Долгая дорога к Марсу

На фоне многочисленных успешных советских экспедиций на Венеру и Луну неудачливость с Марсом поражает. В чём заключалась проблема? Объяснить череду провалов такой длины чистой случайностью вряд ли возможно. Никакого "марсианского проклятия", о котором любят говорить уфологи, конечно, нет: лишь две из девяти межпланетных станций, которые отправляли к Марсу американцы, не выполнили свою программу…

Ниже - хронология исследования Марса космическими аппаратами СССР

Миссия

Программа «Марсник» была первой попыткой межпланетных исследований в Советском Союзе. Ее целью было исследование космического пространства между Землей и Марсом, изучение поверхности планеты, передача на Землю фотоснимков, исследование влияния длительного космического перелета на оборудование и определение максимальной дистанции радиосвязи.

Техника

Аппарат представлял собой цилиндрический корпус длиной 2 м с двумя солнечными батареями по бокам и сетчатой узконаправленной антенной на длинном манипуляторе. Вес конструкции составлял около 650 кг. Аппарат нес 10 кг научного оборудования, включая магнитометр на стреле, детектор космических лучей, плазма-ионную ловушку, радиометр, детектор микрометеоритов и спектрорефлектометр для поиска углеводородов – возможного признака жизни на планете.

Эти приборы располагались снаружи станции. Фото-видеокамера находилась внутри в защищенном модуле и предназначалась для съемки освещенной Солнцем поверхности Марса по команде специального сенсора.

Аппарат должен был корректировать свою траекторию с помощью двухкомпонентного ракетного двигателя на диметилгидразине и азотной кислоте, ориентируясь по Солнцу. Маршрут был рассчитан так, чтобы солнечные батареи были освещены на протяжении всего полета. Батареи площадью 1 кв.м каждая заряжали серебряно-цинковые батареи.

Прием управляющих сигналов и передача телеметрии осуществлялись в дециметровом радиодиапазоне. С помощью радиопеленга антенна постоянно направлялась на Землю. Для запуска использовалась четырехступенчатая ракета-носитель «Молния» 8К78.

Результат

«Марсник 1», также известный как «Корабль 4» и «Марс 1960А», был уничтожен при попытке запуска 10 октября 1960 года. 14 октября 1960 года та же участь постигла идентичный ему «Марсник 2», он же «Корабль 5» и «Марс 1960B».

В обоих случаях компрессор двигателя третьей ступени ракеты-носителя не смог развить тягу, достаточную для зажигания, и аппарат не вышел на околоземную орбиту, достигнув лишь 120-километровой высоты. Многие ученые, вовлеченные в проект «Марсник», отрицали существование первого аппарата, признавая только второй.

Миссия

Сбор информации о поверхности и атмосфере планеты, космической радиации и возможности присутствия на Марсе органических веществ, фото- и видеосъемка.

Техника

Космический аппарат «Спутник 22», также известный как «Корабль 11» и «Марс 1962А», был аналогичен успешно запущенному восемью днями позже аппарату «Марс 1». Масса зонда составляла 893,5 кг, вместе с разгонным блоком – 6,5 т.

Результат

24 октября 1962 аппарат был выведен на околоземную орбиту с помощью ракеты-носителя SL-6 «Молния», после чего вышел из строя. Вероятно, что верхняя ступень взорвалась при запуске, в результате чего аппарат разлетелся на куски.

Его обломки еще несколько дней оставались на орбите, а затем были обнаружены американской системой раннего предупреждения ракетной атаки на Аляске. Неудачный запуск был произведен как раз во время Карибского кризиса, поэтому американцы всерьез приняли обломки корабля за советские ядерные баллистические ракеты.

Миссия

Автоматическая межпланетная станция «Марс 1» была направлена к Марсу 01.11.1962, чтобы приблизиться к планете на расстояние 11000 км. Целью полета был сбор информации о поверхности и атмосфере планеты, космической радиации и возможности присутствия на Марсе органических веществ, а также фото- и видеосъемка.

Техника

Корпус аппарата «Марс 1» представляет собой цилиндр диаметром 1 м и длиной 3,3 м. Ширина станции с раскрытыми солнечными батареями и радиаторами составляет 4 м. Корпус разделен на два отсека. Верхний – орбитальный модуль 2,7 м в высоту – содержит двигатели и системы ориентирования. Экспериментальный модуль, в котором находится научное оборудование, размещен в нижней части корпуса.

Для радиосвязи использовались 1,7-метровая узконаправленная параболическая антенна, всенаправленная и слабонаправленная антенны. Энергия добывалась с помощью двух солнечных батарей общей площадью 2,6 кв.м и запасалась в никель-кадмиевых аккумуляторах мощностью 42 Ач.

Связь осуществлялась в дециметровом диапазоне через параболическую антенну и в метровом – через всенаправленную антенну на орбитальном модуле. Передатчик с длиной волны 8 см был установлен на экспериментальном модуле для передачи фото- и видеоматериалов.

Управление температурой осуществлялось с помощью системы терморегулирования с газовым и водяным контурами и двумя полусферическими радиаторами, располагавшимися на концах солнечных батарей.

Аппарат нес исследовательское оборудование, в том числе зонд-магнитометр, спектрорефлексометр, датчики радиации (газоразрядный счетчик и счетчик сцинтилляций), спектрограф, ловушку микрометеоритов.

Результат

1 ноября 1962 года «Марс 1» успешно стартовал и покинул околоземную орбиту. После отделения четвертой ступени раскрылись солнечные батареи. Ранняя телеметрия показала утечку в одном из клапанов системы ориентирования, и аппарат был переведен на гироскопическую стабилизацию.

Во время 61 радиоконтакта (сначала с 2-дневным, затем с 5-дневным интервалом) на Землю были переданы ценные данные о межпланетном пространстве, в том числе информация о метеоритных дождях, интенсивности магнитных полей, радиационных зонах вокруг Земли, солнечном ветре.

21 марта 1963 года, когда аппарат находился на расстоянии 106760000 км от Земли, радиосвязь прекратилась, предположительно из-за выхода из строя системы ориентации антенны. «Марс 1» максимально приблизился к Марсу 19 июня 1963 (приблизительно на 193000 км), после чего вышел на гелиоцентрическую орбиту.

Миссия

«Спутник 24», также известный как «Корабль 13» и «Марс 1962B», был первой попыткой отправки на Красную планету посадочного модуля с целью исследования марсианского грунта и получения фотографий с поверхности Марса.

Техника

Автоматическая межпланетная станция «Спутник 24», предназначенная для посадки на Марс, представляла собой космический аппарат массой около 890 кг. Вместе с разгонным блоком («Тяжелый спутник») станция весила 6500 кг. Аппарат был выведен на орбиту ракетой-носителем SL-6 «Молния».

Результат

4 ноября 1962 года «Спутник 24» успешно стартовал и вышел на околоземную орбиту. При попытке взять направление на Марс на 33-й секунде работы преждевременно отключился разгонный двигатель, и аппарат остался на орбите искусственного спутника Земли. 5 ноября станция вошла в атмосферу и сгорела. Пять крупных обломков были обнаружены Системой раннего предупреждения ракетных атак США.

Миссия

«Зонд 2» - один из аппаратов советской программы космических исследований «Зонд», предназначенный для полета к Марсу. «Зонд 1» отправлялся к Венере, корабли с 3-го по 8-й – к Луне. Успешно завершились лишь несколько лунных миссий.

Техника

Космический аппарат серии 3MV нес видеосистему, включающую фотовидеокамеру, два спектрометра ультрафиолетового диапазона, инфракрасный спектрометр для поиска метана. Кроме того, в исследовательское оборудование входил магнитометр, датчики радиации и детектор микрометеоритов.

Станция «Зонд 2» использовала для коррекции траектории шесть экспериментальных плазменно-эррозионных двигателей конструкции А.М. Андрианова. Устройства данного типа применялись в космосе первый раз. Двигатель был выполнен в виде двух цилиндрических коаксиальных электродов, разделенных изолятором. К центральному электроду подводилась поджигающая игла, соединенная с конденсаторной батареей.

При разряде конденсатора между иглой и электродом происходил разряд, вызывающий их испарение (эрозию) и ионизацию. Эта "затравочная" плазма поступала в промежуток между электродами, на которые подавалось высокое напряжение основной конденсаторной батареи. Появление плазмы инициировало поверхностный разряд, который испарял материал изолятора и ионизировал его молекулы.

Нагрев и взаимодействие тока с собственным магнитным полем ускоряли плазму. Питание двигатель получал от солнечных батарей.

Результат

«Зонд 2» был успешно запущен 30 ноября 1964 года. В первых числах мая 1965 года во время корректирующих маневров радиосвязь с аппаратом была потеряна. 6 августа 1965-го станция пролетела всего в 1500 км от Марса на скорости 5,62 км/с. К тому времени аппарат уже потерял одну из солнечных батарей.

Миссия

«Марс 1969А» - один из двух одинаковых аппаратов, состоящих из орбитальной станции и атмосферного зонда. Миссия никогда не предавалась огласке советским правительством.

Техника

Станция «Марс 1969А» разрабатывалась около двух лет. Космический аппарат нес три телекамеры, которые должны были снимать марсианскую поверхность и передавать кодированный телевизионный сигнал на Землю. Прочее научное оборудование включало радиометр, детектор водяных паров, спектрометры различных диапазонов.

Результат

27 марта 1969 года «Марс 1969А» был запущен в грузовом отсеке ракеты «Протон». Первые две ступени сработали нормально, однако неисправность подшипника турбины в двигателе третьей ступени на 439-й секунде полета привела к заклиниванию, возгоранию и взрыву аппарата. Обломки сгорели в атмосфере в районе Алтайских гор.

Миссия

«Марс 1969B» - один из двух одинаковых аппаратов, состоящих из орбитальной станции и атмосферного зонда. Миссия никогда не предавалась огласке советским правительством.

Результат

2 апреля 1969 года «Марс 1969B» был запущен в грузовом отсеке ракеты «Протон». Практически сразу взорвался один из шести двигателей первой ступени. Системы контроля предприняли попытку автоматической коррекции курса, и ракета продолжила подниматься на пяти двигателях.

На 26-й секунде полета траектория вышла из-под контроля и ракета перешла в горизонтальный полет. Оставшиеся двигатели отключились, и после 41-й секунды полета аппарат столкнулся с Землей в трех километрах от пусковой платформы.

Миссия

В 1971 году Марс приблизился к Земле на минимальное расстояние с 1956 года. В мае 1971-го и Советский Союз, и США совершили по несколько новых попыток направить космические аппараты к Красной планете. Спутник должен был опередить американский Mariner 8, запущенный двумя днями ранее и впоследствии также не дошедший до цели.

Техника

По некоторым источникам, «Космос-419» представлял собой автоматическую орбитальную станцию с посадочным модулем. Возможно, аппарат был обычным спутником, как Mariner 8.

Результат

Ракета-носитель «Протон Д-1-Е» успешно вывела аппарат на низкую околоземную орбиту. Однако четвертая ступень носителя отказала из-за ошибочной настройки таймера зажигания: вместо положенного запуска через 1,5 часа после выхода на орбиту таймер был установлен на 1,5 года.

Двумя днями позже – 12 мая 1971 года – аппарат вошел в атмосферу Земли. Миссия получила название «Космос-419» - имя «Космос» в Советском Союзе получали аппараты, оставшиеся на земной орбите, независимо от их изначального места назначения.

Миссия

Идентичные аппараты «Марс 2» и «Марс 3» представляли собой автоматические орбитальные станции, каждая из которых несла посадочный модуль с небольшим марсоходом на борту. Эти аппараты стали первыми земными объектами, коснувшимися марсианской поверхности.

Техника

Посадочный модуль «Марс 2» устанавливался на орбитальной станции с противоположной стороны от маршевого двигателя. Он состоял из сферического спускаемого аппарата диаметром 1,2 м, 2,9-метрового щита аэродинамического тормоза конической формы, системы парашютов и тормозных двигателей. Снаряженная масса посадочного модуля составляла 1210 кг, из них 358 кг приходились на спускаемый аппарат.

Контроль положения осуществлялся с помощью автоматической системы из газовых микродвигателей, работающих на сжатом азоте. Кроме того, для управления тангажем и рысканьем использовались четыре твердотопливных двигателя. Основные и запасные парашюты, стартовый двигатель, инициирующий посадку, и радарный высотомер были установлены в верхней части посадочного модуля.

Для защиты содержимого модуля использовалась специальная пена, поглощающая удары. Спускаемый аппарат был снабжен четырьмя выдвижными лепестками, которые должны были раскрыться после посадки, привести аппарат в требуемое вертикальное положение и привести в рабочее состояние исследовательские приборы.

Модуль был оснащен двумя телекамерами, обеспечивающими 360-градусный обзор поверхности Марса, масс-спектрометром для изучения состава атмосферы, датчиками температуры, давления и ветра, устройствами для измерения физических и химических параметров поверхности, в том числе автоматическим манипулятором для поиска органических веществ как признаков жизни.

Кроме того, на борту аппарата находилось советское знамя. Посадочный модуль нес на Марс небольшой 4,5-килограммовый марсоход под названием ПрОП-М (Прибор Оценки Проходимости – Марс). Он был подключен к спускаемому аппарату 15-метровым кабелем и мог передвигаться на лыжах со скоростью 1 м/ч.

Прибор использовал два металлических щупа, чтобы самостоятельно обнаруживать и обходить препятствия – корректное дистанционное управление марсоходом с Земли было невозможно из-за значительной задержки радиосигнала. Марсоход нес динамический пенетрометр (прибор для измерения консистенции вязких веществ) и радиационный денситометр.

Результат

19 мая 1971 года «Марс 2» был успешно запущен, а 27 ноября аппарат вышел на марсианскую орбиту. Через 4,5 часа от станции отделился посадочный модуль. После вхождения в атмосферу на скорости приблизительно 6 км/с система снижения дала сбой, вызванный, вероятно, слишком крутым углом входа.

Парашют не раскрылся вовремя, и обломки разбившегося посадочного модуля «Марс 2» стали первыми земными объектами на Марсе. Искусственный спутник Марса передал на Землю большой объем ценной научной информации, которая позволила сформировать карты рельефа поверхности планеты, составить представление о марсианской гравитации и магнитных полях.

С помощью зонда были обнаружены горы высотой до 22 км, атомарный кислород и водород в верхних слоях атмосферы, песчинки, загнанные пылевыми штормами на высоту 7 км. Миссия была объявлена завершенной 22 августа 1972 года, когда «Марс 2» совершил 362 оборота на марсианской орбите.

https://www.youtube.com/watch?v=tVJfjDOa3TI

Результат

28 мая 1971 года «Марс 3» был успешно запущен, а 2 декабря аппарат приблизился к Красной планете. Из-за утечки части горючего спутник не смог выйти на запланированную 25-часовую орбиту и остался на длинной орбите с периодом 12 дней 19 часов.

Спустя 4 часа 35 минут от аппарата отделился посадочный модуль, который вошел в атмосферу на скорости приблизительно 5,7 км/с. Замедлившись с помощью аэродинамического щита, парашютов и тормозных двигателей, спускаемый аппарат плавно приземлился на поверхность Марса.

Спустя 14,5 секунды после посадки радиосвязь по обоим каналам прервалась по неизвестной причине. Неизвестно, было ли это связано с неисправностью передатчика на спускаемом аппарате или ретранслятора на спутнике. Часть панорамной фотографии, которую посадочный модуль успел передать на Землю, оказалась очень темной.

Это дало основания полагать, что неисправность была связана с попаданием аппарата в сильную пыльную бурю. Искусственный спутник Марса передал на Землю большой объем ценной научной информации. Миссия была объявлена завершенной 22 августа 1972 года, когда «Марс 2» совершил 20 оборотов на длинной марсианской орбите.

Миссия

Окно запуска (время, в течение которого взаимное расположение планет допускает межпланетный перелет) 1973 года было далеко не таким эффективным, как в 1971 году, поэтому ракета-носитель «Протон» не могла направить к Марсу тяжелые аппараты, включающие и спутник, и посадочный модуль, и марсоход (как, например, «Марс 2» и «Марс 3»). «Марс 4», «Марс 5», «Марс 6» и «Марс 7» представляли собой организованную группу космических аппаратов, тщательно согласованные действия которых могли привести их совместную миссию к положительному результату.

Искусственные спутники «Марс 4» и «Марс 5» должны были выйти на марсианскую орбиту и служить ретрансляторами радиосигнала для посадочных модулей «Марс 6» и «Марс 7». Миссия имела важную политическую цель – опередить американские аппараты Viking, запуск которых был намечен на 1975 год.

 Техника

Искусственные спутники Марса («Марс 4» и «Марс 5») представляли собой автоматические орбитальные станции, полностью заправленные топливом, необходимым для выхода на марсианскую орбиту. Сухая масса аппарата составляла 2270 кг, снаряженная – 3440 кг.

Посадочные модули («Марс 6» и «Марс 7») конструктивно напоминали спутники, к которым был присоединен спускаемый аппарат. Они не несли горючее для выхода на орбиту, что позволяло остаться в пределах допустимой массы.

Результат

«Марс 4» был запущен 21 июля 1973 года, 10 февраля 1974 года он достиг Марса. Микротрещина на компьютерном чипе управления двигателями привела к разрушению микросхемы за время полета.

В назначенный момент тормозные двигатели, которые должны были замедлить движение спутника у Марса и вывести его на орбиту, не сработали. «Марс 4» на полной скорости пролетел мимо Красной планеты в 2200 км от нее. Спутник передал на Землю некоторые данные и продолжил транслировать радиосигнал, выйдя на гелиоцентрическую орбиту.

Результат

«Марс 5» был запущен 25 июля 1973 года и достиг Марса 12 февраля 1974 года. Спутник вышел на эллиптическую орбиту 1755х32555 км с периодом обращения 24 часа 53 минуты. Благодаря практически полной синхронизации с вращением планеты две телекамеры «Марс 5» могли делать по 12 качественных снимков во время каждого приближения к планете.

На камере «Вега» был установлен 52-мм широкоугольный объектив, а на камере «Зульфар» - 350-мм телеобъектив с оранжевым фильтром. Все изображения сначала передавались на Землю в низком разрешении в 220 линий, затем особо ценные из них были ретранслированы в высоком разрешении 880 или 1760 линий.

В течение девяти дней спутник совершил 22 оборота вокруг Марса и передал 60 изображений, после чего связь с аппаратом прервалась.

Результат

«Марс 6» был успешно выведен на околоземную орбиту ракетой-носителем «Протон Д-1-Е» и направлен к Марсу. Станция с посадочным модулем общей массой 3260 кг достигла Марса 12 марта 1974 года.

Спускаемый аппарат отделился от станции на расстоянии 48000 км от планеты. Станция продолжила путь по гелиоцентрической орбите, пролетев мимо Марса на расстоянии 1600 км. Спускаемый аппарат вошел в атмосферу на скорости 5,6 км/с. За счет аэродинамического торможения аппарат снизил скорость до 600 м/с, после чего раскрылся парашют.

Во время снижения аппарат непрерывно транслировал данные на станцию для немедленной передачи на Землю. Контакт с модулем был потерян, когда он находился в непосредственной близости от поверхности Марса, по всей вероятности, когда сработали тормозные двигатели или от удара о поверхность планеты.

Во время посадки на скорости примерно 61 м/с аппарат весил 635 кг. «Марс 6» передал на Землю первые данные, полученные непосредственно в атмосфере Марса. К сожалению, большая часть данных оказалась нечитаемыми из-за микротрещины в компьютерном чипе, которая привела к серьезным повреждениям системы во время полета.

Результат

«Марс 7» был успешно выведен на околоземную орбиту ракетой-носителем «Протон Д-1-Е» и направлен к Марсу. Станция с посадочным модулем общей массой 3260 кг достигла Марса 9 марта 1974 года.

Из-за неисправности в одной из бортовых систем (предположительно коррекции траектории или тормозных двигателей) спускаемый аппарат отделился от станции на 4 часа раньше положенного срока и промахнулся мимо планеты на 1300 км.

Скорее всего, неполадки были связаны с разрушением компьютерного чипа на пути к Марсу. И станция, и посадочный модуль продолжили движение на гелиоцентрических орбитах.

Миссия

Советская беспилотная космическая миссия «Фобос» состояла из двух автоматических межпланетных станций, предназначенных для изучения Марса и его лун, Фобоса и Деймоса.

В задачи миссии входило изучение химического состава поверхности Марса и Фобоса, анализ плазменной среды в окрестностях Марса, а также наблюдение за Солнцем и описание межпланетного пространства.

Кроме Советского Союза в программе участвовало 14 иностранных государств, в том числе Швеция, Швейцария, Австрия, Франция, Восточная Германия, США (Штаты предоставили возможность наблюдения за аппаратами с помощью своей коммуникационной сети Deep Space Network).

На миссии «Фобос» завершилась советская программа изучения Марса.

Техника

Основная конструкция аппарата состояла из цилиндрической «экспериментальной секции» и окружающей ее тороидальной «электронной секции». Ниже располагались четыре сферических топливных бака (модуль «Фрегат»), содержащих гидразин для маневровых двигателей. На баках располагались 28 двигателей (24 с тягой 50 Н и 4 с тягой 10 Н), дополнительные двигатели были установлены на «экспериментальной секции» и солнечных батареях.

Аппараты «Фобос» несли на борту научный инструментарий, в том числе рентгеновский и ультрафиолетовый телескоп, нейтронный спектрометр, радар для изучения рельефа Фобоса. Посадочный модуль был оснащен рентгеновским/альфа-спектрометром для анализа химического состава грунта Фобоса, сейсмометром для изучения внутренней структуры луны и пенетрометром «Разрез» с температурным датчиком и акселерометром для анализа физических свойств поверхности.

Инфракрасный спектрометр, позволивший составить первые минералогические карты Марса и Фобоса, был разработан специалистами Парижской обсерватории совместно с французским Национальным центром космических исследований.

Результат

«Фобос 1» благополучно стартовал 7 июля 1988 года на борту ракеты-носителя «Протон-К». Аппарат функционировал нормально до 2 сентября, когда в назначенный час он неожиданно не вышел на связь. Как выяснилось, проблема была связана с ошибкой программного обеспечения, загружаемого на станцию 29-30 августа, которая привела к выключению маневровых двигателей.

Потеряв ориентацию на Солнце, аппарат лишился энергии солнечных батарей и вскоре полностью разрядил аккумуляторы. Возникает справедливый вопрос: почему в программном обес