Марсианские хроники. Часть 3

Сокращения в тексте:

  • КА — Космический Аппарат.
  • ПМ — Посадочный модуль.
  • ИСМ — Искусственный спутник Марса.

Все части хронологии марсианских миссий.

С 1975 года по 1988 к Марсу не был отправлен ни один космический аппарат, таким образом в марсианских хрониках образовалось пустое окно продолжительностью более 12-ти лет.

Из космических проектов СССР в этот период стоит отметить проект «Вега», в котором одним удачным выстрелом (точнее двумя, «Вега-1″ и «Вега-2″) были убиты два зайца: Венера и редкая в наших краях гостья — комета Галлея. Каждым из двух аппаратов на Венеру был сброшен посадочный модуль и аэростатный зонд, а затем впервые в истории с близкого расстояния была исследована комета Галлея.

США удовлетворённые результатами миссии «Викинг», работали над другими проектами. В частности, был реализован великолепный проект «Вояджер», в котором благодаря имевшему место «параду планет» удалось убить одним выстрелом сразу четырёх зайцев: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В проекте так же участвовало два космических аппарата, «Вояджер-1″ до сих пор посылает радиосигналы с расстояния почти 20 миллиардов(!) километров. Но, вернёмся к теме исторической хроники исследования Марса.

Хронология марсианских миссий.

К 1988-му году в СССР был подготовлен проект «Фобос». Из названия ясно, что его основной целью было исследование одного из двух спутников красной планеты — Фобоса.

Программа «Фобос» (1988 г.)

  • Два практически одинаковых КА (с небольшими различиями в приборном оснащении) должны были выйти на орбиту вокруг Марса, в практически повторяющую орбиту Фобоса, зависнуть над Фобосом на высоте нескольких десятков метров.

    КА "Фобос-2" над поверхностью спутника Марса Фобос

    Программа пролёта КА "Фобос-2" над поверхностью Фобоса. Сброс долгоживущей и прыгающей станций.

  • Провести лазерную спектроскопию поверхности (спектральный анализ облачка испарений, возникающего при выстреле по поверхности мощным лазером).
  • Сбросить на поверхность долговременную стационарную станцию с радиомаяком для точных измерений расстояния от Фобоса до Земли (точность до 5 метров) и множеством других приборов (в частности, телекамеры — для передачи фотографий места посадки, сейсмограф — для регистрации деформаций Фобоса под воздействием марсианской гравитации, виброметр — для фиксирования падений метеоров).
  • Сбросить на Фобос прыгающий зонд — «Шар» (для изучения физико-механических свойств грунта в разных точках поверхности).
  • Множество других исследований (рентгеновские фотографии Солнца, исследование солнечного ветра, исследование плазменных волн в межпланетном и около-марсовом пространстве, фотографирование Марса и Фобоса, исследование магнитного поля и атмосферы Марса, а также исследование гамма-всплесков дальнего космоса).

Как вышло на практике:

грустный смайл, неудачафлаг сссрФобос-1.

Запуск — 7 июля 1988 года. 16 июля — первая коррекция направления движения.

29 августа — отправка команды на включение гамма-спектрометра.

"Фобос-1" и "Фобос-2". Космический аппарат третьего поколения серии Ф1 (масса 5 т). Проектировался как базовая модель для самых разных космических миссий. В отличие от предыдущих, этот КА имел свой разгонный блок.

1 сентября — потеря сигнала КА. Оказалось, что в отправленной без предварительного тестирования на симуляторе команде была ошибка (пропущена буква «V»), из-за этого вместо включения спектрометра произошло отключение системы ориентации солнечных панелей. Аккумуляторы станции разрядились, связь была потеряна.

3 ноября — последняя безуспешная попытка связаться с «Фобосом-1″.

Результат: Менее чем за месяц работы этот космический аппарат успел передать почти 150 снимков солнца в рентгеновском диапазоне, что позволило наиболее детально, на тот момент времени, изучить различные слои солнечной атмосферы.

весёлый и грустный смайлы, полууспехФобос-2.

Старт — 12 июля 1988 г.

29 января 1989 г. — выход на орбиту искусственного спутника Марса. Полёт к Марсу прошёл не совсем гладко — бортовой компьютер регулярно зависал, так же отказал один из радиопередатчиков (всё та же проблема с качеством микросхем, о чём шла речь во второй части «марсианских хроник»).

Фобос на фоне Марса, фото КА "Фобос-2"

Фобос на фоне Марса

Несколько корректировок орбиты (последняя — 21 марта) для синхронизации с движением Фобоса и приближением к нему. Исследование и фотографирование Марса, а затем Фобоса с расстояний 860, 320 и 25 марта — 190 км.

Сброс станций на Фобос был запланирован на 4 апреля, но 27 марта контроль над управлением КА был безвозвратно потерян. Ещё некоторое время принимался слабый сигнал из которого можно было догадаться, что аппарат хаотически вращается.

Скорее всего в очередной раз произошло зависание бортового компьютера, причём на этот раз основного и запасного каналов, соответственно,  потеря ориентации и закручивание станции в пространстве.

Вторая, менее вероятная причина — попадание в аппарат микрометеорита. Как оказалось, вслед за Фобосом стелется шлейф космической пыли и микрочастиц.

тень от Фобоса на поверхности Марса. "Фобос-2"

"НЛО" на последнем снимке, КА "Фобос-2"

Третья, совсем маловероятная причина — вмешательство инопланетян. Такая причина обсуждалась особенно бурно в то время, поскольку на фоне успехов СССР в других космических программах хроническое невезение в марсианских исследованиях стало выглядеть уже подозрительно. Масла в огонь подбросили последние фотографии, полученные с «Фобоса-2″, на которых просматривалось странное вытянутое образование недалеко от спутника красной планеты, которое при некотором воображении можно было принять за корабль инопланетян. Говорили даже, что сам Фобос — это космическая станция марсиан, стоящая на страже планеты и атакующая мирные космические аппараты землян (американских «Викингов» они, правда, не тронули).

Однако, странный объект на снимках удалось объяснить техническими причинами — это тень от Фобоса на поверхности Марса, которая вследствие движения самого Фобоса и КА по орбите над планетой растягивается на снимке, так как использовавшаяся телекамера работала по принципу сканирования изображения, что занимало некоторое время, за которое тень успевала переместиться.

грустный смайл, неудачафлаг сссрMars Observer (1992 г.)

Mars Observer

КА Mars Observer - самый дорогой проект NASA (960 длн. долл.) Масса - 2,5 т.

Один из самых дорогостоящих проектов NASA — почти миллиард долларов. И хотя связь с этим КА была потеряна за пару дней до выхода на орбиту искусственного спутника Марса, эти деньги нельзя считать выброшенными на ветер — новейшие космические технологии, разработанные специально для этой миссии, были использованы в последующих проектах.

Марсианский сфинкс. Лицо Марса

Марсианский сфинкс. Фото КА "Viking-1"

Научная аппаратура, которой был напичкан  Mars Observer («Наблюдатель за Марсом»), охватывала почти весь диапазон электро-магнитных волн. Этот КА должен был в течение минимум четырёх лет находиться на около-полярной орбите красной планеты и сканировать её всеми имевшимися на борту приборами. Помимо подробной карты поверхности и прочих научных данных, учёные с нетерпением ждали подробных фотографий района «Кидония», где находится «Марсианский сфинкс» — «Лицо», впервые увиденное «Викингом-1″ в 76-ом году.

Так же на борту «Обсервера» находился ретранслятор, предназначенный для передачи на Землю сигналов посадочного блока российского КА «Марс-96″, подготовка к запуску которого уже велась.

Хронология событий:

  • 25 сентября 1992 года Mars Observer был запущен в космос ракетоносителем «Титан-3″.
  • Почти через год — 22 августа 1993 года, согласно заложенной программе, станция начала подготовку двигателей (наддув баков) к торможению, для выхода на предварительную эллиптическую орбиту. Система связи на этот момент была отключена.
  • 24 августа должно было состояться торможение, но станция на связь не вышла. Считается, что этот КА взорвался из-за превышения давления в топливных баках по причине отказа регулятора наддува, хотя фанаты теории о марсианской цивилизации обвиняли NASA в умышленном выводе КА из строя (чтобы не дать сфотографировать сфинкса).

весёлый смайл, успехфлаг сссрMars Global Surveyor (MGS)

Mars Global Surveyor

Mars Global Surveyor. Масса - 770 кг.

Запуск — 7 ноября 1996 года.

12 сентября 1997 года — выход на первоначальную очень вытянутую орбиту ИСМ с периодом обращения 45 часов, апогеем 54026 км и перигеем 262 км.

В течение следующих полутора лет КА осуществлял плавный переход на запланированную орбиту с использованием техники аэродинамического торможения (aerobraking) — торможение об верхние слои атмосферы, для этого перигей орбиты был опущен до 110 км. В определённый момент у аппарата даже слегка погнулась солнечная батарея, из-за чего перигей пришлось срочно приподнять. Во время выполнения этих манёвров уже начали проводиться некоторые исследования.

В марте 1999-го достигнута нужная орбита — почти круговая, от полюса до полюса, средняя высота 378 км, период 118 минут. При этом MGS каждый раз пролетает над меридианом, на котором около 14:00 по местному времени, то есть освещённость поверхности под ним всегда одна и та же. Через 7 «солов» (марсианских суток) и 88 оборотов по орбите аппарат возвращается практически на исходный меридиан, только со смещением 59 км. Таким образом, в течение следующих почти двух лет он сканирует марсианскую поверхность.

31 января 2001 — завершено выполнение основной задачи миссии — полное картографирование поверхности Марса, но работа продолжалась до ноября 2006 года. За всё время Mars Global Surveyor сделал 240 000 фотографий, с его помощью подробно изучено магнитное поле Марса (оно не сплошное, как на Земле, а концентрируется в очагах, большинство из которых находится в южном полушарии), исследованы сезонные климатические изменения, движения атмосферных потоков, влияние пыльных бурь на формирование ландшафта, произведена оценка количества замёрзшей воды в полярных шапках, убедительно доказано существование рек и водоёмов в прошлом, найдены признаки протоков жидкой воды в настоящее время..

Ещё MGS оказался первым в истории КА, сфотографировавшим другие КА, прибывшие позже: Mars Odyssey, Mars Express, а так же марсоход Spirit. Последний виден на снимке в виде точки, зато неплохо различим его след.

Что касается пресловутого лица на Марсе, то вот как его увидел MGS, более «глазастый», чем его предшественник «Викинг-1″:

марсианский сфинкс

Сравнение фотографий марсианского сфинкса, полученных "Viking-1" и "Mars Global Surveyor". Долгожданное фото с более высоким разрешением развеяло все иллюзии - сфинкс оказался обычной скалой, плюс игра света, тени и воображения.

2 ноября 2006 года — последний сеанс связи. Связь была потеряна из-за перегрева и, как следствие, выхода из строя аккумулятора под воздействием прямых лучей Солнца, а это, в свою очередь явилось «следствием цепочки событий, произошедших из-за программной ошибки, допущенной ещё за несколько месяцев до этого» — сказал зам. директора НАСА по технике Перкинс.

грустный смайл, неудачафлаг россииМарс-96А

Марс-96

Марс-96. Масса без топлива - 6275 кг (рекорд среди межпланетных космических станций)

16 ноября 1996 года — старт.

Через 5 часов — падение в Тихий океан. Причина аварии — преждевременное срабатывание разгонного блока ракетоносителя «Протон». Очередная неудача теперь уже не Советского Союза, а России в хронике освоения Марса.

Этот КА состоял из орбитального модуля, двух небольших посадочных станций, и двух «проникателей», которые должны были с разгону пробуриться в марсианский грунт на глубину около 5 метров, оставив на поверхности передатчик с панорамной телекамерой и научной аппаратурой.

Схема сброса «проникателей» и посадочных станций:

"пенетратор" и посадочный аппарат станции "Марс-96"

Проект оригинальный, но к сожалению не состоялся. Стоит добавить, что внутри покоящегося в данный момент на дне океана между островом Пасхи и Южной Америкой космического аппарата находится почти 300 грамм плутония.

весёлый смайл, успехфлаг сссрMars Pathfinder

pathfinder

Pathfinder и Sojourner. Масса - 890 кг, обошёлся в 260 млн. долларов

«Марсопроходец» — КА «эконом-класса», без орбитального модуля — состоял только из посадочного модуля и марсохода «Sojourner» (впервые в истории успешного).

Запущен 4 декабря 1996 года.

Посадка на поверхность — 4 июля 1997 года, 5 июля — выезд марсохода.

Успешная работа до 27 сентября, хотя ожидалось не более месяца.

В этой миссии была отработана более дешёвая схема приземления: КА вошёл в атмосферу на крейсерской скорости (~8 км/сек), началось торможение лобовым щитом (в течение 2 минут снижение скорости до 400 м/сек), торможение парашютом, перед самой поверхностью включились тормозные двигатели и надулись защитные баллоны.airbag

Аппарат ударился о поверхность со скоростью 20 м/сек, отскочил метров на 15 вверх, попрыгал как мячик ещё около 2 минут и замер. После этого защитные баллоны были спущены, но один спустился не до конца, из-за чего марсоход не мог выехать на поверхность. Но затем всё обошлось — баллон был прижат одним из раскрывающихся лепестков ПМ.

Первый в мире марсоход Sojourner

Первый в мире успешный марсоход Sojourner "обнюхивает" глыбу

Mars Pathfinder передал на Землю более 500 фотографий с марсохода и 16 тысяч с ПМ.

первый в мире марсоход проп-м

ПрОП-М

Для справки: самые первые в истории марсоходы были запущены в 1971-ом году в составе советских КА «Марс-2 и 3″, о которых говорилось во второй части данной исторической хроники. Назывались они ПрОП-М (Прибор Оценки Проходимости — Марс). Это была шагающая «машинка» весом меньше 5 кг, соединённая 15-метровым проводом с ПМ, единственной задачей которой являлось измерение плотности грунта.

Если вы читали вторую часть этого обзора то знаете, что эти проекты реализовать не удалось.

грустный смайл, неудачафлаг японииNozomi

японский космический аппарат Nozomi

Nozomi (по японски "Надежда"). Масса - 540 кг с топливом.

Японская миссия. Старт — 4 июля 1998 года.

По плану 11 октября 99-го он должен был выйти на орбиту ИСМ и начать выполнение своей основной задачи — изучение средних и верхних слоёв марсианской атмосферы и её взаимодействие с потоком солнечных частиц.

Но в реальности «Нодзоми» добрался до Марса только в январе 2004 года, но на орбиту выйти не смог.

Хроника событий:

Это была первая марсианская программа Японии. Для запуска КА использовался ракетоноситель М-5, слабоватый для прямой отправки станции к Марсу. Поэтому японские инженеры придумали хитрую многоходовую комбинацию из трёх гравитационных манёвров: два облёта вокруг Луны, затем получение ускорения за счёт облёта Земли с «выбросом» КА в нужном направлении. Именно на третьем самом важном этапе «нашла коса на камень» — Nozomi полетел не в ту сторону. Пришлось израсходовать большое количество драгоценного топлива, чтобы хоть как-то исправить положение — было решено отправить КА на наклонную гелиоцентрическую орбиту (вокруг Солнца) с которой после ещё двух сближений с Землёй (в декабре 2002 и в июне 2003-го) станцию всё таки можно будет запустить в сторону Марса.

План практически удался, но из-за вспышки на Солнце в апреле 2002-го нарушилась система энергообеспечения КА, затруднилось управление, в связи с этим при подлёте к Марсу замёрзло топливо в баке тормозного двигателя. Затормозить не удалось и «Нодзоми», как когда-то в 1974-ом Советский аппарат «Марс-4″, на полной скорости проскочил мимо планеты и унёсся в космическую даль.

Своей основной цели данный КА не достиг, но за долгое время блужданий передал огромное количество данных о свойствах окружающей космической среды.

Проект Mars Surveyor 98

Этот проект NASA состоял из двух частей: Mars Climate Orbiter — орбитальный модуль для исследования климата и ретрансляции сигналов посадочного модуля, и посадочный модуль Mars Polar Lander. Общий бюджет миссии — 328 млн. долл.

грустный смайл, неудачафлаг сссрMars Climate Orbiter

автоматическая межпланетная станция Mars Climate Orbiter

Mars Climate Orbiter. Масса - 343 кг без топлива

Запущен 11 декабря 1998 года.

23 сентября 1999 — подлёт к Марсу.

КА должен был по отработанной во время предыдущих миссий программе выйти на орбиту, используя технику аэродинамического торможения. Для этого была дана команда двигателям на импульс коррекции траектории, но через несколько минут сигнал станции пропал и больше не возобновлялся.

Оказалось, что была допущена ошибка в программе отправленной с Земли, в которой заложили метрическую единицу измерения вместо футовой,  использовавшейся в компьютере аппарата. Из-за этого КА был отправлен на слишком низкую высоту (50-60 км вместо 150) и сгорел в атмосфере.

грустный смайл, неудачафлаг сссрMars Polar Lander

Посадочный модуль Mars Polar Lander

Посадочный модуль MPL. Сухая масса – 512 кг

MPL состоял из перелётного и посадочного модулей. Местом посадки была выбрана точка вблизи границы южной полярной шапки Марса. ПМ имел набор инструментов для определения состава атмосферы, погодных условий в данной местности, обзорную стерео-телекамеру, 2-метровый грунто-заборник с камерой, радиоаппаратуру для прямой связи с Землёй и через орбитальные модули.. Так же, перед посадкой он должен был сбросить 2 небольших (по 2,5 кг) «пенетратора», для анализа грунта на некоторой глубине (вдруг там есть вода!).

Старт — 3 января 1999 г.

пенетратор, проект Deep Space 2

Пенетратор, проект Deep Space 2

3 декабря окончательная коррекция траектории и начало посадки на Красную планету. Сразу после «примарсианивания» MPL должен был «отзвониться», но этого не произошло. Хотя Mars Climate Orbiter, специально отправленный для ретрансляции сигналов с MPL потерпел крушение, в это время на орбите находился зонд Mars Global Surveyor. Но с его помощью так же не удалось разыскать пропавший модуль.

После расследования причин аварии сразу двух КА был сделан вывод, что на миссию Mars Surveyor 98 был выделен недостаточный бюджет, что повлекло за собой применение более дешёвых, а значит менее надёжных инженерных решений.

Все части хронологии марсианских миссий.