne eksperimente. Osim podataka, koje su dali instrumenti, prenešeno je na Zemlju oko 60 raznih parametara koji se odnose na stanje i djelovanje najrazličitijih dijelova sonde i njenog tereta.Kada se je "Mariner 2" nalazio oko 10 sati udaljen od Venere, prestao je prenos podataka na samoj sondi da bi se kroz to vrijeme omogućile emisije naučnih podataka koje su instrumenti sakupili. Struktura "Marinera 2" pričvršćena je na jednoj šesterokutnoj bazi na kojoj se nalaze: motor na tekući pogon za korekture putanje i 6 uređaja koji sadrže: sistem kontrole položaja, elektronske uređaje za funkcioniranje raznih instrumenata, baterije, aparat koji prevodi u kodeksu otkrivene podatke, elektronski kalkulator te prijemni i emisioni radio. Izvan šesterokutne baze montirane su cijevi za kontrolu položaja i sunčevi detektori. Od šesterokutnika se diže prema gore cijevna struktura na čijem gornjem kraju je montirana direkciona antena koja djeluje u svim pravcima.

Pri dnu, naprotiv na jednoj orijentabilnoj podlozi montirana je parabolična antena visokog učinka. Na dvije suprotne strane šesterokutnika pričvršćene su dvije ploče sa sunčevim ćelijama koje su za vrijeme leta savijene kao krila leptira, a otvorile su se tek onda kada je "Mariner 2" započeo svoj svemirski let. Na jednom od ovih krila instalirana je antena za primanje komandi sa Zemlje. Prije nego su se razvila krila na kojima se nalaze sunčeve baterije, električnu struju je osiguravala baterija tipa cink/srebro. Ova baterija osigurava također struju kada se ova krila ne nalaze okrenuta prema Suncu. Veze Zemlja - sonda - Zemlja osigurava prijemno-emisioni radio uređaj sa 3 antene snage 3 watta.

Na svemirskom brodu nalaze se i drugi aparati koji služe za razne naučne eksperimente. To su:
1. radiometar za infracrvene zrake koji daje podatke o raspodjeli termičke energije u atmosferi Venere;
2. magnetometar za određivanje triju osi magnetskog polja između Venere i Zemlje;
3. mjerač nabijenih čestica koji vreba da ustanovi energiju ovih čestica u prostoru i u blizini Venere;
4. ionizaciona komora za utvrđivanje brzine pri kojoj nabijene čestice gube energiju.Nakon što smo prikazali strukturu, unutarnje uređaje i instrumente "Marinera 2" vidjet ćemo sada kako rade ovi instrumenti koji treba da otkriju mnoge tajne ovog našeg bliskog ali misterioznog svemirskog susjeda. Jedan od najvažnijih instrumenata je radiometar. On treba da prvi put izmjeri sa točnošću temperaturu Venere. Ustvari, mjerenja koja su dosada bila izvršena sa površine Zemlje dala su podatke koji se nisu slagali, već prema tome da li su se koristili u tu svrhu infracrvene zrake, ili mikro-valovi.

Na "Marineru 2" postavljen je specijalni radiometar sa mikrovalovima, koji će hvatati radijacije koje emitira planet na valnim dužinama od 13,5 i 19 mm. Liniju od 13,5 mm apsorbira vlaga, pa će njena odsutnosti ustanoviti da u atmosferi Venere postoji vodena para. Naprotiv, vlaga ne poremećuje valne dužine od 19 mm, pa će njihova intenzivnost pokazati efektivnu temperaturu na površini planeta. Osim toga, pomoću ove valne dužine moći će se izvršiti kontrola dviju dosadašnjih teorija koje govore o atmosferi Venere, naime moći će se ustanoviti da li prividna visoka temperatura planeta potječe od guste ionosfere. U prvom slučaju, temperatura koju bude registrirao radiometar, morala bi biti stalna kroz čitavo vrijeme dok antena ispituje cijelu površinu Venere. U drugom slučaju, temperatura bi morala naglo skočiti u blizini rubova Venerine kugle.

Oko 10 sati prije susreta sa Venerom, automatski uređaj koji vrši raspored eksperimenata stavio je u pogon radiometar, pa se je antena započela kretati dok nije lokalizirala Veneru. Svaki put kada je antena zahvatila krajnji rub Venerina diska, sistem kontrole je automatski okrenuo pravac kretanja antene, tako da je cijela površina Venere mogla biti ispitana za vrijeme trajanja prolaska sonde pokraj planeta. Radiometar, koji je prikopčan na anteni za mikrovalove, mjerio je infracrvene emisije na dvjema spektralnim linijama: 8-9 i 10-10.8 mikrona. Pomoću prve trebalo je prodrijeti do najnižih slojeva atmosfere. Podaci time dobiveni, sa podacima koje će dati radiometar sa mikrovalovima, omogućit će učenjacima da izvedu važne zaključke o atmosferi planeta.

Magnetometar "Marinera 2" korišten je periodski za vrijeme leta prema Veneri da bi se mjerila veličina i pravac interplanetarnih magnetskih polja. Sadašnje magnetohidrodinamične teorije sugeriraju da plazma koju izbacuje Sunce može vući sobom i njegovo magnetsko polje. Mjerenja, koja je izvršila sonda, dozvoljavaju da se kontroliraju takove predpostavke izvan upliva zemaljskog magnetskog polja. Uostalom, otkrića koja su izvršena za vrijeme dok se je sonda približavala Veneri, omogućiti će da se dobiju neki podaci o unutarnjem sastavu planeta i o eventualnom postojanju pojasa zračenja sličnih našima (Van Allen), o magnetskim olujama i polarnim svjetlostima.Za mjerenje kozmičkih zraka postavljena je na "Marineru 2" ionizaciona komora tipa Neher u koju mogu prodrijeti i biti registrirani samo protoni koji imaju energiju veću od 10 miliona elektronvolti (MEV), elektroni energije veće od 1/2 MEV i alfa-čestice energije veće od 40 MEV. Kada u tu komoru uđe dovoljan broj ionizovanih čestica, emitira se impuls prema Zemlji, a komora se vraća u svoje prvotne uslove. Broj impulsa pruža srednju mjeru intenzivnosti ionizacije kontroliranih kozmičkih zraka. Uz komoru ionizacije nalaze se 2 Geiger-Müllerova brojača koji treba da mjere broj čestica koje preko njih prolaze. Treći brojač mjeri tok čestica niske energije koje ne mogu zabilježiti prva dva.

Mjereći količinu kozmičke radijacije oko Zemlje, blizu Venere i u interplanetarnom prostoru i uspoređujući tako dobivene podatke sa intenzivnošću magnetskih polja na istim područjima, učenjaci se nadaju da će dobiti najbolje informacije o kompleksnoj prirodi ovih radijacija, koje ne mogu k nama prodrijeti uslijed naše atmosfere i zemaljskog magnetskog polja. Detektor sunčeve plazme orijentiran je prema Suncu kroz najveći period svog rada. To je aparat koji se sastoji od elektrostatičke cijevi kroz koju mogu proći samo čestice čiju se energiju želi mjeriti (od 240-8.400 elektron volti). Dobiveni podaci služiti će za kontrolu teorija o "sunčevoj plazmi" koja se sastoji od čestica niske energije koje Sunce izbacuje bez prekida u mlazovima. Budući da su ove čestice električki nabijene, one ne samo da podliježu uplivu magnetskih polja, nego stvaraju i vlastito magnetsko polje. Ako je vanjsko magnetsko polje dosta jako, ono može kontrolirati i skrenuti sunčevu plazmu; u suprotnoj pretpostavci, interplanetarno magnetsko polje bi bilo "uključeno" u sunčevu plazmu i kretalo bi se s njom kroz prostor.

Konačno, zadnji naučni eksperimenat koji bi se trebao izvršiti na "Marineru 2" odnosi se na kozmičku prašinu. Dosada su učenjaci nastojali da proučavaju čestice kozmičke prašine u prostoru pomoću sonda raznih tipova kao i pomoću zemljinih umjetnih satelita. Međutim "Mariner 2" pruža prvu prigodu da se dobiju direktni podaci iz interplanetarnog prostora. Razne teorije nastojale su objasniti porijeklo kozmičke prašine. Prema nekima, to su čestice koje potječu od ostataka nakon formiranja sunčevog sustava. Prema drugima, naprotiv, one potječu izvan našeg sunčevog sustava, dolaze iz dalekih prostora galaktike, a prisutnost magnetskih polja ih je privukla u naš sunčev sustav. Broj udara registrira se na jednom elektronskom brojaču. Brojevi se prenose prema Zemlji svakih 37 sekundi, a u vremenu kada se je sonda približavala Veneri svakih 20 sekundi.U petak 14. XII 1962. u 21 sat i 1 minutu, "Mariner 2" je prošao, pokraj Venere na udaljenosti od 35.400 km, nakon što je kroz 109 dana prevalio put od preko 280 milijona kilometara. Neposredno prije prolaska pokraj Venere, na komandu kontrolnog centra u Pasadeni (Kalifornija) gigantska antena u Goldstoneu prenijela je nalog "Marineru 2" da prekine rad uređaja koji su od dana lansiranja slali na Zemlju podatke o uslovima u svemirskom prostoru i samoj svemirskoj sondi da bi omogućili rad uređajima za ispitivanje Venere i prenos tih podataka kontrolnom centru. Zatim je ista antena prenijela nalog da se ukopčaju uređaji za ispitivanje Venere i prenos podataka za Zemlju, šifriranim signalima.

Rad instrumenata svemirske sonde pri polasku pokraj Venere trajao je svega 42 minute. A kroz te 42 minute dobit će se o Veneri više preciznijih podataka nego što su ih generacije učenjaka sakupili kroz tisuće godina ispitujući Veneru i najmoćnijim instrumentima sa Zemlje. Što je sve "Mariner 2" sakupio kroz te 42 minute i koliko je uspio prodrijeti kroz guste i teško propusne slojeve Venerine atmosfere, saznati ćemo vjerojatno kroz nekoliko mjeseci kada se ti podaci konačno srede i temeljito prouče. A čim ti podaci budu objavljeni, mi ćemo o tome obavijestiti naše čitaoce.