Viking–2

Viking-2
A Viking űrszondák élethű modellje
Ország	Amerikai Egyesült Államok
Űrügynökség	NASA
Gyártó	Jet Propulsion Laboratory Martin Marietta
Küldetés típusa	leszállóegység
NSSDC ID	1975-083A
Küldetés
Célégitest	Mars
Indítás dátuma	1975. szeptember 9.
Indítás helye	SLC–41
Hordozórakéta	Titan IIIE
Megérkezés	1976. augusztus 7.
Küldetés vége	1980. április 11.
Időtartam	1281 sol
Az űrszonda
Tömeg	3527 kg
Energiaellátás	620 W
Pálya	Hohmann-pálya
Leszállóegység
Tömege	572 kg
Leszállás helye	Utopia Planitia 48,269° É 225,990° Ny
Fékezés módja	Ejtőernyő Fékezőrakéta
A Wikimédia Commons tartalmaz Viking-2 témájú médiaállományokat.

A Viking–2 az Egyesült Államok űrszondája volt, amelyet a Viking-program keretében küldött a Marshoz. Testvérszondájához, a Viking–1-hez hasonlóan leszálló és keringő egységből állt, amelyekkel a vörös bolygó felderítésére küldött első komplex kutatási programot végezte el.

Az USA első, leszállásra szánt marsszondája két fő egységből állt: leszállóegységből és keringő egységből. A szonda együttesen elérte a 3527 kg-os tömeget, amelyből a leszállóegység 572-, a keringő egység 883 kg üres tömeget képviselt. A szondával az első hosszútávú, komplex marsi megfigyelési program végrehajtását irányozták elő a tervezők. A leszállóegység/keringő egység páros egymást kiegészítve mind lokális, mind globális információkat tudott szolgáltatni a vörös bolygóról.

A szonda leszállóegységét a marsi légkörbe lépés túlélésére, sima talajt érésre és végül tudományos program elvégzésére tervezték. A szonda teste egy szabálytalan hatszög alakú vázszerkezetre épült: a hatszög hosszabbik oldala 1090 mm, a rövidebb oldala 560 mm. A talajon három, lökéscsillapítóval felszerelt, 1,3 méter magas láb tartotta meg a szondát, amelyek kör alakú talpakban végződtek. A földi felszállás előtt sterilizálták a leszállóegységet, majd hermetikus burkolattal látták el, amely az ellen védte az egységet, hogy valamilyen földi mikroorganizmus hozzáférkőzhessen és azt elvigye a Marsra (és esetleg azt mutassa ki marsi élőlényként a kísérletek során). Ilyen földi mikrobafertőzés korábban a Surveyor-programban is történt, a Surveyor–3 a Holdra vitt streptococcus mitis baktériumokat.

A leszállást ejtőernyő és fékezőrakéták kombinált alkalmazásával hajtotta végre a Viking–2 (egy 16 méter átmérőjű fő fékezőernyő lassított 1,5 km magasságig, majd ott fékezőrakéták kapcsolódtak be automatikusan és egészen a talajtérésig működésben maradtak). A fékezőernyők egy szokatlanul hosszú, 30 méteres függesztéken kapcsolódtak a szondatesthez. A marsi légkör ugyan ritka, de még mindig komoly hőterhelést jelent a leszállás, a Viking szondák 1500 °C-ra hevültek a légköri súrlódástól, így a szondát hőpajzzsal is felszerelték. (Összehasonlításul: a földi légköri visszatérésnél elméletileg 7500 °C is kialakulhat, a megszokott hőmérsékleti csúcsérték 2000 °C fölött van.)

Az egység energiaellátását két darab SNAP-19 plutónium generátor biztosította. Ez az eszköz – hivatalos nevén radioizotópos termoelektromos generátor (RTG) – plutónium-236 izotóp felhasználásával termel elektromos áramot. A viszonylag kisméretű (28 cm magas, 58 cm átmérőjű) generátorokat a szonda két átellenes oldalán rögzítették. Ez az energiaforrás 30 W teljesítménnyel szolgáltatott folyamatos energiát, 4,4 V feszültség mellett. Ennek az energiaforrásnak egy másik altípusát, a SNAP-27-et használták az Apollo-program során az ALSEP műszerkészlet energiaellátásához. A tervezői azért választották ezt az energiatermelési módot, mert így folyamatos működést lehetett biztosítani, nem függött a szonda a megvilágítási viszonyoktól és a portól – a napelem éjszaka nem termel áramot, és ahogy koszolódik, úgy romlik a hatásfoka. A választás sikeres volt, a szonda áramellátása 6 évig folyamatos volt.

A leszállóegység leszállás közbeni önálló repülését több rakétarendszer biztosította. A fékezőrakéták négy külön csokorban helyezkedtek el a testen, összesen 12 fúvókával. A rendszer 32 N tolóerőt produkált, ezzel 180 m/s-os sebességváltozásra tudta késztetni a nagy tömegű szondát. Emellett a program szerint a szerkezet különböző tengelyek körüli elfordítását is ezen fúvókák aszimmetrikus működtetésével lehetett megoldani. A hajtóanyag hidrazin volt. A leszállás utolsó fázisában bekapcsolódó leszállórendszer rakétáiból hármat szereltek 120 fokonként a szonda vázára. Ezek a hidrazin-hajtóművek sokkal erőteljesebbek voltak, és a tolóerejük is változtatható volt 275 N és 2667 N között. A hajtóanyagul használt hidrazint tisztítási eljárásnak vetették alá, hogy a talajjal érintkezve ne szennyezze be azt.

A kommunikáció két 20 W-os erősítővel megtámogatott 20 W-os adón keresztül zajlott, a parabolaantennán keresztül ezeken a csatornákon közvetlenül a Földdel lehetett összeköttetést teremteni, – a Föld és a Mars helyzetétől függően – 253-1012 bit/másodperc átviteli sebességgel. Rendelkezésre állt még egy kisebb teljesítményű antennarendszer is, tartalékul. Ezen kívül egy 30 W-os UHF rádióadó a keringőegységet átjátszóadóként használva tudott adatokat sugározni, ennek átviteli sebessége 16 200 bit/másodperc volt. Az adatok tárolására egy 40 Mbit tárolókapacitású magnetofon szolgált, valamint a fedélzeten helyet kapott egy 6000 parancsszót a memóriájába fogadni képes fedélzeti számítógép.

A "hasznos tömeg" a szonda műszerparkja volt, összesen 91 kg tömeggel. A Viking–2 műszerei:

• panoráma kamera (2 db)
• gázkromatográffal egybeépített tömegspektrométer
• szeizmométer
• meteorológiai állomás
• talajmintavevő kar

A Viking–2 keringőegysége kettős feladatot látott el. Egyrészt maga is tudományos megfigyelési programot végzett, másrészt rádióátjátszó állomásként funkcionált a leszállóegységnek. A dizájn a Mariner–9-en – egy 1971-ben a Marshoz küldött sikeres szondán – alapult. Az alap platform, az űrszonda teste egy 2,5 méter fesztávolságú nyolcszög volt, négy hosszabb (1397 mm-es) és négy rövidebb (508 mm-es) oldallal. Az alap platformon összesen 16 különböző moduláris műszerrekeszt helyeztek el – hármat-hármat a hosszú, egyet-egyet a rövidebb oldalakon -. A keringőegység (leszállóegység alul levő csatlakozási pontjától a hordozórakéta felül elhelyezett rögzítési pontjáig – 3,29 m magas volt. A kibocsátott napelemtáblákkal 9,7 m fesztávolságú volt. Tömege feltöltve 2328 kg volt, amelyből a hajtóanyag 1445 kg-ot tett ki.

A szonda energiaellátását napelemekkel oldották meg. A négy napelemszárnyon 34 800 fényérzékeny cella termelt energiát (15 négyzetméteren), összesen 620 W-ot. Emellett rendelkezésre állt még energiatárolásra 2 db 30 Ah-ás nikkel-kadmium akkumulátor is. A stabilizációt 6 giroszkóppal, valamint a napra és a csillagokra tájolt navigációs rendszerrel oldották meg. A szonda hossztengelyét a Napra stabilizálták, a szenzorok a Nap helyzetéhez képest nem engedték meg a tengely bólintó, vagy legyező irányú elmozdulását, a tengely körüli nem kívánt elfordulást pedig a Canopusra irányzott csillagérzékelő szenzor akadályozta meg. A kétoldalú kapcsolatot több rádióadó tette lehetővé: egy 20 W teljesítményű, 2,3 GHz-en sugárzó, és egy 8,4 GHz-en forgalmazó adó, az előbbihez 2 db TWTA erősítő csatlakozott. Az adatok fogadását egy 2,1 GHz-en működő vevő biztosította az 1,5 méter átmérőjű parabolaantennán és egy másik (kisebb teljesítményű) fix rúdantennán keresztül. A tudományos adatok tárolására egy kazettás magnetofont használtak, amelynek 1280 Mbit tárolókapacitása volt.

A tudományos műszerek egy csoportjának (a légköri vízpára mérőeszközének, az infravörös térképező kamerának és egy látható fény tartományában működő kamerának) külön hőmérsékletszabályozott, forgatható rekeszt alakítottak ki a fő platformon. A műszerpark összesen 72 kg-ot tett ki az össztömegen belül.

A második Viking-szonda 1975. szeptember 9-én indult – három héttel a testvérszonda startja után – egy Titan/Centaur rakétán. A start váratlanul izgalmasra sikeredett: hét perccel a start tervezett időpontja előtt a meteorológusok riasztást adtak, miszerint ha 10 percen belül nem indul a Viking, akkor le kell fújni a startot, a Cape Canaveral felé beúszó felhőfront és az azt kísérő szél miatt. A start pontosan a számított időben történt – majd eleredt az eső, amely a következő egy órában zuhogott. A starttól alig telt el 8 perc, amikor a szondával megszakadt minden kapcsolat. Hat perc elteltével azonban helyreállt, mintha mi sem történt volna.

Az odaúton csak egy kisebb hiba zavarta meg a repülést, az akkumulátortöltő nem válaszolt a parancsokra, így nem sikerült az akkukat feltölteni sem. A földi kontrollpéldányon végzett néhány napos tesztsorozat után aktiválták a tartalék akkutöltőt, amellyel a szonda végigrepülte a küldetést.

A Viking–2 leszállóegysége az Utopia Planitia-n landolt, az északi szélesség 48,269°, nyugati hosszúság 225,99°-án, a Mie krátertől 200 kilométerre nyugatra. A radar a leszállásnál helytelenül érzékelt egy nagyobb sziklát, vagy a felszín radarreflexiója volt magasabb az eszköz kalibrációjában szereplő értéknél, így a helytelen magasság-adat miatt a hajtómű 0,4 másodperccel tovább működött a kelleténél, összezilálva a felszínt és felverve a port (az elsődleges cél a marsi organizmusok védelmében a minél simább leszállás lett volna, amely során a felső talajréteget a lehető legkevesebb hatás éri). A véletlen ráadásul úgy hozta, hogy az egység egyik lába egy kövön állapodott meg, ezért az egész szerkezet 8,2°-kal megdőlt.

A legkevesebb sikert hozó kísérletsorozat a szeizmométeres méréseké volt, a rengésérzékelőknek mindössze egyetlen szeizmikus eredetű eseményt sikerült érzékelni.

Az időjárási kísérletek része volt a folyamatos hőmérsékletmérés. A Viking–2 északi félgömbön levő leszállóhelyén a téli porviharok idején mért legmagasabb nappali hőmérséklet 4 °C, míg a legalacsonyabb éjszakai hőmérséklet -120 °C volt. (Összehasonlításul a Viking-1 déli leszállóhelyén ezek az értékek -14 °C és -77 °C voltak.) Az éjszakai hőmérséklet a szén-dioxid kifagyási pontja környékén van, ezért a téli időszakokban a szonda körül szárazjég zúzmarát sikerült megfigyelni a szonda kameráinak. A légnyomás értékek összhangban voltak a hőmérséklettel és az ezzel kapcsolatos széndioxid körforgással: a marsi légnyomás télen 7,3 mbar, nyáron 10,8 mbar volt ezen a leszállóhelyen (a Viking-1 értékei 6,8- és 9,0 mbar volt, a Földön pedig ugyanez tengerszinten 1000 mbar).

• Almár Iván – Horváth András: Újra a Marson (Springer, 1997)

• Viking-2 Orbiter – NSSDC Master Catalog
• Viking-2 Lander – NSSDC Master Catalog