Исследование Марса автоматическими межпланетными станциями в 1960-70 гг.

Исследование Марса автоматическими межпланетными станциями в 1960-70 гг.

Первым космическим аппаратом, стартовавшим к Марсу, была советская автоматическая станция «Марс-1», запущенная 1 ноября 1962 г.

С этой станцией провели 61 сеанс радиосвязи, во время которых была получена научная информация, в том числе о характере солнечного ветра, о магнитных полях и метеорных потоках. Радиосвязь поддерживалась до расстояния 106 млн. км, что для того времени было большим достижением. 19 июня 1963 г. станция прошла от поверхности загадочной планеты на расстоянии 195 тыс. км, после чего вышла на гелиоцентрическую орбиту. Таким образом, впервые была проложена межпланетная трасса к Марсу.

Запуск станции «Марс-1» явился серьезным достижением советской науки и техники. Достаточно сказать, что при выведении станции на расчетную траекторию ошибка по направлению не превышала двух секунд, а в момент сближения минимальное расстояние от станции до планеты Марс было очень близко к расчетному. Это свидетельствовало о высокой точности выведения станции на расчетную траекторию. Трудный экзамен успешно выдержала отечественная радиоэлектроника — бортовые системы станции в течение длительного времени управлялись на расстоянии в десятки миллионов километров.

28 ноября и 30 ноября 1964 г. в США и Советском Союзе в сторону планеты Марс были запущены космические аппараты «Маринер-4» и «Зонд-2». На борту станции «Зонд-2» были установлены научная аппаратура, системы дальней связи, ориентации. В системе ориентации, в частности, впервые в мире были применены плазменные электрореактивные двигатели, прошедшие успешные испытания в условиях этого космического полета. В ходе полета станции «Зонд-2» был получен большой объем ценной научной информации.

«Маринер-4» в июле 1965 г. прошел на расстоянии около 1200 км от поверхности Марса и сфотографировал ее при подлете с расстояния 12 600 — 17 000 км.

В феврале и марте 1969 г. в США в сторону Марса были запущены космические аппараты «Маринер-6» и «Маринер-7». Целью полетов аппаратов являлось проведение дальнейших научных исследований Планеты.

В результате исследований, выполненных советскими и американскими космическими аппаратами, было установлено, что Марс удивительно похож на Луну. Его ландшафт также пустынен, поверхность столь же испещрена кратерами. Он беспрепятственно бомбардируется жесткой радиацией. Анализ состава атмосферы Марса показал, что в ней не обнаружен азот, без которого земная жизнь существовать не может. Давление атмосферы не превышает 5—10 мм рт. ст. На некоторых фотографиях видно, что склоны кратеров покрыты светлыми образованиями, напоминающими ледники или снеговые оползни. Поскольку в атмосфере планеты воды, по-видимому, нет, высказывались предположения, что эти образования — замерзшая углекислота, а твердая углекислота для всех земных форм жизни, как известно, является токсичной. Поэтому Марс, по-видимому, такое же безжизненное небесное тело, как и Луна.

Как известно, 1971 год был годом великого противостояния Марса. 10 августа этого года расстояние между ним и Землей было наименьшим — 56,2 млн. км. Марс в это время можно было наблюдать в течение всего ночного времени. Вполне понятно, что этот период был особенно благоприятен для нового штурма марсианских тайн.

Поскольку после предыдущего минимального сближения двух планет прошло более 15 лет, а методы наблюдений и аппаратура за эти годы существенно улучшились, были все основания считать, что великое противостояние позволит получить новую интересную информацию о Марсе.

1971 год был также благоприятным и для запусков к Марсу автоматических станций. Для полета их по наивыгоднейшей траектории необходимо определенное положение Марса относительно Солнца и Земли. Такое благоприятное с точки зрения энергетических затрат положение сложилось в мае 1971 г. Именно поэтому 19 и 28 мая в нашей стране был осуществлен запуск новых межпланетных станций «Марс-2» и «Марс-3».

Автоматическая станция «Марс-2», преодолев расстояние около 470 млн. км, 27 ноября 1971 г. вышла на орбиту искусственного спутника Марса.

При подлете автоматической станции к планете от нее была отделена капсула, доставившая на поверхность Марса вымпел с изображением герба Советского Союза. Таким образом, Марс стал третьим небесным телом, на котором находятся вымпелы нашей страны.

А через несколько дней советская наука и техника добились нового замечательного успеха. 2 декабря 1971 г. впервые в истории космонавтики спускаемый аппарат автоматической станции «Марс-3» совершил мягкую посадку на поверхность планеты Марс.


Орбитальный аппарат станции «Марс-3» после отделения от нее спускаемого аппарата продолжил полет по траектории, проходящей на минимальном расстоянии — 1500 км от поверхности планеты. Тормозная двигательная установка обеспечила перевод станции на орбиту искусственного спутника Марса с периодом обращения около 11 суток.

Сигналы с аппарата, совершившего посадку на поверхность планеты в расчетное время, были приняты и записаны на борту искусственного спутника «Марс-3», а затем в сеансах радиосвязи переданы на Землю.

Успешный полет советских автоматических межпланетных станций «Марс-2» и «Марс-3», ставших искусственными спутниками Марса, доставка вымпела и первая в истории космонавтики мягкая посадка на его поверхность, комплексные научные исследования планеты и окружающего ее космического пространства — все это явилось замечательным достижением советской науки и техники, открывшим широкие перспективы для дальнейшего изучения планет Солнечной системы с помощью автоматических космических аппаратов.

Для изучения Марса с помощью искусственных спутников, находившихся на существенно различных ареоцентрических орбитах, на станциях «Марс-2» и «Марс-3» был установлен специальный комплекс научной аппаратуры, предназначенной для проведения разносторонних исследований физических характеристик атмосферы и поверхности планеты.

В результате многомесячного успешного полета советских искусственных спутников Марса были получены ценные данные о планете Марс и ее спутниках. Наряду с информацией, поступившей с советских межпланетных станций, было получено много снимков с американского космического аппарата «Маринер-9», запущенного также в мае 1971 г. и успешно функционировавшего в период после прекращения пыльной бури на Марсе.

Прошло два года и два месяца с того времени, когда в год великого противостояния Марса были запущены станции «Марс-2» и «Марс-3». И вот снова в своем извечном движении вокруг Солнца наша голубая планета стала приближаться к красноватому Марсу. Наступало очередное противостояние двух планет, когда расстояние между ними должно было составить 66 млн. км. В это благоприятное время Советский Союз запустил к Марсу четыре межпланетные автоматические станции — «Марс-4», «Марс-5», «Марс-6» и «Марс-7», старты которых состоялись соответственно 21 июля, 25 июля, 5 августа и 9 августа 1973 г. Все станции были выведены на траектории полетов к Марсу с промежуточной орбиты искусственного спутника Земли. Растянувшись в гигантскую цепочку длиной 6 млн. км, более полугода летели в небесном безмолвии межпланетные посланцы Советской страны — своеобразный «марсианский квартет».

Станция «Марс-4» приблизилась к планете 10 февраля 1974 г. и в связи с тем, что не включилась тормозная двигательная установка (из-за отказа в работе одной из бортовых систем станции), прошла на расстоянии 2200 км от поверхности Марса. При этом с помощью установленного на борту фототелевизионного устройства была получена серия фотографий поверхности Марса, которая была передана на Землю. В процессе дальнейшего полета станции «Марс-4» с ее борта передавалась разнообразная научная информация о физических характеристиках космического пространства.

Станция «Марс-5» достигла окрестностей планеты несколькими днями позже. 12 февраля 1974 г. автономно (с помощью бортовой системы астронавигации) были выполнены необходимые динамические операции, затем была включена тормозная двигательная установка, в результате чего станция вышла на орбиту искусственного спутника Марса и приступила к выполнению намеченных научных исследований. Прошел месяц, и в окрестности Марса прибыли автоматические станции «Марс-6» и «Марс-7». 9 марта 1974 г. спускаемый аппарат станции «Марс-7» был отделен от станции, но вследствие нарушений в работе одной из бортовых систем прошел на расстоянии 1300 км от поверхности планеты.

12 марта 1974 г. в район Марса прилетел «Марс-6». При подлете к планете бортовая система астронавигации автономно провела заключительную коррекцию траектории движения станции. Гироскопы спускаемого аппарата «запомнили» нужное направление, выданное бортовой вычислительной машиной, и когда до планеты оставалось 50 тыс. км, он отделился от перелетного отсека станции «Марс-6». В расчетное время включилась двигательная установка, обеспечивающая перевод спускаемого аппарата на траекторию встречи с Марсом в заданном районе. Затем в результате аэродинамического торможения с помощью конуса, который, словно щит, прикрывал спускаемый аппарат, скорость снижения аппарата существенно уменьшилась. В этот момент с помощью ракетного двигателя был введен вытяжной парашют, а затем и основной. Около двух с половиной минут аппарат спускался на парашютах, проводя непосредственные измерения в атмосфере Марса. В непосредственной близости от поверхности Марса радиосвязь со спускаемым аппаратом прекратилась. Все данные измерений были приняты перелетным отсеком «Марса-6» и затем с помощью его большой параболической антенны переданы на Землю.

Спускаемый аппарат станции «Марс-6» достиг поверхности планеты в районе с координатами 29° южной широты и 25° западной долготы. Перелетные отсеки станций «Марс-6» и «Марс-7» продолжили полет по гелиоцентрической орбите, и с помощью научной аппаратуры, установленной на них, были проведены исследования физических характеристик космического пространства, в том числе частиц солнечного ветра, космических лучей и радиоизлучения Солнца.

Кратко расскажем о некоторых экспериментах, выполненных станциями «Марс-4» — «Марс-7». Прежде всего, нужно отметить обширные исследования, проведенные станциями на трассе полета к Марсу, о чем уже упоминалось выше. Большой интерес представляют данные об особенностях атмосферы и поверхности Марса, полученные с орбит его искусственных спутников. На борту орбитальной станции «Марс-5» находился ряд приборов для проведения комплексного исследования атмосферы и поверхности планеты астрофизическими методами, что позволило получить ценные данные о рельефе поверхности, температуре, теплопроводности, структуре и составе марсианского грунта. Получены также данные о составе нижних и верхних слоев атмосферы Марса, о запыленности марсианской атмосферы. Все бортовые приборы станции дали в руки ученых интересные сведения, включающие характеристики как самого Марса, так и окружающей его космической среды, Так, например, приборы спускаемого аппарата «Марс-6» передали такие параметры нижней атмосферы Марса, как давление, температура, химический состав. По предварительной оценке, давление у поверхности в месте посадки составляет около 6 миллибар.

Фотометр «Марса-5», чувствительный к линиям поглощения водяного пара, зарегистрировал в некоторых областях Марса такое количество водяного пара, которое в несколько раз превышает результаты аналогичных измерений, выполненных в 1972 г. станцией «Марс-3». Данные о повышенном содержании водяного пара в атмосфере Марса позволяют, в частности, по-новому подойти к решению проблемы о природе полярных шапок Марса. По телескопическим и астрофизическим данным известно, например, что южная полярная шапка состоит почти целиком из сухого льда (или твердой углекислоты). Теперь же есть все основания полагать, что это далеко не так. В полярных шапках присутствует, видимо, и обычный лед.

К несомненно важным результатам следует отнести данные измерений магнитометров, с помощью которых удалось зарегистрировать в ближайших окрестностях Марса магнитное поле, в 7—10 раз превышающее общий межпланетный фон. Это обстоятельство позволяет считать, что Марс, по-видимому, обладает собственным магнитным полем, напряженность которого в 500 раз меньше земного.

Наконец, о результатах фотографирования Марса. В фотографировании на этот раз участвовали сразу две станции. «Марс-4» фотографировал планету с пролетной траектории, а «Марс-5» — с орбиты искусственного спутника Марса. Фотографирование велось с помощью фототелевизионных устройств, способных различать детали размером в 1 км и в 100 м с расстояния около 2000 км. На полученных снимках заметны следы интенсивной эрозии в результате поверхностных динамических процессов: плоскодонные кратеры со скоплением песчаных наносов, извилистые трещины, каньоны, которые, возможно, являются следами древних речных долин.

Таким образом, полет «марсианского квартета» советских автоматических станций расширил сведения о природе «красной планеты» и внес значительный вклад в развитие наших представлений о строении планет Солнечной системы.

В заключение приведем схему основных направлений исследования Марса, с указанием типов советских автоматических аппаратов (схема 4).

Мы рассказали кратко лишь о некоторых основных вехах космонавтики, о ее основополагающих этапах. Конечно, было много и других полетов и достижений. Летопись космонавтики уже весьма внушительна. Сегодня в гигантских ступенях восхождения космонавтикой преодолено несколько основополагающих рубежей. Каждая последующая ступень требовала больших усилий, решения более сложных научно-технических задач.

В своей речи на митинге, посвященном встрече героических экипажей (космических кораблей «Союз-6» «Союз-7» и «Союз-8», Генеральный секретарь ЦК КПСС Л. И. Брежнев говорил:

«В наших космических победах наглядно проявляются творческая мысль, неиссякаемый технический гений наших ученых, конструкторов и инженеров...

В выдающихся достижениях советской космической науки и техники воплощены усилия и высокое профессионально-техническое мастерство советских тружеников — достойных представителей нашего героического рабочего класса. Это они готовили металл для великолепных небесных кораблей, создавали сложнейшую уникальную аппаратуру, монтировали спутники и гигантские космические ракеты».

Конечно, успехи в освоении космоса были бы невозможны без громадных достижений во всех областях советской науки, техники и технологии производства, которые позволяют создавать совершенные средства электроники и радиотехники, автоматики, оптики и вычислительной техники.

Космические полеты сегодня немыслимы без центров управления полетами и наземных командно-измерительных комплексов, сети измерительных пунктов, которые размещены на всей территории земного шара. Эти пункты, оснащенные самыми современными средствами траекторных и телеметрических измерений, телевидения и связи, командными радиостанциями и другими средствами управления, наблюдения и контроля, ведут непрерывную работу по приему и обработке различной информации, поступающей с космических аппаратов.

Таким образом, гигантские ступени восхождения, пройденные советской и мировой космонавтикой, заложили тот прочный фундамент, на котором человечество прокладывает космический мост в будущее.