Исследование объектов Солнечной системы космическими аппаратами: Марс (часть 1)
Продолжение дайджеста по истории изучения Солнечной системы космическими аппаратами. В предыдущих частях речь шла о Меркурии, Венере, и Луне. Сегодня поговорим про Марс.
В отличии от Меркурия и Венеры, поверхность красной планеты вполне доступна для наблюдения в телескоп. Еще в 17 веке астрономами были открыты полярные шапки Марса, которые как долго считалось состоят из воды.
Систематические попытки картографировать поверхность Марса начались в 19 веке. В 1877 году итальянский астроном Джованни Скиапарелли сообщил об обнаружении им на поверхности Марса длинных линий, которые он назвал "canali", что в переводе с итальянского означает что-то вроде протоков. После перевода на английский, "canali" превратились в "canals" (т.е. рукотворные сооружения) - и началась настоящая марсианская лихорадка. “Каналы” стало наблюдать множество астрономов, начали публиковаться их карты, на их исследования стали выделяться деньги, а сам Марс с того самого момента стал вотчиной фантастов, поместивших на его поверхность огромное количество разнообразных древних цивилизаций.
Правда, проведенные в 1924 году радиометрические исследования показали огромные перепады температур в течении марсианских суток и то, что средняя температура на планете куда ниже точки замерзания воды. Но это не слишком пошатнуло веру публики в марсиан. В том же 1924 году, профессору Дэвиду Тодду каким-то образом удалось убедить американских военных объявить национальный день радиотишины - в течении трех дней часов каждый час вещание всех армейских радиостанций прерывалось на 5 минут, после чего астрономы прослушивали радиоэфир в надежде услышать послание с Марса. Американское ВМФ даже выделило криптографа для расшифровки потенциальных “сигналов” марсиан.
Разумеется, никаких сигналов обнаружено не было, а новые исследования продолжали приносить факты, свидетельствующие о том, что условия на поверхности Марса куда экстремальнее, чем считалось ранее. В его атмосфере не удалось найти следов кислорода и водяного пара, а сама атмосфера как оказалось была куда разреженнее земной. Но тем не менее, даже к началу 60-х годов у сторонников гипотезы существования на поверхности красной планеты достаточно сложной жизни было достаточно много сторонников. Считалось, что ответ на вопрос “Есть ли жизнь на Марсе” смогут принести космические аппараты.
Первые попытки отправить космические аппараты к Марсу были предприняты Советским союзом еще в 1960 году. Но из-за аварий ракет-носителей обе попытки закончилоись тем, что дорогостоящаях техника просто сгорела в атмосфере.Осенью 1962 года, во время следующего окна для полета к Марсу, СССР осуществил запуск трех новых станций. Первая взорвалась на орбите, что вызвало панику среди американских военных - ведь запуск состоялся аккурат в разгар Карибского кризиса и обломки аппарата были первоначально приняты за ядерные боеголовки. Вторая вышла на околоземную орбиту, но из-за несрабатывания разгонного блока так и осталась на ней, вскоре сгорев в атмосфере. Третий аппарат удалось направить на траекторию полета к Марсу - и сейчас он известен как “Марс-1”. Правда, до самой планеты он так и не добрался - связь со станцией была утеряна, когда она находилась примерно на середине пути.
1964 год. “Зонд-2” продолжил традицию неудачных советских запусков к Марсу. На аппарате не до конца раскрылись солнечные батареи и из-за этого станция получала в два раза меньше энергии. Вскоре, начались отказы бортовых систем, а затем связь с зондом и вовсе была утеряна.
Первый в истории снимок Марса из космоса переданный "Маринером-4"
В том же 1964 году подобраться к Марсу попробовали и США, запустив к Марсу два аппарата. И надо сказать, дела у них сразу пошли куда успешнее чем у СССР. Пускай “Маринер-3” из-за не отделившегося обтекателя так и остался на земной орбите, но вот “Маринер-4” добрался до Марса, передав целых 6 мегабайт информации, включая 22 снимка поверхности планеты, которые не слишком обнадежили тех, кто ожидал увидеть каналы или следы какой-то растительности.
Кроме того, “Маринер-4” установил, что у Марса нет магнитного поля, а атмосферное давление на его поверхности варьируется от 4 до 7 миллибар, а атмосфера как минимум на 80 % состоит из СО2. До этого полета, считалось что атмосферное давление на Марсе составляет около 85 миллибар, а атмосфера состоит в основном из азота. Пускай, первые снимки были не слишком четкие, но даже их, вкупе с данными об атмосфере Марса хватило, чтобы нанести большой удар по лагерю сторонников того, что на Марсе есть жизнь.
Если кому интересно, что случилось с “Маринером-4” после пролета Марса - он передавал сигналы до декабря 1967 года, когда он попал в облако обломков, вероятно оставленных кометой D/1895 Q1. Датчики зафиксировали 83 попадания микрометеоритов в течении суток, после чего связь с аппаратом была навсегда утеряна.
1969 год. Пока мир следил за завершением лунной гонки, к Марсу было отправлено еще 4 станции. Советские аппараты ждала уже ставшая традиционной судьба - оба погибли по причине взрыва ракеты-носителя. NASA же снова ждал успех - “Маринер-6” и “Маринер-7” прошли вблизи Марса, передав в общей сложности 201 снимок Марса, покрывавших порядка 20% поверхности планеты. Кроме того, они провели спектрографическое исследование атмосферы планеты, установив что 98% ее процентов составляет углекислый газ. Если после полета "Маринера-4" еще оставались какие-то сомнения, то эти миссии привели к тому, что Марс стали считать мертвым миром.
Два года спустя настал черед новых марсианских миссий. СССР, у которого не вышло изучить Марс с пролетных траекторий решил усложнить задачу, запустив первый марсианский спутник и высадив зонды на его поверхность. Всего было отправлено три станции. Первая должна была выйти на орбиту Марса и уточнить положение планеты, что было необходимо для выдерживания правильного расчетного угла входа в атмосферу спускаемых аппаратов двух последующих станций.
Однако, первая станция была утеряна по причине не срабатывания разгонного блока, что крайне усложнило задачу. Разгонные блоки двух других станций (известные как “Марс-2” и “Марс-3”) сработали как надо и они отправились к пункту назначения.
Одна из фотографий переданных "Марсом-3"
Но они были не одни. NASA в том году решило запустить к Марсу две станции. И снова, один из Маринеров (“Маринер-8”) погиб на старте, а второму аппарату ( “Маринер-9”) удалось уйти к Марсу. Американская станция вышла на орбиту Марса 14 ноября 1971 года. Когда NASA получило первый снимок, то вместо ожидаемой картины покрытой кратерами древней поверхности, увидело планету, чья поверхность была скрыта настолько мощной пылевой бурей, что на снимках нельзя было различить даже 26-километровую гору Олимп. Компьютер “Маринера-9” удалось перепрограммировать и аппарат вошел в режим сна, в ожидании, когда стихнет буря.
Программу же “Марса-2” и “Марса-3” уже было невозможно изменить после запуска. Станции вышли на орбиту, сбросив спускаемые аппараты (которые кстати были оснащенным миниютюрными 4.5 килограммовыми марсоходами), после чего повинуясь программе стали передавать снимки скрытой облаками марсианской поверхности.
Советский марсоход
Спускаемый аппарат “Марса-2” вошел под слишком большим углом и разбился. Спускаемый аппарат "Марса-3" смог достичь поверхности и передавал информацию целых 14.5 секунд, после чего замолчал и связь с ним восстановить не удалось.
Единственное "изображение", переданное спускаемым аппаратом "Марса-3"
Что стало причиной его гибели - пылевая буря, поломка оборудования или еще что - точного ответа на этот вопрос пока так никто и не узнал.
Спускаемый аппарат “Марса-3” на снимках с аппарата "МRO"
В январе 1972 года пылевая буря стала стихать, “Маринер-9” был активирован и картографировал примерно 85% поверхности Марса. На его снимках были обнаружены образования, очень похожие на оставленные водой следы - русла высохших рек, протоки, следы катастрофических наводнений. Это снова вернуло интерес к Марсу. Может, жизни на нем сейчас и нет - но вдруг, она была раньше? Чтобы ответить на этот вопрос нужны были новые исследования.
В 1974 году СССР запустил целых 4 станции к Марсу. Казалось бы, с таким количеством хоть одна миссия, да должна была полностью выполнить поставленные задачи. Но… Но "Марс-4” не смог выйти на орбиту планеты и ушел в космос.
Одна из переданных "Марсом-4" панорам
Марс-5 вышел на орбиту, но из-за разгерметизации приборного отсека успел отработать всего две недели после чего связь с ним была утеряна.
Одна из переданных "Марсом-5" панорам
Станции “Марс-6” и “Марс-7” состояли из пролетного и спускаемого аппарата. Спускаемый аппарат “Марса-7” не попал в цель, пройдя на расстоянии 1400 километров от поверхности Марса. Спускаемый аппарат “Марса-6" вошел в атмосферу планеты и 150 секунд передавал сведения, после чего связь с ним была утеряна. Что с ним случилось после этого - еще одна из многочисленных загадок красной планеты.
Схема полета "Марса-6" и "Марса-7"
Таким образом, несмотря на полтора десятка запущенных станций, итоговые результаты программы “Марс” оказались весьма скромны и не могли идти ни в какое сравнение с советской же программой “Венера”. И это при том, что Венера предъявляла к конструкции спускаемых аппаратов куда более жесткие требования, нежели красная планета.
Но несмотря на все эти неудачи, в Советском союзе разрабатывался проект еще более амбициозной миссии целью которой была доставка образцов марсианского грунта на Землю. Первый вариант под названием "5НМ" предполагал запуск в 1975 году титанической 20-тонной станции к Марсу для чего требовалось сверхтяжелая ракета-носитель Н-1.
Сами оцените размер аппарата
Схема полета "5НМ"
Однако, после ряда неудачных испытаний и закрытия программы Н-1, вариант с использованием сверхтяжелой ракеты стал невозможен. В результате, была предложена схема с использованием ракеты-носитель “Протон”. По первоначальному плану, должно было осуществляться два запуска. Первым должен был стартовать орбитальный модуль, вторым посадочный. Они стыковались на околоземной орбите и летели к красной планете в связке. Достигнув цели, орбитальный аппарат проводил съёмку поверхности, выбирая место для посадочного модуля.
После посадки брались пробы грунта (около 500 грамм), которые помещались в находящуюся во взлётной ракете капсулу, после чего она стартовала с Марса, а посадочный модуль оставался проводить дальнейшие научные исследования. Взлётная ракета стыковалась с орбитальным аппаратом, после чего спускаемая капсула перемещалась в орбитальный модуль, взлётная ракета отстреливалась, и связка орбитальный аппарат и спускаемый аппарат летела к Земле. На орбите Земли спускаемый аппарат отстыковывался и приземлялся в заданном районе. Запуск планировался на ноябрь 1979 года, возврат на Землю через 3 года. Вес аппарата по проекту составлял 8700 кг.
Проект был утверждён в начале 1974 года. Были изготовлены технологические макеты станции, начиналась сборка лётных образцов, полным ходом шли испытания макетов. Однако у него существовало слишком много слабых мест - вся схема полета была крайне сложной и предполагала использование большого количества запусков, автоматических стыковок, а также многолетнюю безотказную работу техники. С учетом КПД предыдущих марсианских миссий, вероятность того что все получится как надо, была не слишком большой.
Кроме того, существовали опасения по поводу того, что при отказе парашютов спускаемый аппарат с марсианским грунтом мог разбиться, что могло привести к заражению Земли гипотетическими марсианскими микроорганизмами. Чтобы избежать этого, было предложено вывести капсулу с марсианским грунтом на околоземную орбиту, где бы ее подобрала отдельная пилотируемая экспедиция. Но это означало третий запуск и еще большее усложнение схемы полета. В конце концов, из-за всех этих сомнений и слишком большой стоимости миссии, было принято решение закрыть программу. СССР проиграл первый этап марсианской гонки - а ресурсов, необходимых для перехода на новый уровень, на тот момент никто не выделил. К тому же, NASA уже начало на Марсе свой крайне амбициозный “эксперимент века”.
Читать продолжение
В отличии от Меркурия и Венеры, поверхность красной планеты вполне доступна для наблюдения в телескоп. Еще в 17 веке астрономами были открыты полярные шапки Марса, которые как долго считалось состоят из воды.
Систематические попытки картографировать поверхность Марса начались в 19 веке. В 1877 году итальянский астроном Джованни Скиапарелли сообщил об обнаружении им на поверхности Марса длинных линий, которые он назвал "canali", что в переводе с итальянского означает что-то вроде протоков. После перевода на английский, "canali" превратились в "canals" (т.е. рукотворные сооружения) - и началась настоящая марсианская лихорадка. “Каналы” стало наблюдать множество астрономов, начали публиковаться их карты, на их исследования стали выделяться деньги, а сам Марс с того самого момента стал вотчиной фантастов, поместивших на его поверхность огромное количество разнообразных древних цивилизаций.
Правда, проведенные в 1924 году радиометрические исследования показали огромные перепады температур в течении марсианских суток и то, что средняя температура на планете куда ниже точки замерзания воды. Но это не слишком пошатнуло веру публики в марсиан. В том же 1924 году, профессору Дэвиду Тодду каким-то образом удалось убедить американских военных объявить национальный день радиотишины - в течении трех дней часов каждый час вещание всех армейских радиостанций прерывалось на 5 минут, после чего астрономы прослушивали радиоэфир в надежде услышать послание с Марса. Американское ВМФ даже выделило криптографа для расшифровки потенциальных “сигналов” марсиан.
Разумеется, никаких сигналов обнаружено не было, а новые исследования продолжали приносить факты, свидетельствующие о том, что условия на поверхности Марса куда экстремальнее, чем считалось ранее. В его атмосфере не удалось найти следов кислорода и водяного пара, а сама атмосфера как оказалось была куда разреженнее земной. Но тем не менее, даже к началу 60-х годов у сторонников гипотезы существования на поверхности красной планеты достаточно сложной жизни было достаточно много сторонников. Считалось, что ответ на вопрос “Есть ли жизнь на Марсе” смогут принести космические аппараты.
Первые попытки отправить космические аппараты к Марсу были предприняты Советским союзом еще в 1960 году. Но из-за аварий ракет-носителей обе попытки закончилоись тем, что дорогостоящаях техника просто сгорела в атмосфере.Осенью 1962 года, во время следующего окна для полета к Марсу, СССР осуществил запуск трех новых станций. Первая взорвалась на орбите, что вызвало панику среди американских военных - ведь запуск состоялся аккурат в разгар Карибского кризиса и обломки аппарата были первоначально приняты за ядерные боеголовки. Вторая вышла на околоземную орбиту, но из-за несрабатывания разгонного блока так и осталась на ней, вскоре сгорев в атмосфере. Третий аппарат удалось направить на траекторию полета к Марсу - и сейчас он известен как “Марс-1”. Правда, до самой планеты он так и не добрался - связь со станцией была утеряна, когда она находилась примерно на середине пути.
1964 год. “Зонд-2” продолжил традицию неудачных советских запусков к Марсу. На аппарате не до конца раскрылись солнечные батареи и из-за этого станция получала в два раза меньше энергии. Вскоре, начались отказы бортовых систем, а затем связь с зондом и вовсе была утеряна.
Первый в истории снимок Марса из космоса переданный "Маринером-4"
В том же 1964 году подобраться к Марсу попробовали и США, запустив к Марсу два аппарата. И надо сказать, дела у них сразу пошли куда успешнее чем у СССР. Пускай “Маринер-3” из-за не отделившегося обтекателя так и остался на земной орбите, но вот “Маринер-4” добрался до Марса, передав целых 6 мегабайт информации, включая 22 снимка поверхности планеты, которые не слишком обнадежили тех, кто ожидал увидеть каналы или следы какой-то растительности.
Кроме того, “Маринер-4” установил, что у Марса нет магнитного поля, а атмосферное давление на его поверхности варьируется от 4 до 7 миллибар, а атмосфера как минимум на 80 % состоит из СО2. До этого полета, считалось что атмосферное давление на Марсе составляет около 85 миллибар, а атмосфера состоит в основном из азота. Пускай, первые снимки были не слишком четкие, но даже их, вкупе с данными об атмосфере Марса хватило, чтобы нанести большой удар по лагерю сторонников того, что на Марсе есть жизнь.
Если кому интересно, что случилось с “Маринером-4” после пролета Марса - он передавал сигналы до декабря 1967 года, когда он попал в облако обломков, вероятно оставленных кометой D/1895 Q1. Датчики зафиксировали 83 попадания микрометеоритов в течении суток, после чего связь с аппаратом была навсегда утеряна.
1969 год. Пока мир следил за завершением лунной гонки, к Марсу было отправлено еще 4 станции. Советские аппараты ждала уже ставшая традиционной судьба - оба погибли по причине взрыва ракеты-носителя. NASA же снова ждал успех - “Маринер-6” и “Маринер-7” прошли вблизи Марса, передав в общей сложности 201 снимок Марса, покрывавших порядка 20% поверхности планеты. Кроме того, они провели спектрографическое исследование атмосферы планеты, установив что 98% ее процентов составляет углекислый газ. Если после полета "Маринера-4" еще оставались какие-то сомнения, то эти миссии привели к тому, что Марс стали считать мертвым миром.
Два года спустя настал черед новых марсианских миссий. СССР, у которого не вышло изучить Марс с пролетных траекторий решил усложнить задачу, запустив первый марсианский спутник и высадив зонды на его поверхность. Всего было отправлено три станции. Первая должна была выйти на орбиту Марса и уточнить положение планеты, что было необходимо для выдерживания правильного расчетного угла входа в атмосферу спускаемых аппаратов двух последующих станций.
Однако, первая станция была утеряна по причине не срабатывания разгонного блока, что крайне усложнило задачу. Разгонные блоки двух других станций (известные как “Марс-2” и “Марс-3”) сработали как надо и они отправились к пункту назначения.
Одна из фотографий переданных "Марсом-3"
Но они были не одни. NASA в том году решило запустить к Марсу две станции. И снова, один из Маринеров (“Маринер-8”) погиб на старте, а второму аппарату ( “Маринер-9”) удалось уйти к Марсу. Американская станция вышла на орбиту Марса 14 ноября 1971 года. Когда NASA получило первый снимок, то вместо ожидаемой картины покрытой кратерами древней поверхности, увидело планету, чья поверхность была скрыта настолько мощной пылевой бурей, что на снимках нельзя было различить даже 26-километровую гору Олимп. Компьютер “Маринера-9” удалось перепрограммировать и аппарат вошел в режим сна, в ожидании, когда стихнет буря.
Программу же “Марса-2” и “Марса-3” уже было невозможно изменить после запуска. Станции вышли на орбиту, сбросив спускаемые аппараты (которые кстати были оснащенным миниютюрными 4.5 килограммовыми марсоходами), после чего повинуясь программе стали передавать снимки скрытой облаками марсианской поверхности.
Советский марсоход
Спускаемый аппарат “Марса-2” вошел под слишком большим углом и разбился. Спускаемый аппарат "Марса-3" смог достичь поверхности и передавал информацию целых 14.5 секунд, после чего замолчал и связь с ним восстановить не удалось.
Единственное "изображение", переданное спускаемым аппаратом "Марса-3"
Что стало причиной его гибели - пылевая буря, поломка оборудования или еще что - точного ответа на этот вопрос пока так никто и не узнал.
Спускаемый аппарат “Марса-3” на снимках с аппарата "МRO"
В январе 1972 года пылевая буря стала стихать, “Маринер-9” был активирован и картографировал примерно 85% поверхности Марса. На его снимках были обнаружены образования, очень похожие на оставленные водой следы - русла высохших рек, протоки, следы катастрофических наводнений. Это снова вернуло интерес к Марсу. Может, жизни на нем сейчас и нет - но вдруг, она была раньше? Чтобы ответить на этот вопрос нужны были новые исследования.
В 1974 году СССР запустил целых 4 станции к Марсу. Казалось бы, с таким количеством хоть одна миссия, да должна была полностью выполнить поставленные задачи. Но… Но "Марс-4” не смог выйти на орбиту планеты и ушел в космос.
Одна из переданных "Марсом-4" панорам
Марс-5 вышел на орбиту, но из-за разгерметизации приборного отсека успел отработать всего две недели после чего связь с ним была утеряна.
Одна из переданных "Марсом-5" панорам
Станции “Марс-6” и “Марс-7” состояли из пролетного и спускаемого аппарата. Спускаемый аппарат “Марса-7” не попал в цель, пройдя на расстоянии 1400 километров от поверхности Марса. Спускаемый аппарат “Марса-6" вошел в атмосферу планеты и 150 секунд передавал сведения, после чего связь с ним была утеряна. Что с ним случилось после этого - еще одна из многочисленных загадок красной планеты.
Схема полета "Марса-6" и "Марса-7"
Таким образом, несмотря на полтора десятка запущенных станций, итоговые результаты программы “Марс” оказались весьма скромны и не могли идти ни в какое сравнение с советской же программой “Венера”. И это при том, что Венера предъявляла к конструкции спускаемых аппаратов куда более жесткие требования, нежели красная планета.
Но несмотря на все эти неудачи, в Советском союзе разрабатывался проект еще более амбициозной миссии целью которой была доставка образцов марсианского грунта на Землю. Первый вариант под названием "5НМ" предполагал запуск в 1975 году титанической 20-тонной станции к Марсу для чего требовалось сверхтяжелая ракета-носитель Н-1.
Сами оцените размер аппарата
Схема полета "5НМ"
Однако, после ряда неудачных испытаний и закрытия программы Н-1, вариант с использованием сверхтяжелой ракеты стал невозможен. В результате, была предложена схема с использованием ракеты-носитель “Протон”. По первоначальному плану, должно было осуществляться два запуска. Первым должен был стартовать орбитальный модуль, вторым посадочный. Они стыковались на околоземной орбите и летели к красной планете в связке. Достигнув цели, орбитальный аппарат проводил съёмку поверхности, выбирая место для посадочного модуля.
После посадки брались пробы грунта (около 500 грамм), которые помещались в находящуюся во взлётной ракете капсулу, после чего она стартовала с Марса, а посадочный модуль оставался проводить дальнейшие научные исследования. Взлётная ракета стыковалась с орбитальным аппаратом, после чего спускаемая капсула перемещалась в орбитальный модуль, взлётная ракета отстреливалась, и связка орбитальный аппарат и спускаемый аппарат летела к Земле. На орбите Земли спускаемый аппарат отстыковывался и приземлялся в заданном районе. Запуск планировался на ноябрь 1979 года, возврат на Землю через 3 года. Вес аппарата по проекту составлял 8700 кг.
Проект был утверждён в начале 1974 года. Были изготовлены технологические макеты станции, начиналась сборка лётных образцов, полным ходом шли испытания макетов. Однако у него существовало слишком много слабых мест - вся схема полета была крайне сложной и предполагала использование большого количества запусков, автоматических стыковок, а также многолетнюю безотказную работу техники. С учетом КПД предыдущих марсианских миссий, вероятность того что все получится как надо, была не слишком большой.
Кроме того, существовали опасения по поводу того, что при отказе парашютов спускаемый аппарат с марсианским грунтом мог разбиться, что могло привести к заражению Земли гипотетическими марсианскими микроорганизмами. Чтобы избежать этого, было предложено вывести капсулу с марсианским грунтом на околоземную орбиту, где бы ее подобрала отдельная пилотируемая экспедиция. Но это означало третий запуск и еще большее усложнение схемы полета. В конце концов, из-за всех этих сомнений и слишком большой стоимости миссии, было принято решение закрыть программу. СССР проиграл первый этап марсианской гонки - а ресурсов, необходимых для перехода на новый уровень, на тот момент никто не выделил. К тому же, NASA уже начало на Марсе свой крайне амбициозный “эксперимент века”.
Читать продолжение