Хронология исследования марса космическими аппаратами. Марс (космическая программа) Ссср на марсе

06.04.2024

В 1973 году ожидалось очередное сближение Марса с Землей, правда, не максимальное. Красная планета подходила к нашей на расстояние 66 млн. км. Конечно же, таким благоприятным моментом нужно было обязательно воспользоваться. К нему готовились исследователи разных стран, в том числе и Советского Союза. В отличие от предыдущей экспедиции, которая состоялась в 1971 году, в этот раз решено было послать сразу четыре станции к Марсу.

Планом полета предусматривалось выведение к Марсу двух основных станций и двух дублирующих. Основная связка – это АМС «Марс -4» и «Марс-6», дублирующая это АМС «Марс-5» и «Марс-7». В отличие от предыдущего полета, когда от станций отделялся спускаемый аппарат, а сами они выводились на орбиту Марса, в нынешней экспедиции была применена другая схема – было решено разделить функции выхода на орбиту и доставки спускаемого аппарата. Планировалось, что одна станция должна будет только выйти на марсианскую орбиту, проводить исследования поверхности и обеспечивать связь посадочных модулей с Землей. Другая же должна доставить спускаемый аппарат на поверхность Марса.

В результате было решено, что АМС «Марс-4,5» будут выполнять роль орбитальных станций и находиться на марсианской орбите, а АМС «Марс-6,7» должны были осуществить доставку спускаемых аппаратов на поверхность. Далее спускаемые аппараты должны были поддерживать связь с предварительно выведенными и вращающимися вокруг Марса станциями. Сама программа получила название «Марсианский квартет», по числу станций участвующих в этой экспедиции.

Сразу стоить отметить, что программа закончилась неудачей. Как основной, так и дублирующей связки. Причиной неудачи, как считается, стал выход из строя электронных компонентов научной аппаратуры. В то время на космические аппараты ставились транзисторы, которые после определенного срока эксплуатации выходили из строя. Их замена на более дорогие требовала времени, но под давлением тогдашнего руководства страны, которое не послушалось ученых и не перенесло запуск «марсианского квартета», станции запустили. Как результат, огромное количество денег, усилий и времени пошло коту под хвост.

События в этом полете развивались следующим образом. Первой была запущена станция «Марс-4». Предназначалась для фотографирования и исследования поверхности, а также обеспечения радиосвязи между спускаемым аппаратом «Марс-6 или -7» и Землей. Станция стартовала 21 июля 1973г и благополучно добралась к Марсу 10 февраля 1974г, но на орбиту не вышла. Причиной стал сбой в системе управления двигательной установки. Банально не удалось выполнить торможение в нужный момент времени. Станция пролетела мимо планеты на расстоянии около 1900 км от ее поверхности. Станции все же удалось провести фотографирование и передать на Землю около 50 снимков с разрешение 100м.

Далее была запущена АМС «Марс-5». Ее предназначение было таким же, как у «Марс-4». Конструктивно обе станции были близнецами. Основным узлом считались топливные баки, к которым крепились двигатели, солнечные батареи и другое оборудование. Масса станции 4000 кг. Масса топлива для проведения коррекций во время полета составляла 43 %, а научная аппаратура 3% от общей массы.

Стартовав 25 июля того же года, станция смогла добраться к Марсу и была выведена на его орбиту 12 февраля 1974г. Параметры орбиты были следующими – максимальная точка удаления около 32500км, максимальная точка сближения около 1760 км. Период обращения 25часов. Но, сразу же, после этого приборный отсек станции оказался разгерметизирован. Станция проработала чуть больше двух недель, передав последний раз информацию 28 февраля.

АМС «Марс-6,7». Станции со спускаемыми аппаратами.

После того, как была утрачена связь с обеими орбитальными станциями, о каких-либо серьезных исследованиях марсианского грунта рассчитывать не приходилось, а именно это и считалось основной задачей экспедиции. Во время ее проведения предстояло доставить на поверхность Марса спускаемые аппараты, в которых основная аппаратура предназначалась для исследования грунта.

Шестая марсианская станция стартовала 5

августа 1973г. Но уже во время полета отказывает телеметрия. Тем не менее аппарат удалось довести до Марса с помощью фототелевизионного устройства и видеомагнитофона. Это произошло 12 марта 1974г. Более того, из всех четырех запущенных станций, работу шестой можно считать самой успешной. «Марс-6» удалось таки правильно соориентировать относительно Марса, и произвести отделение спускаемого аппарата, который в свою очередь передал на Землю данные об атмосфере планеты.

Но мягко посадить его на поверхность не удалось. Непосредственно перед посадкой, поступавшая информация с его борта, свидетельствовала о значительных перегрузках, резком увеличении давления и изменениях температуры. Связь с ним была утеряна еще до посадки. Возможно, он разбился по причине отказа радиокомплекса.

Старт седьмой марсианской станции состоялся 9 августа 1973г. Она благополучно долетела к Красной планете 9 марта 1974г. Однако неправильно рассчитанные уставки, отказ электронных компонентов, привели к тому, что спускаемый аппарат, после отделения от станции, пролетел в 1300 километрах от поверхности Марса.

После этой неудавшейся экспедиции было принято решение прекратить исследования Марса с помощью космических аппаратов. Последняя марсианская программа Советского Союза была связана с исследованиями Фобоса, спутника Марса. Две станции были запущены в 1988 году. Но по причине отказа систем управления, обе они потеряли связь с Землей.

июнь 2015. Байбиков Вадим Вадимович для

« 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.

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:

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.

Марс-2 - советская автоматическая межпланетная станция (АМС) четвёртого поколения космической программы «Марс». Одна из трёх АМС серии М-71. Марс-2 предназначена для исследования Марса как с орбиты, так непосредственно с поверхности Марса. АМС состояла из орбитальной станции - искусственного спутника Марса и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией.
Первая в мире попытка мягкой посадки спускаемого аппарата на Марс (неудачная). Первый спускаемый аппарат, достигший поверхности Марса.
Марс-2 разработана в НПО имени С. А. Лавочкина.

МАРС-2

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)

Конструкция аппарата:

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 и Землю.

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.
Система управления разработана и изготовлена НИИ автоматики и приборостроения. Масса системы управления 167 кг, потребляемая мощность 800 ватт. Прототипом системы управления являлась вычислительная система лунного орбитального корабля ядром которой была БЦВМ С-530 на элементах типа «Тропа».

Запуск и итоги миссии:

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 19:22:49 МСК 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. Марс-2 стала первая в СССР и мире успешно запущенная к Марсу многотонная АМС.
Спускаемый аппарат Марса-2 был отстыкован 27 ноября 1971 года когда АМС подлетала к планете, до торможения орбитальной станции и перехода её на орбиту спутника Марса. 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 Марс-2 стал первым искусственным предметом на планете.

ПРОЕКТ М-71

Орбитальная станция после отделения спускаемого аппарата выполнила 27 ноября 1971 года торможение и вышла на орбиту искусственного спутника Марса с периодом обращения 18 часов.
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.
Большая пылевая буря началась 22 сентября 1971 г. 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.
Из-за плохого качества телеметрии почти все научные данные спутника потеряны. 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.

«Марс-3» (СССР)

Конструктивно "Марс-3" и "Марс-2" были аналогичны и дублировали друг друга на случай возможного сбоя. На аппаратах находились 2 фототелевизионные камеры с различными фокусными расстояниями для фотографирования поверхности Марса, а на "Марсе-3" также аппаратура "Стерео" для проведения совместного советско-французского эксперимента по изучению радиоизлучения Солнца на частоте 169 МГц. В составе КА был орбитальный отсек и спускаемый аппарат.
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.
В состав автоматической марсианской станции входил марсоход ПрОП-М (Прибор оценки проходимости - Марс).

ПрОП-М (Прибор оценки проходимости - Марс)

МАРС-3

Используя опыт работы с «Луноходом», конструкторы Института транспортного машиностроения (ВНИИ-ТРАНСМАШ) под руководством А.Л. Кемурджиана создали небольшого, размером 25 см х 22 см х 4 см и массой 4,5 кг, робота, которому предстояло высадиться на Марс.
Задачи у этого мини-марсохода были скромные - он должен был пройти лишь небольшое расстояние, оставаясь соединенным с посадочным аппаратом кабелем длиной 15 м. Свойства марсианского грунта были неизвестны, поэтому, чтобы не провалиться в пыль или песок, марсоходу были сделаны стальные опоры в виде лыж.
На нем был установлен конический штамп, вдавливание которого в грунт дало бы сведения о прочности марсианской поверхности. По следам от лыж, зафиксированным на телевизионной панораме, также можно было бы судить о механических свойствах грунта. На грунт, в область видимости телекамер, его помещал манипулятор.

Движение осуществлялось следующим образом: опираясь на лыжи, корпус переносился вперед,аппарат садился на днище и лыжи перемещались на следующий шаг. Поворот производился путем перемещения лыж в разные стороны. В случае, если аппарат встречал препятствие (касание двухконтактного бампера спереди), он самостоятельно делал маневр объезда: отход назад, поворот на некоторый угол, движение вперед.

Схема спуска марсохода на грунт и движение с препятствиями.

МАРС-3

Каждые 1,5 метра предусматривалась остановка для подтверждения правильности курса движения. Этот элементарный искусственный интеллект был необходим для марсианских подвижных аппаратов, так как сигнал от Земли до Марса идет от 4 до 20 минут, а это слишком долго для подвижного робота. К моменту прихода команд с Земли, ровер, возможно, уже вышел бы из строя.

Запуск и итоги миссии:

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. 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. До момента сближения с Марсом полёт проходил по программе. Прилёт станции к планете совпал с большой пылевой бурей.
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.

МАРС-3

Через 15 минут сработал твёрдотопливный двигатель перевода спускаемого аппарата с пролётной траектории на траекторию встречи с Марсом. Получив дополнительную скорость, равную 120 м/с, 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 километров в секунду 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.

Схема посадки на Марс:
1 - отделения СА;
2 - перевод СА с пролетной траектории на траекторию спуска;
3 - закрутка и отделение фермы с агрегатами системы управления;
4 - прекращение закрутки;
5 - аэродинамическое торможение;
6 - введение парашютной системы и отделение тормозного конуса;
7 - условная граница атмосферы;
8 - основной парашют;
9 - вытяжной парашют;
10 - отделение и увод парашюта, включение ДУ мягкой посадки,
отделение и увод ДУ мягкой посадки, посадка АМС;
11 - наддув вытеснительного мешка и отделение защитного корпуса от АМС;
12 - раскрытие лепестков, антенн и механизмов; передача информации с поверхности Марса на ИСМ

ПРОЕКТ М-71

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. 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. 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 малоизучен, 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 наше время после уточнённых расчётов выдвинута версия, что причиной потери сигнала был уход орбитальной станции из зоны видимости антенны СА.

Орбитальная станция после отделения спускаемого аппарата выполнила 2 декабря 1971 года торможение и вышла на нерасчетную 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).

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 поводились ИК-радиометрия, фотометрия, измерения состава атмосферы, магнитного поля и плазмы. . Одна из трёх АМС серии М-71. Марс-2 предназначена для исследования Марса как с орбиты, так непосредственно с поверхности планеты. АМС состояла из орбитальной станции - искусственного спутника Марса и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией.

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.