» » Мягкая посадка «Марса-3»

Мягкая посадка «Марса-3»

Мягкая посадка «Марса-3»

Ровно 50 лет назад, 2 декабря 1971 года, спускаемый аппарат автоматической межпланетной станции «Марс-3» успешно осуществил первую в мире мягкую посадку на Красную планету. Перед вами — советская почтовая марка с изображением спускаемого аппарата, посвященная этому событию.

Автоматическая межпланетная станция (АМС) «Марс-3» стартовала 28 мая 1971 года. Время старта было выбрано не случайно: на август 1971 года пришлось очередное великое противостояние Марса и Земли. Обе планеты находились на одной прямой с Солнцем по одну сторону от него, и Марс был близок к своему перигелию, то есть расстояние между планетами было близко к минимальному. Отправка миссии, синхронизированная с противостоянием, позволяет уменьшить затраты топлива и дает возможность отправить к Марсу более тяжелую станцию, чем при запуске в другое время.


Мягкая посадка «Марса-3»

Макет «Марса-3» в Государственном музее истории космонавтики имени К. Э. Циолковского в Калуге. фото Юрия Лапицкого с сайта flickr.com


Другой способ сэкономить топливо заключается в использовании гравитационного маневра, или «гравитационной пращи», то есть гравитационного поля другой планеты для изменения траектории и скорости космического аппарата. Сейчас гравитационные маневры и их комбинации широко используются при запуске межпланетных станций: например, схема полета «Розетты», отправившейся к комете Чурюмова — Герасименко в 2004 году, включала целых четыре гравитационных маневра (три у Земли и один у Марса), а стартовавшая в том же году меркурианская АМС «Мессенджер» и вовсе совершила шесть таких маневров. Использование гравитационных маневров создает для марсианских миссий дополнительные «стартовые окна», уже не привязанные к противостояниям. Правда, применение таких схем сопряжено с дополнительными сложностями: во-первых, требуется большая точность расчета траектории, а во-вторых, в случае полета к Марсу станция прибывает к планете со слишком большой скоростью: если ставится задача выхода АМС на орбиту вокруг планеты, то на торможение приходится расходовать значительное количество топлива, иначе станция не удержится в гравитационном поле Марса и пролетит мимо. Насколько мне известно, в марсианских миссиях гравитационные маневры впервые были использованы только в 1998 году японской АМС «Нодзоми».

Реализация мягкой посадки на Марс стала для конструкторов нетривиальной задачей, которая осложнялась отсутствием достаточной информации об эфемеридах (точных параметрах орбитального движения) Марса, составе его атмосферы и возможной погоде в районе посадки. Предполагалось получить эти данные в ходе двух миссий «Марс 1969А» и «Марс 1969В», стартовавших к Марсу в 1969 году, но оба пуска окончились взрывом ракеты вскоре после старта. Рельеф местности и свойства поверхности Марса в месте приземления также представляли собой загадку.

Однако проблемы удалось успешно решить. Отделившись от орбитальной станции и направившись к планете, спускаемый аппарат перед входом в атмосферу развернулся коническим тормозным экраном вперед. Гироскопическая система стабилизации продолжала удерживать эту ориентацию до самой посадки. Войдя в атмосферу на скорости около 6 км/с, аппарат частично погасил ее благодаря действию тормозного экрана, после чего вступил в действие тормозной парашют: сперва, на скорости 3,5 М, он раскрылся частично, а когда скорость снизилась примерно до звуковой (на Марсе это около 240 м/с) — уже полностью. Наконец, на высоте 20–30 м по сигналу радиовысотомера запустился двигатель мягкой посадки. В это же время парашют был уведен в сторону другим двигателем, чтобы после посадки он не накрыл станцию.


Мягкая посадка «Марса-3»

Макет спускаемого аппарата АМС «Марс-3» в Московском музее космонавтики. Черный прямоугольник в верхней части — марсоход «ПрОП-М». фото Вадима Трочинского с сайта flickr.com


Справедливости ради нужно сказать, что успех пришел только со второго раза: на пять дней раньше при попытке совершить мягкую посадку разбился спускаемый аппарат аналогичной станции «Марс-2». Из-за ошибки в программном обеспечении аппарат вошел в атмосферу планеты под нерасчетным углом, из-за чего тормозной экран не смог затормозить аппарат до нужной скорости. Тем не менее «Марс-2» остался в истории космонавтики как первое рукотворное тело на поверхности Марса.

Вернемся к «Марсу-3». Сразу после посадки спускаемый аппарат с помощью специального манипулятора выгрузил на поверхность планеты небольшой марсоход «ПрОП-М» (название представляло собой аббревиатуру от «Прибор оценки проходимости — Марс»). Он был разработан во ВНИИТрансмаш под руководством Александра Кемурджиана. Конструкция марсохода сильно отличалась от устройства луноходов, отправившихся на исследование спутника Земли в те же годы (кстати, ходовые части луноходов также были спроектированы ВНИИТрансмаш): из-за отсутствия сведений о поверхности Марса было решено отказаться от колесного шасси. Вместо этого остановились на схеме шагохода: широкий квадратный корпус был оснащен двумя лыжами по бокам. Чтобы сделать шаг, корпус, приподнимаясь на лыжах, сдвигался вперед относительно них и ложился на днище, после чего, поднимая лыжи, переставлял их вперед.


Мягкая посадка «Марса-3»

Макет марсохода «ПрОП-М». Горизонтальные штанги в правой части фото — датчики препятствий. фото с сайта epizodyspace.ru


Марсоход массой 4,5 кг соединялся 15-метровым кабелем с расположенной в спускаемом аппарате станцией, которая должна была осуществлять съемку его путешествия. Задачей марсохода было измерение плотности грунта: для этого он был оснащен пенетрометром (прибором для определения густоты вязких веществ) и гамма-лучевым денситометром, который оценивал плотность вещества на основании того, как падала мощность излучения при прохождении через него. В отличие от луноходов, управление марсоходом с Земли в реальном времени представлялось малоэффективным, поскольку прохождение радиосигнала с Марса на Землю и обратно занимало (на момент посадки аппарата) около 16 минут. Поэтому планетоход был оснащен несложными датчиками, позволяющими установить наличие препятствий на пути. Автономный алгоритм управления соответствующим образом корректировал траекторию: встретив препятствие, марсоход отходил немного назад, поворачивал на некоторый угол и снова начинал движение вперед.


Мягкая посадка «Марса-3»

Схемы выгрузки марсохода с помощью манипулятора и объезда препятствий. Изображение с сайта epizodyspace.ru


К сожалению, миссия оказалась не полностью удачной: через 1,5 минуты после посадки станция начала передачу на Землю изображения с камеры, однако по неясным причинам сигнал пропал через 15 или 20 секунд после начала трансляции и более не возобновлялся; передать какую-либо полезную информацию не удалось. В качестве возможных причин этого называются повреждение аккумуляторной батареи (возможно, из-за удара при посадке) и коронный разряд в антеннах передатчика из-за мощной пылевой бури. До сих пор неизвестно, сделал ли марсоход хотя бы один шаг по поверхности планеты. Первую успешную миссию по исследованию Марса с помощью планетохода человечеству удалось осуществить лишь четверть века спустя, когда на красную планету отправился американский «Соджорнер» (1997 год): он проработал 2,5 месяца, пройдя за это время около 100 м.

А вот с орбитальной станции «Марса-3» получилось собрать больше информации, чем с посадочного модуля. Сбросив спускаемый аппарат, она выполнила торможение и вышла на орбиту вокруг Марса, после чего в течение нескольких месяцев передавала на землю результаты измерений состава и характеристик его атмосферы, рельефа и свойств поверхности. Французский прибор «Стерео-1» исследовал солнечное радиоизлучение. Также были исследованы гравитационное и магнитное поля планеты: в частности, были обнаружены значительные локальные неоднородности массы, аналогичные лунным (масконы): они заметно сказывались на гравитационном поле, вследствие чего реальные орбиты космических аппаратов существенно отличались от построенных в предположении об однородном распределении массы внутри планеты. В настоящее время наиболее распространенной версией их происхождения является падение крупных космических тел.


Мягкая посадка «Марса-3»

Цветное фото Марса, сделанное орбитальной станцией АМС «Марс-3». фото с сайта ru.wikipedia.org


Через несколько лет после полета «Марса-3» советская программа исследований Марса была свернута. О станции неожиданно вспомнили спустя 40 лет: в 2012–2013 годах группа энтузиастов во главе с популяризатором космонавтики Виталием Егоровым, вооружившись снимками, сделанными в 2007 году межпланетной станцией Mars Reconnaissance Orbiter с хорошим разрешением, взялась отыскать на них место посадки спускаемого аппарата. В ходе поисков, к которым подключились специалисты НАСА, Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского, РКС и НПО им. С. А. Лавочкина, удалось идентифицировать на снимках саму станцию, парашют, двигатель мягкой посадки и аэродинамический тормозной экран. К сожалению, марсоход отыскать не удалось из-за его малых размеров: они составляют 25x22 см, что приблизительно соответствует одному пикселю. Один из пикселей действительно потенциально подходит на роль марсохода, но достоверно утверждать, что это именно он, нельзя. Так что придется подождать, пока не появятся еще более качественные снимки.


Мягкая посадка «Марса-3»

фото места посадки станции, сделанное Mars Reconnaissance Orbiter. В центре — спускаемый аппарат; красным кружком обведен пиксель, предположительно соответствующий марсоходу. фото с сайта habr.com


Автор благодарит Виталия Егорова за помощь при подготовке статьи.

Изображение с сайта ru.wikipedia.org.

Алексей Деревянкин

05 декабрь 2021 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

InSight на Марсе

26 ноября 2018 года в 22:53 по московскому времени совершил успешную посадку на поверхность Марса космический аппарат InSight, запущенный с Земли 5 мая 2018 года (см...

Российские ученые разрабатывают миссию по доставке грунта с Марса на Землю

Российские ученые разрабатывают миссию по доставке на Землю грунта с Марса, сообщил на научной конференции в Институте космических исследований РАН научный руководитель института Лев Зеленый.

Фотографии Марса за 6 — 10 июня

Самые свежие снимки марсианской поверхности, переданные аппаратами MRO и Mars Odyssey. Mars Odyssey и особенно Mars Reconnaissance Orbiter с его непревзойденной камерой HiRISE продолжают радовать

Марсоход Curiosity: собран и испытан в условиях, приближенных к боевым

Curiosity успешно прошел наземные испытания и готов к путешествию на Марс 25 ноября 2011 года стартует очередная миссия на Марс. Цель Mars Science Laboratory — высадить на Красную планету марсоход

Curiosity приступает к работе: подборка первых фото Марса

Сразу после прибытия на Загадочную планету марсоход Curiosity приступил к работе. Пока это проверка и калибровка систем аппарата, тестирование работы камер и научной аппаратуры. В ходе этих процедур

Марсоход Curiosity: первые десять дней на Красной планете

Curiosity уже больше недели находится на Марсе. Самый большой и совершенный марсоход — массой почти в тонну, доверху напичканный научной аппаратурой, среди которой есть и российский прибор для
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
«Фантастические твари»: животные, которые нас удивили в 2021 годуМошенник по имени МикеланджелоКак научиться быстро запоминать лица людей?Что происходит: квантовые компьютерыПочему в Арктике начал светиться снегСтранная наука – 2021Информационная автократия – новый тренд мировой политики9 привычек, которые помогут дожить до 100 лет