ИСТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
МАРСА
(до 1990-х годов)
1. СОВЕТСКИЕ СТАНЦИИ
"Марс"
- серия советских автоматических межпланетных станций (АМС), запускаемых к
планете Марс
начиная с 1962.
"Марс-1"
запущен 1 ноября 1962, масса 893,5 кг, длина 3,3 м, диаметр
корпуса 1,1 м. "М.-1" имел 2 герметичных отсека: орбитальный с
основной бортовой аппаратурой, обеспечивающей полёт к Марсу; планетный с научными приборами,
предназначенными для исследования Марса
при близком пролёте. Задачи полёта: исследование космического пространства,
проверка радиолинии на межпланетных расстояниях, фотографирование Марса. Последняя ступень ракеты-носителя с АМС
была выведена на промежуточную орбиту ИСЗ и обеспечила старт и необходимое
приращение скорости для полёта к Марсу.
Активная система астроориентации имела датчики
земной, звёздной и солнечной ориентации, систему исполнительных органов с
управляющими соплами, работающими на сжатом газе, а также гироскопические
приборы и логические блоки. Большую часть времени в полёте поддерживалась
ориентация на Солнце для освещения солнечных батарей. Для предусмотренной
коррекции траектории полёта станция была снабжена жидкостно-реактивным
двигателем и системой управления. Для связи имелась бортовая радиоаппаратура
(частоты 186, 936, 3750 и 6000 Мгц), которая обеспечивала измерение
параметров полёта, приём команд с Земли, передачу телеметрической информации в
сеансах связи. Система терморегулирования поддерживала стабильную температуру
15-30 °С. За время полёта с "М.-1" проведён 61 сеанс радиосвязи, на
борт передано более 3000 радиокоманд. Для траекторных измерений, кроме
радиотехнических средств, был использован телескоп диаметром 2,6 м
Крымской астрофизической обсерватории. Полёт "М.-1" дал новые данные
о физических свойствах космического пространства между орбитами Земли и Марса (на расстоянии от Солнца 1-1,24 а. е.), об интенсивности
космического излучения, напряженности магнитных полей Земли и межпланетной
среды, о потоках ионизированного газа, идущего от Солнца, и о распределении
метеорного вещества (станция пересекла 2 метеорных потока). Последний сеанс
состоялся 21 марта 1963 при удалении станции от Земли на 106 млн. км.
Неисправность системы ориентации нарушила направленность антенн на Землю и не
позволила далее осуществлять радиосвязь. Сближение с Марсом наступило 19 июня 1963 (от Марса
около 197 тысяч км), после чего "М.-1" вышел на
гелиоцентрическую орбиту с перигелием около 148 млн. км и афелием около
250 млн. км.
"Марс-2"
и "Марс-3" запущены 19 и 28 мая 1971, совершили
совместный полёт и одновременные исследования Марса.
Вывод на траекторию полёта к Марсу
осуществлен с промежуточной орбиты ИСЗ последними ступенями ракет-носителей. Их
конструкция и состав аппаратуры существенно отличаются от "М.-1".
Масса "М.-2" ("М.-3") 4650 кг. Конструктивно
"М.-2" и "М.-3" аналогичны, имеют
орбитальный отсек и спускаемый аппарат. Основные устройства орбитального
отсека: приборный отсек, блок баков двигательной установки, корректирующий
реактивный двигатель с узлами автоматики, солнечная батарея, антенно-фидерные
устройства и радиаторы системы терморегулирования. Спускаемый аппарат -
автоматическая марсианская станция, оборудованная системами и устройствами,
обеспечивающими отделение аппарата от орбитальной станции, переход его на
траекторию сближения с планетой, торможение, спуск в атмосфере и мягкую посадку
на поверхность Марса. Автоматическая
марсианская станция была снабжена приборно-парашютным контейнером,
аэродинамическим тормозным конусом и соединительной рамой, на которой размещен ракетный двигатель. Перед полётом спускаемый
аппарат был подвергнут стерилизации. Станции для
обеспечения полёта имели ряд систем. В состав системы управления, в отличие от
"М.-1", дополнительно входили: гиростабилизированная платформа (ГСП);
бортовая цифровая вычислительная машина (БЦВМ) и система космической
автономной навигации (СКАН). Кроме ориентации на Солнце, при достаточно
большом удалении от Земли (около 30 млн. км) проводилась одновременная
ориентация на Солнце, звезду Канопус и Землю.
Работа бортового радиотехнического комплекса для
связи с Землёй осуществлялась в дециметровом и
сантиметровом диапазонах, а связь спускаемого аппарата с орбитальной частью
станции - в метровом.
Источником энергопитания служили 2 солнечные батареи
и буферная аккумуляторная батарея. На спускаемом аппарате устанавливалась
автономная химическая батарея. Система терморегулирования активная, с
циркуляцией газа, заполняющего приборный отсек. Спускаемый аппарат имел
экранно-вакуумную теплоизоляцию, радиационный нагреватель с регулируемой
поверхностью и электронагреватель. Двигательная установка многоразового
действия.
В орбитальном отсеке 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.
На "М.-2" и "М.-3" находились 2
фототелевизионные камеры с различными фокусными расстояниями для
фотографирования поверхности Марса, а
на "М.-3" также аппаратура "Стерео" для проведения
совместного советско-французского эксперимента по изучению радиоизлучения
Солнца на частоте 169 Мгц.
В спускаемом аппарате была установлена аппаратура для
измерения температуры и давления атмосферы, масс-спектрометрического
определения химического состава атмосферы, измерения скорости ветра,
определения химического состава и физико-механических свойств поверхностного
слоя, а также получения панорамы с помощью телевизионных камер.
Полёт станций к Марсу
продолжался более 6 мес, с "М.-2"
проведено 153, с "М.-3" - 159 сеансов радиосвязи, получен большой
объём научной информации. На расстоянии около 20 млн. км от Земли
обнаружен "хвост" её магнитного поля. С увеличением расстояния от
Солнца наблюдалось уменьшение электронной концентрации в межпланетной среде, а
электронная температура оказалась в несколько раз меньше, чем вблизи Земли.
Траектория полёта "М.-2" прошла на расстоянии 1380 км от
поверхности Марса. При
подлёте к Марсу от "М.-2"
была отделена капсула, доставившая на поверхность планеты вымпел с изображением
Государственного герба СССР. 27 ноября 1971 двигательная установка
"М.-2" была включена и станция перешла на орбиту спутника Марса с периодом обращения 18 ч. 8 июня,
14 ноября и 2 декабря 1971 проведены коррекции "М.-3".
Отделение спускаемого аппарата осуществлено 2 декабря в 12 ч 14 мин
по московскому времени на расстоянии около 50 тысяч км от Марса. Через 15 мин, когда расстояние
между станцией и спускаемым аппаратом было не более 1 км, спускаемый
аппарат перешёл на траекторию встречи с планетой. Спускаемый аппарат двигался
4,5 ч к Марсу и в 16 ч 44
мин вошёл в атмосферу планеты. Спуск в атмосфере до поверхности
продолжался немногим более 3 мин. Спускаемый аппарат совершил посадку в
южном полушарии Марса в районе с
координатами 45° ю. ш. и 158°
з. д. На борту аппарата установлен вымпел с изображением Государственного герба
СССР. Орбитальная станция "М.-3" после отделения спускаемого аппарата
двигалась по траектории, проходящей на расстоянии 1500 км от поверхности
Марса. Тормозная двигательная установка
обеспечила переход её на орбиту спутника Марса
с периодом обращения около 11 сут. 2 декабря в 16 ч 50 мин
35 сек началась передача видеосигнала с поверхности
планеты. Сигнал был принят приёмными устройствами орбитальной станции и в
сеансах связи 2-5 декабря передан на Землю. Подробнее про
Станции свыше 8 мес
осуществляли комплексную программу исследований Марса
с орбит его спутников. За это время станция "М.-2" совершила 362
оборота, "М.-3" - 20 оборотов вокруг планеты. Исследования
свойств поверхности и атмосферы Марса
по характеру излучения в видимом, инфракрасном, ультрафиолетовом диапазонах
спектра и в диапазоне радиоволн позволили определить температуру поверхностного
слоя, установить её зависимость от широты и времени суток; на поверхности
выявлены тепловые аномалии; оценены теплопроводность, тепловая инерция,
диэлектрическая постоянная и отражательная способность грунта; измерена
температура северной полярной шапки (ниже -110 °С). По данным о
поглощении инфракрасной радиации углекислым газом получены высотные профили
поверхности по трассам полёта. Определено содержание водяного пара в различных
областях планеты (примерно в 5 тысяч раз меньше, чем в земной атмосфере).
Измерения рассеянной ультрафиолетовой радиации дали сведения о структуре
атмосферы Марса (протяжённость, состав,
температура). Методом радиозондирования определены давление и температура у
поверхности планеты. По изменению прозрачности атмосферы получены данные о
высоте пылевых облаков (до 10 км) и размерах пылевых частиц (отмечено
большое содержание мелких частиц - около 1 мкм). Фотографии позволили
уточнить оптическое сжатие планеты, построить профили рельефа по изображению
края диска и получить цветные изображения Марса,
обнаружить свечение атмосферы на 200 км за линией терминатора, изменение
цвета вблизи терминатора, проследить слоистую структуру марсианской атмосферы.
В 1973 запущены АМС "Марс-4"
(21 июля), "Марс-5" (25
июля), "Марс-6" (5 августа),
"Марс-7" (9 августа) для
комплексного исследования Марса с
пролётной траектории, с орбиты его искусственного спутника и непосредственно на
планете. Для этого предусматривается создание искусственного спутника Марса и доставка на поверхность планеты спускаемого
аппарата. Цель полёта: определение физических характеристик грунта, свойств
поверхностной породы, экспериментальная проверка возможности получения
телевизионных изображений и др.
Впоследствии для исследования Марса направлялись
советские станции "Фобос" (1989) и российско-европейские
"Марс-96" (1996) и "Бигль-2" (2003), но они оказались
неудачными.
2. АМЕРИКАНСКИЕ СТАНЦИИ
"Маринер"
"Mariner" - серия американских автоматических
межпланетных станций (АМС) для исследования Венеры и Марса; программа их разработки
и запусков (см. таблицу). Работы по программе "М." начались в 1960.
Первые АМС создавались в пролётном варианте и в основном однотипны, за
исключением "М.-1" и "М.-2", которые были созданы на основе
ранее разработанных лунных аппаратов "Рейнджер". На
"М." размещены: радиотехническое оборудование, программно-временное
устройство, система ориентации и стабилизации, энергетическая установка,
система терморегулирования, корректирующая двигательная установка,
телевизионные камеры (за исключением "М.-1" и "М.-2").
На "М." установлены многочисленные научные
приборы: магнитометр служит для измерения напряжённости магнитного поля,
ионизационная камера - для исследования космических лучей, детектор солнечной
плазмы - для регистрации протонов, детектор метеорных частиц - для определения
их количества движения и исследования распределения вблизи Земли
("М.-1" - "М.-5"). Комплект радиационных детекторов состоит
из 3 счётчиков Гейгера - Мюллера, ультрафиолетового фотометра, зондирующего
приёмника. "М.-8" и "М.-9" созданы
на базе аппаратов "М.-6" и "М.-7". На них дополнительно
размещены: ультрафиолетовый спектрометр для определения газового состава
атмосферы и ионосферы, в частности распределения озона, а также для
исследования водородной короны; инфракрасный спектрометр для фиксирования
температуры нижних слоев атмосферы, изучения распределения паров воды,
регистрации веществ, находящихся в атмосфере в незначительных количествах, а
также для исследования поверхности планеты. Инфракрасный радиометр служит для
определения тепловой инерции (скорости остывания и нагрева) и состава
поверхности, поисков термических аномалий, а также для получения данных,
которые используются при анализе телевизионных изображений поверхности планет.
АМС "М.-8" и "М.-9" имеют также устройства для
радиозондирования на различных частотах, комплект датчиков
("телескоп") для регистрации космических лучей, детектор
рентгеновского излучения и другие приборы.
Запуски осуществлялись ракетами-носителями
"Атлас-Аджена В" ("М.-1", "М.-2"),
"Атлас-Аджена Д" ("М.-3" -
"М.-5"),"Атлас-Центавр"("М.-6"
- "М.-10").
Полёты
американских автоматических межпланетных станций "Маринер"
|
|
|
|
Орбита |
|
|||
|
|
|
|
Период
обращения, сут |
перицентр,
км |
|
|
|
|
"М.-3" |
5.11.1964 |
260,8 |
448 |
147-106 |
Через 10 часов после старта связь с
"М.-3" прекратилась. Искусственный спутник Солнца. |
|
|
|
"М.-4" |
28.11.1964 |
260,8 |
567,11 |
165,9-106 |
Пролёт около Марса 15.7.1965 на расстоянии
9850 км. Связь с "М.-4" поддерживалась до 20.12.1967. Искусственный спутник Солнца. |
|
|
|
"М.-6" |
24.2.1969 |
412,8 |
- |
- |
Пролёт около Марса 31.7.1969 на расстоянии
3430 км. Искусственный спутник Солнца. |
|
|
|
"М.-7" |
27.3.1963. |
412,8 |
- |
- |
Пролёт около Марса 5.8.1969 на расстоянии
3430 км. Искусственный спутник Солнца. |
|
|
|
"М.-8" |
8.5.1971 |
1000 |
- |
- |
Ракета-носитель с АМС "М.-8"
вышла из-под контроля и упала в Атлантический океан. |
|
|
|
"М.-9" |
30.5.1971 |
1000 |
12,34 |
1390 |
13.11.1971 стал первым искусственным
спутником Марса. В период с 13.11.1971 по 27.10.1972 сделано 7329 фотоснимков
с поверхности Марса, а также снимки спутников Марса - Деймоса и Фобоса. |
|
|
20 августа и 9 сентября 1975 года были запущены
станции
20 июля и 3 сентября 1976 года аппараты совершили
мягкую посадку на Марсе и начали телевизионную съемку планеты. Исследования
грунта показали его высокую активность, которая, правда, имеет
скорее всего химическую, а не биологическую природу. Сейсмометр, установленный
на аппаратах, обнаружил колебания, которые могут указывать на наличие у Марса
сейсмической активности.
Аппараты работали до 1979 года. В январе 1979 года
сосстоялся международный коллоквиум по Марсу, где были сделаны следующие
итоговые выводы относительно результатов исследований:
1) каналы и каньоны на поверхности Марса образовались
под действием водных потоков в прошлые эпохи
2) северная полярная шапка Марса состоит из водяного
льда
3) очень разреженная атмосфера на 96% состоит из
углекислого газа. Содержание водяного пара в атмосфере Марса - меньше, чем в
атмосфере самых сухих пустынь Земли
4) на Марсе нет жизни в ее земном понимании. Однако
категорического ответа на вопрос о жизни на Марсе пока нет
Последующие исследования:
1) аппарат "Пасфайндер" с марсоходом
"Соджорнер" (1997)
2) европейский орбитальный зонд "Марс-экспресс"
(2003-2004)
3) марсоходы "Спирит" и
"Оппортунити" (2003-2004)
Назад: