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Mariner 2 war eine Raumsonde des US-amerikanischen Mariner-Programms. Sie flog im Dezember 1962 an der Venus vorbei und wurde dadurch zur ersten Raumsonde, die Daten aus der Umgebung eines anderen Planeten übermittelte.
Wissenschaftlicher Hintergrund
Anfang der 1960er-Jahre herrschte große wissenschaftliche Uneinigkeit über die Bedingungen auf der Venusoberfläche, da die dichte Wolkendecke direkte teleskopische Beobachtungen verhinderte. Einer Theorie zufolge war die Venus vollständig von einem Ozean aus flüssigem Wasser bedeckt, in dem möglicherweise komplexe Lebensformen existierten. Andere mutmaßten, dass das 1932 durch spektroskopische Messungen in der Atmosphäre nachgewiesene Kohlenstoffdioxid einen starken Treibhauseffekt auslöse und zu Oberflächentemperaturen von mehreren hundert Grad führe.
Kurz nach Beginn des Mariner-Programms im Jahr 1960 wurde geplant, zwei rund 500 kg schwere Sonden mit Atlas-Centaur-Raketen zur Venus zu schicken. Im August 1961 wurde jedoch klar, dass die dafür benötigte Centaur-Oberstufe nicht rechtzeitig zum Startfenster im Sommer 1962 einsatzbereit sein würde. Stattdessen sollte die weniger leistungsfähige Agena-Oberstufe zum Einsatz kommen. Daher musste innerhalb von nur elf Monaten eine kleinere Raumsonde mit einer Startmasse von rund 200 kg entwickelt werden. Als Grundlage wurden die Ranger-Mondsonden verwendet, die zu diesem Zeitpunkt im Erdorbit getestet wurden.
Am 22. Juli 1962 startete mit Mariner 1 die erste Raumsonde dieses neuen Typs. Die Trägerrakete geriet jedoch wegen eines Softwarefehlers vom Kurs ab und musste wenige Minuten nach dem Start gesprengt werden. Stattdessen wurde nun die baugleiche Mariner 2 startbereit gemacht.
Der strukturelle Hauptbestandteil von Mariner 2 war eine sechseckige Basis mit 104 cm Durchmesser und 36 cm Höhe. Im Inneren befanden sich sechs Magnesiumgehäuse, welche verschiedene Systeme enthielten. Darauf befand sich ein pyramidenförmiger Mast, an dem die wissenschaftlichen Experimente befestigt waren und durch den die Sonde insgesamt 366 cm hoch wurde.
Als Stromquellen dienten zwei an der Basis befestigten Solarpaneele, die je 76 cm breit und 183 bzw. 152 cm lang waren. Um asymmetrischen Strahlungsdruck von der Sonne zu vermeiden, der die Lageregelung erschweren würde, war am Ende des kürzeren Solarpanels ein 31 cm langes Sonnensegel befestigt. Ein Silber-Zink-Akkumulator mit 1 kWh Speicherkapazität sorgte für eine kontinuierliche Stromversorgung.
Für Kurskorrekturen verfügte Mariner 2 über ein Hydrazin-Triebwerk mit 225 N Leistung, das Distickstofftetroxid als Zünder und Aluminiumoxid als Katalysator verwendete. Die Schubrichtung konnte über vier Strahlruder gesteuert werden. Die Lageregelung erfolgte über ein System aus Stickstoff-Kaltgastriebwerken, die einen in der Basis verbauten Drucktank verwendeten.
Das Kommunikationssystem bestand aus einem 3-Watt-Transmitter und zwei Antennen – einer Rundstrahlantenne an der Spitze des Masts und einer großen Richtantenne, die seitlich an der Basis befestigt war. Die Datenübertragungsrate während des Fluges betrug etwa 8,3 Bit pro Sekunde. Um den Kontakt mit der Sonde kontinuierlich aufrechterhalten zu können, wurden drei Bodenstationen in Goldstone (Kalifornien), Johannesburg (Südafrika) und Woomera (Australien) verwendet. Die Bahn von Mariner 2 wurde so berechnet, dass der Venus-Vorbeiflug in die Mitte einer Kontaktphase mit der Goldstone-Station zusammenfiel.
An Bord der Sonde befanden sich sieben wissenschaftliche Instrumente. Zwei davon dienten ausschließlich der Untersuchung der Venus:
Mikrowellenradiometer: Messung der Oberflächentemperatur und Untersuchung der Atmosphäre. Bestand aus einer 48 cm großen Parabolantenne, die für Mikrowellen mit 13,5 und 19 mm Wellenlänge empfindlich war.
Infrarot-Radiometer: Bestimmung der Wolkenstruktur, Temperaturmessung auf Wolkenhöhe. Empfindlich für Wellenlängen von 8,4 μm (Vergleichswert) und 10,4 μm (Kohlenstoffdioxid-Absorptionsbande). Konnte im Flug kalibriert werden, indem es auf eine Referenzplatte an der Sonde gerichtet wird
Alle weiteren Instrumente untersuchten die unmittelbare Umgebung der Sonde. Sie kamen zwar auch während des Venus-Vorbeiflugs zum Einsatz, waren aber während des gesamten Flugs aktiv:
3-Richtungen-Magnetometer: Messung des interplanetaren Magnetfelds und Nachweis eines potentiellen planetaren Magnetfelds der Venus
Ionisierungskammer: Gasgefüllte Stahlkugel zum Nachweis ionisierender Strahlung; Messung der kosmischen Strahlung und Nachweis eines potentiellen Strahlungsgürtel der Venus
Partikelfluss-Messgerät: Drei verschiedene Geiger-Müller-Zählrohre; ähnlicher Empfindlichkeitsbereich wie die Ionisierungskammer
Detektor für kosmischen Staub: Nutzt ein Mikrofon zur Registrierung von Kollisionen mit Staubpartikeln mit mindestens 0,12 Nanogramm Masse.