برنامج مارينر

أُجري برنامج مارينر من قبل وكالة الفضاء الأمريكية ناسا لاستكشاف الكواكب الأخرى . بين عامي 1962 وأواخر عام 1973، صمم مختبر الدفع النفاث التابع لناسا وبنى 10 مركبات فضائية آلية بين الكواكب تحمل اسم مارينر لاستكشاف النظام الشمسي الداخلي - حيث زارت كواكب الزهرة والمريخ وعطارد لأول مرة، وعادت إلى الزهرة والمريخ لإجراء المزيد من الملاحظات الدقيقة. ^{[ 1 ]}

تضمن البرنامج عددًا من الإنجازات الرائدة في مجال استكشاف الكواكب، بما في ذلك أول تحليق ناجح بالقرب من كوكب ، والمركبة المدارية الكوكبية ، وأول مناورة مساعدة الجاذبية . ^{[ 2 ]} من بين المركبات العشر في سلسلة مارينر، نجحت سبع مركبات، مما شكل نقطة انطلاق للعديد من برامج استكشاف الفضاء اللاحقة التابعة لناسا/مختبر الدفع النفاث. تم تكييف مركبات مارينر المخطط لها لاستكشاف كوكبي المشتري وزحل لتصبح جزءًا من برنامج فوياجر ، ^{[ 3 ]} بينما كانت مركبات برنامج فايكنغ المدارية نسخًا مكبرة من مركبة مارينر 9 الفضائية. تشمل المركبات الفضائية اللاحقة التي اعتمدت على مارينر مركبتي غاليليو وماجلان ، بينما تطورت سلسلة مارينر مارك 2 من الجيل الثاني لتصبح مسبار كاسيني-هويجنز .

بلغت التكلفة الإجمالية لبرنامج مارينر حوالي 554 مليون دولار. ^{[ 4 ]}

بدأ برنامج مارينر عام 1960 بسلسلة من دراسات مهمات مختبر الدفع النفاث (JPL) لاستكشاف الكواكب القريبة على نطاق صغير وبشكل متكرر. وكان من المقرر أن تستفيد هذه الدراسات من مركبات الإطلاق أطلس التي كانت على وشك التوفر، بالإضافة إلى القدرات المتنامية لمرفق أجهزة الفضاء العميق التابع لمختبر الدفع النفاث (والذي سُمي لاحقًا بشبكة الفضاء العميق)، وهي شبكة عالمية من المحطات الأرضية المصممة للتواصل مع المركبات الفضائية في الفضاء السحيق. ^{[ 1 ]} وقد تم اختيار اسم برنامج مارينر في مايو 1960، بناءً على اقتراح إدغار إم. كورترايت، لتسمية "مجسات مهمات الكواكب... على غرار المصطلحات البحرية، لإضفاء انطباع السفر إلى مسافات شاسعة وأراضٍ نائية". وكان هذا القرار هو الأساس لتسمية مجسات مارينر، ورينجر، وسرفيور، وفايكنغ. ^{[ 5 ]}

كان من المقرر أن تحمل كل مركبة فضائية ألواحًا شمسية موجهة نحو الشمس وهوائيًا طبقًا موجهًا نحو الأرض. كما كان من المقرر أن تحمل كل مركبة مجموعة من الأجهزة العلمية. بعض هذه الأجهزة، مثل الكاميرات، كان يتطلب توجيهها نحو الجسم المستهدف للدراسة. بينما كانت أجهزة أخرى غير موجهة، وتدرس ظواهر مثل المجالات المغناطيسية والجسيمات المشحونة. اقترح مهندسو مختبر الدفع النفاث (JPL) جعل مركبات مارينر "مستقرة ثلاثية المحاور"، أي أنها، على عكس المركبات الفضائية الأخرى، لن تدور حول محورها. ^{[ 1 ]}

صُمم كل مشروع من مشاريع مارينر بحيث يتم إطلاق مركبتين فضائيتين على متن صاروخين منفصلين، تحسبًا لأي صعوبات قد تطرأ على مركبات الإطلاق التي لم تكن قد جُرّبت من قبل. في الواقع، فُقدت مركبات مارينر 1 ومارينر 3 ومارينر 8 أثناء الإطلاق، ولكن تم تأمين النسخ الاحتياطية بنجاح. لم تُفقد أي من مركبات مارينر في رحلاتها اللاحقة إلى الكواكب المستهدفة أو قبل إتمام مهامها العلمية. ^{[ 1 ]}

استندت جميع مركبات مارينر الفضائية إلى هيكل سداسي أو ثماني الأضلاع ، يضم جميع الأجهزة الإلكترونية، وتُثبّت عليه جميع المكونات، مثل الهوائيات والكاميرات وأنظمة الدفع ومصادر الطاقة. ^{[ 2 ] [ 6 ]} واستندت مارينر 2 إلى مسبار رينجر القمري. جميع مركبات مارينر التي أُطلقت بعد مارينر 2 كانت مزودة بأربعة ألواح شمسية لتوليد الطاقة، باستثناء مارينر 10 التي كانت مزودة بلوحتين. بالإضافة إلى ذلك، زُوّدت جميع المركبات، باستثناء مارينر 1 ومارينر 2 ومارينر 5، بكاميرات تلفزيونية.

أُطلقت المركبات الفضائية الخمس الأولى من طراز مارينر على متن صواريخ أطلس-أجينا ، بينما استخدمت المركبات الخمس الأخيرة صواريخ أطلس-سنتور . واستخدمت جميع المركبات الفضائية التي اعتمدت على مارينر بعد مارينر 10 صواريخ تيتان IIIE أو تيتان IV غير المأهولة أو مكوك الفضاء مع مرحلة علوية بالقصور الذاتي تعمل بالوقود الصلب، بالإضافة إلى تحليقات متعددة حول الكواكب (وفر كل منها تسارعًا بمساعدة الجاذبية ).

كانت جميع مركبات مارينر عبارة عن مستكشفات آلية صغيرة نسبيًا، أُطلقت كل منها على متن صاروخ أطلس مزود إما بمعزز المرحلة العليا أجينا أو سنتور، وكان وزنها أقل من نصف طن (بدون وقود الصاروخ الموجود على متنها). أُنجزت كل مهمة من مهامها في غضون بضعة أشهر إلى سنة أو سنتين، على الرغم من أن إحداها تجاوزت مدة مهمتها الأصلية واستمرت في إرسال بيانات علمية مفيدة لمدة ثلاث سنوات. ^{[ 1 ]}

كانت مارينر 1 (P-37) ومارينر 2 (P-38) مسبارين فضائيين ضمن مشروع مارينر-آر التابع لناسا. كان الهدف الرئيسي للمشروع هو تطوير وإطلاق مركبتين فضائيتين بالتتابع إلى جوار كوكب الزهرة، واستقبال الاتصالات منهما، وإجراء قياسات إشعاعية لدرجة حرارة الكوكب. وكان من بين الأهداف الثانوية إجراء قياسات للمجال المغناطيسي بين الكواكب و/أو الجسيمات في الطريق إلى كوكب الزهرة وفي جواره. ^{[ 16 ] [ 17 ]} أُطلقت مارينر 1 (المُسماة مارينر آر-1) في 22 يوليو 1962، ولكنها دُمرت بعد حوالي 5 دقائق من الإطلاق بواسطة مسؤول السلامة في نطاق القوات الجوية عندما انحرف صاروخ أطلس-أجينا المعطل عن مساره. أُطلقت مارينر 2 (المُسماة مارينر آر-2) في 27 أغسطس 1962، في رحلة استغرقت 3 أشهر ونصف إلى كوكب الزهرة. لقد كانت المهمة ناجحة، وأصبحت المركبة الفضائية مارينر 2 أول مركبة فضائية تحلق بالقرب من كوكب آخر.

خلال رحلتها، قاس مارينر 2 لأول مرة الرياح الشمسية، وهي تيار مستمر من الجسيمات المشحونة يتدفق من الشمس إلى الخارج. كما قاس الغبار بين الكواكب، والذي تبين أنه أقل وفرة مما كان متوقعًا. بالإضافة إلى ذلك، رصد مارينر 2 جسيمات مشحونة عالية الطاقة قادمة من الشمس، بما في ذلك عدة توهجات شمسية قصيرة، فضلًا عن الأشعة الكونية القادمة من خارج المجموعة الشمسية . وعندما حلق بالقرب من كوكب الزهرة في 14 ديسمبر 1962، مسح مارينر 2 الكوكب باستخدام أجهزة قياس الإشعاع بالأشعة تحت الحمراء والميكروويف، كاشفًا أن الزهرة يتميز بسحب باردة وسطح شديد الحرارة (نظرًا لأن السحب الساطعة المعتمة تحجب سطح الكوكب، لم يكن مارينر 2 مزودًا بكاميرا). ^{[ 1 ]}

• المهمة: التحليق بالقرب من كوكب الزهرة
• الكتلة: 203  كجم (446  رطل)
• أجهزة الاستشعار: أجهزة قياس الإشعاع الميكروي والأشعة تحت الحمراء ، والغبار الكوني، والبلازما الشمسية، والإشعاع عالي الطاقة ، والمجالات المغناطيسية

حالة:

• مارينر 1 – تم تدميرها بعد وقت قصير من الإقلاع.
• مارينر 2 – تم إيقاف تشغيلها بعد مهمة ناجحة، وتشغل مدارًا حول الشمس .

كانت المركبتان الشقيقتان مارينر 3 ومارينر 4 مهمتين للتحليق بالقرب من المريخ. ^{[ 18 ]}

أُطلق مارينر 3 في 5 نوفمبر 1964، لكن الغطاء الذي يحيط بالمركبة الفضائية أعلى صاروخها لم يفتح بشكل صحيح، ولم يصل مارينر 3 إلى المريخ. ^{[ 1 ]}

كانت المركبة الفضائية مارينر 4، التي أُطلقت في 28 نوفمبر 1964، أول مركبة تحليق ناجحة بالقرب من كوكب المريخ ، وقد أتاحت أول لمحة عن المريخ من مسافة قريبة. ^{[ 18 ]} حلّقت المركبة بالقرب من المريخ في 14 يوليو 1965، والتقطت أولى الصور المقربة لكوكب آخر. أظهرت الصور، التي تم تشغيلها من مسجل صغير على مدى فترة طويلة، فوهات نيزكية شبيهة بتلك الموجودة على سطح القمر (والتي بدأت للتو في الظهور من مسافة قريبة من القمر)، وقد غطى الصقيع بعضها في مساء المريخ البارد. كان من المتوقع أن تصمد المركبة مارينر 4 لأكثر من ثمانية أشهر للوصول إلى المريخ، إلا أنها استمرت فعليًا حوالي ثلاث سنوات في مدار شمسي، مواصلةً دراسات طويلة الأمد لبيئة الرياح الشمسية، وإجراء قياسات منسقة مع مارينر 5، وهي مركبة شقيقة أُطلقت إلى كوكب الزهرة عام 1967. ^{[ 1 ]}

• المهمة: التحليق بالقرب من المريخ ^{[ 18 ]}
• الكتلة: 261  كجم (575  رطل)
• أجهزة الاستشعار: كاميرا مزودة بمسجل شريط رقمي (حوالي 20 صورة)، الغبار الكوني ، البلازما الشمسية، الإشعاع المحصور، الأشعة الكونية ، المجالات المغناطيسية ، الاحتجاب الراديوي والميكانيكا السماوية ^{[ 19 ]}

حالة:

• مارينر 3 – تعطلت. مهجورة في مدار حول الشمس . ^{[ 18 ]}
• مارينر 4 – فقدت الاتصالات بعد تعرضها لقصف من النيازك الدقيقة. مهجورة في مدار حول الشمس . ^{[ 19 ]}

تم إطلاق المركبة الفضائية مارينر 5 إلى كوكب الزهرة في 14 يونيو 1967، ووصلت إلى جوار الكوكب في أكتوبر 1967. وقد حملت مجموعة من التجارب لاستكشاف الغلاف الجوي لكوكب الزهرة باستخدام الموجات الراديوية ، ومسح سطوعه في ضوء الأشعة فوق البنفسجية ، وأخذ عينات من الجسيمات الشمسية وتقلبات المجال المغناطيسي فوق الكوكب.

• المهمة: التحليق بالقرب من كوكب الزهرة
• الكتلة: 245  كجم (540  رطل)
• أجهزة الاستشعار: مقياس ضوئي للأشعة فوق البنفسجية، غبار كوني، بلازما شمسية، إشعاع محصور، أشعة كونية ، مجالات مغناطيسية ، احتجاب راديوي، وميكانيكا سماوية

الحالة: مارينر 5 - معطلة وتدور الآن في مدار حول الشمس .

كانت المركبتان الفضائيتان مارينر 6 ومارينر 7 متطابقتين في مهمة مشتركة إلى المريخ. أُطلقت مارينر 6 في 24 فبراير 1969، تلتها مارينر 7 في 21 مارس 1969. حلّقتا فوق خط استواء المريخ ونصفه الجنوبي . [ ^{20 ] قامتا} بتحليل الغلاف الجوي والسطح باستخدام أجهزة استشعار عن بُعد، بالإضافة إلى تسجيل ونقل مئات الصور. وبمحض الصدفة، حلّقتا فوق مناطق مليئة بالفوهات، ولم ترصدا البراكين الشمالية العملاقة ولا الوادي الكبير الاستوائي الذي اكتُشف لاحقًا. مع ذلك، أظهرت صور اقترابهما المعالم الداكنة التي كانت تُرى من الأرض منذ زمن طويل، ولكن دون وجود قنوات.

• المهمة: التحليق بالقرب من المريخ
• الكتلة 413  كجم (908  رطل)
• أجهزة الاستشعار: كاميرات ذات زاوية واسعة وضيقة مع مسجل أشرطة رقمي، ومطياف الأشعة تحت الحمراء ومقياس الإشعاع، ومطياف الأشعة فوق البنفسجية، والاحتجاب الراديوي والميكانيكا السماوية.

الحالة: كل من مارينر 6 ومارينر 7 معطلتان الآن وتدوران في مدار حول الشمس . ^{[ 20 ]}

كانت مارينر 8 ومارينر 9 مركبتين توأمتين متطابقتين مصممتين لرسم خريطة لسطح المريخ في آن واحد، لكن مارينر 8 فُقدت إثر عطل في صاروخ الإطلاق. أُطلقت مارينر 9 في مايو 1971، لتصبح أول قمر صناعي يدور حول المريخ. تضاعفت كتلة إطلاقها تقريبًا بسبب كمية الوقود الصاروخي اللازمة لدفعها إلى مدار حول المريخ، لكنها بخلاف ذلك كانت تُشبه إلى حد كبير سابقتيها. ^{[ 1 ]} دخلت مدار المريخ في نوفمبر 1971، وبدأت بتصوير سطحه وتحليل غلافه الجوي باستخدام أجهزتها التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجية.

منذ عام 1969، أصبحت عمليات مركبة مارينر الفضائية، مثل تسلسل البيانات العلمية وتوجيه المركبة، قابلة للبرمجة باستخدام حواسيب طيران بسيطة ذات ذاكرة محدودة، كما استخدمت المركبة مسجلاً رقمياً بدلاً من الفيلم لتخزين الصور والبيانات العلمية الأخرى. وبذلك، تمكنت المركبة من الانتظار حتى انحسار العاصفة، واستقرار الغبار، وظهور سطح المريخ بوضوح قبل تجميع صورها العالمية عالية الجودة لسطح المريخ. ^{[ 1 ]}

كما وفرت هذه العملية أولى الصور المقربة لقمري المريخ الصغيرين غير المنتظمين، فوبوس وديموس. ^{[ 1 ]}

• المهمة: الدوران حول المريخ
• الكتلة 998  كجم (2200  رطل)
• أجهزة الاستشعار: كاميرات بزاوية واسعة وضيقة مع مسجل أشرطة رقمي، ومطياف الأشعة تحت الحمراء ومقياس الإشعاع، ومطياف الأشعة فوق البنفسجية، وتقنية الاحتجاب الراديوي، وميكانيكا الأجرام السماوية.

حالة:

• مارينر 8 – تم تدميرها نتيجة عطل في مركبة الإطلاق.
• مارينر 9 – تم إيقاف تشغيلها، وهي في مدار حول المريخ حتى عام 2022 على الأقل، حيث كان من المتوقع أن تخرج عن مدارها وتدخل الغلاف الجوي للمريخ. ^{[ 21 ]}

انطلقت المركبة الفضائية مارينر 10 في 3 نوفمبر 1973، وكانت أول مركبة تستخدم مسارًا بمساعدة الجاذبية، حيث تسارعت عند دخولها مجال جاذبية كوكب الزهرة، ثم دفعتها جاذبية الكوكب إلى مسار مختلف قليلاً للوصول إلى عطارد. ^{[ 1 ]} كما كانت أول مركبة فضائية تقترب من كوكبين، ولـ 33 عامًا ظلت المركبة الفضائية الوحيدة التي التقطت صورًا لعطارد عن قرب.

هنا، مكّنت مساعدة جاذبية موفقة المركبة الفضائية من العودة على فترات ستة أشهر لإجراء عمليات مسح دقيقة فوق الكوكب، مما غطى نصف الكرة الأرضية (أدى دوران عطارد البطيء إلى ترك النصف الآخر دائمًا في الظلام عندما عادت مارينر). ^{[ 1 ]}

• المهمة: البلازما، الجسيمات المشحونة، المجالات المغناطيسية، الاحتجاب الراديوي، والميكانيكا السماوية

الحالة: مارينر 10 - معطلة وتدور الآن في مدار حول الشمس .

تمت الموافقة على مهمة مارينر جوبيتر-ساتورن عام 1972 بعد إلغاء برنامج "الجولة الكبرى" الذي كان يهدف إلى زيارة جميع الكواكب الخارجية باستخدام عدة مركبات فضائية. اقترح برنامج مارينر جوبيتر-ساتورن مسبارين مُشتقين من مارينر، لتنفيذ مهمة مُصغّرة تقتصر على التحليق بالقرب من عملاقي الغاز فقط، مع العلم أن المصممين في مختبر الدفع النفاث (JPL) بنوا المركبة مع وضع إمكانية إجراء المزيد من الاكتشافات لما بعد زحل في الحسبان. تم اختيار مسارات تسمح لأحد المسبارين بزيارة المشتري وزحل أولًا، ثم التحليق بالقرب من قمر زحل تيتان لجمع معلومات حول غلافه الجوي الكثيف. أما المسبار الآخر ، فسيصل إلى المشتري وزحل لاحقًا، وسيُمكّنه مساره من مواصلة رحلته إلى أورانوس ونبتون إذا حقق المسبار الأول جميع أهدافه، أو إعادة توجيهه للتحليق بالقرب من تيتان إذا لزم الأمر. تم تغيير اسم البرنامج إلى فوياجر قبل الإطلاق مباشرة في عام 1977، وبعد أن أكملت فوياجر 1 بنجاح لقاءها مع تيتان، ذهبت فوياجر 2 لزيارة عملاقي الجليد . ^{[ 3 ]}

• استكشاف المريخ
• مارينر مارك 2
• مارينر (فوهة)
• برنامج الرواد

الإسناد:

•  تتضمن هذه المقالة موادًا متاحة للعموم من كتاب "مارينر إلى عطارد والزهرة والمريخ" (ملف PDF) . الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 أكتوبر 2020 .