Спускаемый аппарат межпланетной станции «Марс-3»

45 лет назад аппарат «Марс-3» впервые в истории мягко сел на Марс. Участник миссии академик Михаил Маров рассказал «Газете.Ru», отчего СССР не везло с этой планетой и почему за полвека человечество толком не научилось мягко сажать аппараты на Марс
2 декабря 1971 года случилась первая в мире и единственная в советской космонавтике мягкая посадка спускаемого аппарата на Марс. На поверхности планеты оказался спускаемый аппарат самодействующей межпланетной станции «Марс-3». Ее предназначением было исследовать Марс как с орбиты, так и непосредственно с поверхности.

Станция состояла из ненастоящего спутника и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией, в состав которой входил марсоход ПрОП-М («Прибор оценки проходимости — Марс»), представитель первой в вселенной линейки марсоходов. Второй такой же марсоход использовался на станции «Марс-2», спускаемый аппарат которой разбился при посадке.

«Марс-3» был запущен с космодрома Байконур 28 мая 1971 года.

Полет продолжался немало полугода. Несмотря на то что ко времени прилета станции к планете началась большая пылевая буря, посадка прошла успешно. Спускаемый аппарат отделился от станции в 12.14 мск, после чего станция перебежала на орбиту спутника Марса, где провела следующие 8 месяцев, а спускаемый аппарат направился к поверхности планеты.

От разделения до входа в атмосферу прошло около 4,5 часа. После входа началось аэродинамическое торможение аппарата, и, когда он затормозился до околозвуковой скорости, случилось раскрытие парашюта.

За 20–30 метров до поверхности парашют был уведен в сторону с помощью ракетного двигателя, чтобы не сервировать станцию, и включился тормозной двигатель мягкой посадки. От ударной нагрузки при соприкосновении с поверхностью планеты «Марс-3» защитило тучное пенопластовое покрытие.

Однако из-за пылевой бури связь со спускаемым аппаратом продлилась всего 20 секунд.

За это пора удалось передать лишь фрагмент снимка, который был бесполезен в исследовательских целях. Станция же исправно совершила 20 витков кругом планеты. 23 августа 1972 года ТАСС сообщил о завершении программы исследований Марса.

Советские «Марсы»

«Марсу-2» — предтече «Марса-3» — повезло еще меньше. Станция обладала теми же техническими характеристиками, и ее полет проходил по той же схеме, но перед филиалом спускаемого аппарата тот получил неверные установки из-за ошибки бортовой ЭВМ. В итоге он вошел в атмосферу под слишком большим углом и не поспел затормозить на этапе аэродинамического спуска. Парашют в этой ситуации оказался бесполезным, и спускаемый аппарат разбился о поверхность Марса.

Он сделался первым известным искусственным предметом на планете.

Орбитальная станция тем временем успешно вышла на орбиту и находилась там, как и вторая, до 23 августа 1972 года.

В 1974 году к Марсу было послано еще несколько советских станций, в том числе и «Марс-6», спускаемый аппарат которого должен был передавать данные непосредственно с поверхности планеты. Однако и эта попытка не увенчалась успехом — несмотря на неизменные расчеты, аппарат все же разбился. Однозначно определить причину этого не удалось — возможно, неудача оказалась вызвана превышением амплитуды колебаний аппарата в момент включения двигателей мягкой посадки из-за воздействия марсианской ураганы или отказом радиокомплекса.

Тем не менее до крушения аппарат успел передать данные о химическом составе атмосферы Марса, давлении, температуре.

Это бывальщины первые в мире данные о марсианской атмосфере.

Вслед за СССР на Марс стали отправлять космические аппараты США. В 1976 году станции Viking 1 и Viking 2 успешно присели на поверхность и выполнили запланированные исследования. В аппаратах для смягчения удара при посадке использовались три посадочные опоры с амортизаторами из алюминия. Viking 2 отработал до 1980 года, когда разрядились его аккумуляторы, первый поддерживал связь до 1982 года.

Следующий запуск был осуществлен лишь в 1997 году и снова США. Аппарат Mars Pathfinder успешно сел с помощью парашюта и амортизационных баллонов — подушек с атмосферой, которые постепенно сдувались после посадки, — и в течение нескольких месяцев передавал данные на Землю.

В числе иных успешных запусков США — аппараты Spirit, Opportunity, Phoenix, Curiosity. Opportunity и Curiosity передают информацию на Землю до сих пор.

Кроме СССР и США космический аппарат на Марс запустила Великобритания. Посадка Beagle 2 прошла успешно, но у него не раскрылись до конца солнечные батареи. Они закрыли антенну, и аппарат не смог выйти на связь.

Крушением обернулся в этом году запуск спускаемого аппарата Schiaparelli, осуществленный в рамках космической программы ExoMars, коротаемой российской государственной корпорацией «Роскосмос» совместно с Европейским космическим агентством. Успешно отделившись 16 октября от орбитального модуля Trace Gas Orbiter (TGO), аппарат вошел в атмосферу Марса, но во пора спуска сигнал от аппарата прервался.

Вскоре стало ясно, что Schiaparelli разбился о поверхность планеты.

Причиной гибели аппарата сделался технический сбой, в результате которого оказалась неверно рассчитана высота и в итоге аппарат совершил свободное падение с вышины в 2–4 км.

Посадка на Марс заметно отличается от посадки на другие исследуемые небесные тела. Так, например, на Луне нет атмосферы, что обеспечивает отличную видимость, и гравитация ниже земной. У Венеры очень плотная атмосфера, это способствует мягкой посадке и эффективной работе парашютов. Истина, ее кислотность оборачивается серьезными трудностями для пребывания аппарата на планете, равно как и высокая температура.

На Марсе же атмосфера сильно разрежена, ее плотности не хватает для эффективного торможения. Кроме того, на Марсе случаются пыльные ураганы, на месяцы окутывающие планету.

Следующий отечественный запуск космического аппарата будет осуществлен в июле 2020 года, также в рамках программы ExoMars. «Роскосмос» предоставит ракету-носитель, спускаемый аппарат и неглубокую платформу, которая после посадки останется на месте и будет проводить исследования окружающей поверхности вокруг себя в течение дольнего года.

«Кто-то на Марсе сидит и не пускает»

Изображение, переданное с поверхности Марса автоматической марсианской станцией за 14,5 секунды

Как запускались советские марсианские миссии, «Газете.Ru» рассказал их прямой участник, принимавший участие и в обеспечении первой мягкой посадки «Марса-3», академик Михаил Маров — заведующий отделом планетных изысканий и космохимии Института геохимии и аналитической химии РАН.

«С Марсом нам не везло, и одним из коллег был выдвинут тезис, что кто-то на Марсе сидит и нам препятствует. Это шутка, но у нас подлинно была лишь одна успешная посадка, которая, к сожалению, происходила в период очень мощной глобальной пылевой ураганы. С одной стороны, аппарат совершенно не был рассчитан на боковые перемещения. С другой стороны, и мы это воспроизводили с профессором Селивановым в лаборатории, могла весьма сильно повлиять электризация антенн и последовавший разряд.

В результате только мы начали передавать телевизионную картинку, как связь прервалась сквозь 20 секунд. Американцы долго это замалчивали, но года три назад мой американский коллега, работавший тогда в Лаборатории реактивного движения, произнёс мне:

«Да, мы совершенно точно принимали ваш сигнал с Марса».

Но признать факт нашей первой мягкой посадки на Марс они, конечно, не желали и замолчали это. А наши средства массовой информации не очень это оценили, хотя это, конечно, было очень крупное достижение. Я пропадал тогда весьма подолгу в НПО Лавочкина и самым тесным образом сотрудничал с разработчиком сценария посадки и всех систем Михаилом Рождественским.

Мы коротали имитационные эксперименты с поднятием аппарата на вертолете и имитации всего хода посадки с последовательным выходом парашютов и работой тормозных двигателей прямо у поверхности. Задача эта — архисложная, то, что наши конструкторы все это успели сделать буквально на кончике пера, — вызывает восхищение. То, что посадка на Марс весьма сложная, в очередной раз показала неудача с аппаратом Schiaparelli, которая произошла почти полвека спустя и тоже из-за сбоя программного обеспечения.

«Марс-6» был еще одной попыткой посадки на Марс в 1973 году. К сожалению, аппарат не свершил мягкую посадку, но в отличие от «Марса-3» во время спуска он измерял напрямую параметры атмосферы. Это тоже было сделано впервые. Разумеется, я испытываю удовлетворение от того, что мои приборы там стояли и эти работы нами, с коллегами, были выполнены. Аппарат проводил измерения вплоть до самой поверхности, но отчего-то «примарсианивание» произошло при более высокой скорости, чем рассчитывали.

Еще был «Марс-7», но он совершил неудачный маневр и просто ушел из поля притяжения планеты.

А «Марс-5» вышел на околомарсианскую орбиту и эффективно трудился примерно в течение трех месяцев, передавая весьма ценную информацию о планете. Общая беда — работа наших радиоэлектронных конструкций. Была слаба электронная база, с этим связан целый ряд отказов, не только первых марсианских аппаратов, такая же судьбина была у аппаратов «Фобос».

В 1988 году были запущены два аппарата, один был потерян по глупости — ошибка в программном управлении. Другой должен был сблизиться со спутником Фобос, но в процессе сближения произошел отказ бортового компьютера, аппарат был потерян, и задачу мы не выполнили.

То, что при посадке на Марс необходима комбинация парашютов и тормозных двигателей, ни у кого сомнения не вызывало. Так же как и то, что аппарат должен быть оснащен радиолокатором, который отслеживает вышину до поверхности и регулирует весь сценарий.

Весь вопрос в исполнении. Американцам везло гораздо больше… Великолепным достижением NASA сделалась посадка марсохода Curiosity, который при снижении мог отслеживать горизонтальные перемещения… Кстати, сажать аппарат при помощи амортизационных баллонов, как это мастерил марсоход Pathfinder в 1997 году, было идеей советских конструкторов».

Мерседес 126 кузов http://avtoshef.com/mersedes-126-kuzov-foto/