Место посадки марс 3

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 19.09.2024

Многие полагают, что космические исследования настолько сложны, что их могут осуществлять лишь крупные государственные агентства. Но группа российских энтузиастов решила это опровергнуть и нашла на Марсе космический аппарат. Этот аппарат был потерян еще более 40 лет назад, и до сих пор о его судьбе никто ничего не знал.

Представьте себе поиск на прямоугольной площадке размерами 6 х 20 км округлого объекта диаметром 1,5 м. Конечно, многие сейчас подумали, что надо было написать программу, которая сама бы искала станцию. Но думаю, такой поиск невозможен, пока не создан искусственный интеллект. Да, программа могла бы выделить интересные валуны соответствующего размера. Но там похожих объектов тысячи, поскольку рядом расположен кратер, из которого веером разлеталась порода. То есть на снимке, содержащем 2 млрд пикселей, надо было найти объект размерами 8 х 8 пикселей.

Подсказка
В процессе поисков я познакомился в интернете с профессором физики и астрономии географического факультета Западного университета в Канаде Филиппом Стуком, специалистом по картографии Марса и Луны. Он подсказал мне самый важный момент, который оказался решающим: направление полета спускаемого модуля — на восток. Это позволило сразу отсечь 50% неверных вариантов и сконцентрировать поиски в оптимальном направлении.

Кстати, возникает вопрос: как тонкий трос мог быть заметен на снимках с детализацией 25 см на пиксель? Если взглянуть на фотографию Opportunity, то можно увидеть тень от его мачты. Хотя в реальности ее толщина не превышает 15 см. То есть HiRise видит даже то, что видеть не должен. Впрочем, я полагал, что вдоль троса могло намести песка, и мы увидим небольшую гряду, которая возникла под действием ветра. Дальнейшее исследование показало, что даже в таких предположениях нет необходимости.

Оставалось еще одно — согласовать пресс-релиз, который по нашей просьбе был выпущен и опубликован на сайте NASA как раз ко Дню космонавтики, 12 апреля. Что, согласитесь, весьма символично.

Первые на Красной планете

Иголка в стоге сена

Коллективный разум

Подсказка

В процессе поисков я познакомился в интернете с профессором физики и астрономии географического факультета Западного университета в Канаде Филиппом Стуком, специалистом по картографии Марса и Луны. Он подсказал мне самый важный момент, который оказался решающим: направление полета спускаемого модуля — на восток. Это позволило сразу отсечь 50% неверных вариантов и сконцентрировать поиски в оптимальном направлении.

В поисках подтверждения

Международное сотрудничество

Подарок ко Дню космонавтики

Первая в мире мягкая посадка спускаемого аппарата на Марс и единственная в советской космонавтике. Передача данных с автоматической марсианской станции началась через 1,5 минуты после её посадки на поверхность Марса, но прекратилась через 14,5 секунд.

Технические характеристики:

— Масса АMC при запуске: 4625 кг
— Масса орбитальной станции при запуске: 3625 кг
— Масса спускаемого аппарата при запуске: 1000 кг
— Масса автоматической марсианской станции: 355 кг ( после мягкой посадки на Марс)

Основу орбитальной станции составлял блок баков главной двигательной установки цилиндрической формы. К этому блоку крепились панели солнечных батарей, параболическая остронаправленная антенна, радиаторы системы терморегулирования, спускаемый аппарат и приборный отсек. Приборный отсек представлял собой тороидальный герметичный контейнер, в котором размещались бортовой вычислительный комплекс, системы навигации и ориентации и прочее. Снаружи на приборном отсеке крепились приборы астронавигации.

Спускаемый аппарат представлял собой конический аэродинамический тормозной экран диаметром 3,2 метра и углом у вершины 120 градусов, закрывающий автоматическую марсианскую станцию ( по форме близкую с сферической). Сверху на автоматической марсианской станции был прикреплён стяжными лентами тороидальный приборно-парашютный контейнер, содержавший в себе вытяжной и основной парашюты, и приборы, необходимые для обеспечения увода, стабилизации, осуществления схода с околомарсианской орбиты, торможения и мягкой посадки, и соединительная рама. На раме размещены твердотопливный двигатель перевода спускаемого аппарата с пролётной на попадающую траекторию и агрегаты системы автономного управления для стабилизации спускаемого аппарата после его расстыковки с орбитальной станцией. На борту спускаемого аппарата также был закреплён вымпел с изображением Государственного герба СССР. Перед полётом спускаемый аппарат был подвергнут стерилизации.

В состав автоматической марсианской станции входил марсоход ПрОП-М.

Станция была запущена с космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя Протон-К с дополнительной 4-й ступенью — разгонным блоком Д 28 мая 1971 года в 18:26:30 по московскому времени. В отличие от АМС предыдущего поколения, Марс-3 был сначала выведен на промежуточную орбиту искусственного спутника Земли, а затем разгонным блоком Д переведён на межпланетную траекторию.

Полёт к Марсу продолжался более 6 месяцев. 8 июня и в ноябре 1971 г. успешно проведены коррекции траектории движения. До момента сближения с Марсом полёт проходил по программе. Прилёт станции к планете совпал с большой пылевой бурей.

Спускаемый аппарат Марса-3 совершил первую в мире мягкую посадку на поверхность Марса 2 декабря 1971 года. Посадка начинается после третьей коррекции межпланетной траектории полета АМС и отделения спускаемого аппарата от орбитальной станции. Перед отделением станция Марс-3 была сориентирована так, чтобы спускаемый аппарат после отделения мог двигаться в требуемом направлении. Отделение произошло в 12 часов 14 минут московского времени 2 декабря 1971 года когда АМС подлетала к планете, до торможения орбитальной станции и перехода её на орбиту спутника Марса. Через 15 минут сработал твердотопливный двигатель перевода спускаемого аппарата с пролётной траектории на траекторию встречи с Марсом. Получив дополнительную скорость, равную 120 м/с (432 км/ч), спускаемый аппарат направился в расчетную точку входа в атмосферу. Затем система управления, размещенная на ферме, развернула спускаемый аппарат коническим тормозным экраном вперед по направлению движения, чтобы обеспечить правильно ориентированный вход в атмосферу планеты. Для поддержания спускаемого аппарата в такой ориентации во время полета к планете была осуществлена гироскопическая стабилизация. Раскрутка аппарата по продольной оси проводилась с помощью двух малых твердотопливных двигателей установленных на периферии тормозного экрана. Ферма с системой управления и двигателем перевода, ставшая теперь ненужной, была отделена от спускаемого аппарата. Полет от разделения до входа в атмосферу продолжался около 4,5 часов. По команде от программно-временного устройства были включены два других твердотопливных двигателя, также расположенных на периферии тормозного экрана, после чего вращение спускаемого аппарата прекратилось. В 16 часов 44 минуты спускаемый аппарат вошел в атмосферу под углом близким к расчетному со скоростью около 5,8 км/с и началось аэродинамическое торможение. В конце участка аэродинамического торможения еще на сверхзвуковой скорости полета по команде датчика перегрузки с помощью порохового двигателя, расположенного на крышке отсека вытяжного парашюта, был введен вытяжной парашют. Спустя 1,5 с с помощью удлиненного заряда разрезался торовый парашютный отсек, и верхняя часть отсека ( крышка) была уведена от спускаемого аппарата вытяжным парашютом. Крышка, в свою очередь, ввела основной парашют с зарифленным куполом. Стропы основного парашюта крепились за связку твердотопливных двигателей, которые уже крепились непосредственно к спускаемому аппарату. Когда аппарат затормозился до околозвуковой скорости, то по сигналу от программно-временного устройства была проведена разрифовка — полное раскрытие купола основного парашюта. Спустя 1-2 с был сброшен аэродинамический конус и открылись антенны радиовысотомера системы мягкой посадки. За время спуска на парашюте в течение нескольких минут скорость движения снизилась примерно до 60 м/с (216 км/ч). На высоте 20-30 метров по команде радиовысотомера был включен тормозной двигатель мягкой посадки. Парашют в это время был уведен в сторону другим ракетным двигателем, чтобы его купол не накрыл автоматическую марсианскую станцию. Спустя некоторое время двигатель мягкой посадки выключился, и спускаемый аппарат, отделившись от парашютного контейнера, опустился на поверхность. При этом парашютный контейнер с двигателем мягкой посадки с помощью двигателей малой тяги был уведен в сторону. В момент посадки толстое пенопластовое покрытие защитило станцию от ударной нагрузки. Посадка была осуществлена между областями Электрида и Фаэтонтия. Координаты точки посадки 45° ю. ш. 158° з. д. ( Я) на плоском дне крупного кратера Птолемей, западнее кратера Реутов, и между малыми кратерами Белёв и Тюратам.

В течение 1,5 минут после посадки автоматическая марсианская станция готовилась к работе, а затем начала передачу панорамы окружающей поверхности, но через 14,5 секунд трансляция прекратилась. АМС передала только первые 79 строк фототелевизионного сигнала ( правый край панорамы). Полученное изображение представляло собой серый фон без единой детали. То же самое повторилось со вторым телефотометром — однострочным оптико-механическим сканером. Впоследствии были выдвинуты несколько гипотез о том, что стало причиной внезапного прекращения сигнала с поверхности: предполагали коронный разряд в антеннах передатчика, повреждение аккумуляторной батареи и др.

В современное время после уточнённых расчётов выдвинута версия, что причиной потери сигнала был уход орбитальной станции из зоны видимости антенны спускаемого аппарата.

Орбитальная станция после отделения спускаемого аппарата выполнила 2 декабря 1971 года торможение и вышла на нерасчётную орбиту искусственного спутника Марса с периодом обращения 12 суток 16 часов 3 минуты ( планировалась орбита с периодом обращения 25 часов. Расхождение фактического и запланированного периода обращения можно объяснить недостатком времени, который не позволил надлежащим образом оттестировать программное обеспечение системы автоматической навигации).

Места посадок автоматических станций на Марсе

Более 8 месяцев орбитальная станция выполняла комплексную программу исследования Марса, совершив 20 витков вокруг планеты. АМС продолжала исследования до исчерпания азота в системе ориентации и стабилизации. ТАСС сообщил о завершении программы исследований Марса 23 августа 1972 года. В течение четырех месяцев проводились ИК-радиометрия, фотометрия, измерения состава атмосферы, магнитного поля и плазмы.

Разработчики фототелевизионной установки ( ФТУ) использовали неправильную модель Марса, из-за чего были выбраны неправильные выдержки ФТУ. Снимки получались пересветленными, практически полностью непригодными. После нескольких серий снимков ( в каждой по 12 кадров) фототелевизионная установка не использовалась.

Изображение, переданное с поверхности Марса автоматической марсианской станцией за 14,5 секунды

Использованные источники:

Марс

Планета Марс — одна из самых популярных среди планет Солнечной системы, так как по многим своим характеристикам напоминает Землю. Например, сутки там длятся 24 часа, есть атмосфера, а белые пятна предполагают установить возможность смены сезонов. Поэтому изучение этой планеты стало одной из важных задач для учёных. Для этой цели в СССР была разработана космическая программа, которая предполагала запуск на эту планету специальную станцию Марс-3.

Преимущества Марс-3

Марс-3 — одна из трёх автоматических космических станций серии M-71. С помощью этого аппарата можно было исследовать околопланетную орбиту, плоскость Марса и все процессы, происходящие на этой планете.

При разработке межпланетной конструкции были предусмотрены все недочёты предшествующих АМС. В результате НПО имени А.С. Лавочкина получило усовершенствованную орбитальную станцию, в которую входил космический аппарат, выполняющий функции искусственного спутника и посадочного аппарата.
База платформы состояла из орбитального отсека и спускаемой установки. Структуру АМС представил перспективный начинающий конструктор В. А. Асюшкин. Система управления полётом конструировалась в научном институте автоматики и приборостроения.

блок баков двигательной установки в форме цилиндра;
солнечные батареи;
антенна, использующая параболический отражатель;
теплообменники;
отсек с установленной электронно-вычислительной техникой;
комбинированный реактивный двигатель.

Главное отличие от других моделей — вес станции при запуске. Он увеличился до 4625 кг. Это позволяло расширить круг исследуемых проблем.

На борту находился марсоход, который можно сравнить с обычной книгой. Весил он всего 4,5 кг. Так как учёные не знали свойства грунта, марсоходу приделали опоры из надёжной стали. По виду конструкция напоминала лыжи, которые не проваливались в песок и пыль.

Аппарат сокращённо назвали ПРоП–М (прибор оценки проходимости). Над созданием этого устройства работали 150 человек и главный конструктор Кемурджиан. Прибор должен был попасть на планету ещё на Марсе-2, но тот разбился при посадке. Тем не менее отечественный марсоход остаётся первым устройством, оказавшимся на плоскости небесного тела.

Цели запуска

Впервые в истории космических полётов предстояло мягко приземлиться на неизвестном Марсе. Для этого наверху станции был оборудован парашютный отсек, в котором находились вытяжной (медуза) и основной парашют, система торможения и научные приборы. Автоматическая марсианская конструкция в виде сферы с закрытым щитком должна была провести следующие исследования:

Пройти по поверхности планеты 15 метров, именно такой длины был кабель, соединяющий марсоход с АМС. При этом определить свойства грунта, его плотность.
Измерить температуру, давление атмосферы, определить её масс-спектрометрический состав.
Установить скорость ветра.
Получить панораму планеты.
Провести опыты по радиоизлучению солнца.

За 7 часов до высадки на поверхность, приборы станции должны были измерить угловое положение планеты в системе координат.

Полёт Марса-3

Полгода длился полёт. Всё это время учёные корректировали маршрут движения по заранее разработанной программе. Осложнила передвижение начавшаяся пылевая буря, которая бушевала несколько месяцев.

2 декабря АМС мягко опустилась на поверхность небесного тела. Спуск в атмосфере длился всего 3 минуты. Когда установка снизилась до сверхзвуковой скорости, программное устройство дало сигнал к раскрытию основного купола парашюта. Через 2 секунды был сброшен аэродинамический конус и стали видны антенны, регулирующие мягкую посадку. Вскоре скорость летательной конструкции снизилась до 216 км/час. В итоге станция опустилась на дно марсианского кратера Птоломей между областями Фаэтонтией и Электридой.

Эта посадка была выполнена в неизвестных условиях, при ветре и разреженной атмосфере. Задача была трудновыполнимой, тем не менее успешной.

Ровно через полторы минуты АМС начала передавать данные на Землю. Но спустя 14,5 секунды связь прервалась. Всего станция успела передать 79 первых строк серого изображения с правой стороны панорамы.

Выдвигались разные версии случившегося:

неожиданный электрический (коронный) разряд в передатчике;
сбой программного обеспечения;
выход из строя аккумулятора;
уход аппарата из зоны видимости;
опасная горизонтальная скорость при приземлении во время пылевой бури.

После того как спускаемый аппарат отделился, межпланетная станция вернулась на нерасчётную орбиту и продолжила выполнять поставленные задачи — фотографировать и проводить исследования. Таким образом, она сделала 20 оборотов вокруг планеты до тех пор, пока одна из бортовых систем, обеспечивающая положение осей аппарата относительно заданных направлений, не дала сбой, и не закончился азот.

За 8 месяцев работы АМС смогла выполнить такие задачи:

провести инфракрасную радиометрию;
измерить состав атмосферы;
выполнить фотометрию многих спектральных зон Марса;
исследовать содержание влаги на планете;
выявить цветовые различия на поверхности;
изучить радиоизлучение Солнца.

В августе 1972 года полёт орбитальной установки Марс-3 завершился.

Поисковые мероприятия

В рамках изучения полёта АМС НАСА делались неоднократные попытки найти место приземления российского аппарата. Но предполагаемые координаты посадки 45° ю. ш. 158° з. д. на дне кратера Птоломея и западнее кратера Реутова ничего не дали.

Только в 2012 году известный блогер Виталий Егоров, увлекающийся космическими исследованиями, решил изучить снимки, сделанные американской орбитальной станцией. На помощь также пришли специалисты национального управления по аэродинамике, института химии Вернадского, российской корпорации ракетно-космического приборостроения и научно-производственного объединения Лавочкина.

После тщательного анализа на снимках высокого разрешения были обнаружены объекты, относящиеся к потерянной станции:

АМС;
парашют;
цепи, соединяющие РДТТ мягкой посадки с парашютным контейнером;
двигатель, предназначенный для мягкого приземления;
аэродинамический тормозной экран.

Отсутствие мелких деталей объяснялось тем, что камера смогла уловить лишь большие объекты.
Сомнений не осталось, в гигантском кратере обнаружены останки МАРС-3.

Почти за год работы станция отправила на Землю 7329 снимков не только Марса, но и его спутников — Фобоса и Деймоса.

Таким образом, Маринер выполнил теплофизические измерения и картографию.

Российская установка Марс-3 в отличие от американского собрата смогла определить структуру грунта не в инфракрасном, а радиодиапазоне. Также именно АМС СССР получила фотометрические данные в различных спектральных направлениях.

Методика определения воды советским аппаратом оказалась намного эффективнее той, что использовалась на Маринере-9.

Тем не менее обобщённые данные, полученные с этих двух установок, стали основой для изучения красной планеты.

В фондах музея космонавтики можно увидеть макет станции, подробное освещение полёта в СМИ, познакомиться с рекордами, которые установила АМС Марс-3.

Первая в мире мягкая посадка спускаемого аппарата на Марс, первая автоматическая марсианская станция (неудача, передача данных со станции прекратилась вскоре после посадки, через 14,5 секунд)

Содержание

Техничеcкие характеристики

Масса АMC: 4625 кг
Масса орбитального отсека: 3625 кг
Масса cпускаемого аппарата: 1000 кг
Масса автоматической марсианской станции: 355 кг. (после мягкой посадки на Марс)

Конструкция

Основу орбитального отсека составлял блок баков главной двигательной установки цилиндрической формы. К этому блоку крепились солнечные батареи, параболическая остронаправленная антенна, радиаторы системы терморегулирования, спускаемый аппарат и приборный отсек.

Приборный отсек представлял собой тороидальный герметичный контейнер, в котором размещались бортовой вычислительный комплекс, системы навигации и ориентации и прочее. Снаружи на приборном отсеке крепились приборы астронавигации.

Посадочный модуль представлял собой сферу, закрытую коническим аэродинамическим щитком. Сверху на посадочный модуль был прикреплён тороидальный приборно-парашютный отсек, содержавший в себе сам парашют, и приборы, необходимые для обеспечения увода, стабилизации, осуществления схода с околомарсианской орбиты, торможения и мягкой посадки.

В состав посадочного модуля входил марсоход ПрОП-М.

Полёт

Орбитальный модуль продолжал исследование Марса с орбиты до исчерпания азота в системе ориентации и стабилизации 23 августа 1972 года.

Читайте также: