К моменту первой встречи человечества с ближайшей к Солнцу планетой Солнечной системы, когда космический зонд Mariner 10 прошел в 700 км от Меркурия 29 марта 1974 года, миссии к нашим другим планетарным соседям продолжались уже более десятилетия. Всего Советским Союзом и Соединенными Штатами было произведено более четырех десятков миссий на Марс и Венеру. И из них 17 были успешными.
Посещение Меркурия связано с определенными сложностями. Ведь чем планета ближе к Солнцу, тем более мощные гравитационные силы должен преодолеть космический аппарат, чтобы изменить свою траекторию и скорость. Поэтому отправить космический корабль на Марс (в среднем на расстояние 78,3 миллиона км) легче, чем на Венеру (в среднем 41,4 миллиона километров). Ведь она гораздо ближе к Солнцу. А отправка зонда на Меркурий (в среднем 91,7 миллиона км от Земли и всего 57,9 миллиона км от Солнца) требует больше топлива, чем отправка его во внешние пределы Солнечной системы!
Уникальная миссия Маринер-10
Поэтому Маринер-10 был уникален. И не только для первой миссии на Меркурий. Это была также первая миссия, посетившая сразу две планеты. Маринер-10 использовал Венеру для совершения вспомогательного гравитационного маневра. Который, кстати, сегодня является стандартной частью всех межпланетных полетов. Также во время миссии впервые был использован экспериментальный высокочастотный передатчик «х-диапазона».
Маринер-10 был построен в форме восьмиугольного корпуса 1,4 м в поперечнике, имеющего глубину 4,5 м. У него было восемь отдельных отсеков для электроники, оборудованных тепловой защитой. Зонд был оснащен только двумя солнечными батареями. В этом было его отличие от аппаратов остальной серии Маринер, у которых таких батарей было четыре. Аппарат имел два реактивных двигателя для стабилизации корабля по трем осям. И еще у него было 29 кг жидкого топлива для их питания. Всё вместе это снаряжение и оборудование весило около 500 кг.
Состав оборудования
Бортовые приборы включали в себя: радиометр, предназначенный для обнаружения инфракрасного излучения. Два спектрометра, предназначенных для обнаружения ультрафиолетового излучения. Плазменные детекторы для изучения солнечного ветра. Магнитометры для обнаружения магнитных полей. Телескопы для изучения информации о том, захватывают ли какие-либо магнитные поля Меркурия заряженные частицы. И еще два 15-сантиметровых телескопа, подключенных к системе видеоизображения. Все это добро было расположено на стороне космического корабля, укрытой от Солнца. Это было необходимо для того, чтобы защитить электронику от перегрева. С другой стороны корабля устройство, похожее на зонт, обеспечивало дополнительную защиту от солнечной радиации.
Первая фотография Маринера-10
Вскоре после запуска 3 ноября 1973 года Маринер-10 развернулся, чтобы сфотографировать Землю и Луну. Цель этой манипуляции состояла в том, чтобы откалибровать телевизионные камеры в рамках подготовки к основной миссии. Маринер-10 был первым космическим аппаратом, способным передавать цифровые данные цветного изображения высокого разрешения.
Путешествуя со скоростью около 38 600 км/ч, Маринер-10 достиг первой цели миссии через три месяца. 5 февраля 1974 года космический аппарат пролетел на расстоянии 5 631,5 км от поверхности Венеры.
Находясь в непосредственной близости от Венеры, Маринер-10 сделал около 4000 изображений и выполнил несколько важных научных наблюдений, несмотря на возникшие серьезные технические неполадки.
Мраморная атмосфера
В то время как Венера кажется безликой в нормальном свете из-за своего облачного покрова, ультрафиолетовые фильтры камер Маринер-10 показали гораздо более динамичную атмосферу. Мраморный вид атмосферы планеты показывает места, где больше или меньше поглощается ультрафиолетовое излучение. Основываясь на наблюдениях с Земли ученые ожидали увидеть пятнистую поверхность атмосферы, но данные, переданные Маринер-10, были для большинства исследователей сюрпризом. Это привело впоследствии к большой теоретической работе по обоснованию причин этого явления. Эта загадка не решена и по сегодняшний день.
Гравитационный маневр
Гравитационное поле Венеры сначала замедлило скорость АМС Маринер-10 примерно до 16 000 км/ч. А затем выбросило его на новую траекторию к Меркурию.
Примерно через пять недель, 23 марта, Маринер-10 начал передавать снимки Меркурия. Сначала, с расстояния 5,3 млн. км, изображения были немного лучше, чем те, которые можно было наблюдать через телескоп на Земле. Но они неуклонно улучшались. К тому времени, когда Маринер-10 находился в пределах 3,5 миллиона километров от Меркурия, изображения, полученные на Земле, показали, каков характер поверхности планеты. И дали ученым представление о том, что она содержит кратеры, похожие на лунные.
28 марта работа Маринер-10 приобрела более высокую интенсивность. Снимки производились каждые 42 секунды. 29 марта аппарат приблизился к планете, пролетев в пределах 705 км от ее поверхности. Пролет происходил над темной стороной планеты. Поэтому не получилось никаких пригодных для использования фотографий. Но зонд присылал высококачественные изображения и до и после этого события. Он продолжал снимать и отправлять фотографии до 3 апреля, когда находился на расстоянии уже более 3,5 миллионов километров от Меркурия. Всего на Земле получили более 2000 фотографий. Их приняли на станциях слежения в Deep Space Network в Голдстоуне, штат Калифорния; Tidbinbilla, Австралия, и Мадриде, Испания.
Плотный Меркурий
Из наблюдений Маринер-10, отправленных на Землю, ученые узнали, что Меркурий достаточно плотный. И имеет магнитное поле, которое примерно в сто раз слабее земного.
НАСА / JPL
Снимки Меркурия показали планету, очень похожую на Луну – на самом деле планета всего в 1,4 раза больше по диаметру чем спутник Земли, хотя имеет массу в 4,6 раза больше. Поверхность Меркурия – бесплодный ландшафт бассейнов, кратеров, уступов, хребтов и равнин.
«Там, где равнины отсутствуют, перекрывающиеся кратеры и бассейны образуют прочный ландшафт», – отмечено в техническом отчете, подготовленном Лабораторией реактивного движения для НАСА. «Равнинные материалы имеют много одинаковых характеристик с лунными морями, и кратерами примерно в той же степени. Это разделение морфологии Меркурия похоже на то, что мы наблюдаем у Луны».
Вскоре после того, как Маринер-10 исчерпал все топливо, NASA отключило его передатчик 24 марта 1975 года.
Это была бы последняя миссия по программе НАСА Маринер. Прошло почти 33 года, прежде чем следующая миссия MESSENGER посетила Меркурий, прибыв к планете в 2008 году.