Марс (космическая программа)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Спускаемый аппарат Марса-6 и Марса-7.
Марс-1на почтовой марке

Марс — советские автоматические межпланетные станции (АМС) для исследования планеты Марс и околопланетного пространства. Запускались с 1960 по 1973 год. Для резервирования и комплексности исследований запускали несколько, серию АМС.

Официально было объявлено о запуске для исследования Марса АМС Марс-1 из серии М-62 в 1962 году, АМС Марс-2 и Марс-3 серии М-71 в 1971 году, АМС Марс-4, Марс-5, Марс-6, Марс-7 серии М-73 в 1973 году. О неудачных запусках космических аппаратов серий М-60 (), М-62 (2МВ), М-64 (3МВ), М-69, М-71 Советский Союз не сообщал. Вышедшим на околоземные орбиты 62A и 62B американские специалисты дали названия Спутник 22 и Спутник 24. Вышедшая на межпланетную траекторию 3МВ-4 получила открытое наименование Зонд-2, а вышедшая на околоземную орбиту М-71C получила открытое наименование Космос-419.

АМС первого и второго поколения разработаны в ОКБ-1. АМС третьего и четвёртого поколения разработаны в НПО им. Лавочкина.

Запуски АМС первого и второго поколения осуществлялись 4-х ступенчатой ракетой-носителем среднего класса Молния. Запуски АМС третьего и четвёртого поколений осуществлялись ракетой-носителем тяжёлого класса Протон-К с дополнительной 4-й ступенью — разгонным блоком Д.

Исследования Марса[править | править вики-текст]

Советские автоматические станции выполнили прямые исследования марсианской атмосферы и провели ряд астрофизических исследований космоса.

Серии КА[править | править вики-текст]

Космические аппараты первого поколения:

  • М-60 (Марс-60A, 60B) — пролётные станции проекта . Два запуска в 1960 году были неудачными из-за аварий ракет носителей.

Космические аппараты второго поколения:

  • М-62 (Марс-1, 62A, 62B) — станции проекта унифицированных марсианско-венерианских АМС 2МВ. Посадочная Марс-62A 2МВ-3 и первая пролётная Марс-62B 2МВ-4 не были выведены на межпланетные траектории из-за аварий ракет носителей. Вторая пролётная АМС 2МВ-4 Марс-1 запущена к Марсу 1 ноября 1962 года, но во время полёта космического аппарата по межпланетной траектории связь была потеряна.
  • М-64 (Зонд-2) — пролётная станция проекта унифицированных марсианско-венерианских АМС 3МВ (усовершенствованное второе поколение). АMC запущена к Марсу 30 октября 1964 года. Однако по причине не полного открытия солнечных батарей был зафиксирован пониженный уровень электропитания, приблизительно вдвое меньше ожидаемого. Станция не могла выполнить исследования Марса и получила название Зонд-2.

Космические аппараты третьего поколения:

  • М-69 (Марс-69A, 69B) — Серия М-69 состояла из двух тяжёлых АМС. Станции предназначенны для исследования Марса с орбиты искусственного спутника (ИСМ). Первые в СССР и мире многотонные межпланетные станции. Обе АМС не были в 1969 году выведены на межпланетные траектории из-за аварии РН Протон.

Космические аппараты четвёртого поколения:

  • М-71 — Серия М-71 состояла из трёх АМС, предназначенных для изучения Марса как с орбиты ИСМ, так непосредственно с поверхности планеты. Для этого АМС Марс-2, Марс-3 имели в своём составе как искусственный спутник - орбитальный аппарат (ОА), так и автоматическую марсианскую станцию мягкая посадка которой на поверхность планеты осуществлялась спускаемым апппаратом (СА). Автоматическая марсианская станция комплектовалась первым в мире марсоходом ПрОП-М. АМС М-71C не имела спускаемого аппарата, должна была стать искусственным спутником Марса. АМС М-71С не была выведена на межпланетную траекторию и была объявлена как ИСЗ Космос-419. Марс-2, Марс-3 запущены 19 и 28 мая 1971 года. Орбитальные аппараты Марс-2 и Марс-3 работали более восьми месяцев и успешно выполнили большую часть программы полёта искусственных спутников Марса (кроме фотосъёмки). Мягкая посадка спускаемого аппарата Марс-2 закончилась неудачно, спускаемый аппарат Марс-3 совершил мягкую посадку, но передача с автоматической марсианской станции прекратилась через 14,5 секунд.

Принципиально конструкция серии М-73 не отличалась от серии М-71. Проведена модернизация отдельных узлов и приборов.

  • М-73 — Серия М-73 состояла из четырёх АМС, предназначенных для изучения Марса как с орбиты ИСМ, так непосредственно с поверхности планеты. В 1973 увеличилась скорость необходимая для вывода АМС на межпланетную траекторию. Поэтому ракета-носитель Протон не могла вывести АМС состоящую из орбитальной станции — искусственного спутника Марса и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией на траекторию необходимую чтобы приблизиться к Марсу, как было возможно в 1971. Космические аппараты Марс-4 и Марс-5 (модификация М-73С), должны были выйти на орбиту вокруг Марса и обеспечивать связь с автоматическими марсианскими станциями, которые несли АМС Марс-6 и Марс-7 (модификация М-73П). Запущены 21, 25 июля и 5,9 августа 1973 года. Марс-4 - исследование Марса с пролётной траектории (неудача, планировалось запустить спутник Марса). Марс-5 - искусственный спутник Марса (частичная удача, время работы спутника около двух недель). Марс-6 - облёт Марса и мягкая посадка автоматической марсианской станции (неудача, в непосредственной близости от поверхности Марса потеряна связь), первые прямые измерения состава атмосферы, давления и температуры во время снижения спускаемого аппарата на парашюте. Марс-7 - облёт Марса и мягкая посадка автоматической марсианской станции (неудача, спускаемый аппарат пролетел мимо Марса).

Технические задачи и научные результаты[править | править вики-текст]

Марс-1[править | править вики-текст]

Технические задачи[править | править вики-текст]

Так как для своего времени проект «Марс» являлся первым проектом такого масштаба, как освоение межпланетных пространств, то перед ним вставал ряд технических вопросов — как поведёт себя радиосвязь на таких гигантских расстояниях, с какими проблемами столкнётся электроника в условиях космической радиации межпланетного пространства в области Земля-Марс и мн. другое.

В технические задачи «Марс-1» входили:

  • отработка технологий межпланетных перелётов (вывод необходимого груза на земную орбиту, выход на траекторию к другой планете, различные коррекции траектории, вывод искусственного спутника на орбиту другой планеты и т. д.);
  • отработка технологий реактивной ракетно-космической техники для межпланетного перелёта (ракеты-носители, двигатели, системы ориентации и т. д.);
  • отработка технологий радиосвязи на межпланетных расстояниях;[1]

Запуск на орбиту Земли успешно состоялся 1 ноября 1962 года, с космодрома Байконур, при помощи 4-х ступенчатой ракеты-носителя среднего класса Молния.

Затем «Марс-1» так же был успешно выведен на траекторию полёта к Марсу. Однако в одном из клапанов микродвигателей системы ориентации обнаружилась течь как сообщалось в телеметрической информации поступавшей с борта. Утечка газа приводила к отказу системы ориентации и потере аппарата. В связи с этим руководители полета решили перевести АМС в режим стабилизации вращением который обеспечил постоянное освещение солнечных панелей. Но при таком режиме стабилизации параболическая антенна, используемая для связи на больших расстояниях, не направлена на Землю и невозможно провести коррекцию траектории полёта. Для этого необходим режим трёхосной стабилизации.

Специально к запускам КА к Марсу был построен мощный радиотехнический комплекс дальней космической связи. За траекторией полёта станции следил так же телескоп Крымской астрофизической обсерватории диаметром 2,6 м.

За время полёта космического аппарата «Марс-1» по межпланетной траектории с ним был проведён 61 сеанс радиосвязи. При этом был получен большой объём телеметрической информации, а на его борт передано более 3000 команд.

Последний сеанс состоялся 21 марта 1963 года при удалении станции от Земли на 106 млн км. Неисправность системы ориентации нарушила направленность антенн на Землю и не позволила далее осуществлять радиосвязь.[2]

«Марс-1» не исследовал Марс и околомарсианское космическое пространство с пролётной траектории.

Исходя из баллистических данных, можно предполагать, что 19 июня 1963 года «Марс-1» осуществил первый (хоть и неуправляемый) пролёт Марса на расстоянии примерно 200 тыс. км от него и продолжил свой полёт вокруг Солнца.[3][4]

Научные результаты[править | править вики-текст]

В задачи первых «Марсов» входил не только выход на марсианскую орбиту и непосредственное изучение планеты, но и разведка «пути» к Марсу, изучение свойств межпланетного пространства между Землёй и Марсом. Программа полёта «Марс-1» была выполнена частично — преодолев половину пути, 21 марта 1963 года радиоконтакт с АМС был потерян. В этот момент «Марс-1» находился в более чем ста миллионах километров от Земли, но успел передать важную информацию о межпланетном пространстве на большом расстоянии от нашей планеты.[5][6] С помощью «Марс-1» впервые были получены данные о физических свойствах космического пространства между орбитами Земли и Марса: об интенсивности космического излучения, напряжённости магнитных полей Земли и межпланетной среды, о потоках ионизованного газа, идущего от Солнца, и о распределении метеорного вещества (космический аппарат пересек 2 метеорных потока).[5]

Марс-2, Марс-3[править | править вики-текст]

Космические аппараты четвёртого поколения (серия М-71 — «Марс-2»/«Марс-3»). АМС дублировали друг друга. Каждая АМС состояла из орбитального аппарата (ОА) и спускаемого апппарата (СА) которой осуществлял мягкую посадку на поверхность планеты автоматической марсианской станции укомплектованной марсоходом ПрОП-М.[7]

Технические задачи[править | править вики-текст]

Главная техническая задача миссий Марс-2 и Марс-3 заключалась в посадке на поверхность Марса автоматических марсианских станций укомплектованных марсоходами, связь со станциями должны были обеспечивать орбитальные аппараты, находящиеся на орбитах искусственных спутников Марса.[8]

Спускаемые аппараты советских АМС программы «Марс» не справились с возложенными задачами, в то время как орбитальные аппараты выполнили практически все основные поставленные перед ними технические программы. Из за неудач спускаемых апаратов, главная техническая задача всей программы «Марс» — создание на Марсе работающего научного автоматического комплекса — не была решена.

Марс-2[править | править вики-текст]

Орбитальный аппарат АМС «Марс-2». Успешно выполнил все основные этапы своей программы и свыше 8 месяцев проводил исследования Марса с орбиты, вплоть до исчерпания азота в системе ориентации и стабилизации (23 августа 1972 года).[9]

Спускаемый аппарат АМС «Марс-2». При подлёте к Марсу в ноябре 1971 года на планету был отправлен спускаемый аппарат. Аппарат предпринял попытку мягкой посадки, закончившеюся неудачей. Спускаемый аппарат разбился, став первым рукотворным объектом, доставленным на Марс 27 ноября 1971 года.

Марсоход АМС «Марс-2» «ПрОП-М». В состав полезной нагрузки спускаемого аппарата АМС «Марс-2» входил марсоход «ПрОП-М», который был утерян вследствие аварии при посадке.[10]

Марс-3[править | править вики-текст]

Орбитальный аппарат АМС «Марс-3». Успешно выполнил все основные этапы своей программы и свыше 8 месяцев проводил исследования Марса с орбиты, вплоть до исчерпания азота в системе ориентации и стабилизации (23 августа 1972 года).[11]

Спускаемый аппарат АМС «Марс-3». При подлёте к Марсу в декабре 1971 года на планету был отправлен спускаемый аппарат. 2 декабря 1971 года была произведена первая в истории успешная мягкая посадка на поверхность Марса. Вскоре после посадки автоматическая марсианская станция начала передачу панорамы окружающей поверхности, но полученная часть панорамы представляла собой серый фон без единой детали. Через 14,5 секунд сигнал пропал. (По воспоминаниям академика М. Я. Марова сигнал пропал через 20 секунд[12]).

Марсоход АМС «Марс-3» «ПрОП-М». В состав полезной нагрузки спускаемого аппарата АМС «Марс-3» входил марсоход «ПрОП-М», который был утерян вследствие потери связи с марсианской станцией.[13]

Марс-4, Марс-5, Марс-6, Марс-7[править | править вики-текст]

Изучение Марса в 1973—1974 гг, когда четыре советских КА Марс-4, Марс-5, Марс-6 и Марс-7 практически одновременно достигли окрестностей планеты, приобрело новое качество. Цель полёта: определение физических характеристик грунта, свойств поверхностной породы, экспериментальная проверка возможности получения телевизионных изображений и др.

Научные исследования, проведённые КА Марс-4, 5, 6, 7, разносторонни и обширны. КА Марс-4 провёл фотографирование Марса с пролётной траектории. Марс-5 — искусственный спутник Марса Марс-5 передал новые сведения об этой планете и окружающем её пространстве, сделал качественные фотографии марсианской поверхности, в том числе цветные. Спускаемый аппарат Марса-6 совершил посадку на планету, впервые передав данные о параметрах марсианской атмосферы, полученные во время снижения. КА Марс-6 и Марс-7 исследовали космическое пространство с гелиоцентрической орбиты. Марс-7 в сентябре-ноябре 1973 года зафиксирована связь между возрастанием потока протонов и скорости солнечного ветра. На фотоснимках поверхности Марса, отличающихся весьма высоким качеством, можно различить детали размером до 100 м. Это ставит фотографирование в число основных средств изучения планеты. Поскольку фотографирование проводилось с использованием цветных светофильтров путём синтезирования получены цветные изображения ряда участков поверхности. Цветные снимки также отличаются высоким качеством и пригодны для ареолого-морфологических и фотометрических исследований.

С помощью двухканального ультрафиолетового фотометра с высоким пространственным разрешением получены фотометрические профили атмосферы у лимба планеты в недоступной для наземных наблюдений области спектра 2600—2800 A. Эти профили помогли впервые обнаружить следы озона в атмосфере Марса (данные американских аппаратов Маринер-6, 7, 9 по озону относились к твёрдой поверхности полярной шапки), а также заметное аэрозольное поглощение даже в отсутствии пылевых бурь. С помощью этих данных можно вычислить характеристики аэрозольного слоя. Измерения содержания атмосферного озона позволяют оценить концентрацию атомарного кислорода в нижней атмосфере и скорость его вертикального переноса из верхней атмосферы, что важно для выбора модели, объясняющей стабильность существующей на Марсе атмосферы из углекислого газа. Результаты измерений на освещённом диске планеты могут быть использованы для изучения её рельефа. Исследования магнитного поля в околомарсианском пространстве, проведённые КА Марс-5, подтвердили вывод, сделанный на основании аналогичных исследований КА Марс-2, Марс-3, о том, что вблизи планеты существует магнитное поле порядка 30 гамм (в 7-10 раз больше величины межпланетного невозмущённого поля, переносимого солнечным ветром). Предполагалось, что это магнитное поле принадлежит самой планете, и Марс-5 помог получить дополнительные аргументы в пользу этой гипотезы. Предварительная обработка данных КА Марс-7 об 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 межзвёздного водорода, а также выделить вклад галактического излучения в линии Лайман-альфа. Этот эксперимент выполнялся совместно с французскими учеными. 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. Спускаемый аппарат Марса-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. Сами масс-спектры должны были передаваться после посадки и на Земле получены не были, однако при анализе параметра ток магнитоионизационного насоса масс-спектрографа, переданного по телеметрическому каналу в ходе парашютного спуска, было предположено, что содержание аргона в атмосфере планеты может составлять от 25 % до 45 %. [14]


Этот результат имеет принципиальное значение для понимания эволюции атмосферы Марса. (По уточнённым данным доля аргона в атмосфере Марса — 1,6 %).

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, удалённого 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 счёт явлений взрывного типа в ядрах галактик, при вспышках сверхновых звёзд и других процессах.

Интересные факты[править | править вики-текст]

  • В отличие от автоматических межпланетных станций серии Маринер корпус советских автоматических межпланетных станций Марс герметичный.
  • В отличие от советских автоматических межпланетных станций Марс в автоматических межпланетных станциях Маринер-6 — Маринер-10 использовано большое количество интегральных схем.
  • Во время тестирования бортовой аппаратуры АМС проекта М-73 было обнаружено, что электроника выходит из строя. Причиной сбоев стали транзисторы 2Т-312 производства Воронежского завода полупроводниковых приборов. (Вводы транзисторов, по рацпредложению для экономии драгоценных металлов, стали делать не из золота, а из алюминия. Оказалось, что такие вводы окислялись примерно через шесть месяцев). Вся аппаратура была практически начинена такими транзисторами. Стоял вопрос о том, запускать АМС без замены транзисторов, которая заняла бы около полугода, или нет. Возможность запуска обсуждали на совещании у Келдыша, с участием представителей НПО Лавочкина. Под давлением руководства, ЦК, Совмина, было принято решение космические аппараты все-таки запускать[15].

Советские и российские космические аппараты для исследования Марса[править | править вики-текст]

Нереализованные проекты[править | править вики-текст]

  • Марс-4НМ — нереализованный проект тяжёлого марсохода, который должен был запускаться сверхтяжёлой ракетой-носителем Н-1, не введённой в эксплуатацию.
  • Марс-5НМ — нереализованный проект АМС для доставки грунта с Марса, которая должна была запускаться одним запуском РН Н-1. Проекты 4НМ и 5НМ были разработаны в 1970 г с целью осуществления около 1975 г.
  • Марс-79 (Марс-5М) — нереализованный проект АМС для доставки грунта с Марса, орбитальный и посадочный модули которой должны были запускаться раздельно на РН «Протон» и стыковаться у Земли для отлёта к Марсу. Проект был разработан в 1977 г с целью осуществления в 1979 г.

Неудачные запуски[править | править вики-текст]

  • Фобос — две АМС для исследования Марса и Фобоса 1989 года нового унифицированного проекта, из которых ввиду отказов одна вышла из-под контроля на пути к планете, а вторая выполнила только часть марсианской программы и не выполнила фобосную.
  • Марс-96 — АМС на базе проекта «Фобос» не была выведена на межпланетную траекторию из-за аварии РН «Протон» в 1996 г.
  • Фобос-Грунт — АМС для доставки грунта с Фобоса нового унифицированного проекта; не была выведена на межпланетную траекторию из-за аварии разгонного блока РН в 2011 г.

Планируемые запуски[править | править вики-текст]

  • Фобос-Грунт 2 — повторная, несколько изменённая миссия АМС для доставки грунта с Фобоса, планируемая к запуску до 2021 г.
  • Марс-нет/MetNet — АМС с 4-мя новыми и 4-мя из проекта «Марс-96» малыми ПМ, планируемая к запуску в 2017 г.
  • Марс-Астер — АМС для изучения Марса и астероидов с 2018 г.
  • Марс-Грунт — АМС для доставки грунта с Марса около 2020—2033 гг.

Примечания[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

Черток Б.Е. Ракеты и люди (в 4-х тт.). — М.: Машиностроение, 1999.

Марков Ю. Курс на Марс. — М.: Машиностроение, 1989. — 216 с. ISBN 5-217-00632-3.

Ссылки[править | править вики-текст]