Марс автоматические станции. Марс (космическая программа). Научные измерения, исследования и эксперименты

В конце 1971 года - 2 декабря - на поверхность Марса опустился космический аппарат. Это была первая в мире и пока единственная в истории советско-российской космонавтики мягкая посадка спускаемого аппарата на Красную планету. Этот и другие проекты СССР по освоению Марса - в обзоре "РГ".

Разведчики межпланетных трасс

В контексте освоения Марса нельзя не сказать пару слов о лунной программе СССР. Именно первые полеты к спутнику Земли позволили накопить опыт и отработать технологию создания межпланетных автоматических станций.

Первый аппарат, достигший второй космической скорости, "Луна-1" был запущен 2 января 1959 года. Второй отправился в полет в сентябре того же года. И хотя старт сопровождали неполадки, "Луна-2" впервые в мире достигла поверхности небесного тела в районе Моря Дождей, в северо-западной части видимой с Земли стороны спутника.

Аппарат по нынешним временам был простым: он не имел собственной двигательной установки, а из научного оборудования на нем были прибор для регистрации ядерных излучений и элементарных частиц, счетчики Гейгера, магнитометры и детекторы микрометеоритов. Зато "Луна-2" доставила на поверхность спутника вымпел с изображением герба СССР.

Пробный шар

Колонизация космоса является важным шагом для будущего человечества, и Марс как никакая другая планета идеально подходит для стартовой площадки. Судите сами: достичь его можно примерно за 9 месяцев; марсианские сутки составляют 24 часа 39 минут и почти равняются земным; здесь есть атмосфера, которая дает некоторую защиту от солнечной и космической радиации; недавние исследования НАСА подтвердили наличие на планете воды. Эти и многие другие факторы, по мнению ученых, говорят о том, что после процесса терраформирования планета может быть вполне пригодна для жизни.

Сверхдержавы - СССР и США - давно присматривались к Красной планете. Соревнования по освоению космоса в свое время были эхом холодной войны, но на деле обернулись толчком к развитию обеих стран.

И хотя изначально советские попытки достичь Марса успехом не увенчались, уже 1 ноября 1962 года разработанный калининградским ОКБ-1 "Марс-1" стал первым в истории космический аппарат, выведенный на траекторию полета к Красной планете.

Специально к запускам аппаратов к Марсу построили мощный радиотехнический комплекс дальней космической связи. Там зафиксировали: за время полета первого аппарата с ним был проведен 61 сеанс радиосвязи, получен большой объем телеметрической информации, а на его борт передано более трех тысяч радиокоманд.

К сожалению, путешествие было недолгим: из-за негерметичности клапана падало давление в баллоне с газом для двигателей системы ориентации. В последний раз на связь "Марс-1" выходил, будучи на расстоянии 106 миллионов километров от Земли.

Исходя из баллистических данных, ученые предполагают, что 19 июня 1963 года "Марс-1" пролетел на расстоянии около 200 тысяч километров от поверхности планеты, в честь которой был назван, и продолжил свой полет вокруг Солнца.

Полет аппарата предоставил новые данные о физических свойствах космического пространства между орбитами Земли и Марса, об интенсивности космического излучения, напряженности магнитных полей и так далее.

"Подарок" марсианам

Подразумевалось, что уже следующий аппарат сможет изучить планету не только со стороны, но и непосредственно с поверхности.

19 мая 1971 года с космодрома Байконур была запущена станция "Марс-2". Следом в небо ушел близнец - "Марс-3" (конструктивно обе станции были идентичными: если бы первая миссия провалилась, завершить начатое должен был бы следующий аппарат).

"Марс-2" предназначался для исследования планеты и с орбиты искусственного спутника, и с помощью посадочного аппарата. Для реализации этой программы в НПО имени Лавочкина были фактически с нуля разработаны модули, представлявшие собой новейшее поколение советских автоматических межпланетных станций. Заложенные в них конструктивные решения, по словам специалистов НИИ, успешно использовались почти 20 лет при создании межпланетных станций серии "Марс", "Венера", "Вега", космических обсерваторий "Астрон" и "Гранат".

"В ноябре 1971 года успешно провели вторые коррекции траекторий движения. До прилета станций к Марсу оставались считанные дни. Погода на планете была неблагоприятной для наблюдений с орбитальных станций, и, тем более, для посадки спускаемого аппарата: уже несколько недель на Марсе бушевала необычно сильная пылевая буря, охватившая всю поверхность планеты. Астрономы такой мощной бури не фиксировали за всю историю наблюдений", - рассказывали исследователи.

Тем не менее, аппарат успешно достиг пункта назначения. Правда посадка завершилась неудачей: бортовая ЭВМ из-за программной ошибки сработала неправильно, и угол входа в атмосферу оказался больше расчетного. Спускаемый модуль слишком круто вошел в марсианскую атмосферу, из-за чего не успел затормозить на этапе аэродинамического спуска. Парашютная система в таких условиях была неэффективной, и аппарат разбился о поверхность Марса, став, таким образом, первым "инопланетным" предметом на планете. Масса "подарка" составляла 4650 килограммов.

Сигнал с Марса

После потери "Марса-2" основные надежды возлагались на подлетающую к Красной планете станцию "Марс-3". Спуск третьего аппарата советской программы стал настоящим прорывом эры изучения четвертой планеты от Солнца

Мягкая посадка на Марс является и сегодня сложной научно-технической задачей, а в то время рельеф поверхности планеты и особенности грунта были малоизученны.

Как рассказывал один из создателей аппарата, сила тяжести на Марсе только в два с половиной раза меньше земной и аппарат выручила атмосфера: несмотря на мизерное давление, ее удалось использовать для торможения. Но в атмосферу аппарат все равно входил с огромной скоростью, и мягкая посадка была практически невозможна. Выходом стало торможение в несколько ступеней - аэродинамическое, парашютное.

До сих пор космические автоматические станции осуществляли связь непосредственно с Землей. Сигнал марсианского аппарата сначала приняла орбитальная станция "Марса-3", а с него он ушел на Землю, в Центр дальней космической связи. По словам специалиста по радиотехническим системам, такая сложная схема была необходима. Чтобы передавать информацию непосредственно с марсианского посадочного аппарата, надо иметь на нем мощный радиопередатчик и антенну.

В течение полутора минут после посадки станция готовилась к работе, после чего начала передачу панорамы окружающей поверхности. Газета "Правда" в декабре 1971 года писала о том, как ученые с замиранием сердца ждали сигнала с аппарата, который находился на огромной, продуваемой неземными ветрами, равнине. Сигнал пошел! Но через 14,5 секунд трансляция прекратилась. "Марс-3" передал только первые 79 строк фототелевизионного сигнала: полученное изображение представляло собой серый фон без единой детали.

Впоследствии были выдвинуты несколько гипотез о том, что стало причиной внезапного прекращения сигнала: предполагали разряд в антеннах передатчика, повреждение аккумуляторной батареи и так далее.

Да, "Марс-3" осуществил первую в мире мягкую посадку на Красную планету, но не смог ни передать фотографии, ни опробовать первый шагающий марсоход. Лишь в июле 1976 года американские аппараты "Викинг" смогли передать снимки поверхности и провести научные исследования, включая тесты на наличие жизни.

По сей день умы энтузиастов космических исследований занимает вопрос: что стало с "Марсом-3"? Рукотворный предмет на чужой планете ищут на снимках поверхности не один десяток лет. На изображение, полученном современными аппаратами в 2013 году, например, в расчетной точке посадки "Марса-3" заметно светлое пятно, напоминающее парашют.

Спутник как предчувствие

Последний странник по имени "Марс" - шестой по счету - был запущен 12 марта 1974 года. Аппарат достиг планеты, но связь с ним была потеряна еще до посадки, в непосредственной близости от поверхности.

Затем началась эра "Фобоса". Проект под руководством академика Роальда Сагдеева, советского и американского физика, был начат на волне успешного сотрудничества с западными научными организациями.

Почему спутник Марса привлек внимание ученых? Дело в том, что из-за малой массы геологическое строение Фобоса и Деймоса не претерпело больших изменений со времени образования Солнечной системы. Изучение химического состава грунта Фобоса дало бы ученым возможность судить об условиях формирования тел Солнечной системы, последующей их эволюции и, может быть, познать причины, приведшие к возникновению Земли и развитию жизни на ней.

Итак, 7 и 12 июля 1988 года с космодрома Байконур были выведены на траекторию полета к Марсу последовательно "Фобос-1" и "Фобос-2". Оба аппарата бесславно закончили свои дни.

С первым "Фобосом" через два месяца была потеряна связь. Виною тому стала ошибка, допущенная специалистом Научно-испытательного центра имени Бабакина при составлении программы работы бортовой аппаратуры. Неверная команда привела к полету "Фобоса-1" в неориентированном относительно Солнца режиме. По этой причине произошел разряд бортовых химических батарей, космический аппарат потерял способность принимать радиокоманды. Восстановить связь не удалось.

"Фобосу-2" повезло больше: он благополучно долетел до Марса. Были выполнены подготовительные маневры для сближения с Фобосом. 27 марта 1989 года после завершения телевизионной съемки должен был включиться бортовой передатчик. Однако в расчетное время сигнал на Земле принят не был. Точный момент аварии неизвестен: конструкция "Фобоса-2" не позволяла одновременно вести фотосъемку и поддерживать связь с ЦУПом. Последний принятый после несостоявшегося сеанса связи искаженный сигнал показал: бортовой компьютер не работает, а сам аппарат вращается, потеряв ориентацию.

Основная задача - доставка на поверхность Фобоса автоматической самоходной мини-станции - осталась невыполненной. Однако, несмотря на потерю связи с обоими аппаратами, исследования Марса, Фобоса и околомарсианского пространства, выполненные в течение 57 дней на этапе орбитального движения, позволили получить уникальные научные результаты. Например, оценить скорость эрозии атмосферы Марса, вызванной взаимодействием с солнечным ветром.

На этом советская программа изучения Марса завершилась.

« Марс-3» - советская автоматическая межпланетная станция (АМС) четвёртого поколения космической программы « Марс». Одна из трёх АМС серии М-71. Марс-3 предназначена для исследования Марса как с орбиты, так и непосредственно с поверхности планеты. АМС состояла из орбитальной станции - искусственного спутника Марса и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией.

Первая в мире мягкая посадка спускаемого аппарата на Марс и единственная в советской космонавтике. Передача данных с автоматической марсианской станции началась через 1,5 минуты после её посадки на поверхность Марса, но прекратилась через 14,5 секунд.

Технические характеристики:

— Масса АMC при запуске: 4625 кг
— Масса орбитальной станции при запуске: 3625 кг
— Масса спускаемого аппарата при запуске: 1000 кг
— Масса автоматической марсианской станции: 355 кг (после мягкой посадки на Марс)

АМС « Марс-3» разработана в НПО имени С. А. Лавочкина, она состояла из орбитальной станции - искусственного спутника и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией. Компоновку АМС предложил молодой конструктор В. А. Асюшкин. Система управления, массой 167 кг и потребляемой мощностью 800 ватт, разработана и изготовлена НИИ автоматики и приборостроения.

Основу орбитальной станции составлял блок баков главной двигательной установки цилиндрической формы. К этому блоку крепились панели солнечных батарей, параболическая остронаправленная антенна, радиаторы системы терморегулирования, спускаемый аппарат и приборный отсек. Приборный отсек представлял собой тороидальный герметичный контейнер, в котором размещались бортовой вычислительный комплекс, системы навигации и ориентации и прочее. Снаружи на приборном отсеке крепились приборы астронавигации.

Спускаемый аппарат представлял собой конический аэродинамический тормозной экран диаметром 3,2 метра и углом у вершины 120 градусов, закрывающий автоматическую марсианскую станцию (по форме близкую с сферической). Сверху на автоматической марсианской станции был прикреплён стяжными лентами тороидальный приборно-парашютный контейнер, содержавший в себе вытяжной и основной парашюты, и приборы, необходимые для обеспечения увода, стабилизации, осуществления схода с околомарсианской орбиты, торможения и мягкой посадки, и соединительная рама. На раме размещены твердотопливный двигатель перевода спускаемого аппарата с пролётной на попадающую траекторию и агрегаты системы автономного управления для стабилизации спускаемого аппарата после его расстыковки с орбитальной станцией. На борту спускаемого аппарата также был закреплён вымпел с изображением Государственного герба СССР. Перед полётом спускаемый аппарат был подвергнут стерилизации.

В состав автоматической марсианской станции входил марсоход ПрОП-М.

Станция была запущена с космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя Протон-К с дополнительной 4-й ступенью - разгонным блоком Д 28 мая 1971 года в 18:26:30 по московскому времени. В отличие от АМС предыдущего поколения, Марс-3 был сначала выведен на промежуточную орбиту искусственного спутника Земли, а затем разгонным блоком Д переведён на межпланетную траекторию.

Полёт к Марсу продолжался более 6 месяцев. 8 июня и в ноябре 1971 г. успешно проведены коррекции траектории движения. До момента сближения с Марсом полёт проходил по программе. Прилёт станции к планете совпал с большой пылевой бурей.

Спускаемый аппарат « Марса-3»

Спускаемый аппарат Марса-3 совершил первую в мире мягкую посадку на поверхность Марса 2 декабря 1971 года. Посадка начинается после третьей коррекции межпланетной траектории полета АМС и отделения спускаемого аппарата от орбитальной станции. Перед отделением станция Марс-3 была сориентирована так, чтобы спускаемый аппарат после отделения мог двигаться в требуемом направлении. Отделение произошло в 12 часов 14 минут московского времени 2 декабря 1971 года когда АМС подлетала к планете, до торможения орбитальной станции и перехода её на орбиту спутника Марса. Через 15 минут сработал твердотопливный двигатель перевода спускаемого аппарата с пролётной траектории на траекторию встречи с Марсом. Получив дополнительную скорость, равную 120 м/с (432 км/ч), спускаемый аппарат направился в расчетную точку входа в атмосферу. Затем система управления, размещенная на ферме, развернула спускаемый аппарат коническим тормозным экраном вперед по направлению движения, чтобы обеспечить правильно ориентированный вход в атмосферу планеты. Для поддержания спускаемого аппарата в такой ориентации во время полета к планете была осуществлена гироскопическая стабилизация. Раскрутка аппарата по продольной оси проводилась с помощью двух малых твердотопливных двигателей установленных на периферии тормозного экрана. Ферма с системой управления и двигателем перевода, ставшая теперь ненужной, была отделена от спускаемого аппарата. Полет от разделения до входа в атмосферу продолжался около 4,5 часов. По команде от программно-временного устройства были включены два других твердотопливных двигателя, также расположенных на периферии тормозного экрана, после чего вращение спускаемого аппарата прекратилось. В 16 часов 44 минуты спускаемый аппарат вошел в атмосферу под углом близким к расчетному со скоростью около 5,8 км/с и началось аэродинамическое торможение. В конце участка аэродинамического торможения еще на сверхзвуковой скорости полета по команде датчика перегрузки с помощью порохового двигателя, расположенного на крышке отсека вытяжного парашюта, был введен вытяжной парашют. Спустя 1,5 с с помощью удлиненного заряда разрезался торовый парашютный отсек, и верхняя часть отсека (крышка) была уведена от спускаемого аппарата вытяжным парашютом. Крышка, в свою очередь, ввела основной парашют с зарифленным куполом. Стропы основного парашюта крепились за связку твердотопливных двигателей, которые уже крепились непосредственно к спускаемому аппарату. Когда аппарат затормозился до околозвуковой скорости, то по сигналу от программно-временного устройства была проведена разрифовка - полное раскрытие купола основного парашюта. Спустя 1-2 с был сброшен аэродинамический конус и открылись антенны радиовысотомера системы мягкой посадки. За время спуска на парашюте в течение нескольких минут скорость движения снизилась примерно до 60 м/с (216 км/ч). На высоте 20-30 метров по команде радиовысотомера был включен тормозной двигатель мягкой посадки. Парашют в это время был уведен в сторону другим ракетным двигателем, чтобы его купол не накрыл автоматическую марсианскую станцию. Спустя некоторое время двигатель мягкой посадки выключился, и спускаемый аппарат, отделившись от парашютного контейнера, опустился на поверхность. При этом парашютный контейнер с двигателем мягкой посадки с помощью двигателей малой тяги был уведен в сторону. В момент посадки толстое пенопластовое покрытие защитило станцию от ударной нагрузки. Посадка была осуществлена между областями Электрида и Фаэтонтия. Координаты точки посадки 45° ю. ш. 158° з. д. (Я) на плоском дне крупного кратера Птолемей, западнее кратера Реутов, и между малыми кратерами Белёв и Тюратам.

Мягкая посадка на Марс является сложной научно-технической задачей. Во время разработки станции « Марс-3» рельеф поверхности Марса был изучен слабо, сведений о грунте было крайне мало. Кроме того атмосфера очень разрежена, возможны сильные ветры. Конструкция аэродинамического конуса, парашютов, двигателя мягкой посадки выбраны с учетом работы в широком диапазоне возможных условий спуска и характеристик марсианской атмосферы причем их вес минимальный.

В течение 1,5 минут после посадки автоматическая марсианская станция готовилась к работе, а затем начала передачу панорамы окружающей поверхности, но через 14,5 секунд трансляция прекратилась. АМС передала только первые 79 строк фототелевизионного сигнала (правый край панорамы). Полученное изображение представляло собой серый фон без единой детали. То же самое повторилось со вторым телефотометром - однострочным оптико-механическим сканером. Впоследствии были выдвинуты несколько гипотез о том, что стало причиной внезапного прекращения сигнала с поверхности: предполагали коронный разряд в антеннах передатчика, повреждение аккумуляторной батареи и др.

В современное время после уточнённых расчётов выдвинута версия, что причиной потери сигнала был уход орбитальной станции из зоны видимости антенны спускаемого аппарата.

Орбитальная станция после отделения спускаемого аппарата выполнила 2 декабря 1971 года торможение и вышла на нерасчётную орбиту искусственного спутника Марса с периодом обращения 12 суток 16 часов 3 минуты (планировалась орбита с периодом обращения 25 часов. Расхождение фактического и запланированного периода обращения можно объяснить недостатком времени, который не позволил надлежащим образом оттестировать программное обеспечение системы автоматической навигации).

Места посадок автоматических станций на Марсе

Более 8 месяцев орбитальная станция выполняла комплексную программу исследования Марса, совершив 20 витков вокруг планеты. АМС продолжала исследования до исчерпания азота в системе ориентации и стабилизации. ТАСС сообщил о завершении программы исследований Марса 23 августа 1972 года. В течение четырех месяцев проводились ИК-радиометрия, фотометрия, измерения состава атмосферы, магнитного поля и плазмы.

Разработчики фототелевизионной установки (ФТУ) использовали неправильную модель Марса, из-за чего были выбраны неправильные выдержки ФТУ. Снимки получались пересветленными, практически полностью непригодными. После нескольких серий снимков (в каждой по 12 кадров) фототелевизионная установка не использовалась.

Изображение, переданное с поверхности Марса автоматической марсианской станцией за 14,5 секунды

В рамках выполнения программы полета Mars Reconnaissance Orbiter проводились попытки найти место посадки аппарата « Марс-3», наряду с поисками других марсианских автоматических станций, запущенных человечеством в XX веке. Долгое время станцию не удавалось обнаружить в предполагаемых координатах посадки. В 2012-2013 годах любители космонавтики во главе с известным блогером и популяризатором космических исследований Виталием Егоровым (Zelenyikot ) произвели анализ снимка высокого разрешения предполагаемой зоны посадки станции, который был сделан в 2007 году спутником Mars Reconnaissance Orbiter. В результате были выявлены объекты, предположительно являющиеся элементами спускаемого аппарата Марс-3. На снимках были идентифицированы автоматическая марсианская станция, парашют, двигатель мягкой посадки и аэродинамический тормозной экран. В поисках им помогали специалисты НАСА, ГЕОХИ, РКС, НПО им. Лавочкина.

Почтовая марка СССР. 1972. Спускаемый аппарат станции « Марс-3»

Использованные источники:

1. Марс-3 [Электронный ресурс].- 2016 - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org
2. Марс-3 [Электронный ресурс].- 2016 - Режим доступа: http://rusplt.ru
3. Марс-3 [Электронный ресурс].- 2016 - Режим доступа:

«На пыльных тропинках далёких планет останутся наши следы», пелось в советской песне. Так и получилось. Возьмём, к примеру, Марс: тропинки на нём действитльно пыльные: атмосфера там, конечно, менее плотная, чем на Земле, зато и сила тяжести вчетверо меньше, и движение разреженных газов легко поднимает над поверхностью Марса пылевые столбы, а иногда поднимаются глобальные (то есть на всю планету) пыльные бури. Самая продолжительная за всю историю наблюдений длилась с сентября 1971 года по январь 1972, то есть почти половину земного года. Вот как выглядят «пыльные дьяволы» — смерчи, сняты марсоходом Curiosity.

Тропинки пыльные, и следы человека — в широком смысле — на Марсе есть. Сейчас там находится около двух десятков рукотворных устройств: три советских аппарата, девять американских, один британский и «Скиапарелли», построенный специалистами Европейского космического агентства при участии российских учёных, и сошедшие с орбиты орбитальные станции: не обо всех известно, где они сейчас находятся, поэтому точное число искусственных аппаратов, которые сейчас заметает марсианский песок, назвать нельзя.

Марс-1 и Марс-2: первые, но неудачные

Первыми были Советы. В 1971 году поверхности Красной планеты достигли две автоматические межпланетные станции (АМС) Марс-2 и Марс-3. Каждая несла маленький марсоход ПрОП-М — коробочку на полозьях, привязанную к стационарному модулю 15-метровым кабелем: ПрОПы должны были дать первые снимки поверхности далёкой планеты, сделанные на месте.

Обоим не повезло: садились они в разгар той самой страшной, глобальной пылевой бури, в ноябре и декабре 1971 года. АМС Марс-2 разбилась при посадке, Марс-3 села без повреждений, и это была победа: первая успешная мягкая посадка на поверхность Марса в истории. Станция даже начала передавать на Землю телесигнал, но через 14,5 секунд прекратила и больше не выходила на связь. Что случилось, до сих пор непонятно. Однако миссия не была провалена полностью: во‑первых, тогда учёные получили первое изображение марсианской поверхности — вот такое:

А во-вторых, кроме посадочного модуля была орбитальная станция, и она честно проработала с декабря по август, передавая на Землю результаты измерений магнитного поля, состава атмосферы, фото- и ИК-радиометрию.

Советским марсоходам не удалось оставить след на Марсе. Выглядел бы он необычно: если бы ПрОПы поехали, они бы оставили за собой не колею, а лыжню. В начале семидесятых о том, как выглядит поверхность Марса, совсем ничего не знали, и советские инженеры предложили вариант с «лыжами» — на случай, если Марс — это снежные поля или бесконечные пески.

Первые успехи, миссия Viking

Первой полностью успешной миссией на Марс стали пары орбитальная станция-посадочный модуль американской миссии Viking. Первый Viking успешно опустился на поверхность и проработал больше шести лет. Викинг работал бы и дальше, если бы не ошибка оператора при обновлении программы: аппарат навсегда замолчал в 1982-м. Второй «Викинг» продержался четыре года, пока работали аккумуляторы. «Викинги» сделали и прислали на Землю первые фотографии Марса, в том числе панорманые и цветные.

Черно-белая панорама Марса, снятая станцией Viking II

Sojourner: первый ездок

С тех пор Марс не навещали, пока в 1996 году не поднялась ракета-носитель Delta II c аппаратами миссии Mars Pathfinder — посадочный модуль, впоследствии названный в честь Карла Сагана, и марсоход Sojourner.

Sojourner отлично поработал: расчитан он был на 7 солов (марсианских суток), а проработал больше 80, проехал 100 метров по поверхности, отправил на Землю множество фотографий поверхности Марса и результаты спектрометрии.

Первые неудачи NASA: Mars Surveyor 98

На эту программу возлагали большие надежды: две АМС — Mars Climate Orbiter для изучения Марса с орбиты и посадочный аппарат Mars Polar Lander. После решили, что в аварии обоих аппаратов виноваты были не атмосферные возмущения и не ошибки операторов, а недостаток денег и спешка. На спускаемом модуле к Марсу летели зонды-пенетраторы Deep Space 2, которые должны были, набрав скорость, войти в поверхность планеты и передать на Землю данные о составе грунта.

Неудача «Бигля»

В 2003 году аппарат на Марс отправили британцы: посадочный модуль Beagle 2, названный в память о корабле Чарльза Дарвина, должен был искать на Марсе следы жизни. миссия закончилась неудачей, связь с аппаратом была потеряна во время посадки. Только в 2015 году «Бигля» нашли на фотографиях и поняли причину аварии: у аппарата не развернулись солнечные батареи.

История успеха: Spirit, Opportunity, Curiosity

С 2004 года начинается история марсианского триумфа NASA. Один за другим на Марс садятся четыра аппарата, три марсохода — Spirit, Opportunity, Curiosity, и автоматическая станция Phoenix — первая и пока единственная в марсианском приполярье. Opportunity и Curiosity на ходу до сих пор. Марсианский ветер, сгубивший первые советские зонды, превратился в услужливого помощника: он сдувает пыль и песок с солнечных батарей Opportunity.

Три успешных ровера NASA (модели): Sojourner, Opportunity, Curiosity

Opportunity доказал, что на Марсе когда-то была вода, причём пресная, а список заслуг Curiosity слишком обширен, чтобы приводить его здесь. Самый большой и тяжёлый из аппаратов, когда-либо опускавшихся на поверхность Красной планеты, Curiosity огромен по сравнению с первыми советскими марсоходами — те были не больше микроволновки. На Curiosity возлагают большие надежды: за оставшееся ему время аппарат должен сообщить учёным всё, что нужно знать для того, чтобы отправить на Марс людей. Марсоход определяет состав почв, измеряет радиационный фон; он — и геолог, и климатолог, и немного биолог — по крайней мере он ищет в грунте и атмосфере свидетельства того, что на Марсе могут или могли протекать процессы, свойственные жизни как мы знаем её на Земле.

Последние гости на Марсе и в окрестностях — аппараты российско-европейской миссии ExoMars. Первая часть миссии, реализованная в прошлом году, состояла из орбитального и спускаемого блоков. Орбитальный успешно занял своё место на орбите, а спускаемый аппарат Schiaparelli разбился, успев, однако, отправить последнее сообщение — результаты измерений и параметры своих систем. В 2020 году к Марсу направится вторая часть миссии — спускаемый аппарат и марсоход. В их конструкции учтут педостатки, приведшие к аварии Schiaparelli, поэтому шансов долететь у них, кажется, больше.

Первая в мире попытка мягкой посадки спускаемого аппарата на Марс (неудачная). Первый спускаемый аппарат, достигший поверхности Марса.

Техничеcкие характеристики

• Масса АMC: 4625 кг
• Масса орбитальной станции: 3625 кг
• Масса cпускаемого аппарата: 1000 кг
• Масса автоматической марсианской станции: 355 кг. (после мягкой посадки на Марс)

Оборудование

АМС состояла из орбитальной станции и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией.

Основные части орбитальной станции: приборный отсек, блок баков двигательной установки, корректирующий реактивный двигатель с узлами автоматики, солнечная батарея , антенно-фидерные устройства и радиаторы системы терморегулирования. АМС для обеспечения полёта имела ряд систем. В состав системы управления входили: гиростабилизированная платформа; бортовая цифровая вычислительная машина и система космической автономной навигации. Кроме ориентации на Солнце , при достаточно большом удалении от Земли (около 30 млн км) проводилась одновременная ориентация на Солнце, звезду Канопус иЗемлю .

В орбитальной станции находилась научная аппаратура, предназначенная для измерений в межпланетном пространстве, а также для изучения окрестностей Марса и самой планеты с орбиты искусственного спутника: феррозондовый магнитометр; инфракрасный радиометр для получения карты распределения температуры по поверхности Марса; инфракрасный фотометр для изучения рельефа поверхности по измерению количества углекислого газа; оптический прибор для определения содержания паров воды спектральным методом; фотометр видимого диапазона для исследования отражательной способности поверхности и атмосферы; прибор для определения радиояркостной температуры поверхности в диапазоне 3,4 см, определения её диэлектрической проницаемости и температуры поверхностного слоя на глубине до 30-50 см; ультрафиолетовый фотометр для определения плотности верхней атмосферы Марса, определения содержания атомарного кислорода ,водорода и аргона в атмосфере; счётчик частиц космических лучей; энергоспектрометр заряженных частиц; измеритель энергии потока электронов и протонов от 30 эв до 30 кэв. А также две фототелевизионные камеры.

Спускаемый аппарат представлял собой конический аэродинамический тормозной экран закрывающий автоматическую марсианскую станцию (по форме близкую с сферической). Сверху на автоматической марсианской станции был прикреплён стяжными лентами тороидальный приборно-парашютный контейнер содержавший в себе вытяжной и основной парашюты, и приборы, необходимые для обеспечения увода, стабилизации, осуществления схода с околомарсианской орбиты, торможения и мягкой посадки и соединительная рама. На раме размещены твердотопливный двигатель перевода спускаемого аппарата с пролетной на попадающую траекторию и агрегаты системы автономного управления для стабилизации спускаемого аппарата после его расстыковки с орбитальной станцией. Перед полётом спускаемый аппарат был подвергнут стерилизации.

Ход полёта

Станция была запущена с космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя Протон-К с дополнительной 4-й ступенью - разгонным блоком Д 19 мая 1971 года в 19:26 по московскому времени. В отличие от АМС предыдущего поколения, Марс-2 был сначала выведен на промежуточную орбиту искусственного спутника Земли, а затем разгонным блоком Д переведён на межпланетную траекторию.

Полёт станции к Марсу продолжался более 6 месяцев. До момента сближения с Марсом полёт проходил по программе. Траектория полёта прошла на расстоянии 1380 км от поверхности Марса.

Спускаемый аппарат Марса-2 был отстыкован от орбитальной станции 27 ноября 1971 года. Перед отделением спускаемого аппарата бортовая ЭВМ из-за программной ошибки сработала неправильно. В результате этого в спускаемый аппарат были введены ошибочные установки, предусматривающие нерасчетную ориентацию станции перед отделением. Через 15 мин после отделения на спускаемом аппарате включилась твердотопливная двигательная установка, которая все-таки обеспечила перевод спускаемого аппарата на траекторию попадания на Марс. Однако угол входа в атмосферу оказался больше расчетного. Спускаемый аппарат слишком круто вошел в марсианскую атмосферу, из-за чего не успел затормозить на этапе аэродинамического спуска. Парашютная система в таких условиях спуска была неэффективной, и спускаемый аппарат, пройдя сквозь атмосферу планеты, разбился о поверхность Марса в точке с координатами 4° с.ш. и 47° з.д. (Долина Нанеди в Земле Ксанфа), впервые в истории достигнув поверхности Марса. Спускаемый аппарат Марса-2 стал первым искусственным предметом на планете.

Орбитальная станция вышла на орбиту искусственного спутника Марса с периодом обращения 18 часов 27 ноября 1971 года. Станция свыше 8 месяцев осуществляла комплексную программу исследования Марса. За это время станция совершила 362 оборота вокруг планеты.

АМС продолжала исследования до исчерпания азота в системе ориентации и стабилизации. ТАСС сообщил о завершении программы исследований Марса 23 августа 1972 года.

• Марс-2 первая в СССР и мире успешно запущенная к Марсу многотонная АМС. Масса Марса-2 - 4650 кг.
• Большая пылевая буря началась 22 сентября 1971г. в светлой области Noachis в южном полушарии. К 29 сентября охватила двести градусов по долготе от Ausonia до Thaumasia. 30 сентября закрыла южную полярную шапку. Мощная пылевая буря затрудняла научные исследования поверхности Марса с искусственных спутников Марс-2, Марс-3 ,Маринер-9 . Только около 10 января 1972 г. пылевая буря прекратилась и Марс принял обычный вид.
• Разработчики фототелевизионной установки (ФТУ) использовали неправильную модель Марса. Поэтому были выбраны неправильные выдержки ФТУ. Снимки получались пересветленными, практически полностью непригодными. После нескольких серий снимков (в каждой по 12 кадров) фототелевизионная установка не использовалась.
• Компоновку АМС предложил молодой конструктор В.А. Асюшкин.
• Система управления разработана и изготовлена НИИ автоматики и приборостроения . Массса системы управления 167кг, потребляемая мощность 800 ватт.

Сравнение с АМС Маринер-9

• Тепловое излучение грунта, по которому определялась его структура, исследовалось не только в инфракрасном, но (в отличие от Маринера-9) и в радиодиапазоне.
• Получены фотометрические профили Марса глобального характера во многих спектральных диапазонах. Таких измерений Маринер-9 не проводил.
• Определялось содержание воды в атмосфере. Методика измерения использовала область спектра где доминирует отраженное солнечное излучение а не тепловое и интенсивность полосы почти не зависит от вертикального распределения температуры. Такая методика, в принципе, совершенне методики использованной на Маринере-9.

См. также

• Марс 1971C - советская автоматическая межпланетная станция третьего поколения из серии М71, предназначенная для исследования Марса с орбиты искусственного спутника.
• Марс-3 - советская АМС третьего поколения из серии М71, предназначенная для исследования Марса как с орбиты искусственного спутника, так непосредственно с поверхности планеты.

Первой удавшейся Советской марсианской миссией была отправка на «красную планету» автоматической межпланетной станции третьего поколения Марс-2. Марс-2 предназначалась для исследования Марса как с его орбиты, так и непосредственно с поверхности планеты.

Марс-2

АМС состояла из орбитальной станции (искусственный спутник для исследования Марса) и спускаемого аппарата. Навигация в Космосе осуществлялась при помощи ориентации на Солнце, звезду Канопус и Землю. Советский Союз планировал осуществить серьёзные исследовательские работы на Марсе, для этого на АМС находилось всё необходимое оборудование: инфракрасный фотометр для изучения рельефа поверхности по измерению количества углекислого газа, ультрафиолетовый фотометр для определения плотности плотности верхней атмосферы. Счётчик частиц космических лучей и многие другие приборы. Спускаемый аппарат также был автоматизирован и настроен на автономную работу и управление.

Станция была запущена с космодрома Байконур 19 мая 1971 года. Полёт станции к Марсу длился более 6 месяцев. Полёт осуществлялся по программе и, как говорится, ничто не предвещало беды, только на последнем этапе (самом важном, стоит признать), из-за неверных расчётов, спускаемый аппарат вошёл в атмосферу под углом больше заданного, парашютная система была в таких условиях неэффективной и, пройдя сквозь атмосферу Марса, аппарат разбился. К чести нашей страны, наш спускаемый аппарат, хоть и потерпел крушение, всё же стал первым искусственным предметом на планете. Орбитальная станция же свыше восьми месяцев осуществляла комплексные исследования Марса, совершив за время работы 362 оборота вокруг планеты.

Марс-3

Следующая русская марсианская миссия оказалась более успешной. При разработке программы Марса-3 были учтены недочёты предыдущего запуска. Запущенная через 9 дней после Марса-2, станция Марс-3 через полгода успешно достигла марсианской орбиты. Спускаемый аппарат впервые в истории совершил мягкую посадку на поверхность «красной планеты».

После полутора минут подготовительного периода, аппарат приступил к работе и начал транслировать панораму окружающей поверхности, но через 14 с половиной секунд «марсианское шоу» закончилось. «Шоу» это, конечно можно назвать с большой натяжкой: АМС передала только первые 79 строк фототелевизионного сигнала, представлявшие из себя серый фон без единой детали, то же произошло и с трансляцией со второго телефотометра. Предполагались разные версии некорректной работы устройств: коронный разряд в антеннах передатчика, повреждение аккумуляторной батареи… но окончательное решение о причинах неудачи принято не было. Не иначе, Марсиане что-то намудрили.

Марс-4

21 июля 1973 года с космодрома Байконур была запущена АМС Марс-4. Через 204 суток после старта, 10 февраля 1974 года КА пролетел на расстоянии 1844 км от поверхности Марса. За 27 минут до этого момента были включены однострочные оптико-механические сканеры - телефотометры, с помощью которых проведена съемка панорам двух областей поверхности Марса (в оранжевом и красно-инфракрасном диапазонах).

Впервые в практике отечественной космонавтики в полёте участвовали четыре космических аппарата. На Марс-4 возлагалось много задач: изучение распределения водяного пара по диску планеты, определение газового состава и плотности атмосферы, измерение потоков электронов и протонов на трассе полёта и у планеты, исследования спектров собственного свечения атмосферы Марса и множество других. Главной задачей Марса-4 был выход на связь с автоматическими станциями на поверхности Марса. КА «Марс-4» провел фотографирование Марса с пролетной траектории. На фотоснимках поверхности планеты, отличающихся весьма высоким качеством, можно различить детали размером до 100 м. Это ставит фотографирование в число основных средств изучения планеты. При его помощи с использованием цветных светофильтров путем синтезирования негативов получены цветные изображения ряда участков поверхности Марса. Цветные снимки также отличаются высоким качеством и пригодны для ареолого-морфологических и фотометрических исследований. К сожалению, всех возложенных на него задач Марс-4 не выполнил.

Марс-5

Запуск АМС Марса-5 был осуществлён через четыре дня после запуска Марса-4. Задачи, которые ставились перед ним не сильно отличались от предыдущей миссии. Станция «Марс-5» успешно вышла на орбиту вокруг планеты, однако сразу же произошла разгерметизация приборного отсека, в результате чего работа станции длилась лишь около двух недель. Научные приборы, размещенные на станции «Марс-5», предназначались, главным образом, для изучения ряда важнейших характеристик поверхности планеты и околопланетного пространства с орбиты. Аппарат был оснащён лайман-альфа-фотометром, сконструированным совместно советскими и французскими учёными, и предназначенным для поиска водорода в верхних слоях атмосферы Марса. Установленный на борту магнитометр производил измерения магнитного поля планеты.

Для измерения температуры поверхности предназначался инфракрасный радиометр, работавший в диапазоне 8-40 мк. Искусственный спутник Марса КА «Марс-5» передал на Землю новые сведения о планете и окружающем её пространстве; с орбиты спутника получены качественные фотографии марсианской поверхности, в том числе цветные. Исследования магнитного поля в околомарсианском пространстве, проведенные аппаратом, подтвердили вывод, сделанный на основании аналогичных исследований КА «Марс-2,-3», о том, что вблизи планеты существует магнитное поле порядка 30 гамм (в 7-10 раз больше величины межпланетного невозмущенного поля, переносимого солнечным ветром). Предполагалось, что это магнитное поле принадлежит самой планете, и «Марс-5» помог получить дополнительные аргументы в пользу этой гипотезы. По аналогичным измерениям с борта КА «Марс-5» впервые непосредственно измерена температура атомарного водорода в верхней атмосфере Марса. Предварительная обработка данных показала, что эта температура близка к 350°К.Несмотря на то, что работа станции продолжалась недолго, за время её работы были получены многочисленные сведения о Марсе, его атмосфере и магнитном поле.

Марс-6

Ещё один наш спускаемый аппарат оказался на Марсе благодаря АМС Марс-6, запущенной с космодрома Байконур 5 августа 1973 года. Печально, но и на этот раз мягкой посадки не произошло. Во время спуска не было цифровой информации с прибора МХ 6408М, зато с помощью приборов «Зубр», ИТ и ИД была получена информация о перегрузках, изменении температуры и давления. Непосредственно перед посадкой связь с СА потеряна.

Последняя полученная с него телеметрия подтвердила выдачу команды на включение двигателя мягкой посадки. Новое появление сигнала ожидалось через 143 секунды после пропадания, однако этого не произошло, однако данные, полученные во время спуска, уже принесли значительные результаты и внесли большой вклад в изучение Марса. Спускаемый аппарат Марса-6 совершил посадку на планету, впервые передав на Землю данные о параметрах марсианской атмосферы, полученные во время снижения. Марс-6 проводил измерения химического состава марсианской атмосферы при помощи масс-спектрометра радиочастотного типа. Вскоре после раскрытия основного парашюта сработал механизм вскрытия анализатора, и атмосфера Марса получила доступ в прибор. Предварительный анализ позволяет сделать вывод, что содержание аргона в атмосфере планеты может составлять около одной трети. Этот результат имеет принципиальное значение для понимания эволюции атмосферы Марса. На спускаемом аппарате осуществлялись также измерения давления и окружающей температуры; результаты этих измерений весьма важны как для расширения знаний о планете, так и для выявления условий, в которых должны работать будущие марсианские станции.
Совместно с французскими учеными выполнен также радиоастрономический эксперимент – измерения радиоизлучения Солнца в метровом диапазоне. Прием излучения одновременно на Земле и на борту космического аппарата, удаленного от нашей планеты на сотни миллионов километров, позволяет восстановить объемную картину процесса генерации радиоволн и получить данные о потоках заряженных частиц, ответственных за эти процессы. В этом эксперименте решалась и другая задача – поиск кратковременных всплесков радиоизлучения, которые могут, как предполагается, возникать в далеком космосе за счет явлений взрывного типа в ядрах галактик, при вспышках сверхновых звезд и других процессах.

Марс-7

Марс-7 был запущен 9 августа 1973 года. Эта марсианская миссия оказалась неудачной. Спускаемы аппарат прошёл в 1400 километрах от поверхности Марса и ушёл в космос. Таким образом, целевая программа Марса-7 не была выполнена, но, совершая автономный полёт, спускаемый аппарат сохранял работоспособность и передавал информацию на пролетный аппарат по радиолиниям КД-1 и РТ-1. С пролетным аппаратом Марса-7 связь поддерживалась до 25 марта 1974 года.

При работе Марса-7 в сентябре-ноябре 1973 года зафиксирована связь между возрастанием потока протонов и скорости солнечного ветра. Предварительная обработка данных КА Марс-7об интенсивности излучения в резонансной линии атомарного водорода Лайман-альфа позволила оценить профиль этой линии в межпланетном пространстве и определить в ней две компоненты, каждая из которых вносит приблизительно равный вклад в суммарную интенсивность излучения. Полученная информация даст возможность вычислить скорость, температуру и плотность втекающего в солнечную систему межзвездного водорода, а также выделить вклад галактического излучения в линии Лайман-альфа. Этот эксперимент выполнялся совместно с французскими учеными.

Проект Фобос

Проект «Фобос» был следующим этапом изучения Марса и его спутника. Он был начат на волне успешного сотрудничества с западными научными организациями в рамках проекта АМС «Вега». Несмотря на то, что основная задача проекта осталась невыполненной, а планировалась доставка на спутник Марса спускаемых аппаратов, проект принёс результаты. Исследования Марса, Фобоса и околомарсианского пространства, выполненные в течение 57 дней на этапе орбитального движения вокруг Марса, позволили получить уникальные научные результаты о тепловых характеристиках Фобоса, плазменном окружении Марса, взаимодействии его с солнечным ветром.

Например, по величине потока ионов кислорода, покидающих атмосферу Марса, обнаруженных при помощи спектрометра ионов, установленного на КА Фобос-2, удалось оценить скорость эрозии атмосферы Марса, вызванной взаимодействием с солнечным ветром.На этом советская программа изучения Марса завершилась. Запуск следующего, уже российского, аппарата для исследования Марса - станции «Марс-96» в 1996 году - закончился неудачей. Запуск следующего российского аппарат для исследования Марса и его спутников (Фобос-грунт) состоялся 9 ноября 2011 года. Основная цель этого аппарата - доставка образца грунта Фобоса на Землю. В тот день аппарат вышел на опорную орбиту, однако по каким-то причинам команда на включение маршевой двигательной установки не прошла. 24 ноября были официально прекращены попытки восстановить работоспособность, а в феврале 2012 года аппарат неуправляемо вошел в плотные слои атмосферы, и упал в океан.