Первая посадка на марс координаты
Добавил пользователь Дмитрий К. Обновлено: 18.09.2024
В последние годы Марс чаще других планет становился героем новостных заголовков. В июле 2020 года к Красной планете с Земли отправились сразу три миссии: Объединенных Арабских Эмиратов, Китая и США, чей ровер Perseverance 18 февраля 2021 года успешно совершил посадку на Красной планете.
Чем обусловлен пристальный интерес именно к этой планете Солнечной системы? Как разворачивалась марсианская гонка, и кто ее основные участники? Почему именно летом 2020 были запущены сразу несколько миссий на Марс, и чего стоит ожидать от грядущих марсианских проектов? Рассказываем в нашем материале.
Зачем землянам Марс
Когда возникает вопрос, где еще, помимо нашей Земли, мог бы жить человек, название четвертой планеты от Солнца приходит на ум первым. И неспроста: Марс - идеальный кандидат с точки зрения доступности, подходящих условий для жизни и, в том числе, политического потенциала.
Освоение близкой Луны кажется более логичным вариантом, но ученых и колонистов-энтузиастов спутник Земли интересует намного в меньшей степени.
Луна - весьма проблематичный сосед с точки зрения постоянной колонизации. Лишенная атмосферы, она не способна в полной мере защитить колонистов от радиационных и метеоритных угроз, а коммерческий потенциал освоения Луны давно является предметом споров.
К тому же Луна исследована намного лучше, чем Марс, и удивить другие государства неожиданной миссией и новыми открытиями становится все сложнее. В том или ином виде миссии к Луне посылали США, Советский Союз, Китай, Япония, Индия, Израиль и многие европейские страны.
Более далекие претенденты на колонизацию также не выдерживают конкуренции с Марсом. Венера, хоть и находится заметно ближе Красной Планеты, обладает куда более агрессивной средой: все аппараты смогли проработать на поверхности Венеры не более двух часов, а о нахождении на самой планете человека пока не может быть и речи.
Другие же объекты Солнечной системы с относительно приемлемыми для жизни условиями (например, спутники Юпитера) находятся намного дальше Марса.
Но не все так радужно. Человек не способен прожить на Марсе без специального костюма: средняя температура - около -60 °C, давление не превышает и процента от земных показателей, а ее атмосфера почти не защищает от радиации и крайне скудна кислородом.
Хотя добраться к Марсу проще, чем к, например, Меркурию (хотя тот и расположен ближе), достичь Красной планеты - сложная задача.
Почти две трети всех полетов к Марсу оказывались неудачными. Даже если удастся вывести корабль на верную траекторию и поддерживать его работу в течение многомесячного полета, далеко не факт, что в конце пути аппарат окажется на орбите Марса и, тем более, на поверхности.
Также важно подгадать нужную дату запуска: лишь раз в полтора-два года Земля оказывается между Солнцем и Марсом, и именно в этот момент путь между двумя планетами минимален и занимает всего семь месяцев. В 2020 году этот момент пришелся на июль, что и стало причиной сразу трех запусков к Марсу.
В начале 1960-х космическая гонка между США и СССР была в самом разгаре. Советский Союз вырвался вперед: принципиальные с точки зрения престижа лавры первого спутника и первого человека в космосе принадлежали Москве.
Сопоставимым по своей амбициозности мог стать только пилотируемый запуск к Луне, однако разработка лунных программ могла затянуться на долгий срок (так и оказалось: американские астронавты ступили на поверхность спутника Земли лишь в 1969 году).
Соединенным Штатам небольшая, но весомая космическая победа необходима была куда раньше, однако Советский Союз и не думал отдавать первенство в космической гонке.
По этой причине обе страны с начала 1960-х ринулись покорять Красную планету. Однако с самого начала стало ясно: путешествия к Марсу не станут легким космическим круизом.
В момент пика противостояния между США и СССР на площадках Байконура были размещены межконтинентальные баллистические ракеты с ядерными боеголовками, а разговоры о покорении Марса сменились обсуждением ситуации вокруг Кубы.
Человечество ожидало этих фотографий с нетерпением. Мировая культура и некоторые представители научного сообщества слишком долго спекулировали о том, что ждет нас на таинственной четвертой планете.
Реальность оказалась куда прозаичнее. Изображения безжизненной и пустынной поверхности Марса многих могли разочаровать, однако первые фотографии далекого небесного тела стали важной вехой в изучении планеты.
Эпоха марсоходов
Лишь спустя десятилетие человек решил вернуться на Марс. И начал, как это уже стало привычным для Марса, с неудач.
В 1988 году Советский Союз послал к марсианскому спутнику Фобос два одноименных аппарата. Связь с первым была потеряна еще на пути к спутнику, а второму все же удалось сделать снимки Фобоса. Правда одна из основных задач миссии - совершить на нем посадку - была не выполнена.
В рамках новой программы на Марс был отправлен Mars Global Surveyor - беспилотная исследовательская станция. В рамках MEP кардинально поменялся подход НАСА: теперь исследователей интересовали вопросы наличия воды, жизни на Марсе и возможность его дальнейшей колонизации.
Surveyor собрал огромное количество данных, материалов, фотографий и проб, проработав в несколько раз дольше, чем рассчитывали операторы на Земле.
Первому американскому марсоходу повезло куда больше, чем его советскому предшественнику в 1971 году. Суммарно Sojourner проехал по поверхности сотню метров и вышел из строя спустя три месяца.
В 1998 году состоялся первый полет к Марсу, проведенный не американскими или российско-советскими инженерами. Японский зонд Nozomi успешно стартовал с Земли и, хоть и с опозданием, но достиг Марса через пять лет. Увы, Марс оказался неприветлив и для японских инженеров: у самой орбиты зонд пролетел мимо и улетел в космос.
Чуть более удачная участь ждала европейских исследователей. В 2003 году космический аппарат Mars Express оказался на марсианской орбите, где он и находится по сей день. Ниже орбиты инициаторам миссии опустится не удалось: британский зонд разбился при падении.
В 2018 году компанию роверу составил аппарат Insight, который занимается немного другими задачами. Два его основных инструмента - сейсмометр для изучения тектонической и метеоритной активности, а также бур, способный пробурить скважину глубиной до пяти метров.
Хотя за последние десять лет разговоры о Марсе не прекращались, сейчас Красная планета стала популярной как никогда.
Новый марсоход очень напоминает своего легендарного предшественника. Как и Curiosity, Perseverance обладает множеством спектрометров различных видов, а также видоизмененной системой для бурения и хранения образцов грунта.
Данная система марсоходу явно пригодится. Он является частью амбициозного проекта, который некогда пытался реализовать Советский Союз, цель которого - доставить на Землю образцы марсианских пород. Правда, в скором времени ждать частицу Красной планете на Земле не стоит: проект может затянуться больше, чем на десятилетие.
Промо-видео НАСА к миссии Mars 2020
Июльские запуски - лишь часть масштабных проектов, которые были запланированы на 2020-е годы.
Корабль Starship, по задумке Маска, в будущем может стать частью амбициозной межпланетной транспортной системы. Как надеется предприниматель, корабль за один рейс сможет перевозить до ста человек на Красную планету, что сможет положить начало постоянной колонии на Марсе.
Разработка Starship еще не закончена, и далеко не все тесты проходят удачно. Однако несмотря на амбициозность задачи Илона Маска, многие проекты SpaceX показали, что даже самые фантастические идеи могут быть воплощены в жизнь. И вполне возможно, что через несколько десятилетий человек сможет назвать себя полноправным жителем марсианской колонии.
2 декабря 1971 года была осуществлена первая в мире мягкая посадка спускаемого аппарата на Марс и единственная в истории советской космонавтики. Специалистам США такое удалось повторить лишь 20 июля 1974 года.
"Марс-3" — одна из трех советских автоматических межпланетных станций (АМС) серии М-71, созданных Научно-производственным объединением им. С.А. Лавочкина.
АМС "Марс-3" была предназначена для исследования планеты Марс и околопланетного пространства с помощью доставляемого на поверхность планеты посадочного аппарата, а также орбитального аппарата, выполняющего функции искусственного спутника планеты.
В состав межпланетной станции входили орбитальный отсек и спускаемый аппарат. Основу орбитальной станции составлял блок баков главной двигательной установки, солнечные батареи, параболическая антенна, радиаторы системы терморегуляции, приборный отсек с вычислительным комплексом и корректирующий реактивный двигатель с агрегатами автоматики. Система управления была разработана и изготовлена Научно-исследовательским институтом автоматики и приборостроения (ныне Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина).
На борту орбитальной станции также была установлена научная аппаратура "Стерео" для проведения совместного советско-французского эксперимента по изучению радиоизлучения Солнца.
Спускаемый аппарат — автоматическая марсианская станция (АМС), оборудованная системами и устройствами, обеспечивающими отделение аппарата от орбитального отсека, переход его на траекторию сближения с планетой, торможение, спуск в атмосфере и мягкую посадку на поверхность Марса. Он представлял собой сферу, закрытую коническим аэродинамическим щитком. Сверху был закреплен приборно-парашютный отсек, включавший в себя сам парашют, систему торможения и научную аппаратуру, позволяющую осуществлять автономную навигацию.
В спускаемом аппарате была установлена аппаратура для измерения температуры и давления атмосферы, масс-спектрометрического определения химического состава атмосферы, измерения скорости ветра, определения химического состава и физико-механических свойств поверхностного слоя, а также для получения панорамы с помощью телевизионных камер.
Для определения физико-механических свойств грунта на борту спускаемого аппарата был установлен прибор ПрОП-М (прибор оценки проходимости — Марс), представляющий собой маленький, шагающий марсоход, управляемый по проводам.
Марсоход, весивший 4,5 килограмма, должен был высадиться на Марс и пройти лишь небольшое расстояние, оставаясь соединенным с посадочным аппаратом кабелем длиной 15 метров. Свойства марсианского грунта были неизвестны, поэтому, чтобы не провалиться в пыль или песок, у робота были сделаны стальные опоры в виде лыж. На нем был установлен конический штамп, вдавливание которого в грунт дало бы сведения о прочности марсианской поверхности. По следам от лыж, зафиксированным на телевизионной панораме, также можно было бы судить о механических свойствах грунта. На грунт, в область видимости телекамер, его помещал манипулятор.
28 мая 1971 года АМС "Марс-3" была запущена с космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя Протон-К с дополнительной четвертой ступенью — разгонным блоком Д. Станция была сначала выведена на промежуточную орбиту искусственного спутника Земли, а затем разгонным блоком Д переведена на межпланетную траекторию. Полет к Марсу продолжался более шести месяцев. До момента сближения с Марсом он проходил по программе.
Прилет станции к планете совпал с большой пылевой бурей.
После трех коррекций траектории движения произошло отделение спускаемого аппарата от орбитальной станции. Спускаемый аппарат вошел в атмосферу Марса под углом близким к расчетному со скоростью около шести километров в секунду. Затем за счет аэродинамического торможения он уменьшил скорость, открыл парашют. Одновременно был сброшен аэродинамический конус и открылись антенны радиовысотомера системы мягкой посадки.
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.
Спуск в атмосфере продолжался немногим более трех минут.
2 декабря 1971 года была осуществлена первая в мире мягкая посадка спускаемого аппарата на Марс и единственная в истории советской космонавтики. Специалистам США такое удалось повторить лишь 20 июля 1974 года.
Посадка спускаемого аппарата "Марс-3" была осуществлена между областями Электрида и Фаэтонтия на плоском дне крупного кратера Птолемей, западнее кратера Реутов, и между малыми кратерами Белев и Тюратам. В момент посадки толстое пенопластовое покрытие защитило станцию от ударной нагрузки. 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). Впоследствии были выдвинуты несколько гипотез о том, что стало причиной внезапного прекращения сигнала с поверхности: предполагали коронный разряд в антеннах передатчика, повреждение аккумуляторной батареи, уход орбитальной станции из зоны видимости антенны спускаемого аппарата и др.
После отделения спускаемого аппарата орбитальная станция выполнила торможение и вышла на нерасчетную орбиту искусственного спутника Марса. Полет станции на околомарсианской орбите продолжался в течение 188 дней.
За этот период она выполнила комплексную программу исследования Марса, совершив 20 витков вокруг планеты. Орбитальная станция продолжала исследования до исчерпания азота в системе ориентации и стабилизации.
За время работы станции были проведены инфракрасная радиометрия, фотометрия, измерения состава атмосферы, магнитного поля и плазмы планеты, а также окружающей ее космической среды. Тепловое излучение грунта планеты, по которому определялась его структура, исследовалось как в инфракрасном диапазоне, так и в радиодиапазоне. Впервые были получены фотометрические профили Марса глобального характера во многих спектральных диапазонах. Измерения водяного пара доказали, что содержание влаги в атмосфере Марса в сотни тысяч раз меньше, чем в атмосфере Земли. В результате научных исследований были выявлены цветовые различия отдельных районов и участков поверхности планеты. С применением французского прибора "Стерео" было проведено исследование радиоизлучения Солнца, при этом изучалась пространственная структура, направленность и механизм процесса излучения.
В рамках выполнения миссии Mars Reconnaissance Orbiter (американская автоматическая межпланетная станция, запущенная к Марсу в 2005 году) проводились попытки найти место посадки аппарата "Марс-3", наряду с другими автоматическими станциями, посланными человечеством в XX веке. В 2012-2013 годах волонтеры из группы "Curiosity — марсоход" произвели анализ снимка высокого разрешения предполагаемой зоны посадки станции, который был сделан в 2007 году спутником Mars Reconnaissance Orbiter. В результате были выявлены объекты, предположительно являющиеся элементами спускаемого аппарата "Марс-3". На снимках были идентифицированы автоматическая марсианская станция, парашют, двигатель мягкой посадки и аэродинамический тормозной экран.
Полет продолжался более полугода. Несмотря на то что ко времени прилета станции к планете началась большая пылевая буря, посадка прошла успешно. Спускаемый аппарат отделился от станции в 12.14 мск, после чего станция перешла на орбиту спутника Марса, где провела следующие 8 месяцев, а спускаемый аппарат направился к поверхности планеты.
От разделения до входа в атмосферу прошло около 4,5 часа. После входа началось аэродинамическое торможение аппарата, и, когда он затормозился до околозвуковой скорости, произошло раскрытие парашюта.
Однако из-за пылевой бури связь со спускаемым аппаратом продлилась всего 20 секунд.
За это время удалось передать лишь фрагмент снимка, который был бесполезен в исследовательских целях. Станция же исправно совершила 20 витков вокруг планеты. 23 августа 1972 года ТАСС сообщил о завершении программы исследований Марса.
Он стал первым известным искусственным предметом на планете.
Орбитальная станция тем временем успешно вышла на орбиту и находилась там, как и вторая, до 23 августа 1972 года.
Тем не менее до крушения аппарат успел передать данные о химическом составе атмосферы Марса, давлении, температуре.
Это были первые в мире данные о марсианской атмосфере.
Вслед за СССР на Марс стали отправлять космические аппараты США. В 1976 году станции Viking 1 и Viking 2 успешно сели на поверхность и выполнили запланированные исследования. В аппаратах для смягчения удара при посадке использовались три посадочные опоры с амортизаторами из алюминия. Viking 2 проработал до 1980 года, когда разрядились его аккумуляторы, первый поддерживал связь до 1982 года.
Следующий запуск был осуществлен только в 1997 году и снова США. Аппарат Mars Pathfinder успешно сел с помощью парашюта и амортизационных баллонов — подушек с воздухом, которые постепенно сдувались после посадки, — и в течение нескольких месяцев передавал данные на Землю.
В числе других успешных запусков США — аппараты Spirit, Opportunity, Phoenix, Curiosity. Opportunity и Curiosity передают информацию на Землю до сих пор.
Кроме СССР и США космический аппарат на Марс запустила Великобритания. Посадка Beagle 2 прошла успешно, но у него не раскрылись до конца солнечные батареи. Они закрыли антенну, и аппарат не смог выйти на связь.
Вскоре стало ясно, что Schiaparelli разбился о поверхность планеты.
Причиной гибели аппарата стал технический сбой, в результате которого оказалась неверно рассчитана высота и в итоге аппарат совершил свободное падение с высоты в 2–4 км.
Посадка на Марс заметно отличается от посадки на другие исследуемые небесные тела. Так, например, на Луне нет атмосферы, что обеспечивает прекрасную видимость, и гравитация ниже земной. У Венеры очень плотная атмосфера, это способствует мягкой посадке и эффективной работе парашютов. Правда, ее кислотность оборачивается серьезными трудностями для пребывания аппарата на планете, равно как и высокая температура.
На Марсе же атмосфера сильно разрежена, ее плотности не хватает для эффективного торможения. Кроме того, на Марсе случаются пыльные бури, на месяцы окутывающие планету.
Изображение, переданное с поверхности Марса автоматической марсианской станцией за 14,5 секунды
Soviet Academy of Sciences
«С Марсом нам не везло, и одним из коллег был выдвинут тезис, что кто-то на Марсе сидит и нам препятствует. Это шутка, но у нас действительно была лишь одна успешная посадка, которая, к сожалению, происходила в период очень мощной глобальной пылевой бури. С одной стороны, аппарат совершенно не был рассчитан на боковые перемещения. С другой стороны, и мы это воспроизводили с профессором Селивановым в лаборатории, могла очень сильно повлиять электризация антенн и последовавший разряд.
В результате только мы начали передавать телевизионную картинку, как связь прервалась через 20 секунд. Американцы долго это замалчивали, но года три назад мой американский коллега, работавший тогда в Лаборатории реактивного движения, сказал мне:
Но признать факт нашей первой мягкой посадки на Марс они, конечно, не хотели и замолчали это. А наши средства массовой информации не очень это оценили, хотя это, конечно, было очень крупное достижение. Я пропадал тогда очень подолгу в НПО Лавочкина и самым тесным образом сотрудничал с разработчиком сценария посадки и всех систем Михаилом Рождественским.
Мы проводили имитационные эксперименты с поднятием аппарата на вертолете и имитации всего хода посадки с последовательным выходом парашютов и работой тормозных двигателей непосредственно у поверхности. Задача эта — архисложная, то, что наши конструкторы все это успели сделать буквально на кончике пера, — вызывает восхищение. То, что посадка на Марс очень сложная, в очередной раз показала неудача с аппаратом Schiaparelli, которая произошла почти полвека спустя и тоже из-за сбоя программного обеспечения.
В 1988 году были запущены два аппарата, один был потерян по глупости — ошибка в программном управлении. Второй должен был сблизиться со спутником Фобос, но в процессе сближения произошел отказ бортового компьютера, аппарат был потерян, и задачу мы не выполнили.
То, что при посадке на Марс нужна комбинация парашютов и тормозных двигателей, ни у кого сомнения не вызывало. Так же как и то, что аппарат должен быть оснащен радиолокатором, который отслеживает высоту до поверхности и регулирует весь сценарий.
Почему посадка Perseverance — грандиозное событие
TOUCHDOWN: NASA’s Perseverance rover successfully lands on the surface of Mars.
Что будет дальше
Ровер Perseverance оставит герметичные трубки с пробами на поверхности планеты. Забрать их предстоит другому аппарату — транспортному модулю ERO (Earth Return Orbiter) — его разрабатывает Европейское космическое агентство. На модуль образцы доставит посадочный аппарат SRL (Sample Retrieval Lander), оснащенный марсоходом и ракетой. Запуски ERO и SRL запланированы на 2026 год.
Подготовили Асхад Бзегежев, Кристина Боровикова и Мария Хохлова
Больше новостей:
Читайте также: