| 16 ноября 1996 года - старт 17 ноября 1996 года - сгорел в атмосфере Земли |
Испытания марсохода на Камчатке.
Мы уже сообщали ("HK" №3 стр.5) о проходящих на Камчатке с 20 августа по 20 сентября испытаниях советского марсохода по программе "Марс-1996". Получены новые подробности.
Испытания проводились несмотря на попытку государственного переворота в стране. Под наблюдением советских и американских ученых марсоход прошел несколько километров по вулканическим склонам Камчатки, идеально имитирующих рельеф поверхности Марса.
Марсоход имеет вес - 76,5 кг, длину - 1,35 м., перемещается с помощью трех пар конусообразных алюминиевых колес с глубокими протекторами. Оснащен телевизионной системой, механизмам для сбора камней и образцов грунта. Управляет всеми операциями бортовой вычислительный комплекс с заранее заданной программой.
Первый марсоход планируется доставить на поверхность красной планеты в 1994 г, второй в 1996 г. Вместе с ними в атмосферу Марса будут доставлены аэростатные зонды, которые разработали ученые Франции. Длина их около 200 м., диаметр - 17.5 м. Днем они будут дрейфовать в атмосфере планеты, перемещая комплект научной аппаратуры на большие расстояния, а ночью, охлаждаясь, опускаться на поверхность для ее исследования.
Новости космонавтики 1991 №6:
Мы уже сообщали о ходе испытаний советского марсохода на полуострове Камчатка ("НК"- №4 стр.16, №3 стр.5). Сотрудник научно-исследовательского центра НПО им.С.А.Лавочкина Виталий Вернигора в интервью газете "Правда" 17 октября рассказал о новых подробностях программы "Марс-94". Основной целью испытаний марсохода была отработка его шасси. Причем шасси были установлены на малом марсоходе. Марсоход называют малым, так как его вес всего 75 кг. (По нашим данным 76,5 кг). Он явится прообразом полноразмерного марсохода с массой 400 кг.
Малый марсоход должен быть доставлен на Марс во второй половине 90-х годов, а большой - в конце века.
Новости космонавтики 1991 №10:
В программе "Марс-94" предполагается выведение на орбиту планеты автоматической межпланетной станции, состоящей из орбитального модуля, малой станции и пенетратора. На последнем будет установлена высокоразрешающая телекамера, инфракрасный спектрометр, дающий целостное изображение, и другие спектральные приборы.
Пенетратор диаметром 0,5 м и длиной 1,2 м отделится от орбитального модуля, совершит полет в атмосфере, затормозит с помощью специального устройства и от удара о поверхность разделится надвое.
Одна часть уходит в грунт на глубину до 6 м, а другая, оснащенная телекамерой и антенной - остается лежать на поверхности. Получаемое изображение кодируется и в цифровом виде через орбитальный модуль транслируется на Землю.
Малая станция произведет посадку на парашюте. После достижения поверхности приступит к работе. (Марсоход в программе "Марс-96" приземлится на Марс аналогичным способом).
Программа "Марс-96" предусматривает вывод на орбиту Марса орбитального модуля, малой станции и марсохода. Сбор информации о грунте планеты будет осуществлять пенетратор, а о динамике атмосферы сообщит аэростатный зонд.
В программе "Марс-96" новыми будут только марсоход и аэростатный зонд. Орбитальная станция, малая станция и пенетратор будут иметь ту же конструкцию, что и в предыдущей программе. Это существенно удешевит проект.
Компоновку АМС и орбитальный модуль разрабатывают специалисты НПО им.Бабакина, шасси марсохода и системы управления - в Санкт-Петербургском ВНИИ "Трансмаш", остальные научные приборы и системы изготавливаются в ИКИ. Часть аппаратуры будет поставлена из-за рубежа.
А.А.Галеев отметил, что зондирование Марса малыми аппаратами - программа перспективная. В США на 1992 г. намечен запуск АМС "Марс Обсервер", которая представляет собой только орбитальную станцию. Мы же в 1994 г. запускаем спутник, малую станцию и пенитратор. В 1996 г. США планируют запустить спутник для исследования Марса и малую станцию на поверхность, а мы в этом же году - АМС с пенитратором, марсоходом и аэростатным зондом.
А.А.Галеев считает данную программу более комплексной.
Стало известно, что американцы хотели купить у нас малую станцию и пенетратор. Но не получив на это разрешения, пытаются заказать их у ЕКА.
Конгресс США, по словам Галеева, объявил конкурс проектов по исследованию Марса. К нашим ученым последовали обращения от разных фирм с предложениями о совместной работе или о проведении консультаций. Обеспечить мягкую посадку на поверхность планеты оказалось для американцев довольно сложной задачей, в то время как в нашей стране это освоили много лет назад.
О результатах переговоров о сотрудничестве А.А.Галеев не сообщил.
Об испытаниях марсохода на Камчатке мы уже рассказывали. Наш корреспондент получил дополнительную информацию из места их проведения (пос. Козыревск, Толбачинский полигон). В 1969 р, там уже испытывалась точная копия "Лунохода-1", а затем и "Лунохода-2".
В течение многих лет здесь исследовались различные средства передвижения (колесные, гусеничные и др.) по далеким планетам.
В последнее время опробывается окончательная модель марсохода, который в 1996 г. начнет свой путь к Марсу. Вес самоходной тележки около 80 кг, длина - 2м, высота - 1,5 м. Сзади ее находится двигатель с винтом, позволяющий при наличии ветра, передвигаться в любую сторону. На марсоходе планируется установить облегченные солнечные батареи с буферными аккумуляторами, а также - буровую установку, позволяющую производить бурение на 30-ти метровую глубину.
Марсоход будет проводить и сейсмические исследования. В испытаниях его на Камчатке принимали участие и американские ученые из НАСА.
2 декабря. Нью-Йорк. ТАСС. НАСА рассмотрело и отклонило предложение о размещении на советском исследовательском космическом аппарате американских приборов для изучения поверхности Марса. Об этом в интервью еженедельнику "Aviation week and space technology" сообщил руководитель нового подразделения НАСА по исследованиям Луны и Марса Майкл Гриффин. Именно в этом подразделении первоначально родилась идея размещения на борту советского космического аппарата, в 1994 г. американских механизмов, предназначенных для внедрения в почвенный слой Марса и его изучение.
Гриффин сказал, что данный проект был отклонен как слишком рискованный, имея в виду и технический и политический риск. Отдел Гриффина выдвинул на рассмотрение НАСА идею проведения в ближайшие 4 года четырех полетов к Луне. В одном случае предусматривается посадка на ее поверхность. Стоимость каждого полета составила бы более 100 млн $.
Новости космонавтики 1992 №3:
14 февраля. Нью-Йорк. ИТАР-ТАСС. Еженедельник аэрокосмической промышленности "Aviation week & Space technology" сообщил о той, что российские специалисты планируют провести в штате Калифорния США испытания самоходного аппарата для передвижения по поверхности Марса.
Аппарат весит около 70 кг. Его полезная нагрузка составляет 15 кг. Он передвигается со скоростью 30 см/сек в течение часа в день. Питание осуществляется за счет термоэлектрического радиоизотопного генератора и батарей.
По данным журнала, ходовые испытания шестиколесного "марсохода" намечено осуществить в мае этого года в Долине смерти, вулканический рельеф которой схож с марсианской поверхностью. Предыдущие испытания аппарата, прототип которого создан учеными ВНИИ Транспортного машиностроения в Санкт-Петербурге, проводились в августе прошлого года на Камчатке.
Как пишет журнал, Калифорния привлекает российских экспертов погодными условиями для испытаний, а также тем, что местное "Планетарное общество" согласилось предоставить радиотехнику и телекамеры, с помощью которых будет осуществлять дистанционное управление "марсоходом" с Земли.
Руководители российской космической программы по исследованию Марса сообщили недавно журналу, что возможно им придется отказаться от намечавшегося на 1994 г. полета к Марсу из-за экономического хаоса и нехватки средств. (В этом году на запуск орбитального модуля "Спектр" российское правительство обещало выделить 400 млн руб. Из-за инфляции эта сумма возросла до 2-х миллиардов).
Новости космонавтики 1992 №22-23:
27 октября. Рейтер. Посетивший Пекин, Президент Российской Академии Наук Б.Осипов, предложил Китаю принять участие в исследованиях Марса в рамках Российского проекта "Марс-96". Совместные исследования могли бы включать поиск жизни на Марсе, из изучение геологии и климата планеты. Среди других проектов можно выделить инициативу РАН по осуществлению международной программы "Азиатский экологический меридиан". Она предполагает создание цепи геоэкологических информационных центров от Таймыра до Антарктиды.
Президент китайской Академии наук Ху Гуаньхао поддержал идею сотрудничества. О деталях прошедших переговоров и их результатах агентство не сообщает.
Новости космонавтики 1993 №3:
2 февраля. Нью-Йорк. ИТАР-ТАСС. Корпорация "Макдоннелл-Дуглас" изучает возможность использования лучших достижений Российских специалистов в деле создания мобильных систем, предназначенных для изучения других планет. С этой целью, она приступила к испытаниям "марсохода" - привезенного из России прототипа нового самоходного устройства.
Как отмечается в статье, на нынешней неделе корпорация принимает группу инженеров и ученых, представляющих три российских организации, в том числе академический Институт космических исследований. Эта группа специалистов готовит "марсоход" к российскому непилотируемому полету на Марс, намеченному на 1996 год". Местом испытаний избрана калифорнийская пустыня - Долина смерти. Ее поверхность - затвердевшая вулканическая лава и песчаные дюны - очень напоминает поверхность Марса, снимки которой были получены с помощью американских АМС "Викинг".
Для "марсохода" это не первое свидание с Долиной смерти. Летом прошлого года уже проходили испытания. Тогда главной целью испытаний, организованных, как и сейчас, при содействии базирующегося в Лос-Анджелесе планетарного общества, была общая проверка систем управления шестиколесным устройством. Теперь же "Макдоннелл-Дуглас" стремится выяснить, как наилучшим образом можно соединить "западные технологические системы авиационного электронного оборудования с русскими мобильными системами". "Мы полагаем, что опыт русских в управлении подобными устройствами, а также конструкция и технология их машины могут быть использованы для будущих исследовательских миссий", - подчеркнул сотрудник компании, руководящий программой испытаний, Джон Гарви. Что же касается представительницы планетарного общества Сьюзен Лендрот, то на нее впечатление произвели "титановые колеса и невероятная маневренность" "марсохода". Не исключено, что в результате проводящейся ныне программы "марсоход" станет поистине интернациональным образцом передовой космической техники. Кстати, как сообщалось ранее, к его созданию причастны также венгерские и французские специалисты.
5 февраля. Сан-Франциско. ИТАР-ТАСС. Испытания марсохода, созданного Российскими специалистами, прошли на территории Станфордского университета в штате Калифорния. Предназначенный для исследования поверхности Марса аппарат создавался сотрудниками трех Российских организаций, включая московский Институт космических исследований.
Российские и Американские ученые, местные журналисты и просто зеваки, затаив дыхание, следили за тем, как машина странной конструкции с шестью конусообразными колесами взобралась на пандус почти полутораметровой высоты, спустилась по бетонным ступеням лестницы, а затем, переваливаясь с боку на бок, успешно преодолела полосу препятствий из беспорядочно нагроможденных автомобильных покрышек, выдерживая при этом постоянную скорость в четыре с половиной километра в час.
Оценивая результаты испытания, Джон Гарви заявил: "наши Российские коллеги создали для исследования других планет машину поистине мирового класса. Работая с ними, мы можем добиться значительно более высоких результатов, чем действуя в одиночку".
Речь идет о том, чтобы наши электронные системы управления и Российские системы передвижения использовались на одном аппарате. Нам представляется, что Российский опыт управления такого рода устройствами, наряду с конструкцией и технологией их машины, могут стать важным вкладом в дальнейшие исследования".
Российский марсоход, подчеркивает другой представитель "Макдоннелл-Дуглас" Грег Лейбода, "создан специально для работы на покрытой камнями поверхности Марса. Каждое из его шести полых конусообразных металлических колес имеет собственный двигатель и независимую подвеску, что позволяет машине выбираться из самых сложных ситуаций".
Специалисты США считают, что в случае успешного российско-американского сотрудничества в освоении космоса их программа осуществления (в начале следующего столетия) полета человека на Марс, стоимостью 300 млрд $, обойдется в 100 млрд.
"Для того чтобы такого рода экспедиции вообще стали возможными, - подчеркивает представитель общества по исследованию планет Луис Фридман, - необходимы усилия международных конструкторских коллективов".
В начале этого года в Москве прошла международная конференция, посвященная предстоящему в 1994 году запуску автоматической межпланетной станции к Марсу в рамках проекта "Марс-94". Этот запуск осуществляется в рамках российской государственной научно-технических программы "Марс", принятой еще в СССР в 1987 году. Конечная цель программы - доставка (в начале XXI века) грунта с поверхности Марса. Однако сейчас в связи с большими финансовыми проблемами деньги выделены только на "Марс-94". Если в дальнейшем финансирование программы сохранится, то и другие проекты будут реализованы. Их судьба зависит от удачной реализации проекта М-94.
Прежде, чем начать описание технической стороны проекта, необходимо остановиться на задачах, стоящих перед ним. Сейчас, когда Россия пытается выйти из экономического кризиса и велик дефицит бюджета, возникает вопрос о целях межпланетных полетов вообще и о целях экспедиции "Марс-94" в частности.
Зачем же мы летим на Марс?
Если подходить к этому вопросу с точки зрения "человека из столовой", то там нам нечего делать. Потому что задачи по исследованию Марса - это область фундаментальных наук. Результаты этих исследований пригодятся в будущем, когда человечество займется освоением планет Солнечной системы и использованием их ресурсов. И тогда сведения, добытые сейчас, станут основой для реализации этих глобальных проектов, вполне способных принести реальную прибыль.
Нужны полеты на Марс и в такой области, как сравнительная планетология. Эта наука, используя данные о других небесных телах, пытается спрогнозировать дальнейший ход развития Земли как планеты. И это тоже работа на будущее, на благо наших потомков.
Другое дело - реалистично подходить к определению целей и задач ближайших миссий к Марсу, чтобы получать интересующую нас информацию без огромных и неоправданных затрат. Поэтому сейчас наиболее рационально исследовать Марс с помощью автоматических межпланетных станций (АМС).
Эти исследования начались 15 июля 1965 года, когда американская станция "Маринер-4" прошла на расстоянии 10000 км от поверхности "Красной планеты" и передала первые 22 изображения ее поверхности. Затем в США было запущено еще четыре "Маринера" (один - "Маринер-8" - неудачно), которые с полетных траекторий ("Маринер-6 и -7") и с ареоцентрической орбиты ("Маринер-9") провели начальные исследования планеты и ее спутников - Фобоса и Деймоса. Огромный вклад в изучение Марса внесли два аппарата "Викинг", запущенные в 1975 году. С их помощью были проведены исследования не только с орбиты, но и на поверхности планеты.
Советским станциям повезло значительно меньше. За период с октября 1960 года по июль 1988 к "Красной планете" в СССР было запущено 16 АМС. Лишь об одной из них ("Марс-5") можно сказать, что она достаточно хорошо выполнила поставленные перед ней задачи. В разной степени успешными были миссии "Марса-2, -3, -4, -6" и "Фобоса-2". Остальные десять запусков закончились неудачей: АМС погибали при взрывах ракет-носителей, оставались на орбитах искусственных спутников Земли, с ними прерывалась связь еще до подлета к Марсу, у них отказывали двигательные установки для перевода на орбиту вокруг "Красной планеты" или посадки на ее поверхность.
Однако информации о Марсе накопилось уже много. Достаточно точно известны его геометрические и физические характеристики, есть данные о химическом составе поверхностного слоя грунта и атмосферы. Составлены карты поверхности Марса, хотя пока еще и в достаточно крупном масштабе.
Однако много еще "белых пятен" в наших знаниях об этой планете. До сих пор остается открытым вопрос о наличии и величине магнитного поля Марса. Не до конца понятна природа, процесс зарождения и развития пылевых бурь. Важной проблемой остается величина водного запаса планеты. Большой интерес представляют геологическая активность Марса и запас его полезных ископаемых.
Начиная с запуска в 1988 году "Фобосов" открылся новый этап в исследованиях Марса. К сожалению "первый блин" оказался "комом". Будем надеяться, что экспедиция "Марс-94" будет более успешной.
Старт в октябре 1994 года к "Красной планете" АМС по программе "Марс-94" должен увенчать усилия ученых и инженеров из двадцати стран (России, Австрии, Бельгии, Болгарии, Великобритании, Венгрии, Германии, Греции, Ирландии, Испании, Италии, Норвегии, Польши, Румынии, США, Финляндии, Франции, тогда еще Чехо-Словакии, Швейцарии, Швеции) и Европейского космического агентства. Ядром этому международному коллективу послужили группы, сложившиеся во время реализации программ "Вега" и "Фобос". С 1988 года, то есть с момента запуска "Фобосов", велись работы над разработкой научной аппаратуры и совершенствованием конструкции станции. Делалось все, чтобы неудача четырехлетней давности не повторилось.
Недостаток средств наложил отпечаток и на "Марс-94". Нерегулярное финансирование привело к тому, что реализация проекта велась неритмично, с большими перерывами, во время которых работы на предприятиях-изготовителях еле-еле теплились. По тем же причинам планируется запустить лишь одну АМС, в отличии от всех предыдущих миссий. Жестко проводился и отбор научной аппаратуры, которую планировалось установить на станции: выбирались приоритетные области исследований, эксперименты рассматривались на конкурсной основе.
Но и на этот раз не обошлось без вмешательства в проект политиков: в соответствии с договоренностью между Президентами России и США 5 октября 1992 года между РКА и НАСА был подписан договор, согласно которому на одной из малых автономных станциях (MAC) решено установить два американских прибора. Это потребовало срочно пересмотреть конструкцию и аппаратурный состав МАСа.
Непосредственными руководителями проекта являются Институт космических исследований (ИКИ) РАН, Институт геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского РАН и Научно-испытательный центр (НИЦ) им. Г.Н.Бабакина. Проектировалась и изготавливалась станция в НПО им. С.А.Лавочкина, ведущей российской фирме в области АМС. Баллистические расчеты и управление аппаратом возложено на подмосковный ЦУП.
Сейчас, после выделения требуемых средств, работы по проекту "Марс-94" ведутся достаточно активно. В НПО им. Лавочкина уже практически готов макет станции, в процессе производства находятся технологические и летный образцы АМС. В многочисленных отечественных и зарубежных институтах и на предприятиях заканчивается изготовление научной части станции. В скором времени она поступит в ИКИ и НИЦ для испытаний. Затем, после комплексных испытаний, АМС будет направлена на космодром Байконур для предстартовой подготовки и запуска. Руководство РКА на последней пресс-конференции выразило уверенность, что станция, отвечающая всем требованиям надежности, будет готова к запуску в октябре 1994 года и сможет полностью выполнить возложенные на нее задачи.
При создании автоматической межпланетной станции по проекту "Марс-94" за основу был взят базовый аппарат, уже использовавшийся в конструкции станций "Фобос". Исходя из задач, поставленных перед АМС, она оснащена необходимой научной аппаратурой (НА) и средствами, обеспечивающими доставку на орбиту и поверхность Марса НА и ее работоспособность.
Конструктивно АМС (рис. 1) состоит из орбитального аппарата (ОА), двух малых автономных станций (MAC), двух внедряемых в поверхность Марса зондов (иначе называемых пенетраторами) (3), и автономной двигательной установки (АДУ). Вес станции на старте составит 6180 кг, вес научной аппаратуры 663 кг. АМС выводится на траекторию полета к Марсу с помощью трехступенчатой ракеты-носителя "Протон" с разгонным блоком и собственной АДУ.
 Рис. 1. Автоматическая межпланетная станция "Марс-94". 1 - орбитальный аппарат; 2 - малая автономная станция; 3 - пенетратор; 4 - автономная двигательная установка. |
 Рис. 2. Орбитальный аппарат АМС "Марс-94". 1 - приборный отсек; 2 - панель солнечных батарей; 3 - топливный бак двигательной установки системы ориентации; 4 - радиатор системы терморегулирования; 5 - остронаправленная антенна канала "борт - Земля"; 6 - антенна канала "борт - поверхность Марса"; 7 - поворотная платформа TSP; 8 - поворотная платформа ПАИС. |
Орбитальный аппарат предназначен для проведения научных исследовании на трассе полета Земля-Марс и на орбите искусственного спутника Марса (ИСМ). На ОА размещены основные служебные системы станции. Он является центральной конструктивной частью АМС, к которой крепятся МАСы, пенетраторы и АДУ. Вес ОА составляет 2589 кг, из которых 645 кг приходиться на научную аппаратуру, а 188 кг - на топливо.
Основой ОА служит тороидальный приборный отсек (ПО, рис.2, поз. 1). В нем расположен бортовой вычислительный комплекс, блоки системы управления движением станции, системы управления аппаратурой, системы связи, системы терморегулирования, системы электропитания, буферные батареи последней системы, электронные блоки научной аппаратуры и системы сбора научной информации и некоторые элементы других систем.
Снаружи к ПО крепятся две панели солнечных батарей (поз. 2), двигатели ориентации, топливные баки системы ориентации (поз. 3), радиаторы системы терморегулирования (поз. 4), антенно-фидерные устройства системы связи и передачи данных, в том числе поворотная остронаправленная антенна канала "борт - Земля" (поз. 5) и антенна канала "борт - поверхность Марса" (поз. 6), а также датчики научной аппаратуры. Так как система ориентации и стабилизации ОА может обеспечить точность только порядка 1 гр., некоторая часть регистрирующей научной аппаратуры, требующей более точного наведения на объект исследования и отслеживания его в течении сеанса наблюдения для предотвращения "смазывания" изображения, установлена на поворотных платформах TSP (поз. 7) и ПАИС (поз. 8).
Исследования с помощью научной аппаратуры ОА будут вестись по нескольким направлениям. Прежде всего - это исследование поверхности и атмосферы Марса методами дистанционного зондирования. Наиболее интересным в группе приборов, предназначенных для этой цели, является комплекс телевизионных и спектральных приборов "Аргус", установленный на платформе TSP (рис. 3). В его состав входят стереоскопическая телевизионная камера высокого разрешения HRSC, широкоугольная стереоскопическая телекамера WAOSS, картирующий спектрометр "Омега", работающий как в видимом, так и в инфракрасном (ИК) диапазонах, и навигационная телекамера NC. Комплекс "Аргус" предназначен прежде всего для изучения наиболее интересных областей планеты, таких как зоны вулканической активности, районы водной (старые русла рек) и ветровой эрозии.
Для определения элементарного состава поверхностных пород служит гамма-спектрометр "Фотон", установленный на второй поворотной платформе ПАЙС, а для определения минералогического состава - ИК-спектрометры (вышеупомянутый "Омега" и ПФС) и спектрометр высокого разрешения "Свет". Большой интерес представляют исследования температурного поля поверхности планеты и влияния на него пылевых облаков во время бурь. Для этого, помимо спектрометров "Омега" и ПФС, будет применяться картирующий радиометр "Термоскан", уже хорошо зарекомендовавший себя во время работы на борту АМС Фобос-2".
 Рис. 3. Поворотная платформа TSP. |
Когда-то на Марсе были реки. Об этом свидетельствуют их пересохшие русла. Для определения запасов воды в поверхностном слое грунта и мест их расположения в настоящее время предназначен установленный на станции нейтронный спектрометр "Нейтрон-С", а для измерения глубины залегания, мощности и широтного распределения на Марсе вечной мерзлоты служит длинноволновый радар РЛК.
Большое внимание уделено и исследованиям атмосферы Марса. Для оценки силы и направления ветров и распределения температуры по ее высоте служит планетарный Фурье-спектрометр ПФС. Многоканальный оптический спектрометр "Спикам", установленный на платформе ПАИС, позволит существенно уточнить данные о распределении в углекислотной атмосфере "Красной планеты" кислорода, озона и паров воды, а также пыли. Для исследования состава и температуры верхней атмосферы предназначены приборы МАК, "Маремф" и УФС.
Как уже говорилось, до конца не разрешена проблема наличия у Марса магнитного поля и его величины. Ряд косвенных данных, полученных на АМС "Марс-2, -3, -5" и "Фобос-2", говорят в пользу его существования. Для уточнения этих наблюдений служит большой набор приборов для плазменных исследований на борту "Марса-94". Это энерго-массанализаторы "Аспера-С" и "Фонема", спектрометры "Дамио", "Морипроб", "Маремф" и "След-2" и целый волновой комплекс "Элисма".
Во время полета по трассе Земля-Марс и на орбите ИСМ планируется провести исследования гамма-всплесков с помощью спектрометра ПГС, а также спектрометра "Лилас-2". Используя данные последнего и результаты наблюдений европейского космического аппарата 'Улисс" и российского околоземного спутника станет возможным определять небесные координаты источников гамма-всплесков с точностью порядка 10 угловых минут, чего раньше еще никогда не делалось. Также в течении всего полета планируется вести наблюдения колебаний яркости (осциляций) звезд и Солнца (фотометр "Эврис" и спектрометр СОЯ соответственно, оба прибора установлены на платформе ПАИС). Эти данные позволят узнать об их вращении и внутреннем строении. По трассе полета и на орбите ИСМ планируется производить и дозиметрический контроль с помощью комплекса "Радиус-М". Эти данные пригодятся при подготовке к будущим полетам людей на Марс.
Расположение научной аппаратуры на ОА показано на рис. 4.
 Рис. 4. Расположение научной аппаратуры на орбитальном аппарате АМС "Марс-94". 1 - датчики волнового комплекса "ЭЛИСМА"; 2 - спектрометры гамма-всплесков "ЛИЛАС-2"; 3 - энерго-масс-анализатор ионов и детектор нейтральных частиц "АСПЕРА-С"; 4 - квадрупольный масс-спектрометр МАК; 5 - каптирующий радиометр "ТЕРМОСКАН"; 6 - нейтронный спектрометр "НЕЙТРОН-С" (расположен под панелью солнечной батареи); 7 - спектрометр гамма-всплесков ПГС (расположен под панелью солнечной батареи); 8 - спектрометр ионов и магнитометр "МАРЕМФ"; 9 - спектрометр энергичных заряженных частиц "СЛЕД-2"; 10 - длинноволновый радар РЛК; 11 - быстрый всенаправленный несканирующий энерго-масс-анализатор ионов "ФОНЕМА"; 12 - спектрометр ионосферной плазмы "МАРИПРОБ"; 13 - солнечная часть многоканального оптического спектрометра "СПИКАМ" ("СПИКАМ-С"), установленная на корпусе ОА; 14 - центральный интерфейс, микропроцессор и запоминающее устройство, системы сбора научной аппаратуры "МОРИОН-С"; 15 - спектрометр солнечных осциляций СОЯ; 16 - планетарный фурье-спектрометр инфракрасного диапазона ПФС; 17 - всенаправленный ионосферный энерго-масс-спектрометр "ДИМИО". (На поворотной платформе TSP (рис. 3) установлен комплекс телевизионных и спектральных приборов "АРГУС", в который входят многофункциональная стереоскопическая телевизионная камера HRSC, широкоугольная стереоскопическая телевизионная камера WAOSS, картирующий спектрометр видимого и инфракрасного диапазона "ОМЕГА" и навигационная телевизионная камера NC; на поворотной платформе ПАИС (рис. 2, поз. 8) установлены звездная часть многоканального оптического спектрометра "СПИКАМ" ("СПИКАМ-Е"), фотометр звездных осциляций "ЭВРИС" и гамма-спектрометр "ФОТОН".) |
Помимо исследований с помощью научной аппаратуры будут проводиться и, так называемые, пассивные эксперименты: по изменению параметров орбиты ОА, происходящих из-за аэродинамического торможения, планируется получить данные о верхней атмосфере Марса; будет уточнена по параметрам орбиты станции и гравитационное поле планеты.
 Рис. 5. Малая автономная станция (MAC) до отделения от орбитального аппарата. |
Одной из технических задач ОА станции является ретрансляция на Землю информации, передаваемой с МАСов и пенетраторов после их посадки на Марс. Для улучшения качества связи и увеличения скорости передачи на ОА установлена поворотная остронаправленная антенна. Она обеспечивает на орбите Марса передачу 65 кбит информации в секунду, а всего планируется за сутки передавать до 0,5 Гбит данных от приборов ОА и станций на поверхности планеты.
Срок активного существования орбитального аппарата определен более чем в земной год из расчета бортовых ресурсов систем и аппаратуры и степени их старения.
При подлете АМС "Марс-94" к Марсу от нее отделяться две малые автономные станции и два пенетратора. Эта операция будет проводиться за три-пять дней до выхода станции на орбиту ИСМ. Такая схема полета позволяет снизить массу аппарата, выводимого на ареацентрическую орбиту на 167кг и, тем самым, добиться экономии топлива автономной двигательной установки. Однако при этом аппараты будут входить в атмосферу Марса со второй космической скоростью для этой планеты (5,6 км/сек), что требует увеличения толщины (а следовательно и массы) зищитных экранов.
Малая автономная станция (рис. 5) предназначена для изучения атмосферы "Красной планеты" при спуске и на ее поверхности, внутреннего строения Марса, элементарного состава поверхностного слоя планеты, ее магнитного поля. MAC будет регистрировать "марсотресения", по которым можно судить о внутренней активности и строении Марса. Станции будут передавать на Землю панорамы мест посадки в различные времена марсианского года. Планируется, что МАСы смогут активно работать на поверхности в течении двух земных лет.
16 февраля. Пекин. По материалам газеты "Баокань Вэньчжай". Китай примет участие в Российском космическом проекте "Марс-96". Эти планы являются частью программы сотрудничества между учеными Российской Академии наук и Академией наук КНР. Специалисты двух стран намерены создать несколько видов измерительной аппаратуры, а также разработать технологии, которые будут использованы в исследовательском оборудовании и доставлены на Марс двумя космическими аппаратами.
Корпус малой автономной станции (MAC) представляет собой полусферу диаметром ~650 мм. На нем установлены четыре лепестка (рис. 6, 1), раскрывающиеся после посадки (2) (аналогичное конструктивное решение было применено на советских АМС "Марс-2, -3, -6, -7" и "Луна-9, -13"). Лепестки при раскрытии обеспечивают горизонтальную ориентацию MAC. На них закреплены выносные штанги датчиков некоторых приборов (3, 4, 5). После посадки станции над ней раскрывается еще одна штанга (6), на которой закреплены датчики метеокомплекса. Внутри корпуса MAC расположена научная аппаратура и служебные системы.
При запуске станция размещена в специальном контейнере, где кроме нее расположена тормозная парашютная установка. Спереди контейнера укреплен аэродинамический теплозащитный экран диаметром 1000 мм. Общая масса малой автономной станции - 33,5 кг, масса ее полезной нагрузки - 8 кг, из которых на научную аппаратуру приходится 4,6 кг.
Одна из главных задач, поставленных перед MAC, - изучение атмосферы и климата Марса. Для этого на ней установлены два метеокомплекса: DPI и MIS. Первый из них предназначен для получения данных об абсолютном давлении и температуре атмосферы Красной планеты во время спуска MAC на парашюте. Датчик давления комплекса DPI используется и после посадки станции. Для определения параметров движения станции при спуске и привязке к высоте над поверхностью в этот комплекс входит также акселерометр. Метеокомплекс MIS предназначен для длительных наблюдений на поверхности Марса за температурой, давлением, относительной влажностью атмосферы планеты, степенью ее оптической прозрачности (эти наблюдения особенно интересны во время пылевых бурь) и скоростью ветра. Датчики комплекса MIS расположены внутри и снаружи на корпусе и на верхней штанге (8 и 9).
 Рис. 6. Малая автономная станция на поверхности Марса. 1 - положение лепестков до раскрытия; 2 - положение лепестков после раскрытия; 3 - положение выносных штанг при посадке станции на Марс; 4 - положение выносных штанг до их раскрытия; 5 - рабочее положение выносных штанг на поверхности Марса; 6 - рабочее положение верхней штанги на поверхности Марса; 7 - магнитометр; 8 - ионный анемометр; 9 - датчики температуры и влажности; 10 - альфа-протонный и рентгеновский спектрометр. |
Для определения элементного состава пород марсианского грунта в районе посадки на станции установлены альфа-протонный и рентгеновский спектрометры. Блок детекторов этих приборов расположен на выносной штанге (10). Первый из спектрометров регистрирует вторичные нейтроны, рассеянные на ядрах элементов поверхности, а второй - оценивает флуоресценцию образца грунта, вызванную рентгеновским излучением небольшого бортового источника. Забор образца грунта в блок детекторов производится при развертывании штанги, на которой закреплен блок.
На другой штанге, установленной на противоположном лепестке, закреплен трех-компонентный магнитометр с инклинометром (прибор для определения пространственной ориентации магнитометра) (7), входящий в комплект приборов "Оптимизм". Он предназначен для измерения параметров магнитного поля Марса. Другая задача "Оптимизма" - изучение сейсмологической обстановки Красной планеты. На вопрос о существовании марсотрясений должен ответить сейсмометр, стоящий внутри MAC.
Большое значение придается получению телевизионных изображений поверхности Марса. В этих целях на каждой из малых станций установлены две телекамеры. Камера DesCam предназначена для получения изображений во время спуска MAC под парашютом. Планируется, что она обеспечит разрешение от 20 м в начале передачи и до 1 см непосредственно перед посадкой. Вторая камера - PanCam - позволит получить панорамы марсианского ландшафта вокруг места посадки станции. В ее поле зрения попадет поверхность Марса на расстояние от 1 м до горизонта. Планируется передавать панорамы один раз в десять дней, но при желании этот интервал может быть сокращен до 1 часа.
Как уже говорилось выше, на МАСах будет установлена американская аппаратура. Это прибор предназначен для измерения окислительной способности марсианского грунта. Этот эксперимент позволит уточнить химический состав поверхностного слоя Марса, а косвенно - еще раз попытаться отыскать на Красной планете хотя бы простейшие признаки жизни. Подобные исследования проводились на посадочных блоках американских станций "Викинг", однако результаты их измерений оказались противоречивыми.
Центральный электронный блок SDPU является главным "мозгом" станции MAC. Он обеспечивает управление всеми системами станции и осуществляет сбор данных от научных приборов. Для передачи информации и приема команд с Земли на станции имеется радиосистема.
Обеспечение всей аппаратуры станции электроэнергией осуществляется двумя радиоизотопными термоэлектрическими генераторами (РИТЭГ). Для выработки энергии в них используется радиоактивный распад изотопа плутония. Каждый РИТЭГ при этом выделяет тепло мощностью 8 Вт, а уж оно преобразуется с помощью полупроводниковых термоэлектрогенераторов в электрический ток мощностью всего 0,1 Вт. Подобные источники использовались для электростимуляции сердца в медицине. Поток радиации от них крайне мал и не скажется на работе научной аппаратуры станции. Однако этот поток был достаточно большим для гамма-спектрометров, которые при наличии радиоактивных источников нельзя было разместить на малых автономных станциях. В связи с тем, что в РИТЭГ используется изотоп плутония с большим периодом полураспада, время их активной работы составляет 10 лет. Однако ресурс буферных аккумуляторов, входящих в систему электропитания станции, значительно меньше. Поэтому время активной работы MAC на поверхности Марса оценивается в 700 земных суток.
Схема посадки MAC аналогична схемам посадки спускаемых аппаратов АМС "Марс-2, -3, -6". За 3-5 суток до подлета к Марсу орбитальный аппарат выполнит роль, аналогичную роли блока разделения головных частей боевых баллистических ракет. Только вместо боеголовок от АМС будут отделяться МАСы и пенетраторы. Отстрелив один аппарат, станция произведет перенацелевание на другой район Марса и, после выполнения программных маневров, будет произведено отделение следующего аппарата. Отстрел всех четырех зондов должен произойти за один сеанс связи со станцией.
После автономного полета МАСы войдут в атмосферу Марса со скоростью 5,6 км/сек. На первом этапе торможение будет осуществляться с помощью защитного аэродинамического экрана. При снижении скорости до полутора скоростей звука произойдет отстрел экрана и ввод парашютной системы. Из-за возможного разброса углов входа MAC в атмосферу высота ввода парашютов может варьироваться от 10 км до 500 м над поверхностью планеты. Одновременно с вводом парашюта произойдет надув двух амортизирующих мешков, между которыми и расположится станция. При касании поверхности по команде акселерометра из комплекса DPI происходит отделение парашюта. Длина строп парашюта составляет 100-150 м. Такая большая величина выбрана для того, чтобы после отделения парашюта у его купола был достаточный запас высоты, позволяющий избежать накрытие станции.
После того, как "мячик" станции при посадке совершит несколько подскоков по поверхности и успокоится, будет произведено разрезание шнура, скрепляющего амортизирующие мешки и они отскочат от MAC. Сама станция после того как окажется на поверхности, произведет раскрытие лепестков, что обеспечит ее расчетную ориентацию на поверхности. Затем будут приведены в рабочее положение штанги МАСов и начнутся исследования на поверхности.
Особо стоит сказать о районах посадки МАСов. Для выработки рекомендаций при их выборе была создана даже российско-американская группа. Ею был учтен опыт посадок "Викингов". Существует и ряд ограничений при посадке. Прежде всего это параметры подлетной траектории АМС. Исходя из них и характеристик марсианской атмосферы были определены достижимые области.
Второе ограничение касалось опять-таки атмосферы Красной планеты. Из-за того, что ее плотность невелика (давление у поверхности в зависимости от высоты рельефа составляет 1/100-1/516 от нормального давления на Земле, было необходимо подобрать такой район посадки, где бы успела выполнить свои функции тормозная парашютная установка станции. Из-за этого максимальная высота места посадки для MAC не должна была превышать 2 км над условным нулевым уровнем Марса. После установки на МАСах американского прибора увеличилась масса станции и эта высота еще более снизилась.
В результате диапазон допустимых высот места посадки оказался ниже среднего уровня. Так как уровень поверхности почти во всем Южном полушарии Марса выше, чем в северном на 3-4 км, то для посадки станций автоматически рассматривались только районы к северу от экватора. Верхней границей этой области стали 55 гр. северной широты. Более северные районы Марса были не достижимы, так как точность наведения МАСов не позволяла гарантировать их захват атмосферой планеты.
В этой выделенной области наиболее благоприятные районы посадок расположены между 30 и 45 градусами северной широты. Здесь находятся Ацидалийская равнина, равнины Аркадия и Утопия (на последней в 1976 году совершил посадку посадочный блок АМС "Викинг-2"). Это ровные низменные области, вполне отвечающие всем требованиям.
Посадка МАСов во время экспедиции "Марс-94" послужит репетицией программы "Марс-96". В ее ходе планируется ввести в атмосферу Марса аэростатный зонд. Тогда ограничения по высоте и плотности атмосферы будут еще жестче. (О программе "Марс-96" мы расскажем в последующих номерах).
На АМС "Марс-94" установлено два пенетратора. Это новый тип исследовательских зондов, рассчитанных как на изучение поверхности Марса, так и его недр, для чего часть зонда углубляется в грунт за счет кинетической энергии движения.
Пенетратор (рис. 7) представляет собой заостренный цилиндр диаметром ~500 мм и длиной ~1200 мм. В его хвостовой части расположен жесткий конус с максимальным диаметром ~800 мм (25), обеспечивающий аэродинамическое торможение на начальном этапе спуска и правильную ориентацию при ударе с поверхностью. Внутри конуса расположены надувная тормозная оболочка, обеспечивающая торможение аппарата на конечном этапе спуска, баллоны со сжатым газом для ее наполнения (6), радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ) (5), обеспечивающая электроэнергией аппаратуру зонда, и некоторое другое служебное и научное оборудование. Цилиндрическая часть пенетратора состоит из разделяемых - хвостовой (11) и носовой (20) частей. При посадке зонда хвостовая часть остается на поверхности планеты, а носовая - проникает в грунт. Разделение носовой и хвостовой частей происходит при касании поверхности контактным устройством (18), расположенным впереди носовой части и выдвигаемом во время спуска. Внутри хвостовой части зонда расположена выдвижная штанга (26), на которой установлена антенна передачи и приема команд и информации (1), телекамера (4), датчики метеокомплекса и магнитометра. После посадки зонда штанга выдвигается в рабочее положение под действием пружины. Как в носовой, так и в хвостовой частях пенетратора расположена научная аппаратура и служебные системы. Для передачи информации и обеспечения питания после разделения обе части соединены между собой проводом (12). Масса одного пенетратора составляет 45 кг, а его научной аппаратуры - 4,5кг.
 |
Научная аппаратура пенетратора предназначена для изучения атмосферы, поверхности и грунта Марса. Исследования начнутся при касании зондом поверхности планеты. В этот момент включится акселерометр "Грунт" (16). Его измерения продлятся около одной минуты. По полученной от него информации можно будет судить о траектории движения носовой части пенетратора в грунте, глубине ее проникновения, характере торможения. Это позволит определить механические характеристики приповерхностных пород в месте посадки.
Для получения изображений поверхности на зонде установлена телевизионная камера (4). По переданным ею панорамам можно будет судить о воздействии на окружающий ландшафт марсианских ветров, об образовании и таянии (в зависимости от времени года) водяного и углекислотного инея, а, возможно, и о прошлых процессах вулканической деятельности на Марсе и воздействии водных потоков. Установка телекамеры на выдвижной штанге позволила приподнять ее на 1 м над поверхностью. Это увеличило обзор.
Метеокомплекс пенетратора (2,24,27) позволит измерять температуру, давление, скорость ветра и влажность атмосферы Красной планеты. В первые сутки нахождения на Марсе эти параметры будут фиксироваться непрерывно, а затем - периодически.
Для определения элементного состава пород Марса, на пенетраторе установлены: гамма-спектрометр "Пегас" (10), рентгеновский спектрометр "Ангстрем" (13,14) и альфа-р-спектрометр "Альфа" (21). Забор проб грунта для приборов систем "Пегас" и "Альфа" будет производиться во время внедрения носовой части зонда в грунт планеты. Длительность измерений этих приборов составит от 30 минут ("Ангстрем") до 10 часов ("Пегас" и "Альфа"). Нейтронный спектрометр "Нейтрон-Р" (22) позволит определить содержание и изменения влажности и плотности породы с изменением глубины.
Для изучения суточного и сезонного колебания температуры в грунте Марса, определения глубины, на которой эти процессы прекращаются, а также для измерения потока тепла, идущего из недр Красной планеты служит теплофизический детектор "Термозонд" (23). В первые сутки после посадки он также будет работать непрерывно, затем - перейдет к периодическим измерениям. На основе данных от этого прибора можно будет судить о теплоемкости, теплопроводности грунта.
Во время активного существования пенетратора на поверхности Марса, непрерывно будут вестись наблюдения за колебаниями его недр. Для этого предназначен сейсмометр "Камертон" (15,17,19). Данные его измерений позволят больше узнать о внутреннем строении планеты и процессах, происходящих в глубинах, а также о падении на Марс крупных метеоритов.
И, наконец, как и на МАСах, на пенетраторе имеется аппаратура для изучения магнитного поля Красной планеты - магнитометр ИМАП-6 (3,8). Его измерения в первые сутки будут вестись непрерывно, а затем - периодически.
Схема посадки пенетратора значительно отличается от схемы посадки МАСов. За 3-5 суток до подлета АМС к Марсу, пенетраторы вместе с МАСами будут отстрелены от нее и начнут автономный полет. Вход пенетраторов в атмосферу Красной планеты будет осуществлен со скоростью 5,6 км/сек и с углом входа 10-20 гр. На начальном этапе торможение будет осуществляться с помощью жесткого конуса. После достаточного снижения скорости начнется наполнение надувной тормозной оболочки, которое должно завершиться на высоте 2,5 км. Затем будет выдвинуто контактное устройство. Скорость удара пенетратора с поверхностью Марса составит 80±20 м/сек, при этом на зонд будет действовать перегрузка ~500g. Этот удар должна компенсировать система амортизации аппарата. При касании грунта контактным устройством произойдет разделение носовой и хвостовой части пенетратора. Хвостовая часть углубится в поверхность планеты до жесткого конуса. Носовая часть зонда проникнет в грунт Марса на глубину 5-6 м (эта величина зависит от характеристики приповерхностного слоя в районе посадки пенетратора). В процессе внедрения носовой части будут производиться измерения физико-механических свойств грунта. После остановки всех частей зонда будут выдвинуты штанги из хвостовой части и начнутся исследования на поверхности. За счет своих "долгживущих" изотопных источников энергии пенетраторы смогут активно существовать на Красной планете в течение года.
7. СХЕМА ЭКСПЕДИЦИИ "МАРС-94"
Старт АМС по проекту "Марс-94" намечен на 21 октября 1994 года. Запуск будет осуществлен с космодрома Байконур. Трехступенчатая ракета-носитель "Протон" выведет станцию и разгонный блок "ДМ" на промежуточную орбиту. Затем с помощью разгонного блока и собственной автономной двигательной установки "Марс-94" перейдет на траекторию полета к Марсу. Перелет к "Красной планете" (рис. 8) займет 316 суток. 26-28 октября 1994 года планируется произвести первую коррекцию траектории, а около 3 августа 1995 года - вторую. Во время полета по трассе Земля-Марс будут проводиться исследования межпланетного пространства и астрофизические наблюдения. 28-30 августа 1995 года от станции отделятся МАСы и пенетраторы. После этого будет проведена третья коррекция траектории станции, которая обеспечит оптимальные условия для перехода АМС на орбиту вокруг Марса. Этот переход должен произойти 2 сентября 1995 года .
Малые станции и пенетраторы продолжат полет по прежней траектории прямого попадания и тоже 2 сентября войдут в атмосферу "красной планеты". При спуске в атмосфере и в первые часы работы на поверхности с автономных станций и пенетраторов будет передаваться большой объем информации. Ретранслировать ее на Землю должен орбитальный аппарат.
Однако, чтобы увеличить объем получаемой информации, в этих же целях планируется использовать американскую автоматическую межпланетную станцию "Марс Обсервер", которая была запущена 25 сентября 1992 года и выйдет на ареоцентрическую орбиту в августе 1993 года. (Договоренность об этом с американской стороной уже достигнута). Для обеспечения совместимости российских, и американских радиосистем на "Марс Обсервер" был установлен французский электронный блок. Будем надеяться, что американский аппарат успешно выйдет на орбиту вокруг Марса и останется работоспособным до сентября 1995 года. Кстати, как нам сообщили в Калининградском ЦУПе, в первый месяц после прилета к Красной планете орбитальный аппарат "Марса-94" не сможет обеспечивать длительные сеансы связи с аппаратами на поверхности. И в этот период многое будет зависеть от работы "Марса Обсервер".
 Рис.8 Схема перелета АМС "Марс-94" к Марсу |
В первый месяц на ИСМ российскому аппарату придется выполнить много маневров. Сначала он выйдет с помощью автономной двигательной установки (АДУ) на первую переходную орбиту с высотой перицентра 500 км, наклонением плоскости орбиты к марсианскому экватору 20 гр. и периодом обращения около 3 суток. Затем будет выполнен следующий маневр. В результате перицентр приблизится к Марсу на 200 км, орбита станет практически полярной (наклонение 86 гр.), а период обращения останется практически прежним. При следующем включении АДУ будет уменьшена высота апоцентра, что приведет к уменьшению периода обращения до 12 часов. На этой промежуточной орбите отделится АДУ и все последующие маневры будут осуществляться с помощью двигателей орбитального аппарата.
Наконец, между 1 и 7 октября 1995 года ОА (орбитальный аппарат) должен перейти с промежуточной на синхронную орбиту (высота перицентра - 300 км, наклонение - 86 гр.). Период обращения на ней составит 12 часов 19 минут, то есть ровно половину марсианских суток, которые составляют 24 часа 37 минут 22,58 секунд. Эта орбита наиболее оптимальна для ретрансляции информации с малых станций и пенетраторов на Землю.
После этапа активной работы со станциями и зондами на поверхности Марса, центр внимания переключится на орбитальный аппарат. Между 21 и 28 октября 1995 года он будет переведен на рабочую орбиту с высотой перицентра 300 км, высотой апоцентра 1820 км, наклонение орбиты 86 гр. и периодом обращения 12 часов. Такой период обращения обеспечит постепенный обзор всей поверхности планеты за 19-20 суток и одно и тоже время выхода на связь аппарата с наземными станциями. Но и на этой орбите ОА периодически будет связываться с МАСами и пенетраторами.
С 20 февраля 1996 года связь с аппаратом прекратится в связи с тем, что между Землей и Марсом будет находиться Солнце. Уверенный прием сигналов со станции возобновится через месяц (20 марта), когда "красная планета" отойдет от нашего светила на угол больше 2 гр. В дальнейшем исследования на поверхности Марса и на орбите ИСМ будут продолжаться до выработки у аппаратов ресурса.
"Per aspera ad astra," ("Через тернии - к звездам") - говорили древние. Наш путь к Марсу знал много терний. Хочется надеяться, что "Марс-94" достигнет намеченной цели и выполнит поставленные перед ним задачи.
ВК. В НК N3,4,5 мы рассказали о российской программе "Марс-94", целью которой является изучение этой планеты с орбиты ее искусственного спутника и на ее поверхности. Продолжением ее изучения должна стать программа "Марс-96". Она предусматривает наряду с изучением Марса прежними средствами, проведение исследований с помощью подвижных систем на поверхности и в атмосфере планеты.
Программа "Марс-96" на пути к своей реализации уже претерпела множество изменений. Проект появился в 1987 году. Предполагалось, что он станет следующим после экспедиции "Фобосов". Старт первой станции намечался на 1992 г. Однако скоро создатели станции столкнулись с техническими и финансовыми трудностями.
После неудачи с "Фобосами", развала нашей экономики и повсеместной критики космонавтики, работы по межпланетной тематике практически прекратились.
Только самые убежденные энтузиасты ратовали за продолжение исследований Марса. Благодаря их усилиям, финансирование было возобновлено. Государственная научно-техническая программа "Марс", принятая в СССР в 1987 году, стала Государственной программой России.
Существовали и технические проблемы. За короткий срок надо было создать три новых аппарата: аэростатный зонд, марсоход и большой посадочный модуль. Эти аппараты имели аналоги. Так в 1985 году в атмосфере Венеры провели исследования два аэростата, запущенные со спускаемых аппаратов станций "Вега". В 1970-71 гг. на Луне работал "Луноход-1, а в 1973 - "Луноход-2". Три раза спускаемые аппараты (СА) советских АМС входили в атмосферу Марса ("Марс-2, -3, -6), один из них ("Марс-3") даже смог сесть на поверхность и начать передавать сигналы. Однако из-за сильной пылевой бури сигнал прервался через несколько секунд и больше этот СА на связь не вышел.
Учитывая опыт, создатели новой АМС были уверены, что проблемы, связанные с созданием аппаратов по программе "Марс-96", - разрешимы. Но требовалось дополнительное время и запуск станции был перенесен сначала на 1994, а затем - на 1996 год (а в 1994 г. было решено запустить АМС с более простыми задачами).
В состав АМС по программе "Марс-96" должны войти орбитальный аппарат, большой десантный аппарат и, если позволят массово-энергетические характеристики станции, пенетраторы и малые автономные станции, разработанные для проекта "Марс-94". Предполагаемый вид АМС показан на рис. 1.
За основу орбитального аппарата был взят базовый аппарат, созданный для экспедиции "Фобос". В его состав входит тороидальный приборный отсек, на котором установлены две панели солнечных батарей, двигатели ориентации, антенно-фидерные устройства, элементы некоторых других систем и блоки научной аппаратуры. Состав приборов для дистанционного исследования Марса пока до конца не определен. Он будет сильно зависеть от результатов работы орбитального аппарата "Марса-94". Предполагается, что часть приборов будет расположена на поворотных платформах.
Большой десантный модуль будет иметь в своем составе аэростатный зонд с аппаратурой его ввода и посадочный аппарат (ПА), на котором должен быть установлен марсоход. Модуль должен обеспечить первоначальное торможение в атмосфере Марса, для чего на нем установлен аэродинамический теплозащитный экран в виде конуса.
Аэростатный зонд (AЗ) разрабатывается совместно специалистами России, Франции и США. Было рассмотрено множество вариантов конструкций зондов. Последний состоит из баллона, наполняемого гелием, гондолы со служебным и научным оборудованием и распределенной нагрузки, которую за ее внешний вид назвали "змеей".
Баллон имеет форму цилиндра со сферическими днищами. Его объем при полном заполнении гелием - 5000 куб. м., высота - 50 метров, диаметр - более 11м. Баллон будет изготовлен из тонкой полимерной пленки.
Снизу к баллону на тросе подвешена гондола. В ней будет размещаться научная аппаратура и служебные системы зонда. Для проведения детальной съемки поверхности Марса, над которой будет пролетать AЗ, на нем установлена телевизионная система. В гондоле также размещены магнитометр для измерения параметров магнитного поля планеты, инфракрасный спектрометр, газоанализатор, который позволит достаточно точно определить входящие в атмосферу Марса газы, метеорологический комплекс, на который возложены задачи по отслеживанию погоды "красной планеты". Для точной привязки по высоте в гондоле AЗ установлен альтиметр. Масса научной аппаратуры в гондоле AЗ составит 8 кг. Также в гондоле будет размещены служебные системы, обеспечивающие работу научной аппаратуры, сбор информации от нее и передачу данных на орбитальный аппарат для ретрансляции на Землю.
Снизу под гондолой подвешена "змея" отсека распределенной нагрузки. В ней размещены гамма-спектрометр для определения элементного состава грунта в местах посадки аэростата, импульсный радар, дозиметр и акселерометр для определения параметров движения A3 в атмосфере Марса. Масса научной аппаратуры в "змее" - 3,4 кг.
Срок активного существования аэростатного зонда составит 10-15 суток. Днем зонд будет лететь на высоте 2-4 км над поверхностью Марса. При наступлении ночи и падения температуры атмосферы в районе дрейфа A3, объем гелия в баллоне уменьшится, что в свою очередь приведет к изменению подъемной силы и посадке отсека распределенной нагрузки и гондолы аэростата на поверхность. Баллон A3 останется над поверхностью, а "змея" распределенной нагрузки будет играть роль "якоря" зонда. Утром солнечные лучи прогреют гелий в баллоне и он отправится в дальнейший путь. За срок активной жизни аэростатный зонд преодолеет около 1000 км и проведет исследования в 11-16 точках поверхности.
Испытания различных вариантов аэростатного зонда начались в 1987 году в пустыне Мохаве (США). В 1990 году там же прошли первые испытания окончательной модели AЗ. За испытаниями наблюдали специалисты СССР, США и Франции. Их результаты обнадеживающие.
Особый интерес представляет собой марсоход, созданный для программы "Марс-96". Этот маленький разведчик станет первым движущимся устройством на Марсе. Первые проекты марсоходов начали разрабатываться в конце 60-х годов. Рассматривались колесные, гусенечные, шагающие аппараты. Так на посадочных аппаратах "Марса-2 и -3" были установлены крошечные шагающие машины, управляемые по проводу из ПА. С их помощью предполагалось определить механические характеристики марсианского грунта в районе посадки. К сожалению ни одного шага по Марсу эти "ходоки" не сделали.
Марсоход, созданный для программы "Марс-96", представляет собой шестиколесный аппарат массой 76,5 кг. Его длина - 2 м, максимальная высота ~ 1,5 м. Колеса марсохода сделаны из алюминиевого сплава и имеют конусообразную форму с глубоким протектором, что обеспечит его передвижение по достаточно крутым песчаным дюнам планеты, которыми изобилует предполагаемый район посадки. Независимая подвеска всех шести колес также повысит его проходимость. Планируется, что марсоход будет способен двигаться по поверхности Марса со скоростью ~0,5 км/час. Однако на ровных прямых участках его скорость может возрастать до 4 км/час.
Скорость и, особенно, дальность пробега марсохода определяется его энергоустановкой. Первоначально рассматривались три варианта источников электропитания: литиевые аккумуляторы, солнечные батареи и радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ)
От выбора того или иного варианта зависела вся научная программа марсохода. Так если литиевые батареи обеспечивали пробег аппарата в 30 км при 70 ходовых часах и 100 суток активной работы на поверхности Марса, то при использовании РИТЭГ эти значения будут составлять соответственно 180 км, 800 часов и 1 год или более. Во время последних испытаний на марсоходе устанавливался РИТЭГ. Наиболее вероятно, что он и будет установлен на штатном марсоходе.
Сложной проблемой было управление марсоходом. Так как сигнал от Земли до Марса и обратно даже в моменты наибольшего сближения планет идет более 8 минут, на марсоходе установлена автономная система управления, в состав которой входит бортовой вычислительный комплекс. При управлении марсоходом с Земли будет указываться только стратегия движения, то есть начальный и конечный пункты и примерный путь движения. Тактику прохождения же этого маршрута будет определять система управления марсохода. Шасси и система управления марсохода по программе "Марс-96" разработаны специалистами ВНИИ Транспортного машиностроения в Санкт-Петербурге.
Научные приборы на марсоходе будут исследовать химический состав грунта, в том числе и на глубине (для этого на нем планируется установить небольшую буровую установку) , магнитное поле Марса, сейсмоактивность его недр. Метеокомплекс марсохода периодически будут передавать данные о температуре, давлении, влажности, скорости ветра и прозрачности атмосферы. По параметрам движения можно будет судить о физико-механических свойствах грунта. Для передачи изображений поверхности на выносной штанге марсохода установлена стереоскопическая телевизионная камера. На этой же штанге стоит поворотная остронаправленная антенна, которая будет передавать данные от научных приборов и служебных систем на орбитальный аппарат для последующей ретрансляции на Землю.
Полную готовность марсоход подтвердил при его испытаниях. Они проводились с 20 августа по 20 сентября 1991 года на Толбачинском полигоне недалеко от поселка Козыревск на Камчатке, где в 1969 году испытывались "Луноходы". Затем летом 1992 испытания проводились в долине Смерти в США. Все испытания прошли успешно. Американская сторона отметила, что их "российские коллеги создали машину поистине мирового класса". Сейчас рассматривается вопрос об установке на марсоходе американской системы управления, которая легче российской. Это позволит установить на марсоходе дополнительное научное оборудование.
На базе марсохода, создаваемого по проекту "Марс-96", планируется создать аппарат массой 400 кг. Его планируется доставить на "красную планету" в конце века. В задачи этого марсохода будет входить сбор образцов грунта во многих точках поверхности, а затем доставит их к взлетной ступени другой станции, которая доставит образцы на Землю через несколько лет.
Если позволят массовые характеристики на АМС "Марс-96" будут установлены пенетраторы и малые автономные станции (их конструкция аналогична соответствующим аппаратам АМС "Марс-94").
21 марта. Видеокосмос. Как нам стало известно в Калининградском Центре управления полетами разработан новый вариант траектории автоматической межпланетной станции (АМС) по программе "Марс-94", запуск которой будет осуществлен во второй половине следующего года. Этот вариант дает ряд преимуществ для научной программы проекта по сравнению с траекторией, предложенной НПО им. Лавочкина, где создается станция.
В предложенном варианте старт АМС должен быть осуществлен 12 ноября 1994 года (информацию о первоначально варианте, о котором мы писали в "НК" N5-93 г., даем для сравнение в скобках - 21 октября 1994 г). Время перелета АМС от Земли к Марсу по новой траектории составит 277 сут. и 16 августа 1995 года станция прибудет к месту назначения (соответственно 316 сут. и 2 сентября 1995 года). Для перехода станции на рабочую орбиту искусственного спутника Марса (ИСМ) потребуется провести один маневр, то есть АМС 16 августа сразу же сможет приступить к научным исследованиям (три маневра в течении 51 сут., орбита была бы сформирована лишь к 23 октября). Для перехода на рабочую орбиту потребуется изменить скорость станции на 1057 м/с (1450 м/с). Суммарные же скоростные затраты в новом варианте, учитывая разгон при старте к Марсу и коррекции во время перелета, составят 4979 м/с (5210 м/с).
Таким образом, новая траектория при прежних энергетических ресурсах станции дает выигрыш по скорости в 231 м/с. Благодаря этому АМС сможет выйти на орбиту Марса вместе с малыми автономными станциями (МАО и пенетраторами, а не отделять их за 3-5 суток до подлета к планете. В новой баллистической схеме их отстрел и посадка предусмотрены с ареацентрической орбиты. Это значительно повысит точность посадки, снизит скорость входа в атмосферу, позволит точнее выбрать районы для посадок MAC и пенетраторов. Кроме того, выход станции на орбиту дает возможность производить не одновременную посадку сразу всех зондов, а последовательный их вход в атмосферу, что значительно снижает объемы одновременно передаваемой информации. Появится время на оценку результатов исследований первых аппаратов, совершивших посадку на Марс, и скорректировать программы последующих зондов.
Более раннее время прилета станции к Марсу также имеет ряд преимуществ. Станция сможет примерно 109 суток (41 сутки) вести исследования на рабочей орбите до начала глобальных пылевых бурь, во время которых атмосфера Марса становиться практически непрозрачной. Меньше будет и расстояние между Землей и Марсом к моменту выхода станции на ИСМ - 293 млн км (341 млн км). Это позволит уменьшить мощность передатчика и сократит время передачи информации со станции.
ЦУП направил новый вариант баллистической схемы в НПО им. Лавочкина для ее анализа. Вполне вероятно, что окончательное заключение по новому варианту даст Институт прикладной математики, который имеет большой опыт в подобных расчетах.
После запуска АМС в 1996 году она с помощью разгонного блока и собственной автономной двигательной установки перейдет на траекторию полета к Красной планете. В зависимости от массы АМС и траектории перелета рассматриваются варианты посадки большого десантного модуля, малых автономных станций и пенетраторов. Наиболее оптимальной является схема, когда АМС сначала выходит на орбиту искусственного спутника Марса, а уж затем от нее отделяются посадочные аппараты. Однако возможно отделение и сразу всех зондов за несколько дней до подлета к Красной планете и их одновременная работа в атмосфере и на поверхности.
После входа большого десантного модуля (БДМ) в атмосферу Марса и аэродинамического торможения, от него отделится верхний защитный конус и будет введен тормозной парашют (схема посадки большого десантного модуля показана на рис. 2). Затем от модуля отделится посадочный аппарат, который после парашютного спуска совершит мягкую посадку на поверхность планеты. ПА произведет горизонтирование, раскрытие защитного контейнера и развертывание трапов для схода марсохода на грунт. На марсоходе раскроются все выносные элементы и будут задействованы источники энергии. После осмотра места посадки с помощью стереотелекамер, будет выработана стратегия его движения на первое время. Марсоход съедет по трапу и приступит к исследованиям в районе посадки. Вполне вероятно, что дальнейший маршрут его передвижения будет определен по основе данных съемки с аэростатного зонда.
Аэростатный зонд (AЗ) размещается в нижней части БДМ. После отделения от БДМ посадочного аппарата на ней будут раскрыты три парашюта и начнется выпуск AЗ. Его вытягивание из контейнера произойдет под действием массы нижнего аэродинамического экрана, на котором закреплены гондола и и распределенная полезная нагрузка. После полного развертывания AЗ аэродинамический экран отделится и начнется наполнение баллона аэростата гелием. Затем зонд будет отделен от аппаратуры ввода AЗ. В зависимости от высоты атмосферы в районе посадки зонд или его гондола может сразу начать полет, а распределенная нагрузка опустятся на поверхность и произведут свои первые измерения. Второй вариант считается более предпочтительным. Схемы посадки автономных станций и пенетраторов такая же, как и в программе "Марс-94" (См. "НК" №4).
До старта АМС "Марс-96" еще очень далеко. В условиях нынешней нестабильности нельзя точно говорить о дате старта и даже о составе станции. Вполне вероятно, что придется отказаться от некоторых аппаратов и приборов. Но хочется надеяться, что Россия продолжит исследования планет Солнечной системы и проект "Марс-96" станет большим событием в мировой космонавтике.
3 апреля. Москва. ИТАР-ТАСС. Генеральный директор РКА H. Коптев и директор НАСА Д.Голдин подписали в марте 1993 года протокол о поддержке контракта о проведении совместных работ по проекту "Марс-94". Об этом говорится в одновременно распространенном в России и США совместном сообщении двух ведомств.
Контрактом предусмотрено включение в состав научной аппаратуры российского космического аппарата, создаваемого по проекту "Марс-94", двух американских приборов для проведения эксперимента МОКС.
Стоимость контракта - 250 тыс. $. При расширении объема работ стоимость контракта может быть увеличена до 1,5 млн $.
В соответствии с подписанным контрактом, НПО им.С.АЛавочкина, представленное научно-испытательным центром им.Г.Н.Бабакина, и Институт космических исследований Российской Академии Наук обеспечивают установку на малые станции приборов МОКС и их проверку.
Сотрудничество США и России по проекту "Марс-94" проводится в соответствии с "исполнительным соглашением между РКА И НАСА об участии НАСА в российском проекте "Марс-94", подписанном 5 октября 1992 года.
Новости космонавтики 1993 №11:
28 мая. По материалам JPL. 19 мая выполнено первое испытание системы дистанционного управления по технологии "виртуальной реальности". Управляемым объектом был прототип марсохода, находящийся в лаборатории ИКИ в Москве. Управление осуществлялось из Центра Эймса (ЦЭ) в Калифорнии. Цель эксперимента - проверка возможности использования такого режима управления в реальной обстановке на Марсе.
Для проведения эксперимента была установлена межкомпьютерная линия связи от управляющей машины в ЦЭ через сеть Internet на Тулузу и далее на Москву. Модель обстановки коридора лаборатории в Москве была передана по Internet'y в Центр Эймса, где эта обстановка была виртуально смоделирована. Пользуясь компьютерной моделью коридора, калифорнийский оператор посылал команды в Москву. Обратная связь была организована только в виде передачи координат марсохода в Москве с выдачей их на экран машины в Центре Эймса.
Через неделю на марсоходе были установлены аппаратура передачи изображения и программное обеспечение, которые позволили оператору в Калифорнии во время очередного сеанса с использованием системы дистанционного управления видеть действительное поведение робота в Москве.
Новости космонавтики 1993 №13:
США. Послание будущим исследователям Марса
22 нюня. Рейтер. Американское Планетное общество готовит необычный груз для российской станции по проекту "Марс-94". Это - компакт-диск, на котором будут записаны отрывки из многочисленных фантастических романов о Марсе, песни и произведения изобразительного искусства о Марсе н марсианах. Диск называется "Видение Марса" (Vision of Mars) и будет доставлен на поверхность 70-килограммовым исследовательским зондом.
Произведения писателей Эдгара Берроуза, Айзека Азимова, Алексея Толстого, Курта Воннегута, Герберта Уэллса, Артура Кларка, художников Келли Фреаса, Франка Пола, Андрея Соколова, Роберта Мак-Колла найдут свое место на диске. Там же будет помещен отрывок из знаменитой радиопостановки "Войны миров" Орсона Уэллеса, которая в 1938 году привела в панику жителей Нью-Джерси, поверивших в реальность нашествия марсиан.
Настало время, когда научно-техническое сообщество должно вернуть долг научной фантастике", - сказал К.Саган на пресс-конференции.
Диск должен оставаться в работоспособном состоянии в течение 500 лет. Когда диск будет найден, сказал руководитель редакционного совета "Видения Марса" Шон Ломберг, технология может устареть. Однако для будущих исследователей будут оставлены инструкции по применению находки на пяти языках.
Новости космонавтики 1993 №20:
4 октября. ЮПИ. Специалисты НАСА намерены провести в Антарктиде испытания техники управления автоматическими зондами, которая может быть использована на марсианских автоматических станциях. Совместный проект НАСА и Национального научного фонда США ASAP (Antarctic Space Analog Program) будет проводиться на дне залива Мак-Мердо у побережья Антарктиды в течение двух лет, начиная с октября-ноября текущего года.
Научная программа проекта предусматривает исследование животного мира на глубине 240 м на дне залива Мак-Мердо вблизи острова Росса с использованием дистанционно управляемой (на принципе телеприсутствия) подводной лодки TROV. Экспедицией руководит д-р Кэрол Стоукер (Carol Stoker) из Исследовательского центра им. Эймса НАСА. Руководителем научной программы является Уильям Барри (James Barry) из подводного исследовательского центра в Монтерее.
Электропитание, связь и передача изображения с подводного аппарата будет осуществляться при помощи 300-метрового кабеля. Одна группа исследователей, находящаяся в Антарктиде, будет использовать обычное дистанционное управление. Вторая, состоящая из сотрудников Исследовательского центра НАСА имени Эймса, находящаяся в Маунтин-Вью (шт. Калифорния), будет управлять подлодкой при помощи компьютера, воссоздающего реальную обстановку в заливе Мак-Мердо средствами виртуальной реальности. Связь между Антарктидой и Соединенными Штатами будут обеспечивать спутниковые системы. На компьютер в Калифорнии будут поступать стереоизображения с двух установленных на управляемой платформе в носу подлодки телекамер и данные о ее пространственном положении. На основании этой информации компьютер воссоздаст трехмерную "картинку", которая обеспечит эффект присутствия оператора на борту подлодки. Работа операторов в Маунтин-Вью будет напоминать компьютерную видеоигру класса "приключения", причем движением головы оператор сможет направлять камеру подлодки, а движения его рук отследит манипулятор. Тем не менее, все это будет происходить реально, и погибший в Антарктиде (или на Марсе) аппарат нельзя будет восстановить перезапуском программы...
"НК" уже сообщали об эксперименте по дистанционному управлению из Центра Эймса находящейся в Москве модели марсохода (N-11(48), стр.16).
Новости космонавтики 1993 №23:
14 ноября. НК. М. Тарасенко. На 44-м Международном астронавтическом конгрессе, состоявшемся в октябре с.г. в Граце (Австрия), заместитель директора Российского космического агентства Ю.Г.Милов заявил, что международный проект "Марс-94" будет сорван, если Российская сторона срочно, в течение двух-трех недель, не получит 10-15 миллионов долларов для расчетов с подрядчиками по этой программе.
Не сомневаясь в том, что положение с проектом "Марс-94" действительно очень серьезно, необходимо в то же время помнить, что сотрудничество может развиваться только в условиях взаимопонимания. Способ же, которым РКА заявило о своих проблемах, мягко говоря, не находит понимания у его зарубежных партнеров.
Вот что, например, пишет американский еженедельник "Спейс ньюс" за 1-7 ноября в редакционной статье, которую мы приводим с минимальными сокращениями:
На международной астронавтической конференции в Граце в середине октября заместитель Генерального директора РКА г-н Юрий Милов сказал западным представителям две вещи: ему нужно от них 10-15 миллионов долларов наличными, и они ему нужны прямо сейчас.
Западным представителям бы быть такими везучими. Европейское космическое агентство выколачивает деньги на свои расходы больше года; правительство Клинтона недавно предписало НАСА сократить расходы на 2 миллиарда долларов в течение пяти лет. Вдоль этой дороги ограничений и сокращений лежат ржавеющие остовы огромных космических проектов, брошенных потому, что им не хватило денежного вливания, которого просит г-н Милов.
... 15 миллионов долларов - не такая экстравагантная сумма, чтобы выбрасывать такое сложное предприятие, как экспедиция к Марсу. Вопрос не в количестве запрашиваемых денег, он в том, каким образом это было преподнесено.
На кон поставлено гораздо больше, чем 15 миллионов долларов. На кон поставлено будущее возглавляемых Россией экспедиций на Марс в 1994 и 1996 годах, а также решения о роли России в Международной орбитальной станции.
Намного более ценный, хотя и менее ощутимый товар был брошен на весы г-ном Миловым в его обращении с вопросом о недостатке средств: репутация самого РКА. Он связал свое требование денег с угрозой вообще отменить марсианскую экспедицию 1994 года, в которой партнерами России являются 20 стран.
Тактика г-на Милова, если она не будет поправлена, пошлет сильный негативный сигнал западным партнерам о надежности России как партнера.
Государственные агентства и частные компании из 20 стран, которые уже внесли свои вклады в экспедицию 1994 года, задают ряд вопросов, которые непосредственно затрагивают будущее России в мероприятиях, подобных этому: Можно ли полагаться на Россию и РКА для управления многонациональными программами? Почему РКА ждало до последнего момента, прежде чем запрашивать значительные суммы? Почему РКА не ответило французскому космическому агентству и другим заинтересованным сторонам, которые запросили дополнительные данные в июле прошлого года, когда они почувствовали, что с проектом что-то неладно? Зачем обсуждать такую общую болезнь, как нехватку фондов, в контексте угрозы тем самым западным агентствам, на которые РКА сейчас полагается?
Отчасти проблема состоит в столкновении [различных] культур. Тем не менее, истинные партнеры, в космосе, или где бы то ни было, не угрожают друг другу. Что сейчас требуется от РКА, так это открытость и отчетность. Г-н Милов и РКА должны прийти с несколькими ответами. Какие изменения осуществит РКА чтобы в будущем управлять лучше? Как средства распределялись до сих пор? Сколько в действительности будет стоить экспедиция "Марс-94"? Какие имеются реперные точки, чтобы обеспечить запуск экспедиции по графику?
И, наиболее важно, какие общепринятые методы общения РКА будет использовать, чтобы подходить к другим участникам, как к истинным партнерам и предотвратить дальнейшие сюрпризы, подобные этому?
Когда появятся содержательные ответы, 15 миллионов долларов почти наверняка последуют за ними.
На прошлой неделе (8-14 ноября) группа западных наблюдателей созданная для выяснения, могут ли российские подрядчики обеспечить своевременный запуск "Марса-94", намеченный на октябрь 1994 года, должны были представить свои выводы Российскому космическому агентству. Но даже если в чисто техническом плане будет дано добро, остается неясным, захотят ли зарубежные партнеры покрыть денежный дефицит, создающий угрозу запуску.
Новости космонавтики 1994 №7:
1 апреля. Вашингтон. ИТАР-ТАСС. В калифорнийской пустыне Мохаве состоялись испытания российского марсохода, который должен быть запущен на Марс в 1998 году. Это предусматривается российской программой "Миссия на Марс". Организатором эксперимента с американской стороны стало Планетное общество США. С 28 марта марсоход усердно ползал по пустыне Мохаве, успешно выполнив все задания.
Заведующий лабораторией Института космических исследований, доктор физико-математических наук Вячеслав Линкин, говоря о
 Рис. АМС "Марс-96" |
Этот российский проект состоит из двух этапов. На первом из них предусматривается запуск орбитального аппарата к Марсу, причем он будет нести небольшие посадочные модули. Первоначально этот этап именовался "Марс-94", но скорее всего, по практическим соображениям, этот срок сдвинется на 1996 год. Соответственно будет перенесена - на 1998 год - вторая стадия программы "Марс-96", в ходе которой к Марсу будет доставлен большой десантный модуль весом в 600 кг. При входе в атмосферу от него отделится часть, которая несет марсоход, и с помощью парашюта "приземлит" его. Вторая часть модуля, также снабженная парашютом, развернет аэростат, наполнит его гелием, что даст возможность этому аппарату летать над Марсом.
Космический робот, который будет исследовать Марс, построен российскими предприятиями. Его шасси, как и шасси "Луноходов", было сконструировано НИИ "Трансмаш". За весь аппарат "Марс-96" в целом, включая десантный модуль и марсоход, отвечает НПО им.С.А.Лавочкина. Научной программой заведует Институт космических исследований. Следует отметить, что по сравнению с "Луноходом" марсоход получился более компактный - со всем оборудованием он весит всего 80 кг. От своего старшего брата его отличает и то, что его шесть колес имеют коническую форму. Это позволит им выполнять роль "землеройки" при заборе грунта. Механические испытания марсохода проводились несколько раз, причем проверка его шасси была выполнена в основном на Камчатке. А два года назад начались тесты с прототипом аппаратуры - телекомплексом, навигационными приборами и компьютером. Такие испытания впервые были проведены в пустыне Мохаве, которая, по словам Вячеслава Линкина, "ну просто эквивалент Марсу".
Во время испытаний была проверена работа бортовых систем, которые обеспечивают безопасность движения, помогают определять и преодолевать препятствия. Марсоход перемещался по заданному курсу со скоростью десять сантиметров в секунду, причем за время эксперимента он покрывал расстояние в 20 метров. Совершалась имитация забора грунта, во время которой автоматически копал траншею своими колесами и прокладывал кабель для электромагнитного зондирования, т.е. изучения поверхностного строения Марса на глубину в несколько сот метров.
Испытания в Мохаве - это очередной этап обкатки марсохода. В Москву прибудет американская делегация для обсуждения дальнейшей работы. Сейчас в научной программе "Миссия к Марсу" принимают участие, помимо США, Венгрия, Германия, Финляндия и Франция. Огромную помощь в состоявшихся тестах российской "команде" оказало Планетное общество США, взявшее на себя всю организацию.
Название для марсохода выбиралось в результате конкурса, проведенного среди детей различных стран. Чтобы никого не обижать, марсоходу на каждом этапе испытаний решено давать новое название, которое будет соответствовать той стране, где он проходит испытания или проводит эксперименты по ее программе. В пустыне Мохаве аппарат носил название "Бигль", по имени фрегата, на котором Чарлз Дарвин совершил свое путешествие.
Новости космонавтики 1994 №8:
9 апреля. К.Лантратов. НК. На этот год намечен запуск российской автоматической станции "Марс-94". Главная ее цель - исследование Марса с орбиты искусственного спутника, на его поверхности и в верхних слоях грунта.
В настоящее время в головной фирме по разработке АМС - НПО имени Лавочкина - проходят испытания различных узлов М-94 и станции в целом. В первой половине апреля полным ходом шли динамические испытания АМС на действие нагрузок при транспортировке на полигон, вибрационные испытания, испытания малых автономных станций по раскрытию "лепестков" и горизонтирование после посадки на Марс. Начались электрические испытания технологических образцов орбитального блока и автономной двигательной установки станции совместно с аналогом четвертой ступени ракеты-носителя (блок ДМ). Всего же в НПО изготовлено для испытаний 5 полных аналогов станции и несколько десятков ее различных узлов.
На конец апреля - начало мая планируются испытания парашютной и амортизационной систем малых станций. К этому же времени должны начаться и электрические испытания полностью собранного технологического образца М-94. Полный комплекс испытаний должен завершиться к концу августа. В начале сентября станция будет отправлена на космодром Байконур для окончательных проверок и совместных испытаний с реальной четвертой ступенью РН "Протон". Наконец, 21 октября должен состояться старт АМС "Марс-94".
Но это пока только планы. И полной уверенности в том, что в назначенный срок станция отправиться к Красной планете, - нет. Хоть в НПО и делается все возможное, однако испытания АМС идут с опозданием. Подводят не только смежники, изготавливающие некоторые бортовые системы "Марса". Подводят и разработчики научной аппаратуры. Большая ее часть создается за рубежом (в проекте участвуют, помимо России, еще 19 стран и Европейское космическое агентство). Несвоевременные поставки технологических макетов аппаратуры задерживают комплексные электрические испытания. Так, до сих пор не готовы к таким испытаниям пенетраторы и малые станции. Полноценные же испытания АМС крайне важны. Ведь на этот раз к Марсу отправится лишь одна станция, а призрак двойной неудачи с "Фобосами" и "Марс Обсервером" еще витает над нашей межпланетной космонавтикой.
В принципе, возможен, конечно, запуск станции и без части научной аппаратуры. Вместо отсутствующих блоков, чтобы не нарушить центровку станции, будут установлены просто габаритно-весовые макеты. Но научная ценность такого аппарата станет, естественно, меньше. Стоят ли запускать станцию без части научной "начинки"? Некоторые представители головного института по научной программе "Марс-94" - Института космических исследований РАН - уже высказываются за перенос запуска М-94 на следующее стартовое марсианское окно в 1996 году (см. "НК" №7 (1994), статья "Состоялись испытания российского марсохода"). Сдвинется тогда на 1998 год и проект "Марс-96", предусматривающий доставку на Марс марсохода и аэростатного зонда.
Ударила по проекту М-94 и неудача с американской АМС "Марс Обсервер". Эта станция должна была ретранслировать на Землю данные от пенетраторов и малых станций в первые сутки их работы. На этот период должно поступить от них максимум информации. Орбитальный же аппарат станции первые несколько недель будет в основном маневрировать для перехода на оптимальную орбиту и не сможет обеспечить длительных сеансов связи с зондами на Марсе. В 1996 году к Марсу планируется запуск следующей американской станции, которая тоже может помочь для ретрансляции наших данных.
Ну и конечно, мешает работе над " Марсом-94" наше тяжелое финансовое положение. По программе М-94 НПО имени Лавочкина деньги получило только за прошлый год, да и то лишь в марте. В этом году кроме обещаний ничего не было.
И все-таки в НПО надеются, что запуск в этом году состоится. В расчете именно на 21 октября ведутся сейчас все работы со станцией. Будем надеяться, что к этому времени станция будет полностью укомплектована научной аппаратурой, что АМС нормально доберется до Красной планеты в августе следующего года и полностью выполнит программу исследований.
Новости космонавтики 1994 №9:
НК. К.Лантратов. Как нам стало известно из достоверных источников, запуска станции по программе "Марс-94" (М-94) в этом году не состоится. Об этом нам независимо друг от друга сообщили представители НПО имени Лавочкина, где разработана, изготавливается и испытывается станция, Института космических исследований, ответственного за научную программу М-94, и Калининградского ЦУПа, на который возлагалось управление АМС. Все три человека попросили не называть в "НК" их фамилии.
По словам одного из них, "уже в начале этого года сведущие в космических делах люди ясно понимали, что к октябрю (запуск был намечен на 21 октября этого года. - К.Л.) станция готова не будет". "Сейчас все ждут, кто же первый скажет "А", - заявил представитель ИКИ. - Никому не хочется оказаться крайним, то есть тем, кто первый признается в неготовности."
Судя по всему и НПО им.Лавочкина, и ИКИ, и ЦУП стараются сейчас сделать "хорошую мину при плохой игре": в Институте продолжают готовить научную аппаратуру, в НПО идут испытания станции, а в ЦУПе даже начались тренировки по управлению М-94 на орбите Марса. Учитывая старые принципы управления, все ждут, когда поступит приказ от вышестоящего начальника, то есть от РКА. Когда это случится и случится ли вообще - неизвестно. Но судя по всему проект "Марс-94" уже можно спокойно называть "Марсом-96". Что же станет с программой доставки марсохода и аэростатного зонда на Марс, ранее называвшейся М-96, пока вообще неизвестно.
Новости космонавтики 1994 №12/13:
9 июня. Нью-Йорк. ИТАР-ТАСС. Новые международные проекты исследований Марса, Плутона и Солнца обсуждали американские и российские ученые на проходившей встрече в Лаборатории реактивного движения (ЛРД) при НАСА в Пасадене (штат Калифорния) . Российская делегация в составе 10 человек, представляла, в частности, Институт космических исследований Российской Академии Наук и КБ имени С.А.Лавочкина. Вместе с американскими коллегами они обговорили основные вопросы, касающиеся финансовой и технической сторон осуществления программы "На Марс вместе", предусматривающей отправку к Красной планете автоматической станции со спускаемым аппаратом.
"Наверное, это будет первый действительно международный проект исследования Марса, - подчеркнул на встрече координатор международных программ исследования планет Солнечной системы в ЛРД Роджер Бэрк. - Германия, Франция и Италия проявляют большой интерес к данному проекту. В предварительном порядке можно сказать, что намечается отправка к Марсу где-то в октябре-ноябре 1998 года одной станции, а через пару месяцев - если стоимость этой миссии не будет слишком высокой - и второй".
По словам Бэрка, каждая из стран-участниц внесет свой вклад в создание станции, ее оборудование и запуск. Так, Россия предлагает свою ракету-носитель "Протон" для вывода станции в космическое пространство. Кроме того, на борту спускаемого аппарата будет находиться российский марсоход, разработка которого осуществляется в КБ имени С.А.Лавочкина. В то же время предусматривается оборудовать этот марсоход небольшой рукой-манипулятором компании "Мак-Доннелл Дуглас". Французы готовы предоставить свои приборы для изучения состава атмосферы Марса. Германия и Италия намерены также выделить научные инструменты. В частности, на марсоходе планируется установить итальянское бурильное оборудование.
По словам Бэрка, программа "На Марс вместе" отнюдь не исключает возможности отправки к Марсу в ближайшие годы как американских, так и российских автоматических станций, которые будут иметь на борту приборы, разработанные какими-либо третьими странами. Так, Россия хотела послать к красной планете два своих аппарата - в 1994 и 1996 годах. Однако, как дал понять Бэрк, ссылаясь на информацию, полученную от российской стороны, скорее всего, от полета в этом году придется из-за финансовых трудностей отказаться.
Проект "На Марс вместе", указал Бэрк, должен быть одобрен всеми заинтересованными сторонами к концу текущего или началу 1995 года, чтобы успеть заложить в бюджеты предстоящие расходы. Параллельно с вопросами исследования Марса российские и американские ученые обсуждают и проекты изучения Плутона - единственной планеты Солнечной системы, к которой ни разу еще не приближалась автоматическая станция, а также Солнца. Соответствующие космические экспедиции предполагается провести уже в начале XXI века.
9 июня. И.Лисов по сообщению журнала "Universe" ЛРД НАСА. 6-9 июня в Лаборатории реактивного движения в Пасадене, Калифорния, впервые проходили консультации американских и российских технических специалистов по перспективным проектам исследования Солнечной системы.
Целью совместной работы, проводимой в соответствии с подписанным 9 апреля в Москве Соглашением НАСА, РКА и РАН, являлась выработка возможных сценариев полетов АМС к Марсу, Плутону/Харону и Солнцу, включая общую схему экспедиции и конфигурацию космических аппаратов.
Консультации проходили в трех рабочих группах, каждая из которых занималась одним из проектов - марсианским, плутоновским и солнечным. По сообщению д-ра Роджера Бэрка (Roger Bourke), совместная работа прошла очень успешно. Специалисты обсудили следующие вопросы.
В отношении проекта, получившего неофициальное наименование "Огонь и лед", стороны согласились изучить концепцию, в соответствии с которой США и Россия совместно исследуют Солнце и систему Плутона/Харона.
Возможные сценарии экспедиции к Солнцу включают: (1) запуск американского и российского космических аппаратов на "Протоне", причем обе станции выполняют программу независимо; (2) два отдельных запуска "Протона" с российской и американской станциями; (3) запуск американской станции с российским отделяемым научным модулем. В последнем случае российский модуль сможет выполнить съемки солнечного диска, и передать данные через американский аппарат. Рабочая группа рассмотрела варианты отделяемых модулей-зондов.
Экспедиция к Плутону также предусматривает отделение российского зонда от американского пролетного аппарата. Обсуждались механизм отделения зонда и его задача: прямое попадание на Плутон или пролет сквозь атмосферу (в том случае, если к Плутону удастся запустить две станции, один из зондов можно будет направить на Харон). Стороны обсудили также возможность использования российского радиоизотопного генератора для питания американской станции, и двигательной установки малой тяги.
При обсуждении марсианской миссии 1998 года российские и американские специалисты рассмотрели два варианта российской двигательной установки (модификация использованной на "Фобосах" или блок "Фрегат"), две возможности доставки на планету марсохода и аэростатного зонда (большой спускаемый аппарат либо два отдельных) и два возможных варианта американского базового аппарата, который может быть выполнен в виде чисто орбитального аппарата, либо быть создан на основе АМС "Марс Пасфайндер" и позже выполнить посадку на поверхность.
Возможно, будут выполнены два запуска (в 1998 и 2001 годах) американского и российского аппаратов, каждый из которых будет также оснащен приборами другой стороны.
Вопросы, возникшие в ходе консультаций, остаются в качестве "домашних заданий" сторон. В ходе следующей встречи (14-16 июля в Гамбурге) стороны представят более детальные проработки вариантов. В августе, вновь в Пасадене, предполагается сократить число возможных вариантов и в предварительном порядке определить реализацию аппаратов. Наконец, 11-13 октября в Москве будут окончательно согласованы технические подходы. Проекты будут вслед за этим представлены для утверждения Объединенной рабочей группой по исследованию Солнечной системы, и направлены НАСА и РКА для принятия решений по их осуществлению.
Объединенная техническая исследовательская группа, включающая представителей РКА, РАН, НПО имени С.А.Лавочкина, ИКИ, НАСА, Лаборатории реактивного движения, Центра Льюиса, Корнеллского университета, Лос-Аламосской национальной лаборатории и Юго-Западного исследовательского института будет отчитываться перед Объединенной рабочей группой по изучению Солнечной системы, возглавляемой д-ром Уильямом Пиотровски (НАСА) и академиком Александром Галеевым (ИКИ РАН). Сопредседателями исследовательской группы по проекту "На Марс вместе" являются д-р Чарлз Элачи и д-р Василий Мороз.
Новости космонавтики 1994 №26:
22 декабря. ИТАР-ТАСС. Симпатичный шестиколесный российский марсоход сделал на этой неделе первые шаги по "поверхности Красной планеты", точнее по подготовленной во французском Национальном центре космических исследований (КНЕС) в Тулузе площадке, полностью имитирующей участок поверхности Марса. Этот эксперимент стал составной частью подготовки к осуществлению международной программы, в соответствии с которой в 1996 году к Марсу должен направиться специальный исследовательский зонд, а два года спустя на поверхность планеты должен быть доставлен марсоход для сбора научных данных и взятия проб марсианского фунта.
Первоначально российские конструкторы из НПО имени С.А.Лавочкина планировали, что управление марсоходом будет осуществляться с Земли. Его шасси, изготовленное специалистами санкт-петербургского ВНИИ "Трансмаш", прошло серию успешных испытаний в экстремальных условиях на Камчатке, а затем в пустынях США. Но присоединившиеся к между народной программе в 1989 году французские специалисты предложили придать большую автономию марсоходу, "научив" его самостоятельно принимать решения о направлении движения и преодолении препятствий.
В бортовую компьютерную систему марсохода были добавлены алгоритмы "стереоскопического зрения", позволяющие автомату ориентироваться в трехмерном пространстве, определять расстояния до препятствий, избирать обходные пути, следуя, тем не менее, общим курсом, определенным с Земли. На практике это выглядит следующим образом: остановившись перед препятствием, марсоход анализирует возможности его преодоления, и, в зависимости от принятого решения, либо "атакует" преграду, либо идет в обход. Только оказавшись в тупике, "Марсоход" запрашивает Землю о новом маршруте. Как отмечает руководитель управления робототехники КНЕС Мишель Моретт, "первые испытания этой системы дали самые обнадеживающие результаты".
Тем не менее пока нельзя сказать, что перед участниками открыты совершенно безоблачные горизонты. Как и в большинстве случаев, одна из основных проблем - финансирование проекта. Если реализация первой части программы - запуск зонда в 1996 году - дело уже решенное, то для завершения подготовки марсохода к космическому путешествию российской стороне необходимо найти еще 10 млн долларов.
И.Лисов, К.Лантратов. На основании личных бесед и сообщений, опубликованных в различных зарубежных источниках, складывается следующая картина. Запуск АМС к Марсу в 1996 года - отнюдь не "решенное дело". Программа отстала уже на 4 года. Первоначально планировалось выполнить в 1994 году запуск двух станций: одной с орбитальным аппаратом, другой - с марсоходом и аэростатом. В конце 1993 года Россия, ссылаясь на финансовые проблемы, объявила об отсрочке второго пуска на 1996 год. Недавно пуски были передвинуты на 1996 и 1998 годы соответственно. При этом баллистические условия, по крайней мере для второго пуска, хуже, и потребуется сокращение массы полезной нагрузки
 Рис. 1. Платформа TSP |
Одной из проблем первой части проекта (орбитальный блок) сейчас является изготовление поворотной платформы TSP (Рис.1) с комплексом "Аргус" во ВНИИТрансмаш. На TSP планировалось разместить две германские стереоскопические телевизионные камеры: высокого разрешения HRSC и широкоугольную WAOSS. Как сообщил первый заместитель главного конструктора Научно-испытательного центра имени Г.Н.Бабакина Гарри Роговский, ВНИИТрансмаш испытывает трудности с стабилизирующими гироскопами и микропроцессором платформы TSP. Некоторые иностранные специалисты считают, что подготовить TSP вряд ли возможно даже к 1996 г.
В ноябре 1994 г. российская сторона направила немцам письмо с предложением отказаться от платформы TSP. В ближайшее время международный комитет по программе должен решить, следует ли исключить платформу TSP и рассмотреть другие способы размещения германских камер. Германская сторона возражает против ликвидации TSP, т.к. при этом теряется 60-70% научных данных. Но на доработку TSP, а тем более на разработку альтернативного проекта мало времени.
Германское космическое агентство ДАРА в письме на имя Ю.Н.Коптева поставило, в сущности, основной вопрос: продолжает ли Россия считать марсианскую программу приоритетной и не намерена ли она отменить полет. Ответ на этот вопрос должен быть дан.
Роговский сообщил, что НИЦ им. Г.Н.Бабакина не имеет средств на оплату РН и подготовку АМС на Байконуре. Запуск 1996 года все же может быть выполнен с имеющимися средствами, но для подготовки запуска 1998 года потребуются дополнительные средства от западных партнеров. В частности, Роговский считает, что России потребуются 10 млн $ в 1995 году и дополнительные средства в 1996 и 1997 годах для запуска второго аппарата в 1998 г.
Новости космонавтики 1995 №4:
* Германское космическое агентство воздерживается от окончательного решения о полете германского астронавта на станции "Мир" до разрешения вопроса с ориентируемой платформой "Аргус" на КА "Марс-96". Предполагалось, что немецкий астронавт сможет работать на борту "Мира" в течение 100 суток в 1996 г.
Новости космонавтики 1995 №9:
К.Лантратов. НК. Так получилось, что с мая прошлого года, когда в "НК" были опубликованы неофициальные заявления о переносе запуска межпланетной станции "Марс-94" на 1996 год, дальнейший ход работ над российским проектом исследования Марса мы описывали на основании зарубежных источников. Однако информация об этом поступала оттуда отрывочная, а порой и неверная. Мы приносим извинения нашим читателям и постараемся рассказать о том, что произошло с российской марсианской программой за прошедший год, в каком состоянии сейчас работа над станцией сейчас и каковы перспективы.
Редактор "НК" по зарубежной информации Игорь Лисов и автор этой статьи побывали в Институте космических исследований РАН. На вопросы по марсианской тематике согласился ответить координатор научной программы проекта "Марс-96", ученый секретарь ИКИ Александр Валентинович Захаров.
 Рис. 1. Автоматическая межпланетная станция "Марс-96": 1 - орбитальный аппарат, 2 - пенетраторы, 3 - малые автономные станции, 4 - автономная двигательная установка. Рисунок из проспекта ИКИ. |
Этот проект до мая прошлого года назывался "Марс-94" (М-94). О нем я подробно рассказывал в "НК". В "НК" №6, 1993 рассматривался альтернативный вариант траектории для М-94.
Большие сомнения относительно назначенного на 21 октября 1994 г. запуска станции М-94 появились еще во второй половине 1993 года. В начале "стартового" года еще были призрачные надежды на запуск аппарата. Но к началу мая 1994 года стало очевидным, что старт придется, отложить на следующее астрономическое окно.
Прежде всего, это было связано с задержкой в изготовлении и испытании некоторых приборов научной аппаратуры. Во всяком случае, именно это послужило формальной причиной неготовности аппарата в целом. Но за этим, по словам Александра Захарова, "крылась и масса проблем, связанных с самим космическим аппаратом. В частности, не все ладилось с пенетраторами, за всю интеграцию которых отвечает НПО имени С.А.Лавочкина. При испытаниях у них прогорал защитный конус. Чтобы решить эту проблему, было предложено сбрасывать пенетраторы на Марс после выхода станции на ареоцентрическую орбиту.
В мае 1994 года РКА обратилось к зарубежным участникам проекта с официальными извинениями и предложило продолжить работу для запуска аппарата в 1996 году. Тогда же изменилось и название программы - с "Марса-94" на "Марс-96" (М-96).
Что же из себя представляет теперь программа М-96? Автоматическая межпланетная станция осталась такой же, как ив программе М-94 (Рис. 1). Базовая модель такой АМС уже была испытана при полете двух аппаратов с обозначением 1Ф по программе "Фобос".
Не изменился и состав научной аппаратуры, поэтому повторно описывать АМС и аппаратуру нет необходимости. Надо отметить, что пока вызывает сомнения установка на аппарате автоматической платформы TSP с телевизионным комплексом "Аргус" - об этом рассказ ниже.
Сейчас в НПО имени С.А.Лавочкина идут испытания полностью собранного технологического аппарата. Осенью 1995 года планируется начать испытания летного объекта. В мае-июне 1996 года станция будет перевезена на космодром Байконур, где пройдет серию заключительных испытаний. Запуск АМС намечен на ноябрь 1996 года. (Подробную информацию о подготовке станции к запуску мы рассчитываем получить из головной организации по программе "Марс-96" - НПО имени С.А.Лавочкина. - Ред.).
- Дальше двигать дату запуска некуда, - объяснил А.Захаров. - Это уже - как Сталинград. Все понимают, что сейчас на завтра-то нельзя ничего предвидеть. Поэтому любые задержки планов недопустимы.
Что изменилось в проекте М-96 по отношению к М-94, так это - схема полета и проведения научных исследований. Сразу оговорюсь, что баллистика проекта пока официально не утверждена. Есть только предварительные расчеты и прикидки.
Конечно, схема экспедиции может меняться вплоть до самого запуска и даже корректироваться еще по ходу полета. Но очень важно, все-таки, ее определить как можно раньше, чтобы хорошо подготовиться к предстоящей работе. Ведь чем лучше будет подготовлена программа исследований, тем легче будет ее выполнять. Поэтому сейчас уже идут обсуждения мельчайших деталей схемы экспедиции, проводится целый ряд встреч, в том числе - и международных. Окончательно схема должна быть утверждена на следующем заседании Международного научного совета по программе "Марс-96", которое пройдет в декабре 1905 года в Москве.
Что нельзя поменять в схеме, так это астрономическое окно для запуска АМС. Старт станции для выхола на орбиту искусственного спутника Марса (ИСМ) возможен во второй половине ноября 1996 года. Наиболее оптимален с баллистической точки зрения период с 16 по 22 ноября. Поэтому пока все работы ориентированы на запуск 16 ноября 1996 года.
В начале сентября 1997 года станция прибудет к Красной планете. За трое суток до подлета, перед проведением заключительной коррекции, от аппарата отделятся две малые автономные станции (МАС). Они совершат вход в атмосферу Марса и мягкую посадку на его поверхность. Места посадок МАСов пока точно не определены. Но требования к ним остаются прежними: относительная высота должна лежать хотя бы на 4 км под средним уровнем планеты. Наиболее удобные для посадки районы расположены между 30° и 40° с.ш. Марса. Там расположены Ацидалийская равнина, равнины Аркадия и Утопия (на последней в 1976 году совершил мягкую посадку посадочный блок станции "Викинг-2"). Эти низменные области вполне отвечают требованиям по посадке МАСов и пенетраторов.
Из-за того, что МАСы придется сбрасывать в северное полушарие, станция М-96 подойдет к планете со стороны северной полярной шапки. В результате одноимпульсного маневра, который выполнит автономная двигательная установка (АДУ) станции, орбитальный аппарат (ОА) с пенетраторами перейдет на ареоцентрическую орбиту.
Параметры этой орбиты значительно отличаются от тех, которые предполагались в проекте "Марс-94". Дело в том, что баллистические условия перелета на Марс в 1996 году хуже, чем в 1994 году. Для полета к Красной планете требуется большая характеристическая скорость. Поэтому или надо было облегчать сам аппарат, или менять параметры орбиты станции.
Изменения компоновки АМС привели бы к новым финансовым затратам и потребовали дополнительное время на отработку аппарата. Поэтому станция осталась той же, что и для программы М-94. Но при той же массе двигательная установка уже не могла вывести орбитальный аппарат на низкую 12-часовую орбиту вокруг Марса, предусмотренную программой "Марс-94". Ведь станция подлетит к планете с меньшим запасом топлива, израсходованным на разгон при старте с орбиты Земли.
Не останется в сентябре 1997 года запасов топлива и на существенные коррекции орбиты станции, обеспечивающие сначала оптимальные параметры для ретрансляции информации с посадочных аппаратов, а затем - наилучшие условия для дистанционного исследования Марса. Станция М-96 для выхода на орбиту Красной планеты должна израсходовать весь запас топлива АДУ. В результате ОА с пенетраторами окажется на орбите с высотой перицентра 500 км, периодом обращения 43.5 часа и наклонением 105°. Перицентр будет лежать над северным полушарием планеты. Эта орбита с минимальным периодом обращения, который энергетически возможен для аппарата класса 1Ф в 1996 году.
На этой орбите от аппарата отделится пустая АДУ. Дальнейшие маневры фазирования будут проводиться лишь с помощью небольших корректирующих двигателей орбитального аппарата.
Еще для программы "Марс-94" ученые определили угол высоты Солнца над горизонтом, при котором достижима максимальная эффективность съемок. Необходимо, чтобы солнце было и не в зените, когда отсутствуют тени, но и не слишком низко, когда все детали рельефа утонут в тенях и будет очень маленькая освещенность. Оптимальный угол лежит в диапазоне 20-40°. Поэтому желательно, чтобы в перицентре всегда или, по крайней мере, значительную часть экспедиции угол высоты солнца изменялся в этих пределах. В свое время специалисты потратили очень много времени на обсуждения и выбор орбиты для проекта "Марс-94", чтобы она удовлетворяла и этим условиям, и условиям многих других экспериментов (радиолокационного, плазменных). Практически у каждого эксперимента есть свои требования к орбите. Но в связи со сдвигом срока на два года и с тем, что орбита кардинальным образрм изменилась, сейчас идет целая серия обсуждений уже новой орбиты. При всех ухищрениях она не получается такой оптимальной, как прошлая. Это ограничивает возможность экспериментов.
После выхода на орбиту искусственного спутника Марса ОА М-96 в сентябре 1997 года, перицентр будет лежать над ночной половиной планеты. В это время съемки камерой высокого разрешения HRSC невозможны, поэтому будут работать лишь те приборы, для которых условия освещения при максимальном сближении с планетой не имеют значения. Постепенно, за счет дрейфа орбиты, перицентр выйдет на дневную его часть. Высота Солнца над горизонтом достигнет 30°. С этого момента возможно проведение съемок с высоким разрешением. Но к этому моменту на Марсе могут уже начаться пылевые бури, мешающие наблюдениям с орбиты. Для 1997 года начало бурь ожидается в октябре. А затем перицентр опять постепенно перейдет на ночную часть Марса.
На первом или втором витке после выхода на орбиту от ОА предполагается отстрелить пенетраторы. Конструкция и динамика орбитального аппарата рассчитана только на одновременный отстрел обоих зондов. Отстрел будет произведен на нисходящей ветви орбиты недалеко от апоцентра. Перед отделением пенетраторов станция сориентируется, затем сработает механизм отделения. Импульса, который будет сообщен зондам при отстреле от орбитального аппарата, хватит, чтобы перейти на траекторию попадания в планету. Дальнейшая схема спуска аналогична схеме в программе "Марс-94".
Конечно, пенетраторам можно было бы и подольше "покрутиться" по орбите. Тогда специалисты могли лучше выбрать районы посадок. Но здесь опять подгоняют пылевые бури. Ждать же полгода их окончания - рискованное дело. Память о внезапной "кончине" "Фобоса-2" еще свежа. Вообще, вся схема экспедиции "Марс-96" строится на том, чтобы как можно раньше подлететь к планете и как можно быстрее сбросить все на ее поверхность до начала пылевых бурь. Да еще и успеть провести телевизионную съетку.
Сброс с орбиты ИСМ тоже вызвал много дискуссий. Оптимальнее было бы отстрелить пенетраторы еще при подлете к планете. Тогда при переходе на орбиту пришлось бы тормозить аппарат с примерно на 100 кг меньшей массой. Сброс зондов не с подлетной траектории, а с орбиты вызван тремя причинами. Во-первых, скорость входа зондов в атмосферу Марса будет ниже, что позволит уменьшить тепловые и динамические нагрузки при торможении. Во-вторых, точность посадки при сбросе с орбиты выше, чем при отделении от АМС за 3 суток до подлета к планете. И, в-третьих, при сбросе пенетраторов при подлете в силу баллистических условий связь с ними орбитального аппарата становится возможной лишь через 15 суток. Но ученым желательно получить информацию с пенетраторов как можно раньше. При посадке пенетраторы будут передавать массу параметров о свойствах и характеристиках грунта планеты. На зондах есть небольшие запоминающие устройства, но для снижения риска желательно иметь возможность непосредственной передачи данных на орбитальный аппарат. Сброс пенетраторов с орбиты Марса позволяет ее обеспечить.
 Рис. 2. Расположение поворотных платформ на орбитальном аппарате АМС "Марс-96" Рисунок из проспекта ИКИ. |
Для МАСов эти требования не настолько критичны. Малые станции будут передавать телепанорамы и метеообстановку района посадки, исследовать состав грунта. Это не настолько быстротекущие процессы, как при внедрении пенетраторов в поверхность Марса. К тому же условия посадки МАСов менее напряженные. На станциях есть запоминающие устройства, которые запишут информацию при посадке.
Есть и еще одно обстоятельство, способное облегчить ситуацию с передачей данных с поверхности планеты. Ретрансляция информации с МАСов и пенетраторов планируется прежде всего с помощью орбитального блока. Это был основной вариант и для "Марса-94". Но, так же как и в 1994 году, предусмотрена возможность ретрансляции информации с российских посадочных зондов при помощью американской орбитальной станции. На этот раз ею должна быть АМС "Марс Глобал Сервейер". Американская станция должна выйти на орбиту ИСМ тоже в сентябре 1997 года. По расчетам, "Марс Глобал Сервейор" прибудет к Красной планете несколько раньше "Марса-96". На американском аппарате будет установлена французская ретрансляционная аппаратура "Mars Relay". С ее помощью поток информации с МАСов и пенетраторов может возрасти практически вдвое.
Срок действия орбитального аппарата и пенетраторов пока определен в один земной год, срок существования малых станций - 2 года. Если жизнь аппаратов действительно закончится через этот срок, то информацию с МАСов во время второго года их работы будет ретранслировать на Землю "Марс Глобал Сервейор". Конечно, это оценки, а не жесткие сроки. Разработчики, когда создают аппарат, определяют по элементам минимальный гарантийный срок его активной работы. За этот срок они отвечают. Но часто аппарат работает не один гарантийный срок, а два, три, десять. Хотя бывает и наоборот. Ученые рассчитывают, что М-96 будет работать достаточно долго, чтобы успеть выполнить все то, что замышлялось еще для "Марса-94".
Как уже говорилось выше, и в проекте "Марс-96" еще остается достаточно много проблем. Главной из них сейчас считается неготовность автономной поворотной платформы TSP, на которой должен стоять комплекс телевизионных и спектральных приборов "Аргус" (Рис. 2). За готовность платформы, как и за готовность всей остальной научной аппаратуры, отвечает Институт космических исследований. Разработку, изготовление и отработку платформы ведет петербургский ВНИИТрансМаш.
- Очень важно, - сказал А.Захаров, - чтобы телекамеры остались на космическом аппарате. Поэтому очень много усилий затрачено на то, чтобы сохранить платформу в том виде, в котором она задумывалась. Но из-за того, что стоимость ее отработки очень высока, не хватает времени, даже с учетом двухлетней задержки самого аппарата, на ее полную отработку.
Собственно, нынешние проблемы связаны не с платформой TSP как таковой, а с системой ее стабилизации. Аналогичная платформа ПАИС на станции М-96 не вызывает никаких проблем, так как работает только в режиме наведения установленной на ней научной аппаратуры без "тонкой" стабилизации. Такая система на TSP предотвращает влияние колебаний аппарата на съемку установленной на платформе камеры высокого разрешения HRSC, разработанную специалистами ФРГ. Для этой камеры очень важны условия по освещенности, чистоте атмосферы и высоте перицентра (Рис. 3). Ее начнут, судя по всему, использовать только после периода пылевых бурь. Для точной привязки изображений камеры высокого разрешения на той же платформе установлена звездная навигационная камера NC. Германские специалисты очень заинтересованы, чтобы возможности их камеры использовалась в максимальной степени. Этого можно достичь только при установке камеры на поворотную следящую платформу с системой стабилизации.
Для второй германской камеры - широкоугольной стереоскопической WAOSS - отсутствие стабилизации менее критично. Съемки с ее помощью будут проводиться не только в перицентре, но и на других участках орбиты. По расчетам специалистов, вторая камера будет передавать изображения практически всего диска Марса для отслеживания глобальных изменений на планете. Его состояние в период пылевых бурь как раз является интересным объектом для камеры WAOSS.
За прошедший год были приняты решения по некоторому упрощению платформы и по улучшению финансирования работ над ней. Сейчас в финансировании разработки платформы участвует в некоторой степени и германская сторона. (Есть сведения, что именно из-за этих непредвиденных трат был отменен второй полет германского космонавта на станцию "Мир".)
 Рис. 3. Схема работы германской камеры высокого разрешения HRSC на автономной поворотной платформе TSP. Рисунок из проспекта ИКИ. |
Но до сих пор проблемы с платформой остаются. Есть очень серьезное опасение, что в срок ее сделать не успеют. Именно поэтому, чтобы не останавливать подготовку аппарата, в начале 1995 года рассматривалось предложение установки приборов платформы непосредственно на корпусе орбитального аппарата. Для этого предполагалось сделать специальный адаптер между этими приборами и космическим аппаратом, который бы, по крайней мере по массе, заменял платформу. Иначе изъятие TSP нарушило бы центровку станции и потребовало перекомпоновки всех приборов и служебных систем. Сейчас работа идет по двум направлениям. С одной стороны, активно дорабатывается платформа, продолжается ее отработка в расчете на то, чтобы успеть вовремя. С другой стороны, в качестве резервного варианта, ведутся работы и по адаптеру. Выбор между настоящей платформой и адаптером должен быть сделан в июне 1995 года.
Однако второй вариант - не из лучших. Он хуже и для науки, и для управления космическим аппаратом. Ведь тогда для наведения приборов придется разворачивать целиком орбитальный аппарат. А это - дополнительный расход топлива, снижение срока активного существования аппарата и, как следствие, сокращение объема научной программы. В то время, когда будет работать телевизионная камера HRSC, из-за вращения всего аппарата для части приборов включение невозможно. Возникают новые трудности с разнесением по времени работы экспериментальной аппаратуры.
Фактически работу над платформой планируется вести до предельно возможного срока - начала испытаний летного аппарата. Сейчас германская сторона направила своих представителей во ВНИИТрансМаш для участия в отработке платформы. Немцы контролируют расходование германских средств при отработке платформы. Эти деньги непосредственно перечисляются институту, а не через РКА, как раньше.
Однако, как стало известно из других источников, в головной организации по аппарату "Марс-96" (НПО имени С.А.Лавочкина) уже принято решение отказаться от варианта с установкой на АМС адаптера. Платформа TSP будет установлена на станцию в любом случае. Если не будет готова ее система стабилизации, то платформу предполагается использовать только для наведения телекамер и спектрометров (так же, как и в случае с платформой ПАИС). При такой работе очень вероятно смазывание изображения с камеры высокого разрешения. Однако вариант, выбранный НПО имени С.А.Лавочкина, выглядит наиболее правильным в сложившейся ситуации. Во-первых, он не требует дополнительных средств и трудозатрат на разработку адаптера. Во-вторых, платформа все-таки позволит снизить расход топлива ОА, так как для наведения не придется постоянно "крутить" сам аппарат.
Новости космонавтики 1995 №24:
2 декабря. К.Лантратов. НК. Продолжаются работы по международной программе Марс-96, которая предусматривает запуск автоматической межпланетной станции к Марсу в ноябре 1996 года. В "НК" №9, 1995 было подробно рассказано о ходе работ и состоянию проекта Марс-96 на май 1995 года. Прошло полгода. За новостями мы (редактор журнала Игорь Лисов и автор статьи) вновь обратились к координатору научной программы проекта Марс-96, ученому секретарю Института космических исследований РАН Александру Валентиновичу Захарову.
- Новостей, слава Богу, нет, - с такого парадоксального заявления началась наша беседа с Захаровым.
Потом, правда, все объяснилось просто: не было непредвиденных новостей. Все пока (тьфу-тьфу-тьфу, чтоб не сглазить) идет близко к плану. По состоянию на начало декабря, в НПО имени С.А.Лавочкина - головной организации по проекту Марс-96 - закончились технологические испытания и уже начата подготовка к испытаниям летного комплекса.
Практически все научные приборы, за небольшим исключением, уже находятся в НПО. Они проходят входные автономные испытания. По плану комплексные испытания летного образца, который и отправится к Марсу, должны начаться в январе 1996 года.
Осенью же 1995 года были проведены "посадочные" испытания пенетраторов. При этих испытаниях проводился сброс пенетраторов с вертолета и их посадка. Научный руководитель работ по пенетраторам Юрий Сурков, по словам Захарова, остался доволен результатами испытаний. По его словам, они прошли очень удачно.
По разработанной при проектировании аппарата технологии до запуска станции должны были быть проведены еще и атмосферные испытания пенетраторов. При этих испытаниях планировалось отработать входа пенетраторов в атмосферу, проверить работу их тормозных конусов. Для этого пенетраторы предполагалось запускать на небольших ракетах. Но эти испытания, по видимому, не будут проводиться в связи с их высокой стоимостью.
Однако не со всеми элементами станции все обстоит благополучно. Несмотря на уже "подпирающие" сроки до сих пор не решен вопрос с платформой TSP, на которой должен быть установлен телевизионный комплекс Аргус. Над платформой пока еще идет работа в петербургском ВНИИТрансМаш. Ее разработчики делают все для того, чтобы она была установлена на станцию. И на это пока остается какая то надежда. Другое дело, уже сейчас, по сути дела, вполне ясно, что она не будет выполнять всех тех функций, которые в нее были заложены изначально. То есть будет некий упрощенный вариант, видимо, обеспечивающий меньшую точность наведения и не позволяющий поддерживать точную ориентацию на снимаемый район. Но и такой вариант платформы TSP все-таки позволит избежать наведения телекамер на цель путем разворота всего аппарата и сэкономит значительное количество топлива на станции. В работах над платформой TSP в Петербурге участвуют представители из Германии. Они дали деньги на поддержание работ по платформе и участвуют сейчас в окончательных операциях.
- Поэтому есть пока некоторые надежды на то, что платформа будет, но не в полном объеме, - сказал Александр Захаров.
Важным этапом в подготовке к запуску станции должен стать Международный научный совет, который пройдет в ИКИ. Полгода назад он планировался на декабрь 1995 года, но сейчас совет перенесен на 13-15 февраля 1996 года. На него приглашены все российские и иностранные постановщики экспериментов, представители всех космических агентств, которые участвуют в программе.
В мае-июне 1996 года летный аппарат в НПО имени Лавочкина будет полностью собран. После заключительных испытаний в июне-июле станция должна быть отправлена на космодром Байконур. Пока есть опасения касательно состояния оборудования на космодроме, однако есть и надежды, что к лету там все будет сделано для подготовки к запуску межпланетной станции. Старт АМС по проекту Марс-96 намечен на 16 ноября 1996 года.
За прошедшее с мая 1995 года время руководство программы Марс-96 несколько раз обсуждало планируемую рабочую орбиту аппарата. В "НК" №9, 1995 говорилось, что из-за сдвига на два года срока запуска аппарата существенно ухудшились баллистические условия. Рабочая околомарсианская орбита стала намного длиннее. Вместо периода 12-14 часов, как получалось при запуске в 1994 году, ныне планируемая рабочая орбита имеет период 43.09 часа. Это значит, что аппарат за время своего существования будет проходить перицентр практически в 4 раза реже. Тем ни менее в массе станции могут появиться какие то резервы. Сейчас их никто не "отдаст". Все ждут до последнего. И поэтому, когда аппарат будет полностью собран, станет ясно сколько резервов можно использовать для организации и улучшения орбиты. Но тем ни менее летом-осенью этого года уже прошло несколько совещаний, на которых обсуждалось к чему надо стремиться в отношении орбиты.
По состоянию на начало декабря 1995 года баллистическая схема проекта Марс-96 выглядит следующим образом. Астрономическое окно для запуска станции на орбиту искусственного спутника Марса в 1996 году открыто с 16 по 22 ноября. Пока старт станции намечен на самый первый день этого окна. Через 5-10 дней после запуска - 21-26 ноября - должна быть проведена первая коррекция орбиты перелета АМС. Вторая коррекция будет проведена примерно за месяц до подлета к Марсу - в начале августа 1997 года.
За 4-5 дней до подлета к планете - 17-18 сентября - от станции отделятся две малые автономные станции (МАСы). После этого в тот же день будет проведена третья коррекция траектории, которая обеспечит заданные условия подлета орбитального аппарата к планете.
12 сентября 1997 года станция выйдет на орбиту искусственного спутника Марса (ИСМ). В то же время МАСы совершат мягкую посадку на планету. В течение первого месяца полета будет сформирована рабочая орбита. Пока для нее выбраны следующие параметры: период обращения 43.09 часа, наклонение 106.39°, высота перицентра над средним радиусом планеты 300 км, высота апоцентра 22577 км. Выход на рабочую орбиту займет от 15 до 50 дней.
В первой декаде октября от станции будут отделены оба пенетратора, которые совершат посадку на Марс на широте 43.5°с.ш. Места посадок пенетраторов будут выбираться с учетом мест посадки МАСов. Основные и дополнительные районы посадок МАСов и пенетраторов уже выбраны совместно специалистами Института геохимии имени академика В.И.Вернадского и НПО имени Лавочкина (об районах посадок будет подробно рассказано в следующем номере "НК" - Ред.). С октября 1997 по апрель-май 1998 года на планете будут бушевать пылевые бури. А около 12 мая 1998 года связь со станцией будет невозможна, так как Марс войдет в соединение с Солнцем.
Однако выбранная орбита тоже не идеальна. Так, например, для детальных телевизионных съемок, которые должны проводиться при прохождении станцией перицентра орбиты, оптимальным является высота Солнца над горизонтом в 30-40°. Также для достаточно полного картографирования всего Марса желателен достаточно большой дрейф широты перицентра. Но после прилета станции к Марсу 12 сентября 1996 года и выхода на орбиту ИСМ с периодом 43.09 часов перицентр будет лежать вообще над ночной стороной планеты. Только спустя 2.5 месяца в результате дрейфа перицентр перейдет на дневную часть Марса, а оптимальные по высоте Солнца условия для съемок начнутся вообще только в марте 1998 года (см. Рис. 1). Но в то время на Марсе, судя по всему, еще будут продолжаться пылевые бури, мешающие детальной телесъемке. В мае же, когда бури должны стихнуть, Марс войдет в соединение с Солнцем. И только в июне 1998 года наступят удобные условия для детальной съемки поверхности "Красной планеты". Однако вследствие дальнейшего дрейфа орбиты к августу высота Солнца над горизонтом в районе перицентра опять станет ниже 30°, а к февралю 1999 года перицентр вообще перейдет на ночную сторону. При всем этом по широте перицентр будет дрейфовать незначительно, перемещаясь между 30° и 45° с.ш. Лишь эту область и удастся в лучшем случае детально снять.
Поэтому на совещании, проходившем осенью 1995 года в Берлине, немецкие разработчики телекомплекса Аргус предложили новую рабочую орбиту с периодом 34.5 часов. Перицентр такой орбиты будет лежать ближе к экватору. Дрейфа по широте в этом случае вообще практически не будет, но германская сторона решила сделать упор на съемки экваториальной области Марса. Однако такая орбита входит в противоречия с требованиями по другим экспериментам на орбитальном аппарате. При этом запуск станции должен быть осуществлен позже 16 ноября 1996 года. Позже станция прилетит и к Марсу.
- Но я уверен, что никто на это не пойдет, - сказал Александр Захаров. - Наоборот будут стараться пустить намного раньше, чтобы он раньше пришел к Марсу. Мы хотим сделать какие-то измерения еще до того, как начнутся пылевые бури.
Есть сложности и при проведении сеансов связи с малыми автономными станциями и пенетраторами после их посадки на Марс. По существующим расчетам, будет очень сложно организовать такую связь потому, что орбита дрейфует и аппарат выходит из зоны видимости этих посадочных средств. В результате связь будет возможна приблизительно раз в неделю. Причем, сеансы планировалось проводить лишь при прохождении орбитальным аппаратом перицентра. Длительность сеанса в этом случае будет не более 10 минут.
Однако специалисты предложили попробовать обеспечить дополнительные зоны связи. Через 12 часов 19 минут после прохождения станции в перицентре над районом посадки МАСов или пенетраторов, Марс развернется на 180°. Учитывая, что орбита станции Марс-96 близкая к полярной, через половину оборота планеты посадочные средства опять окажутся в поле видимости уходящего от планеты орбитального аппарата. Связь с МАСАми и пенетраторами станет опять, в принципе, возможна. Еще через один оборот планеты (через 24 часа 27 минут), при подходе станции к Марсу, опять наступит возможность связи. Причем, длительности таких зон будут значительно больше, чем при прохождении перицентра. Но и расстояние между посадочными средствами и орбитальным аппаратом станет намного больше. Хватит ли в этом случае мощности передатчиков МАСов и пенетраторов? Пока это точно неизвестно.
Существенную помощь в проведении сеансов связи с МАСами и пенетраторами может оказать американская станция Mars Global Surveyor. Еe запуск также намечен на ноябрь следующего года, а прилет к Марсу и выход на орбиту ИСМ в сентябре 1997 года. Кстати, из условия использования ретрансляционного комплекса на Mars Global Surveyor будет выбираться место посадки российских МАСов.
 Рис.1. Дрейф точки перицентра рабочей орбиты станции Марс-96 при периоде обращения 43,09 часа (промежуток межлу точками - 1 месяц). Рисунок НПО им. С.А.Лавочкина. |
Не до конца пока определена еще и минимальная высота перицентра над поверхностью Марса. Для номинальной орбиты она считается равной 300 км, как и в программе Марс-94. Это вызвано не только требованиями научной аппаратуры. Многие постановщики экспериментов, в принципе, хотели бы иметь перицентр еще ниже. Например, для работы плазменных приборов. Но дело в том, что более низкое расположение перицентра нежелательно из-за влияния атмосферы.
Другое дело, что НПО имени C.A.Лaвочкина хотело бы сделать со временем специальное понижение высоты перицентра. Однако это должно быть выполнено не столько для научных исследований, сколько для технологических. Планируется понизить высоту перицентра орбиты примерно до 200 км. При этом будет оцениваться динамика орбитального аппарата. Этот эксперимент планируется для отработки методики аэродинамического торможения, которое может использоваться в рамках будущих проектов. Подобные эксперименты в верхней атмосфере Венеры уже проводились на американской станции Магеллан.
Вот такое "полное отсутствие новостей" о программе Марс-96.