Ровно 50 лет назад, 19 июня 1963 года, «Марс-1» — первый в истории космический аппарат, выведенный на траекторию полета к Марсу — максимально сблизился с планетой на расстоянии около 200 тыс. км. Именно «Марс-1» должен был стать первым в истории аппаратом, осуществившим фотосъемку ее поверхности…
Но не стал: из-за утечки азота из баллонов системы ориентации остронаправленная антенна не могла быть наведена на Землю и сеансы связи с аппаратом прекратились. И первое телеизображение Марса разрешением 200 строк по 200 пикселей мы получили с американского Маринера-4 в 1965 году.
Наверное, этот пост должен был быть первым среди описаний фотоустройств, предназначенных для съемки Марса. Но так получилось, что про HiRISE хотелось написать сразу после успехов проекта среди русскоязычной аудитории. На идею рассказать про уникальную стереокамеру HRSC натолкнул широко известный в узких кругах хабраюзер-марсовед Zelenyikot. А вот идея сделать сравнение всех камер, когда-либо снимавших Марс, пришла уже в процессе. И, наверное, совершенно не случайно это совпало с 50-летием пролета (пусть и неуправляемого) советского аппарата.
| Основные параметры съемочных аппаратов | |||
|---|---|---|---|
| Название миссии, год | Инструмент | Спектральный диапазон | Количество переданных изображений, % поверхности Марса |
| Разрешение изображений | |||
| Название миссии | Разрешение изображения | Поверхностное разрешение (метров на пиксель, не более) | Радиометрическое разрешение |
Несмотря на то, что Марс-1 так и не смог стать первым «фотографом» Марса, он имел куда более мощное телеоборудование, чем Маринер-4. На его борту находилась 32-килограмовая фототелевизионная камера, которая могла снимать с разрешением до 1440 линий (720 линий в альтернативном режиме или 68 линий в качестве превью):
Камера содержала как 35 мм, так и 750 мм оптику, в ней использовалась 70 мм пленка, которой должно было хватить на 112 кадров. Режим съемки предусматривал либо квадратные изображения, либо прямоугольные в пропорции 3:1. Снятые и проявленные изображения затем должны были быть отсканированы и переданы на Землю. Камера также имела ультрафиолетовый спектрограф: УФ спектр записывался сразу за снятым изображением. Кроме того, в составе камеры был 3-4 микронный инфракрасный дифракционный спектрометр, расположенный параллельно ее оптической оси. Учитывая засекреченность советских проектов по освоению космоса, можно лишь предположить, что конструктором данной камеры выступал П.Ф. Брацлавец (его «Енисей» впервые снял обратную сторону Луны в 1959 году).
Камера «Марса-1» оснащалась собственным 6 ГГц передатчиком, который потребляя 50 Вт выдавал короткие импульсы по 25 кВт. В то время системы с резервированием еще не применялись, и импульсная передача высокой мощности была поистине гениальным изобретением для увеличения пропускной способности на расстоянии в 300 млн. километров. Изображения должны были передаваться попиксельно со скоростью примерно 90 пикселей в секунду, что потребовало бы более 6 часов для передачи одного изображения разрешением 1440 х 1440.
Ну что ж, а теперь более подробно о тех аппаратах, которые все-таки достигли своей цели и передали изображения Красной планеты.
«Маринер-4» (США, 1965), изучение с пролетной траектории
Космический аппарат НАСА «Маринер-4» пролетал около Марса 14-15 июля 1965 года и был оснащен длиннофокусной камерой (видикон) с f=305 мм.
Камера была включена в 00:18:36 UTC 15 июля, засняв узкую дугу на поверхности Марса: от 40° с. ш., 170° в. д., далее через экватор, вблизи 35° ю. ш., 200° в. д. с пересечением терминатора на 50° ю. ш., 255° в. д. (что в целом составляет около 1% от всей поверхности планеты). Снимки были сделаны через красный или зелёный фильтры, причем пары их перекрывались, чтобы получить больше информации о цвете поверхности. Разрешение изображения составило 200 строк по 200 пикселей, 6 битов на пиксель. Всего получен 21 полный снимок и частично 22 снимок (21 строка). Снимки были получены при разных дальностях, причем минимальная составляла 11,8 тыс. км. Передача снимков велась на скорости 8,33 бит/сек (на один кадр требовалось более 8,5 часов) с расстояния более 216 млн км.
Первый кадр:
Второй кадр:
Мозаика из первого и второго кадров:
Каталог всех изображений Марса с «Маринера-4»
«Маринер-6» и «Маринер-7» (США, 1969), изучение с пролетной траектории
Два идентичных космических корабля НАСА «Маринер-6» и «Маринер-7» были запущены 24 февраля и 27 марта 1969 года соответственно и прошли около Марса на расстоянии 3,4 тыс. км 31 июля и 5 августа. На каждом аппарате были установлены две телевизионные камеры (видикон): широкоугольная (f=52 мм) для съемки полного диска Марса с больших расстояний и длиннофокусная (f=508 мм) для съемки во время сближения с планетой. При максимальном сближении изображение длиннофокусной камеры покрывало область поверхности планеты примерно 72 х 84 км и позволяло различить кратеры размером до 300 м. Широкоугольная камера давала изображение площадью в 100 раз больше, чем длиннофокусная.
При съемке с близкого расстояния камеры работали поочередно с интервалами между экспозицией в 42 с. Широкоугольная камера была оснащена красным, зеленым и синим фильтрами, вмонтированными в отверстия поворачивающейся заслонки. Длиннофокусная камера имела только желтый фильтр для исключения «синей дымки», которая могла присутствовать в атмосфере Марса.
Оптическая система каждой камеры создавала телевизионное изображение, состоящее из 704 линий по 935 пикселей в каждой. Каждый пиксель имел 8-битное кодирование. Разумеется, технические возможности того периода не позволяли передавать изображение в режиме реального времени и записывались на магнитную ленту, причем использовалось две системы записи: цифровая (в двоичном формате с емкостью 13 Мбит) и аналоговая с эффективной емкостью 120 Мбит. Всего «Маринер-6» передал 75 изображений (в том числе 26 — с длиннофокусной камеры), «Маринер-7» — 126 изображений (в том числе 33 — с длиннофокусной камеры). Общая площадь поверхности, которая представлена на снимках с ближнего расстояния, составила около 20%.
Примеры изображений с «Маринера-6» и «Маринера-7»:
Еще фотографии можно посмотреть здесь и здесь.
В том же 1969 году с разницей в неделю СССР запустил космические корабли серии М-69: «Марс-1969A» и «Марс-1969B», в составе научного оборудования которых были 3 телевизионные камеры (35, 50 и 250 мм), которые могли вести цветные телепередачи, а также делать фотоснимки размером 1024 х 1024 пикселей и максимальным пространственным разрешением до 200 метров. Количество снимков, хранимых на одной камере, могло составлять 160. Однако оба корабля в результате аварий ракет-носителей на смогли выйти за пределы Земли: «Марс-1969A» в результате отказа главного двигателя на 438,66 секунде взорвался и упал в горах Алтая, «Марс-1969B» в результате отказа сначала одной, а затем и 5 остальных разгонных ракет, взорвался уже на 41 секунде после старта, достигнув высоты в 3 километра.
«Маринер-9» (США, 1971-1972)
«Маринер-9», так же, как и большинство аппаратов своего времени был оснащен двумя камерами: широкоугольной и длиннофокусной (f=500 мм). Камеры обладали примерно теми же характеристиками, что и в Маринерах-6, 7: 700 линий по 832 пикселя. Изображение записывалось на пленку в виде прямоугольника физическим размером 9,6 х 12,5 мм. Углы поля зрения для длиннофокусной камеры составляли 1,1 х 1,4". Съемка поверхности Марса «Маринером-9» изначально планировалась сразу после выхода на орбиту планеты, однако из-за пылевой бури, начавшейся 22 сентября 1971 года, вся научная программа была под вопросом (невозможно было предсказать, когда атмосфера успокоится и детали поверхности станут доступны для наблюдения).
За 349 дней работы на околомарсианской орбите космический аппарат передал в общей сложности 7329 снимков, покрыв около 85 % поверхности планеты с разрешением от 1 до 2 км (2% поверхности сфотографированы с разрешением от 100 до 300 метров). На снимках видны русла высохших рек, кратеры, огромные вулканические образования (такие как вулкан Олимп — крупнейший из вулканов, обнаруженых в Солнечной системе), каньоны (включая долины Маринера — гигантскую систему каньонов длиной свыше 4000 километров), признаки ветровой и водной эрозии и смещения пластов, погодные фронты, туман и ещё много интересных подробностей. Также, были сфотографированы и спутники Марса, Фобос и Деймос (в конце 1971 года было получено около 40 снимков, затем еще около 70). «Маринер-9» останется на орбите Марса еще около 50 лет, после чего войдет в его атмосферу.
Примеры изображений:
Лабиринты в западной части долин Маринер
Центральная кальдера горы Олимп
Шапка на Северном полюсе
Еще фотографии с «Маринера-9» можно посмотреть здесь и здесь.
«Марс-2» и «Марс-3» (СССР, 1972)
Эти космические аппараты были созданы в СССР в рамках проекта М-71, предусматривавшего запуск в 1971 году трех аппаратов. Как и в случае Маринеров-6, 7, конструктивно «Марс-2» и «Марс-3» были аналогичны и дублировали друг друга на случай возможного сбоя.
«Марс-5» (СССР, 1973)
«Викинг-1» и «Викинг-2» (США, 1976-1980)
Каталог изображений от Викингов — здесь.
«Марс Глобал Сервейор» (Mars Global Surveyor) (США, 1997-2006)
«Марс Одиссей» (США, с 2001 года)
«Марс-экспресс» (Европа, с 2004 года)
«Марсианский разведывательный спутник» (Mars Reconnaissance Orbiter) (США, с 2006 года)
ссылка на оригинал статьи http://habrahabr.ru/post/183156/
Добавить комментарий