„Фобос-Грунт“ е смъртта на една мечта. Приключенията започват... и свършват

От времето на Марс-96 почти нищо не се е чувало за руски проекти за изследване на планети с помощта на космически кораби. Причината е ясна - почти пълната липса на финансова подкрепа за бранша от държавата. Въпреки това руските учени продължиха да работят в тази посока.

През 1997 г. секцията на Съвета на RAS по космоса „Планети и малки тела на Слънчевата система“ идентифицира три най-важни области за космически изследвания: изучаването на Луната, малките тела на Слънчевата система и Марс. В съответствие с всяка посока беше открита изследователска работа по три обещаващи проекта:

"Луна-Глоб" - изследване на вътрешната структура на Луната с пенетратори;

"Фобос-Грунт";

"Марс-Астер" - създаването на марсоход.

През май 1998 г. от три проекта беше предложено да се избере един за продължаване на развитието на ниво R&D и включването му във Федералната космическа програма за периода 2000 - 2005 г. На заседанието на секцията на 2 юни 1998 г. беше избран проектът Фобос - Грунт (F - G).

В най-общи линии този проект включва създаването на междупланетен апарат, способен да лети до Марс, да кацне на неговия естествен спътник Фобос, да вземе проба от почвата и да я достави на Земята. Предимството на такъв проект пред останалите предложени за обсъждане е следното:

в лабораторни условия на Земята проби от извънземна материя могат да бъдат изследвани много по-добре, отколкото е възможно на повърхността на планетата или с дистанционно наблюдение; докато учените не са имали такава възможност (с изключение на изучаването на лунната почва);

от техническа гледна точка полетът до естествените спътници на Марс е по-лесен, отколкото до други малки тела в Слънчевата система. С тях е препоръчително да се започне нова линия на космически изследвания - експедиции до малки тела с цел доставяне на проби от техните вещества на Земята;

Преди това в проекта Фобос (1988 - 1989 г.) бяха решени много технически проблеми на полета до спътниците на Марс и бяха получени нови научни данни за Фобос. По този начин ще се осигури приемственост на решенията;

Наскоро се разви широко международно сътрудничество около изследването на Марс, включително космически агенции и научни организации на много страни. Проектът F-G може да стане важен независим руски елемент от това сътрудничество.

Основните цели на проекта F - G са следните:

определят произхода на спътниците на Марс - Фобос и Деймос и връзката им с Марс;

реши дали Фобос е уловен астероид или тяло с "генетична" връзка с Марс; получените резултати могат да се използват при изследване на сателитни системи на други планети;

разберете какви са физическите и химичните характеристики на спътниците на Марс, тяхната вътрешна структура, характеристики на орбита и правилно въртене;

доставят проба от реликтово (първично) вещество на Земята.

Като се има предвид сложността на експедицията и за да не се губи време, се планира провеждането на научни експерименти за изследване на Фобос, Марс и междупланетното пространство на всички участъци от полета. Това трябва да включва:

изследване на атмосферата и повърхността на Марс;

изследване на околопланетната среда в околностите на Марс и Фобос (прахови и газови компоненти);

изследване на взаимодействието на слънчевия вятър с телата на Слънчевата система;

технически изследвания (поведение на нови системи при продължителен полет).

Освен това след кацане на повърхността на спътника ще остане дълголетна станция с набор от научно оборудване за провеждане на редица изследвания.

Бордовото научно оборудване на AMS "F - G" ще включва панорамна телевизионна камера, гама спектрометър, неутронен детектор, сеизмометър, температурен анализатор, фотометър за прахова среда, анализатор на космически прах, генератор на доплерови измервания и редица други. Стартовата маса на целия апарат ще бъде около 7250 кг, масата в момента на влизане в хелиоцентрична орбита ще бъде 2370 кг. Предвижда се като носител да се използва ракета-носител тип "Союз" или "Днепър".

Изстрелването на космическия кораб към Марс е планирано за декември 2004 г. - юни 2005 г. Носачът изстрелва космическия кораб в референтна кръгова орбита на спътника, след което устройството се ускорява с помощта на бордов двигател с течно гориво. Преходът към първоначалната хелиоцентрична орбита се извършва с помощта на триимпулсна маневра. След изчерпване на горивото блокът на резервоара се отделя. След това слънчевите панели се отварят и системата за електрическо задвижване (EPS) се включва. Апаратът ще започне бавно допълнително ускорение по хелиоцентричната част на траекторията, за да достигне Марс, да изравни скоростта със скоростта на орбиталното движение на планетата и да влезе в равнината на марсианския екватор. Според първоначалните изчисления продължителността на полета до Марс е била около 800 дни (в този случай траекторията на полета включва два активни участъка). Оптимизацията на траекторията обаче не е завършена и в момента се смята, че полетът може да бъде намален чрез използване на различен балистичен дизайн до 450 - 500 дни.

Малко преди срещата с Марс модулът за електрическо задвижване, завършил задачата си за предварително ускоряване, се отделя. В перицентъра на траекторията на полета бордовият ракетен двигател с течно гориво произвежда спирачен импулс и устройството навлиза в елиптичната орбита на изкуствения спътник на Марс (ISM). След това от тази орбита устройството се премества в така наречената кръгова орбита за наблюдение, чиято равнина лежи в равнината на марсианския екватор, на 300 км над орбитата на Фобос. В рамките на три седмици от тази орбита ще бъдат извършени навигационни наблюдения на Фобос (уточняване на параметрите на неговата орбита и орбитата на самия апарат). Част от времето ще бъде посветено на научните наблюдения на Фобос и Марс.

И накрая, ще започне последователен подход към Фобос, чиято методология по принцип вече е изчислена и частично отработена по време на подхода на съветската AMS Фобос-2 към Фобос през януари - март 1989 г.

Подходът към Фобос включва два основни етапа:

орбитално рандеву;

директен подход.

На първия етап космическият кораб влиза в квазисинхронна орбита. Докато е на него, устройството обикаля около Фобос в относително движение с период, равен на периода на въртене на този спътник около Марс (Фобос винаги е обърнат към планетата с едната страна).

Поради ниската гравитационна сила върху спътника (по-малко от 0,001 земна), срещата и кацането на Фобос всъщност е операция за среща и скачване. В рамките на 1,5-2 часа апаратът ще направи автономно директен подход към Фобос с помощта на дистанционно управление с ниска тяга. След подаването на последния импулс скоростта на сближаване на космическия кораб със спътника ще бъде около половин метър в секунда. Етапът на акостиране ще започне в непосредствена близост до повърхността. Няколко „харпуна“, свързани с платформата на апарата чрез гъвкави кабели, се „изстрелват“ отстрани към повърхността и се заравят в земята. След това космическият кораб с изключено дистанционно управление каца на повърхността. В момента на контакта се активират затягащите двигатели, а бордовите „лебедки“ избират дълбочината на опъване на кабелите. Устройството е надеждно фиксирано към повърхността.

Известно време след кацане върху устройството се активира устройството за събиране на почвата. Взетите почвени проби (реголит) с тегло около 170 g се зареждат от апарата в спускаемия апарат (DA), който е част от излитащата ракета (LR). SA е херметически затворен, а устройството за поемане на почвата е изместено настрани, за да не пречи на изстрелването на ракетата от платформата.

1 - 3 дни след кацането VR трябва да излети от Фобос по траектория на полета към Земята. След като напусне повърхността на Фобос на безопасно разстояние, VR се завърта с помощта на стабилизиращи двигатели до даден ъгъл; тогава задвижващият двигател произвежда импулс, за да изпрати обратното превозно средство по траекторията му на полет към Земята.

След изстрелването на Фобос ще остане орбитален трансферен модул (ОТМ) с научна апаратура или така наречената дълголетна станция. Станцията ще трябва да събира и предава научни данни на Земята поне три месеца от момента на кацане на Фобос.

Полетът на ракетата до Земята ще продължи около 280 дни. През това време той периодично ще комуникира с наземни станции, ще нулира телеметрията и ще получава команди и ще отработва корекции на траекторията с двигатели с ниска тяга. Ден преди навлизането в земната атмосфера ще бъде направена последната корекция, за да се гарантира, че SA навлиза в дадена зона на повърхността. 15 минути преди да навлезе в атмосферата, космически кораб с тегло 12 кг ще се отдели от ракетата.

Връщането на космическия кораб с проби от почвата на Земята ще се случи приблизително през май - юни 2008 г.

Космическите кораби от серията "Фобос" (серия "1F") са предназначени за провеждане на комплексни изследвания на обекти от Слънчевата система: спътника на Марс Фобос (дистанционно и чрез контакт) - чрез приближаване до състоянието на "нисък полет" ” над повърхността й и кацане на стационарна върху нея и мобилни изследователски сонди (DAS и PROP-FP); планета Марс (от траекторията на подхода и от орбитата на ISM); слънце; междупланетното пространство, както и в областта на астрофизиката. Серия 1F, създадена в рамките на международния проект "Фобос", се състои от две превозни средства: космически кораб "Фобос-1" (1F № 101) и космически кораб "Фобос-2" (1F № 102), частично различни в състава на целевата (научна) апаратура . Предвижда се едновременното използване на двата апарата в една експедиция. Дублирането на устройствата има за цел да повиши общата надеждност на целевата задача и донякъде да разшири изследователските задачи на експедицията.

Изстрелванията на апаратите са извършени: "Фобос-1" - 07.07.1988 г., "Фобос-2" - 07.12.1988 г.

Програмата на експедицията включваше:

• Провеждане на физически тестове на пуснат в експлоатация космически кораб от ново поколение, проектиран като универсален космически кораб за провеждане на цялостни изследвания на планети и малки тела на Слънчевата система.
• Изпълнение на научна програма, която включва решаване на следните задачи:
  • По маршрута на полета
    • изследване на Слънцето в рентгенов (космически кораб Фобос-1), ултравиолетов и видим диапазон (космически апарат Фобос-1, -2);
    • получаване на триизмерна стереоскопична структура на слънчевата хромосфера и корона;
    • определяне състава на слънчевия вятър;
    • изучаване на характеристиките на междупланетните ударни вълни;
    • локализиране на космически гама-лъчи.
  • В орбита около Марс
    • - изясняване на параметрите на орбиталното движение на Фобос и неговите физически свойства;
    • - изследване на повърхността и атмосферата на Марс във видимия, ултравиолетовия, инфрачервения и гама диапазони;
    • изучаване на структурата на магнитосферата на Марс, определяне на параметрите на магнитното поле;
    • изследване на Слънцето и междупланетното пространство. При приближаване до Фобос
    • телевизионна фотография с висока резолюция на повърхността на Фобос;
    • определяне на химичния, минералогичен състав на повърхността на Фобос, неговите физични свойства;
    • изследване на вътрешната структура на Фобос, неговите радиофизични характеристики;
    • кацане на повърхността му на дългоживуща автономна станция (DAS - космически кораб Phobos-1, -2) и мобилна сонда (PROP-FP - космически кораб Phobos-2).

Космически кораб

Космическият кораб от серия 1F е проектиран като унифициран базов апарат за извършване на многоцелеви и разнообразни експедиции с цел изследване на планети и малки тела (комети, астероиди, планетарни спътници) на Слънчевата система. Устройството е проектирано така, че неговият дизайн и съставът на системите на обслужващия модул остават практически непроменени при промяна на избора на обект на изследване (Марс, Венера, Луната или други тела, включително малки). Преоборудването, свързано с промени в целта и научната програма на експедицията, се отнася главно до запасите от гориво и състава на изследователските съоръжения и състава на научното оборудване.

Конструкцията на устройството предвижда възможност за поставяне върху него, едновременно или селективно, на технически средства за дистанционно наблюдение (радари, телескопи и др.), както и на изследователски сонди за кацане (спускаеми апарати, малки станции, пенетратори и др.) . Най-важната „проектирана“ характеристика на устройството е способността да се маневрира в непосредствена близост до повърхността на небесни тела със слабо гравитационно поле. Космическият кораб се състои от орбитален блок (OB) и автономна система за задвижване (APU). В горната част на орбиталния блок полезният товар е поставен на специална платформа, определена от задачите на междупланетната експедиция. За експедицията в рамките на международния проект Фобос полезният товар за космическия кораб от серия 1F бяха отделящите се изследователски сонди DAS и PROP-FP. На същата платформа има научно оборудване за изучаване на Слънцето и средно насочена антена за автономна радиосистема.

Космическият кораб "Фобос" е структурно значително различен от своите предшественици - автоматични космически кораби, предназначени за планетарни изследвания (космически кораби Венера, Вега, Марс). Силовият елемент на дизайна на космическия кораб "Фобос" беше запечатаното торично отделение за инструменти, към което автономната задвижваща единица (APU) е закачена отдолу, и отделението за научно оборудване (цилиндрично отделение за инструменти) отгоре.

Това разположение позволява да се постигне най-малката маса на действителната конструкция на апарата и минимални моменти на инерция, от които зависи неговата маневреност. Благодарение на многоетапния принцип, по време на полета е възможно да се отървете от вече изразходвани елементи - „нулирането“ на ADU позволява на определен етап да „пусне в действие“ сервизното и научното оборудване, затворено преди това него и се намира в инструменталното отделение на торуса, необходимо за приближаване до Фобос и извършване на неговата изследователска програма.

НАУЧНО ОБОРУДВАНЕ

Орбитален апарат

За изпълнение на планираната научна програма на борда на космическия кораб Фобос е поставено следното научно оборудване:

Дистанционен лазерен масов анализатор ЛИМА-Дза анализ на елементния и изотопен състав на почвата (СССР, Германска демократична република, Беларус, Финландия, Германия, Чехословакия);

Дистанционен вторичен анализатор на йонна маса ДИОНанализ на елементния състав на почвата на Фобос (СССР, Австрия, Финландия, Франция);

Радар RLCда се определи структурата на скалите и топографията на повърхността на Фобос (СССР);

Видео спектрометричен комплекс VSKза получаване на телевизионно изображение на повърхността на Фобос и Марс (СССР, Източна Германия, Беларус);

Радиометър-спектрометър CRFM-ISMза изследване на топлофизичните и отразяващи свойства на повърхността на Фобос и Марс (СССР, Франция);

Радиометър-спектрометър ТЕРМОСКАНза картографиране на Марс и Фобос (СССР);

Гама спектрометър GS-14за изследване на химичния състав и радиоактивността на повърхността на Фобос и Марс (СССР);

Неутронни детектори IPNM-3да се определи съдържанието на свързана вода в почвата на Фобос (СССР);

Оптичен спектрометър АВГУСТза изследване на атмосферата на Марс по метода на слънчевата радиация (СССР);

Сканиращ анализатор АСПЕРАза изследване на триизмерната функция на разпределение на плазмата (СССР, Финландия, Швеция);

Плазмен спектрометър IPCза измерване на характеристиките на плазмата на слънчевия вятър (СССР, Австрия, Унгария, Германия);

Електронни спектрометри ЕСТИРза изследване на потоците от нискоенергийни електрони и слънчеви космически лъчи (СССР, Унгария, Германия, ESA);

Анализатор на плазмени вълни АПВ-Фза изследване на радиация от междупланетна и марсианска плазма (СССР, Полша, Чехословакия, ESA);

Магнитометри FGMM, MAGMAза изследване на магнитните полета в околностите на Марс и в междупланетното пространство (СССР, Австрия, Източна Германия);

Слънчев телескоп ТЕРЕКза получаване на изображения на Слънцето и короната в рентгеновия и видимия диапазон (СССР, Чехословакия);

Рентгенов фотометър RF-15за измерване на рентгеновата радиация от Слънцето (СССР, Чехословакия);

Слънчев UV радиометър SUFRза регистриране на ултравиолетовото лъчение от Слънцето (СССР);

Гама спектрометри VGS, LILASза регистриране на галактически и слънчеви гама-избухвания (СССР, Франция);

Фотометър IFIRза изучаване на слънчевите колебания (СССР, Франция, Швейцария, ESA).

Изследователски сонди кацат на повърхността на Фобос

За експедицията в рамките на международния проект "Фобос" в полезния товар на космическия кораб от серия 1F бяха въведени разглобяеми изследователски сонди от два типа - стационарни (DAS) и мобилни (PROP-FP).

За извършване на научни измервания на устройството е инсталиран комплекс от научни инструменти (разработчикът на устройството е посочен в скоби):

- пенетрометър SA PROP-FP - за определяне на физико-механичните свойства на почвата на Фобос (VNII Transmash);

- устройство за измерване на ускорение– да се определят параметрите на динамиката и въздействието на SA PROP-FP с повърхността (VNII Transmash);

Автоматичен рентгенофлуоресцентен спектрометър ARS за определяне на елементния състав на почвата (GEOKHI);

MFP магнитометър за определяне на параметрите на магнитното поле на Фобос (ИЗМИРАН).

Като цяло отговорността за целия научен експеримент с помощта на сондата PROP-FP беше възложена на Геохимичния институт на Академията на науките на СССР на името на. В И. Вернадски.

Общото тегло на самоходната машина PROP-FP на комплекса "Шар", заедно със системата за отделяне от основната машина и демпфера, е 50 кг.

Научната програма, реализирана с помощта на DAS включва:

Изследване на вътрешното разпределение на масите въз основа на измервания на принудителна и свободна либрация (блок „Либрация” - оптичен сензор за ъгловото положение на Слънцето);

Изследване на механични и топлинни характеристики на почвата (виброизмервателен комплекс VIC и температурни сензори);

Изследване на елементния състав на повърхностния слой на почвата (блок “Алфа” Х - комплекс от спектрометри за частици, протони и рентгеново лъчение);

Получаване на панорамни изображения на повърхността на Фобос (две телевизионни камери);

Усъвършенстване на редица параметри на Слънчевата система въз основа на измервания на обхвата, скоростта и ъглите на Фобос спрямо квазарите по време на траекторни измервания с помощта на широкобазови радиоинтерферометрични методи (автономна радиосистема).

При всяка орбита на Фобос около Марс информацията се предава от DAS към Земята в дециметровия диапазон на дължината на вълната.

Станцията е автономна и се управлява както от бордови програми, така и от команди от Земята. За получаване на информация се използва международна мрежа от радиотелескопи.

Общата маса на стационарната сонда DAS е 67 kg, масата на научното оборудване е 18,1 kg, а времето за активна работа е 3 месеца.

Научни резултати

Най-значими в изпълнението на научната програма на космическия кораб "Фобос-1" бяха резултатите от експериментите, извършени с помощта на слънчевия телескоп Terek. Учените успяха да наблюдават едновременно най-малко проучените слоеве на слънчевата атмосфера до този момент - хромосферата, короната и преходния слой. Получена е уникална информация за структурата и динамиката на тези слоеве. Изображенията, получени с помощта на записващата система, ясно показват сложната структура на плазмените образувания в слънчевата атмосфера. Новите данни позволиха да се разбере динамиката (от няколко минути до месец) на различни образувания в слънчевата атмосфера при температури от десетки хиляди до десетки милиони градуси.

Това е необходимо, за да се открият механизмите за освобождаване на слънчева енергия по време на различни процеси и много други. Невъзможно е да се получи такава информация от Земята. Направени са повече от 140 рентгенови снимки на Слънцето.

По време на полета на космическия кораб Фобос-2 първата фаза на експеримента, наречена „Небесна механика“, беше успешно завършена за изграждане на теория с висока точност на движението на Фобос и изясняване на неговата гравитационна константа. Получени са уникални снимки на Фобос, направени от различни ъгли и разстояния. Изследването на повърхността на Марс с радиометричния спектрометър Termoscan даде, наред с други неща, неочакван резултат под формата на откриване на вретеновидна сянка на Фобос на повърхността на Марс в получените изображения, което предизвика много предположения и хипотези.

Експедицията приключи, без да завърши основния етап от доставянето на спускаемите апарати на повърхността на Фобос. Въпреки това, изследванията на Марс, Фобос и околомарсианското пространство, извършени от космическия кораб Фобос-2 в продължение на 57 дни по време на орбиталното движение около Марс, направиха възможно получаването на уникални научни резултати за топлинните характеристики на Фобос, плазмената среда на Марс и взаимодействието му със слънчевия вятър. Например, въз основа на потока кислородни йони, напускащ марсианската атмосфера, открит с помощта на йонен спектрометър, инсталиран на космическия кораб Фобос-2, беше възможно да се оцени скоростта на ерозия на марсианската атмосфера поради взаимодействието със слънчевия вятър. Тези измервания са изключително важни за изучаването на историята на водата на Марс и марсианската атмосфера. Преди експедицията на космическия кораб "Фобос-2" се знаеше по-малко за пространството около Марс, отколкото за свойствата на пространството около много по-далечни планети - Меркурий, Юпитер, Сатурн. Получените данни са добра основа за създаване на инженерен модел на Фобос, необходим за последващи експедиции до този спътник на Марс.

Изображенията на Фобос показват, че този космически обект има неправилна форма, която може да бъде приблизително апроксимирана от елипсоид, с размери 13,3 x 11,1 x 9,3 km. Голямата ос на елипсоида е насочена към Марс. Орбитата на спътника е почти кръгла с радиус вектор от 9,378 km (2,76xRm). Орбиталната равнина е близо до екваториалната равнина на Марс и е наклонена под ъгъл от -24? към равнината на еклиптиката. Орбиталният период на Фобос около Марс е 7 часа и 39 минути.

Една от най-интересните характеристики на Фобос е либрацията. Фобос е много интересен обект сред известните синхронно въртящи се спътници на планетите от Слънчевата система, тъй като има голяма амплитуда на либрация.

Фобос има много дълбоки, почти прави успоредни бразди с ширина 100-200 м и дълбочина 10-20 м. Някои от тези ивици са с дължина до 30 км. Почти всички тези дълги ивици започват близо до най-големия кратер на Фобос, Стикни, който е с диаметър 10 km, повече от една трета от диаметъра на Фобос.

Измерванията на спектралните характеристики, направени от проекта Фобос 2, както и предишни измервания, показаха, че спектрите на отражение на Фобос са много различни от спектрите, получени от наблюденията на Марс, както и от спектрите на въглеродни хондрити и други астероидни аналози. Последните научни резултати показват, че спътниците на Марс не принадлежат към астероидите от клас C (който преди това включваше Фобос и Деймос). Спектърът на Фобос напомня повече на астероид от клас Т, макар и не напълно аналогичен. Минералогичната интерпретация на телата от клас Т е двусмислена. Една статия, базирана на резултатите от проекта Фобос 2, предполага, че повърхностните слоеве на Фобос може да са смес от материал, богат на въглеродни съединения (D-клас), обработен от космическа радиация.

Резултатите от измерванията на отражателните характеристики показват, че повърхността на марсианския спътник не съдържа свързана вода. Въпреки това има оценки, че термодинамичните условия на този сателит са такива, че водата може да се задържи на известна дълбочина. Изясняването на въпроса за наличието на вода (или хидратирани молекули) на Фобос е изключително важно не само от научна, но и от практическа гледна точка.

Измерванията, направени от космическите кораби Viking и Phobos 2, показват, че повишената плътност на прахови частици в близост до орбитите на Фобос най-вероятно е свързана с изхвърлянето на материал от повърхността на марсианските луни по време на бомбардиране от микрометеорити. Скорошен числен анализ показа, че орбиталните резонанси, причинени от влиянието на Марс и вариациите в налягането на слънчевата радиация, играят важна роля при формирането на праховия тор. Изследването на този проблем е важно не само от гледна точка на разбирането на еволюцията на реголита на повърхността на марсианските спътници, но и за изучаване на условията в близост до Марс и за планиране на обещаващи експедиции до него.

Наличните данни за физическите и химичните характеристики на Фобос засега не ни позволяват да направим избор между различни теории за неговия произход. Има няколко предположения. Много автори смятат, че Фобос, както и вторият спътник на Марс Деймос, са или уловени астероиди, или, в съответствие с еволюционната теория, натрупани тела в марсиански орбити.

Получените данни все още остават уникални, отваряйки нов етап в изследването на Марс, което продължава, макар и не без загуби, благодарение на усилията на международната научна общност.

От 1975 до 1988 г. нито един космически кораб не е изпратен на Марс, оставяйки празен прозорец от повече от 12 години в марсианските хроники.

Сред космическите проекти на СССР през този период си струва да се отбележи проектът Вега, в който с един успешен изстрел бяха убити две птици с един камък (по-точно две, Вега-1 и Вега-2): Венера и рядък гост в нашия край - Халеевата комета . Всеки от двата апарата пусна модул за кацане и сонда с балон на Венера, а след това за първи път в историята Халеевата комета беше изследвана от близко разстояние.

Съединените щати, доволни от резултатите от мисията на Viking, работиха по други проекти. По-специално беше реализиран великолепният проект Voyager, в който благодарение на „парада на планетите“, който се състоя, беше възможно да се убият четири птици с един камък: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Два космически кораба също участваха в проекта; Вояджър 1 все още изпраща радиосигнали от разстояние почти 20 милиарда (!) километра. Но да се върнем към темата за историческата хроника на изследването на Марс.

Хронология на мисиите на Марс.

До 1988 г. проектът Фобос е подготвен в СССР. От името става ясно, че основната му цел е била да изследва един от двата спътника на червената планета - Фобос.

Програма Фобос (1988)

Как се оказа на практика:

Фобос-1.

"Фобос-1" и "Фобос-2". Трето поколение космически кораб от серията F1 (маса 5 тона). Проектиран като базов модел за голямо разнообразие от космически мисии. За разлика от предишните, този космически кораб имаше собствен горен етап.

1 септември - загуба на сигнал от космически кораб. Оказа се, че командата, изпратена без предварително тестване на симулатора, има грешка (липсва буквата „V“), поради което вместо да включи спектрометъра, системата за ориентация на слънчевия панел е изключена. Батериите на станцията бяха разредени и връзката беше загубена.

Резултат: За по-малко от месец работа този космически кораб успя да предаде почти 150 изображения на слънцето в рентгеновия диапазон, което направи възможно най-подробното изследване на различните слоеве на слънчевата атмосфера по това време.

Фобос-2.

29 януари 1989 г. - влизане в орбита на изкуствения спътник на Марс. Полетът до Марс не премина съвсем гладко - бордовият компютър редовно замръзваше, а един от радиопредавателите също се повреди (същият проблем с качеството на микросхемите, който беше обсъден във втората част).

Фобос на фона на Марс

Няколко корекции на орбитата (последната на 21 март), за да се синхронизира с движението на Фобос и приближаването му към него. Изследване и снимане на Марс, а след това и на Фобос от разстояния 860, 320 и 25 март - 190 км.

Нулирането на станциите на Фобос беше планирано за 4 април, но на 27 март контролът върху управлението на космическия кораб беше безвъзвратно загубен. За известно време се получаваше слаб сигнал, по който можеше да се познае, че устройството се върти хаотично.

Най-вероятно бордовият компютър отново е замръзнал, този път съответно основният и резервният канал, загуба на ориентация и въртене на станцията в пространството.

Втората, по-малко вероятна причина е попадането на микрометеорит в апарата. Както се оказва, следа от космически прах и микрочастици се влачи зад Фобос.

"НЛО" на последната снимка, космически кораб "Фобос-2"

Третата, много малко вероятна причина е извънземна намеса. Тази причина се обсъждаше особено бурно по това време, тъй като на фона на успехите на СССР в други космически програми хроничният лош късмет в марсианските изследвания започна да изглежда подозрителен. Последните снимки, получени от Фобос-2, наляха масло в огъня, показвайки странно продълговато образувание недалеч от спътника на червената планета, което с малко въображение може да бъде сбъркано с извънземен кораб. Те дори казаха, че самият Фобос е марсианска космическа станция, която стои на стража над планетата и атакува мирни космически кораби на земляни (те обаче не докоснаха американските „викинги“).

Странният обект на снимките обаче се обяснява с технически причини - това е сянката на Фобос на повърхността на Марс, която поради движението на самия Фобос и космическия кораб в орбита над планетата е разпъната на снимката, тъй като използваната телевизионна камера работеше на принципа на сканиране на изображението, което отне известно време, което сянката успя да премести.

Наблюдател на Марс (1992)

Космическият кораб Mars Observer е най-скъпият проект на НАСА ($960).Тегло - 2,5 тона.

Един от най-скъпите проекти на НАСА е почти милиард долара. И въпреки че контактът с този космически кораб беше загубен няколко дни преди изкуственият спътник на Марс да влезе в орбита, тези пари не могат да се считат за изхвърлени - най-новите космически технологии, разработени специално за тази мисия, бяха използвани в следващите проекти.

Марсиански сфинкс. Снимка на космически кораб Viking-1

Научното оборудване, с което беше оборудван Mars Observer, покриваше почти целия диапазон от електромагнитни вълни. Този космически кораб трябваше да бъде в почти полярната орбита на червената планета поне четири години и да я сканира с всички инструменти на борда. В допълнение към подробна карта на повърхността и други научни данни, учените с нетърпение очакваха подробни снимки на района на Кидония, където марсианският сфинкс - "Лицето" - беше видян за първи път от Viking 1 през 1976 г.

Също така на борда на Observer имаше ретранслатор, предназначен да предава на Земята сигнали от блока за кацане на руския космически кораб Марс-96, подготовката за изстрелването на който вече беше в ход.

Хронология на събитията:

• На 25 септември 1992 г. Mars Observer е изстрелян в космоса с ракета Titan 3.
• Почти година по-късно - на 22 август 1993 г., съгласно заложената програма, станцията започва подготовка на двигателите (компресиране на резервоарите) за спиране за навлизане в предварителна елипсовидна орбита. В този момент комуникационната система беше деактивирана.
• Спирането трябваше да стане на 24 август, но станцията не се свърза. Смята се, че този космически кораб е избухнал поради прекомерно налягане в резервоарите за гориво поради повреда на регулатора на усилване, въпреки че феновете на теорията за марсианската цивилизация обвиниха НАСА, че умишлено е деактивирала космическия кораб (за да попречи на Сфинкса да бъде сниман).

Mars Global Surveyor (MGS)

Глобален геодезист на Марс. Тегло - 770 кг.

12 септември 1997 г. - навлизане в първоначалната много издължена ISM орбита с орбитален период 45 часа, апогей 54026 km и перигей 262 km.

През следващата година и половина космическият кораб извърши плавен преход към планираната орбита, използвайки технологията за въздушно спиране - спиране на горните слоеве на атмосферата; за това перигеят на орбитата беше понижен до 110 км. В даден момент слънчевата батерия на апарата дори леко се огънала, поради което се наложило спешно вдигане на перигея. По време на изпълнението на тези маневри вече са започнали някои изследвания.

През март 1999 г. е постигната необходимата орбита - почти кръгова, от полюс до полюс, средна височина 378 км, период 118 минути. В същото време MGS всеки път лети над меридиана, на който е около 14:00 местно време, тоест осветеността на повърхността под него винаги е една и съща. След 7 „сола“ (марсиански дни) и 88 орбитални оборота апаратът се връща почти на първоначалния меридиан, само с изместване от 59 км. Така през следващите почти две години той сканира марсианската повърхност.

31 януари 2001 г. - основната задача на мисията е изпълнена - пълно картографиране на повърхността на Марс, но работата продължава до ноември 2006 г. За целия период от време Mars Global Surveyor направи 240 000 снимки, с негова помощ беше подробно проучено магнитното поле на Марс (то не е непрекъснато, както на Земята, а е концентрирано във фокуси, повечето от които са разположени в южната част на планетата). полукълбо), изследвани са сезонните промени в климата и движенията на атмосферните потоци, влиянието на прашните бури върху формирането на ландшафта, оценено е количеството на замръзналата вода в полярните шапки, съществуването на реки и резервоари в миналото е установено убедително доказано, в момента са открити признаци на течни водни потоци.

MGS беше и първият в историята на космическите кораби, който снима други космически кораби, пристигнали по-късно: Mars Odyssey, Mars Express, както и марсохода Spirit. Последният се вижда на изображението като точка, но следата му е ясно видима.

Що се отнася до прословутото лице на Марс, ето как го видя MGS, по-„с големи очи“ от своя предшественик „Viking 1“:

Сравнение на снимки на марсианския сфинкс, получени от Viking 1 и Mars Global Surveyor. Дългоочакваната снимка с по-висока резолюция разсея всички илюзии - Сфинксът се оказа обикновена скала, плюс игра на светлина, сянка и въображение.

2 ноември 2006 г. - последна комуникационна сесия. Комуникацията беше загубена поради прегряване и в резултат на повреда на батерията под въздействието на директни слънчеви лъчи, а това от своя страна беше „следствие от верига от събития, настъпили поради софтуерна грешка, направена няколко месеца по-рано ” – каза зам. Инженерен директор на НАСА Пъркинс.

Марс-96. Маса без гориво - 6275 кг (рекорд сред междупланетните космически станции)

След 5 часа – падане в Тихия океан. Причината за аварията е преждевременното задействане на горната степен на ракетата-носител "Протон". Пореден провал, вече не на Съветския съюз, а на Русия в хрониката на изследването на Марс.

Този космически кораб се състоеше от орбитален модул, две малки станции за кацане и два „пенетратора“, които трябваше да се ускорят в марсианската почва на дълбочина около 5 метра, оставяйки на повърхността предавател с панорамна телевизионна камера и научно оборудване.

Схема на пускане на "пенетратори" и станции за кацане:

Проектът беше оригинален, но за съжаление не се осъществи. Струва си да се добави, че вътре в космическия кораб, който в момента почива на океанското дъно между Великденския остров и Южна Америка, има почти 300 грама плутоний.

Pathfinder и Sojourner. Тегло - 890 кг, цена 260 милиона долара

„Марс Провокър“ - космически кораб от икономична класа, без орбитален модул - се състоеше само от модул за кацане и марсохода Sojourner (за първи път в историята на успешен).

В тази мисия беше тествана по-евтина схема за кацане: космическият кораб навлезе в атмосферата с крейсерска скорост (~ 8 км/сек), спирането започна с предния щит (в рамките на 2 минути скоростта намаля до 400 м/сек), спирането с парашут, а малко преди повърхността включиха спирачни двигатели и напомпаха защитни цилиндри.

Устройството се удари в повърхността със скорост 20 м/сек, отскочи 15 метра нагоре, отскочи като топка още около 2 минути и замръзна. След това защитните цилиндри бяха спуснати, но единият не се спусна напълно, поради което марсоходът не можа да достигне повърхността. Но тогава всичко се получи - балонът беше притиснат от едно от отварящите се листенца на PM.

Първият в света успешен марсоход, Sojourner, подушва скалата

Mars Pathfinder предаде на Земята повече от 500 снимки от марсохода и 16 хиляди от PM.

ПроП-М

За справка:Първите роувъри в историята бяха изстреляни през 1971 г. като част от съветските космически кораби Марс-2 и 3, които бяха обсъдени във втората част на тази историческа хроника. Те бяха наречени PrOP-M (Passability Assessment Device - Mars). Това беше ходеща „машина“ с тегло под 5 кг, свързана с 15-метрова жица към РМ, чиято единствена задача беше да измерва плътността на почвата.

Ако прочетете втората част на този преглед, знаете, че тези проекти не могат да бъдат изпълнени.

Нозоми

Нозоми (на японски за "Надежда"). Тегло - 540 кг с гориво.

Според плана на 11 октомври 1999 г. той трябваше да влезе в орбитата на ISM и да започне да изпълнява основната си задача - изучаване на средните и горните слоеве на атмосферата на Марс и нейното взаимодействие с потока от слънчеви частици.

Но в действителност Нозоми достигна Марс едва през януари 2004 г., но не успя да влезе в орбита.

Хроника на събитията:

Това беше първата програма на Япония за Марс. За изстрелването на космическия кораб беше използвана ракетата-носител М-5, която беше доста слаба за директно изпращане на станцията до Марс. Затова японските инженери излязоха с хитра многопроходна комбинация от три гравитационни маневри: два полета около Луната, след което получаване на ускорение поради полет около Земята с „изхвърляне“ на космическия кораб в желаната посока. На третия най-важен етап косът „намери камък“ - Нозоми полетя в грешната посока. Беше необходимо да се изразходва голямо количество ценно гориво, за да се коригира по някакъв начин ситуацията - беше решено космическият кораб да бъде изпратен в наклонена хелиоцентрична орбита (около Слънцето), от която след още два подхода към Земята (през декември 2002 г. и юни 2003 г.), станцията все още може да се използва и ще бъде изстреляна към Марс.

Планът беше почти успешен, но поради слънчево изригване през април 2002 г. системата за захранване на космическия кораб беше нарушена, управлението стана трудно и в резултат на това по време на подхода към Марс горивото в резервоара на спирачния двигател замръзна. Не беше възможно да се забави и „Нозоми“, както веднъж през 1974 г., съветският апарат „Марс-4“, се втурна покрай планетата с пълна скорост и излетя в космоса.

Този космически кораб не постигна основната си цел, но за дълъг период на скитане той предаде огромно количество данни за свойствата на заобикалящата го космическа среда.

Проектът Mars Surveyor 98

Този проект на НАСА се състоеше от две части: Mars Climate Orbiter, орбитален модул за изследване на климата и предаване на сигнали за кацане, и Mars Polar Lander. Общият бюджет на мисията е 328 милиона долара.

Климатичен орбитър на Марс

Климатичен орбитър на Марс. Тегло - 343 кг без гориво

Космическият кораб трябваше да влезе в орбита според програмата, разработена по време на предишни мисии, използвайки аеродинамична спирачна технология. За целта беше дадена команда на двигателите да пулсират корекцията на траекторията, но след няколко минути сигналът на станцията изчезна и никога не беше възобновен.

Оказа се, че е допусната грешка в програмата, изпратена от Земята, която включва метрична мерна единица вместо единица фут, използвана в компютъра на устройството. Поради това космическият кораб беше изпратен на твърде ниска височина (50-60 км вместо 150) и изгоря в атмосферата.

Полярен апарат на Марс

MPL спускаем апарат. Сухо тегло – 512 кг

MPL се състоеше от модул за полет и кацане. Мястото за кацане е избрано близо до границата на южната полярна шапка на Марс. Премиерът имаше набор от инструменти за определяне на състава на атмосферата, метеорологичните условия в даден район, обзорна стерео телевизионна камера, 2-метров почвен приемник с камера, радио оборудване за директна връзка със Земята и чрез орбитални модули. .. Също така, преди кацане, трябваше да нулира 2 малки (2,5 кг всеки) „пенетратори“ за анализ на почвата на някаква дълбочина (ами ако там има вода!).

Penetrator, проект Deep Space 2

3 декември окончателна корекция на траекторията и начало на кацане на Червената планета. Веднага след „кацането на Марс“ MPL трябваше да „отвърне обаждане“, но това не се случи. Въпреки че Mars Climate Orbiter, специално изпратен да предава сигнали от MPL, се разби, сондата Mars Global Surveyor беше в орбита по това време. Но с негова помощ също не беше възможно да се намери липсващият модул.

След разследване на причините за аварията на два космически кораба наведнъж се стигна до заключението, че за мисията Mars Surveyor 98 не е отделен достатъчен бюджет, което доведе до използването на по-евтини и следователно по-малко надеждни инженерни решения.

AMS "Фобос" - Съветски автоматични междупланетни станции, предназначен да изучаване на Марси Фобос. Фобос беше последната съветска програма за изследване на Марс и неговите луни. Проектът е резултат от сътрудничеството с редица западни научни центрове в рамките на програмата АМЦ "Вега"“, разработката се ръководи от академик Сагдеев.

Серията се състоеше от две устройства, подобни по структура. Фобос са проектирани като универсални устройства за изучаване на планетите от Слънчевата система и малките небесни тела. Конструкцията на самия апарат остана непроменена, трябваше да се променят само инструментите и захранването с гориво. Полетната програма предвиждаше кацане на изследователските сонди "DAS" (дългоживееща автономна станция) и "PROP-F" на повърхността на Фобос.

"ProOP-F" е автоматична самоходна министанция, чиято задача беше да изучава Фобос. Този подскачащ робот, тежащ 43 кг, трябваше да бъде кацнат на Фобос на 5 април 1989 г. от космическия кораб Фобос-2.

• Тестови модел в музея на НПО на името на. Лавочкина

• Диаграма на движение на PrOP-F на Фобос

Изстрелването на космическия кораб Фобос-1 се състоя на 7 юли 1988 г. На 29 август 1988 г. възникна софтуерна повреда, в резултат на което вместо да се изпълни командата за включване на гама-спектрометъра, системата за пневматична стабилизация и ориентация на станцията беше изключена. Устройството спря да ориентира слънчевите панели спрямо Слънцето, поради което след известно време батериите се разредиха. В резултат на това устройството не достигна планираната комуникационна сесия на 2 септември 1988 г. Впоследствие бяха направени опити за установяване на контакт с устройството през септември-октомври; на 3 ноември 1988 г. беше направено официално изявление за спиране на опитите за комуникация с AMS.

Най-значимите изследвания бяха на Фобос-1, извършени с помощта на телескопа Terek. Стана възможно едновременното наблюдение на най-слабо проученото досега слоеве на слънчевата атмосфера- хромосфера, корона и преходен слой. Беше възможно да се получи уникална информация за структурата и динамиката на тези области. На снимки от телескопа ясно се вижда сложната структура на плазмени образувания в слънчевата атмосфера.

• AMS "Фобос"

• Схема на устройството

• Автоматична космическа станция "Фобос" (модел), Държавен политехнически музей (Москва)

• Пощенски блок на СССР. Международен космически проект "Фобос", 1989 г

Фобос 2

Космическият кораб "Фобос-2" е изстрелян на 12 юли 1988 г. от космодрума Байконур. На 29 януари 1989 г. апаратът влиза в орбита около изкуствения спътник на Марс. След две последователни корекции на орбитата задвижващата система и самият апарат бяха разделени, след което приблизително 4-5 април 1989 г. трябваше да се случи подходът към Фобос и кацането на станциите за кацане. Но на 27 март устройството не достигна планираната комуникационна сесия; както беше установено, устройството загуби стабилизация и се завъртя хаотично. Прекратяването на опитите за връзка със станцията е обявено на 15 април 1989 г.

По време на мисията на Фобос-2 беше успешно завършен първият етап („Небесна механика“) от съставянето на високоточна теория за движението на спътника на Марс Фобос и изясняването на стойността на неговата гравитационна константа. Фобос е заснет от различни ъгли и от различни разстояния. Извършено е и заснемане Марсианска повърхностизползвайки радиометричен спектрометър Termoscan.

За съжаление основната цел на експедицията (кацане на изследователски сонди на повърхността на Фобос) не беше постигната. Но изследването на Марс, Фобос и космическото пространство, извършено от устройството по време на неговите 57 дни в марсианска орбита, допринесе за получаването на уникални научни данни за топлинните характеристики на Фобос, плазмената среда на Марс и взаимодействието му със слънчевия вятър. .