Советский межпланетный космический аппарат марс 5. Космическая программа "марс"

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.

», 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-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 .

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

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Луна 2019. Китайская лунная программа. Истинный цвет Луны. Кратер Аристарх, кратер Хоука.

✪ Марс 2019, ноябрь. Новое селфи ровера Кьюриосити, обзор панорамы. Вода на древнем Марсе, симуляция.

✪ Марс: подполье (The Mars Underground 2014)

✪ Владимир Сурдин. Марс – великое противостояние. Проект ЭкзоМАРС

✪ Секретные материалы Агентств космических исследований

Субтитры

Серии КА

Космические аппараты первого поколения:

• М-60 («Марс 1960А », «Марс 1960Б ») - пролётные станции проекта 1М . Два запуска в 1960 году были неудачными из-за аварий ракет-носителей.

Космические аппараты второго поколения:

• М-62 («Марс-1 », «Марс 1962А », «Марс 1962B » - 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 в первые дни полёта космического аппарата по межпланетной траектории отказала система ориентации после утечки газа.
• 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 1969А », «Марс 1969В ») - 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 аварий ракет-носителей Протон .

Космические аппараты четвёртого поколения:

• М-71 - Серия М-71 состояла из трёх АМС, предназначенных для изучения Марса как с орбиты ИСМ, так непосредственно на 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 официально именуема 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

«Марс-1»

Технические задачи

Так как для своего времени проект «Марс» являлся первым в истории проектом такого масштаба, как освоение межпланетных пространств в области Земля-Марс, то перед ним вставал ряд технических вопросов - какой мощности и типа понадобятся двигатели и ракеты-носители для выведения на орбиту Земли необходимого полезного груза, как поведёт себя радиосвязь на больших расстояниях, с какими проблемами столкнётся электроника в условиях космической радиации межпланетного пространства в области Земля-Марс и мн. другое.

Исходя из баллистических данных, можно полагать, что 19 июня 1963 года неуправляемый «Марс-1» осуществил первый пролёт на расстоянии примерно 200 тыс. км от Марса и продолжил свой полёт вокруг Солнца.

Научные результаты

Вследствие отказа системы ориентации «Марс-1» не смог осуществить научное исследование Марса и околомарсианского космического пространства с пролётной траектории.

Тем не менее, в задачи первых «Марсов» входил не только пролёт вблизи Марса и непосредственное изучение планеты, но и исследование свойств межпланетного пространства между Землёй и Марсом где физические условия ещё не были известны.

Программа полёта «Марс-1» была выполнена частично, 21 марта 1963 года радиоконтакт с АМС был потерян. В этот момент «Марс-1» преодолел половину пути и находился в более чем ста миллионах километров от Земли, но успел передать важную информацию о межпланетном пространстве на большом расстоянии от нашей планеты . 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) .

«Марс-2», «Марс-3»

Космические аппараты четвёртого поколения (серия М-71 - «Марс-2 »/«Марс-3 »). АМС дублировали друг друга. Каждая АМС состояла из орбитального аппарата (ОА), спускаемого апппарата (СА) и марсоходов ПрОП-М .

Технические задачи

Главная техническая задача миссий «Марс-2 » и «Марс-3 » заключалась в доставке на орбиту и поверхность Марса автоматических марсианских станций и марсоходов, а также дальнейшее осуществление слаженной работы между ними .Помимо всего прочего, в задачи «Марс-2» входила доставка на поверхность Марса капсулы, содержащей вымпел с изображением Государственного герба СССР.

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

«Марс-2»

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) . При подлёте к Марсу от «Марс-2» была отделен спускаемый аппарат, доставивший на поверхность планеты вымпел с изображением Государственного герба СССР .

Спускаемый аппарат АМС «Марс-2». На поверхность планеты был отправлен в ноябре 1971 года. При посадке 27 ноября 1971 года аппарат разбился, став первым рукотворным объектом, доставленным на Марс.

Марсоход АМС «Марс-2» «ПрОП-М». Был утерян вследствие аварии при посадке спускаемого аппарата .

«Марс-3»

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) .

Спускаемый аппарат АМС «Марс-3». На поверхность планеты был отправлен в декабре 1971 года. 2 декабря 1971 года была произведена первая в истории успешная мягкая посадка на поверхность Марса. Вскоре после посадки 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 ).

Марсоход АМС «Марс-3» «ПрОП-М». Был утерян вследствие потери связи со спускаемым аппаратом.

Научные результаты

Научная аппаратура

На борту орбитальных аппаратов «Марс-2» и «Марс-3» находилась научная аппаратура, предназначенная для измерений в межпланетном пространстве, а также для изучения окрестностей Марса и самой планеты с орбиты искусственного спутника:

Научные измерения, исследования и эксперименты

Орбитальные станции «Марс-2» и «Марс-3» свыше 8 мес осуществляли комплексную программу орбитальных исследований Марса. Были проведены и получены следующие измерения и результаты:

Фотографии

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

«Марс-4», «Марс-5», «Марс-6», «Марс-7»

Изучение Марса в 1973-1974 гг, когда четыре советских КА «Марс-4 », «Марс-5 », «Марс-6 », «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», «Марс-5», «Марс-6», «Марс-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», «Маринер-7», «Маринер-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 % . (По уточнённым данным доля аргона в атмосфере Марса - 1,6 %). Содержание аргона 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, 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.

• 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.

Советские и российские космические аппараты для исследования Марса

Нереализованные проекты

• «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.

Частично удачные запуски

• «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 частично выполнила фобосную.
• «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.

« 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:

«Марс-6» (М-73П № 50) - советская автоматическая межпланетная станция серии М-73 по программе «Марс» запущенная 5 августа 1973 года в 17:45:48 UTC. Спускаемый аппарат АМС «Марс-6», в отличие от спускаемого аппарата идентичной по конструкции АМС «Марс-7», совершил посадку на планету.
Космический аппарат «Марс-6» («М-73П» №50) предназначен для доставки исследовательского зонда (АМС) на марсианскую поверхность. Общая масса КА «Марс-6» составила 3880 кг, из них масса научной аппаратуры орбитального отсека – 114 кг, спускаемого аппарата – 1000 кг. Корректирующая двигательная установка заправлена 598,5 кг топлива: 210,4 кг горючего и 388,1 кг окислителя. Масса спускаемого аппарата при входе в атмосферу – 844 кг. Масса автоматической марсианской станции после посадки – 355 кг, из них масса научной аппаратуры – 19,1 кг.
В полете КА М-73П («Марс-6 и 7»), предназначенных для доставки спускаемого аппарата, полностью повторяется схема отделения и десантирования спускаемого аппарата на марсианскую поверхность, которая была разработана для предшествующей экспедиции М-71. Важнейший этап экспедиции - посадка на марсианскую поверхность - осуществляется следующим образом. Вход спускаемого аппарата в атмосферу происходит в заданном диапазоне углов входа, со скоростью около 6 км/с. На участке пассивного аэродинамического торможения устойчивость спускаемого аппарата обеспечивается его внешней формой и центровкой.

Орбитальный (пролетный) аппарат после отделения СА и при последующем сближении с Марсом (в этом заключается отличие от схемы полета М-71) с помощью гироплатформы разворачивается таким образом, что антенны метрового диапазона повернуты для приема сигнала со спускаемого аппарата, а остронаправленная антенна - для передачи информации на Землю. После завершения работы с автоматической марсианской станцией аппарат продолжает полет по гелиоцентрической орбите.
КА «Марс-6» (М-73П №50) запущен с левой пусковой установки площадки №81 космодрома Байконур 5 августа 1973 года в 20 часов 45 минут 48 секунд ракетой-носителем «Протон-К». С помощью трех ступеней ракеты-носителя «Протон-К» и первого включения ДУ разгонного блока КА выведен на промежуточную ОИСЗ (Орбиту Искусственного Спутника Земли) высотой 174,9 км. Вторым включением двигательной установки разгонного блока через ~ 1 час 20 минут пассивного полета осуществлен переход КА на траекторию полёта к Марсу. В 22 часа 04 минуты 09,6 секунды КА отделился от разгонного блока.
13 августа 1973 года выполнена первая коррекция траектории движения. При закладке уставок снялась готовность первого канала БЦВМ САУ, однако при проведении сеанса коррекции она восстановилась. Импульс коррекции составил 5,17 м/с, время работы двигателя на малой тяге – 3,4 секунды, расход топлива – 11,2 кг.
Почти сразу же отказал первый комплект бортового магнитофона ЭА-035. Ситуацию исправили переключением на второй комплект. Однако всего лишь через месяц после старта, 3 сентября 1973 года, на аппарате отказала телеметрия, в результате чего стало невозможно получать информацию в режиме непосредственной передачи по дециметровому каналу, а по сантиметровому можно было передавать информацию только в режиме воспроизведения, причем только информацию с ФТУ и видеомагнитофона. Пришлось изменить технологию управления, и в течение всего перелета выдавать все команды по два-три раза «вслепую», контролируя их прохождение только по косвенным признакам.

М-73П (Спускаемый аппарат)

АМС "Марс-6" достиг окресности планеты Марс 12 марта 1974 г. При подлете к планете станции "Марс-6" была проведена автономно с помощью бортовой системы астронавигации заключительная коррекция траектории ее движения и от станции отделился спускаемый аппарат (на расстоянии 48 000 км от планеты). В расчетное время включилась двигательная установка, обеспечившая перевод СА на траекторию встречи с Марсом. При этом сама станция продолжала полет по гелиоцентрической орбите с минимальным удалением от поверхности планеты около 1600 км. Через 15 минут после отделения сработал тормозной двигатель спускаемого аппарата, а спустя 3,5 часа спускаемый аппарат вошел в атмосферу Марса со скоростью 5600 м/с. Угол входа составил – 11,7 гр.. Сначала торможение шло за счет аэродинамического экрана, а через 2,5 минуты при достижении скорости 600 м/с была введена в действие парашютная система.
На этапе парашютного спуска на высотах от 20 км до поверхности и ниже проводились измерения температуры и давления, а также определялся химический состав атмосферы. В течение 150 секунд результаты передавались на пролетный аппарат, но полезная информация выделена только из сигнала от радиокомплекса спускаемого аппарата.
Весь участок спуска - от входа в атмосферу и аэродинамического торможения до снижения на парашюте включительно - продолжался 5,2 минуты. Во время спуска не было цифровой информации с прибора МХ 6408М, зато была получена информация о перегрузках, изменении температуры и давления.
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%.
Непосредственно перед посадкой связь с спускаемым аппаратом 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.
Спускаемый аппарат произвел посадку в точке с координатами 23.9° ю.ш. и 19.5° з.д. (на границе Жемчужной Земли и Земли Ноя).
Однозначно причину неудачного завершения работы спускаемого аппарата определить не удалось. К наиболее вероятным версиям относятся:

Аппарат разбился, в том числе, по причине отказа радиокомплекса, хотя скорость спуска и работа двигателя мягкой посадки соответствовали расчетным (аппарат был рассчитан на ударное ускорение при посадке 180 g, а в периферийных местах до 240 g);
- к аварийной ситуации привело превышение амплитуды колебаний аппарата под действием марсианской бури в момент включения двигателей мягкой посадки.

На борту станций "Марс-6" и "Марс-7", кроме советской научной аппаратуры, были установлены приборы, изготовленные специалистами Франции.
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.
Программа полета КА «Марс-6» выполнена частично. Программа спускаемого аппарата закончилась провалом.

«Марс-7» (М-73П, СССР)

Космический аппарат «Марс-7» («М-73П» №51) предназначен для доставки исследовательского зонда (АМС) на марсианскую поверхность.
Запуск двух одинаковых аппаратов «Марс-6» и «Марс-7» планировался не только для повышения общей надежности выполнения целевой задачи, но и для исследования поверхности Марса в двух различных районах планеты.
Общая масса КА «Марс-7» составила 3880 кг, из них масса научной аппаратуры орбитального отсека – 114 кг, спускаемого аппарата – 1000 кг. Корректирующая двигательная установка заправлена 598,5 кг топлива: 210,4 кг горючего и 388,1 кг окислителя. Масса спускаемого аппарата при входе в атмосферу – 844 кг. Масса автоматической марсианской станции после посадки – 355 кг, из них масса научной аппаратуры – 19,1 кг.
КА «Марс-7» («М-73П» №51) запущен с правой пусковой установки площадки №81 космодрома Байконур 9 августа 1973 года в 20 часов 0 минут 17,5 секунды ракетой-носителем «Протон-К». Старт к Марсу осуществлен вторым включением двигательной установки разгонного блока Д через ~ 1 час 20 минут пассивного полета по промежуточной околоземной орбите высотой 189?162 км. В 21 час 20 минут 35,3 секунды произошло отделение КА от разгонного блока.
КА «Марс-7» подлетел к Марсу 9 марта 1974 года – раньше, чем «Марс-6», – спустя 212 суток после старта. Уже при закладке уставок на вторую коррекцию не сформировалась готовность первого и третьего каналов БЦВМ С530. Причина та же, что и на остальных аппаратах серии М-73 - отказ ПЗУ команд в БЦВМ из-за транзистора 2Т312.
Решающее негативное влияние на исход экспедиции оказали неправильно рассчитанные уставки на разворот КА перед отделением спускаемого аппарата. По этой причине СА по пролетной траектории прошел в 1400 км от поверхности Марса и ушел в просторы космоса. Целевая задача КА «Марс-7» не была выполнена, хотя, совершая автономный полет, СА еще какое-то время 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.
Программа полета станции «Марс-7» не выполнена.

НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

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.
Научные исследования, проведенные КА «Марс-4, 5, 6, 7», разносторонни и обширны. КА «Марс-4» провел фотографирование Марса с пролетной траектории. Искусственный спутник Марса КА «Марс-5» передал на Землю новые сведения об этой планете и окружающем ее пространстве; с орбиты спутника получены качественные фотографии марсианской поверхности, в том числе цветные. Спускаемый аппарат «Марса-6» совершил посадку на планету, впервые передав на Землю данные о параметрах марсианской атмосферы, полученные во время снижения. КА «Марс-6» и «Марс-7» исследовали космическое пространство с гелиоцентрической орбиты. КА «Марс-7» в сентябре-ноябре 1973 года зафиксирована связь между возрастанием потока протонов и скорости солнечного ветра.
Большая серия экспериментов была посвящена исследованиям поверхности Марса. Проводилось фотографирование планеты с помощью фототелевизионных устройств различного типа. Имеется около 60 фотографий, полученных на АМС "Марс-4", "Марс-5", многие из них очень высокого качества. Они охватывают район, который фотографировал американский космический аппарат "Маринер-9" в период пылевой бури и не смог обеспечить высокое качество съемки. Использовались две камеры: короткофокусная с разрешением около 1 км вблизи перицентра и длиннофокусная с разрешением около 100 м. Кроме того, были получены изображения с помощью сканирующих фотоэлектрических фотометров. Полученные фотографии изучались геологами, а также производился их фотограмметрический анализ. На некоторых фотографиях имеются следы водной эрозии, возраст которых осторожно оценивается величиной меньше одного миллиарда лет. Это является независимым подкреплением гипотезы о колебаниях плотности атмосферы.

НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Инфракрасный (ИК) радиометр на АМС "Марс-5" измерял температуру поверхности. Максимальные зарегистрированные температуры составляют 272 °К и относятся к 13 h 10 m местного времени (район Thaumasia). В зоне терминатора температура падает до 230 °К, а в конце трассы при 21 h 00 m местного времени до 200 °К. Измерения с ИК-радиометром показывают, что тепловая инерция грунта находится в диапазоне 0,004-0,008 кал-град-1 см-2 сек-1/2. Отсюда можно оценить характерную величину размеров зерен грунта - от 0,1 до 0,5 мм. С другой стороны, фотометрические и поляриметрические измерения показывают, что эти зерна имеют микроструктуру более мелкого масштаба (порядка микрона).
Состав грунта и его структура определяют отражательную способность планеты в диапазоне от 0,3 до 4 мкм. Длинноволновый участок этого интервала исследовался с помощью инфракрасного спектрометра. Получено несколько сотен спектров в интервале от 2 до 5 мкм. Наиболее характерной их деталью является присутствие полосы кристаллизованной воды около 3,2 мкм. Совокупность спектроскопических, фотометрических и поляризационных свойств марсианского грунта согласуется с предположением о силикатном составе (окисленный базальт) с небольшой примесью гетита.
Гамма-спектрометр на "Марсе-5" позволил получить спектры гамма-излучения марсианских пород, которые дают представление об их характерном составе.
C помощью АМС "Марс-5" были продолжены исследования магнитного поля на вечерней и ночной стороне планеты. Эти исследования позволили установить, что в окрестности планеты Марс образуется ударный фронт. За ударным фронтом наблюдается характерная переходная область, где наблюдается усиленное флуктуирующее поле со стороны планеты. Переходная область ограничена более регулярным и возрастающим при приближении к перицентру магнитным полем. Это поле на высоте 1100 км составляет около 30 гамм. При удалении станции от перицентра наблюдалось последовательное пересечение характерных областей в обратном порядке. Совокупность данных о величине и топологии магнитного поля, положении ударного фронта и интенсивности солнечного ветра может быть объяснена наиболее естественным образом при допущении, что планета Марс обладает собственным магнитным полем с моментом М = 2,47·1022 гаусс*см-3 и напряженностью поля на экваторе Н = 64 гамм. На высотах полета спутника поле деформировано действием солнечного ветра. Северный полюс марсианского диполя находится в северном полушарии, а ось диполя наклонена к оси вращения Марса на угол 15-20°.
Анализ ионных и электронных энергетических спектров, полученных с помощью приборов АМС "Марс-5", показал, что вблизи планеты существуют три пересекаемых спутником зоны с существенно различными свойствами плазмы. В первой зоне регистрируются спектры, соответствующие невозмущенному солнечному ветру, а во второй зоне - переходной области за фронтом ударной волны. Третья плазменная область лежит внутри шлейфа магнитосферы Марса и в некоторых отношениях сходна с так называемым плазменным слоем в шлейфе земной магнитосферы.
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 твердой 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 освещенном диске планеты могут быть использованы для изучения ее рельефа.
Два эксперимента на АМС "Марс-5" были посвящены исследованию химического состава атмосферы Марса - измерение содержания водяного пара и озона. Данные по измерению содержания Н2O свидетельствуют: содержание Н2O в некоторых областях Марса достигает 80 мкм осажденной воды, т. е. значительно больше, чем наблюдалось в 1971-72 гг. (данные "Марс-3", "Маринер-9": 10 - 20 мкм); имеются значительные пространственные вариации - в областях, расположенных на расстоянии несколько сот км, содержание Н2О в атмосфере может различаться в два - три раза. Наиболее высокая влажность атмосферы наблюдалась западнее пересеченной местности в области Araxes. Второй эксперимент уверенно обнаружил небольшие количества озона в атмосфере - около 10-5% по объему. Высота озонного слоя около 30 км. Этот результат имеет важное значение для понимания фотохимических процессов в атмосфере планеты.
Исследования магнитного поля в околомарсианском пространстве, проведенные КА «Марс-5», 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.
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 межзвездного 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. 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-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.