1. В сфере действия Марса
| Я решил, что моей первой попыткой должен быть визит на Марс. Луна является гораздо менее интересным телом, поскольку в полушарии, обращенном к Земле, отсутствие атмосферы и воды исключает существование какой-либо жизни; в то же время как почти все самые здравые астрономы сходятся во мнении, что даже противоположное полушарие тоже лишено животного и растительного мира. То, что на Марсе есть моря, облака и атмосфера, было общепризнанным, и я не сомневался в этом. Венера, из-за её плотной оболочности известна плохо; и хотя я лелеял намерение посетить её даже более серьезно, чем менее привлекательный Марс, я решил начать с того путешествия, условия и вероятный результат которого были наиболее очевидными и определенными.
Перси Грег. "Через зодиак". 1880 год
 |
В конце 50-х ценность Марса и Венеры была примерно одинакова - про обе планеты знали немного и могла быть реальной любая фантазия. Причем на Венеру было попасть проще - и планета больше и с хорошей атмосферой, сфера действия побольше, а скорость отлёта поменьше. Поменьше совсем немного, но это означало, что к Марсу та же РН может запустить почти вдвое меньшую ПН. Но 1959 год был годом Луны, нереально было мечтать о большем, а в 1960 году стартового окна на Венеру не было совсем. А на Марс было. Поэтому Марсу и уделили внимание "без положенной очерёдности". Но этот год принёс одни огорчения - обе советские РН не добросили аппараты даже до земной орбиты.
Стартовое окно бывает раз в 26 месяцев, поэтому третий старт был в конце 1962 года. Он тоже был неудачный, зато четвёртый отправил к Марсу аппарат "Марс-1". Вот он и был первым земным объектом, совершившим пролёт Марса в его сфере действия (193 тыс км от поверхности). Аппарат должен был застолбить ещё несколько приоритетов - прислать данные от Марса и его фотографии. Но - не судьба. На нём работало на удивление практически всё, но началась утечка азота из системы ориентации, не прошло и пяти суток, как аппарат остался неспособным ни к коррекции, ни к наведению на Землю параболической антенны. Связь держалась через малонаправленную антенну, а аппарат был закручен на Солнце.
С его стартом связана история, которая не тянет ни на приоритет, ни на курьёз, она уникальна и я очень надеюсь, что ситуация не повторится никогда - до последних дней нашей Вселенной. Старт был намечен на 29 октября, но РН сняли со стартового стола, на её место установили боевую Р-9 с боеголовкой в 3 мегатонны. Карибский кризис был в разгаре, до начала ядерной войны оставались часы. Хрущёв и Кеннеди нашли всё же возможность отсрочить большую разборку и "Марс-1" улетел с трёхдневной задержкой. Весьма вероятно, что при снятии и установке герметичность клапана микродвигателя и была нарушена.
Немного американской истории. «Национальная комплексная программа развития ракет и космических аппаратов», от 18 июля 1958 года, предполагала запуск аппарата к Марсу массой 2300 кг в январе 1967 года. Это были ещё очень наивные планы на уровне мечт, например, в том же году должна быть ОКС на 50 человек.
Венера была в 1959 году предпочтительннее, её можно было прощупать той же ракетой, что ещё в 1958 году летала к Луне (неудачно, но на ошибках учатся). А Краффт Эрике из Отдела астронавтики General Dynamics предложил значительно более сложную миссию. Он хотел использовать еще не разработанную водородную вторую ступень "Центавр" с МБР «Атлас», которая могла бы доставить полезную нагрузку в 450 кг в окрестности Марса. С этого и началась марсианская программа НАСА.
Комитет Хорнига (специальный комитет по межпланетным зондам и космическим станциям) пришел к выводу, что оба предложения технически осуществимы. Пришло время действовать! ... «срочно необходимо начать исследование космоса в пределах солнечной системы любыми имеющимися в нашем распоряжении средствами». Группа Хорнига считала, что «самые захватывающие эксперименты как на Венере, так и на Марсе, по-видимому, включают в себя устройства наблюдения, по крайней мере, до тех пор, пока не станет возможным спуск в их атмосферу». Комитет призвал к скорейшему запуску планетарной программы.
Хью Одишоу, выступавший за Совет по космической науке в специальном докладе Гленнану, подчеркнул послание комитета. Поскольку "Тор-Эйбл" был слабоват для пусков зондов к ближним планетам, Правление рекомендовало «программу, нацеленную на запуск зонда Марса во время соединения 1961 года (запуск в конце 1960-го).
Команда JPL начал изучать возможные планетарные зондирующие миссии. Одним из первых вариантов, предпринятых по просьбе Уильяма Х. Пикеринга, директора JPL с 1954 по 1976 год, было исследование конструкции 158-килограммового космического аппарата, который можно было отправить на Марс с помощью варианта МБР "Юпитер" с двумя верхними ступенями на жидком топливе. НАСА хотело, чтобы JPL стала его полевым объектом, добилось этого и не пожалело. Но JPL навсегда осталась бастионом планетологов, убеждённых, что жалко тратить ресурсы на какие-то ИСЗ, когда открыта вся Вселенная. 15 декабря 1958 года JPL предлагает обширный план полётов, где значились два пролётных аппарата к Марсу в октябре 1960-года. На совещании 12 января 1959 года JPL уточнило план: 10.10.1960 и 13.10.1960 - стартуют два аппарата для пролёта Марса с фотографированием. 30.11.1962 и 3.12.1962 - повторение миссий 1960-го года. Масса этих 4-х КА приблизительно 135 кг. А 20 января 1965 года стартует пилотируемый корабль с облётом Марса.
Зонд "Вега-Марс" пролетает Марс. Вид с Деймоса. Картина, представленная на совещании 7 апреля 1959 года. |
Но у НАСА были свои планы, оно было под давлением политиков из Белого дома и военных из Пентагона (а JPL на них решительно было наплевать), 25-26 мая 1959 г НАСА выдвинуло свой план, где от мечт JPL остался лишь пролёт Венеры или Марса в 1962 году и повторение в 1964-м. 28 января 1960 года десятилетний план НАСА был принят и он почти весь был посвящён лунной гонке и прикладным программам.
К августу 1960 года Кларенс Гейтс и его коллеги из JPL занялись долгосрочными программами - "Маринер B" и "Вояджер" (это будущий "Викинг"). Однако лунные программы - "Пионер", "Рейнджер", "Сервейер" и "Проспектор" задвинули их на второй план.
Второй удар марсианская программа получила от РН. Проект запуска к Марсу в октябре 1960 года на РН "Атлас-Вега" существовал фактически до мая 1959 года, когда ВВС выкатили на показ РН "Атлас-Аджена B", фирмы Lockheed Missiles & Space, которая оказалась лучше во всём. В июле 1959 НАСА вынуждено было признать, что "Атлас-Вега" убита. Вместе с марсианскими планами. Вместе с 17 млн долларов, потраченных на разработку, изрядной доли репутации и самостоятельности НАСА.
Декабрь 1959 - появились новые планы на 1962 год. Все запланированные "Атлас-Аджены" (пять) отданы для Луны, JPL было обещано 1-2 пуска к Марсу на "Атлас-Центавр". "Центавр" на жидком водороде разрабатывался с 1956 года в General Dynamics командой Крафта Эрике и быстро продвигался. Пока дело не дошло до полётов. 8 июля 1960 года НАСА признало, что в 1960-м и 1961 годах к планетам запустить оно не в состоянии (а СССР запускал). Но план запуска к Венере в 1962 году аппарата типа "Маринер А" (около полутонны массой) на "Центавре" был одобрен, а в 1964 году ещё более крупный аппарат должен был быть отправлен к Марсу. "Центавр" оказался таким способным к авариям, что в эти годы к планетам аппараты он не отправил, "Маринеры" "похудели" вдвое, но график был соблюдён - к Марсу первый старт состоялся в 1964 году, гораздо позже, чем в СССР.
После того, как в 1965 и американский аппарат побывал возле Марса (на 2 года позже советского) наступила эпоха советско-американской пикировки возле Марса и более 30 лет никакие иные государства не решались отправить к Марсу даже пролётом. Лишь в 1998 году японский "Нодзоми" отправился к Марсу. С долгими гравиразгонами. И потратил слишком много топлива. Полумёртвый аппарат ещё 4 года разгоняли нештатными гравиманеврами, после чего он разогнался-таки до нужной скорости и вошёл в сферу Марса, на пару недель опередив европейский "Марс-Экспресс", который достиг того же без проблем в декабре 2003 года. В 2014 к Марсу прилетел индийский аппарат, а в феврале 2021 года- эмиратский и китайский.
|
Уверяю вас, я считаю, что это наиболее серьезный момент в моей жизни, - ответил МакГрегор таким тоном, что Блейк вмешался:
- Сядь, ты пьян.
- А куда мы отправимся? - спросили они насмешливо.
- На этой земле - никуда.
- Тогда куда, ради всего святого?
Повисла пауза, и МакГрегор тихо сказал: "На планету Марс!"
Роберт Кроми. "Бросок в пространство"
 |
2. Достижение Марса
И этот приоритет завоевал СССР. Мне не раз приходилось читать, что СССР в космонавтике занимался не столько добычей научной информации, сколько флаговтыками и вымпелопосевом. Да, спору нет, советские политики получали политические дивиденты с удачных полётов и авторитет СССР поднимали именно вымпелы, высыпанные в пыль на далёких планетах, а не сообщения о концентрации ионов в магнитосфере. Но ведь кроме науки есть и инженерные задачи. В СССР удавалось решить их раньше американцев, а это столь же важно для развития космонавтики. Благодаря Королёву и другим ракетчикам, создавшим великолепные (по тем временам) ракеты, СССР стал на несколько лет лидером в космосе, но отставание в электронике, радиотехнике, контроле качества и многом-многом прочем было всегда. Даже белые халаты сборщики космической техники стали надевать далеко не сразу.
Ракеты падали через одну по самым дурацким причинам, а аппараты, летящие к планетам, приходили к намеченным целям без связи, говоря проще, мёртвым железом. Все первые полёты советских аппаратов к Марсу и Венере (да и к Луне) были неудачными. Первые аппараты, достигшие окрестностей Марса и Венеры, были советскими, но они были мертвы, первые аппараты, достигшие поверности Венеры и Марса были советскими, но и они были покойниками. И даже посадки на Венеру и Марс, которые тоже выполнил СССР, были какими-то... неубедительными. Но на аппаратах всегда были советские вымпелы, а так как о каких-то неудачах сообщать народу в СССР было не принято, сообщали, что на Марс или Венеру доставили советские вымпелы. Создавалось впечатление, что ничего другого на аппаратах и не было. Я даже не раз читал именно в таком ключе - только вымпелы и радиотехника. Конечно, это не так, аппараты снабжались лучшими приборами, которые мог изготовить СССР, но, в отличие от вымпелов, им нужна была энергия и связь, чтобы себя проявить. Короче, железо в СССР делать умели, а вот с остальным было хуже. Но, ещё раз повторюсь, выполнять баллистические и инженерные задачи тоже надо было уметь. В отличие от Луны и Венеры, в которые действительно хотели вначале просто попасть (доставить вымпелы), на Марс отправились полноценные аппараты со спускаемыми аппаратами. 21 июня 1963 года - вот когда советский аппарат должен был достичь Марса, совершить посадку, передать научные данные и т.п. Это не планы, а расчётный срок аппарата 2МВ-3 №1, стартовавшего 4 ноября 1962 года. У американцев и близко не было ничего похожего, кроме рисунков. В случае даже частичной удачи вся история космонавтики могла бы пойти по другому. Партия приказала бы на Венеру не отвлекаться, везде царил бы девиз Цандера "На Марс, на Марс!", "Аэлита" Толстого и "Красная звезда" Богданова издавались бы миллиардными тиражами, а "Прыжок в ничто" Беляева был бы снабжён комментарием, что автор прозорливо углядел место для остатков капиталистов - пусть бегут на Венеру и не мешают нам разводить яблони в садах марксианских республик. И не Венера, а Марс считался бы "русской планетой".
Но не сбылось - аппарат застрял на низкой земной орбите и никуда не полетел. Но в конце 1964-го в СССР приготовили уже целую эскадрилью марсианских аппаратов - 4, а то и 6, из них два должны были совершить посадку на Марс. И это были ещё более продвинутые аппараты серии 3МВ-3. И опять незадача - уже в самом начале 1964 года астрономы (Мороз, Койпер и другие) неопровержимо доказали, что атмосфера Марса на порядок менее плотная, чем думали раньше. То-есть наши аппараты разбились бы, даже не успев выпустить парашюты! И - вот момент истины, политики могли бы сказать "и чёрт с ними, лишь бы вымпелы уцелели!", но нет, АМС со спускаемыми аппаратами решили вообще не пускать, да и пролётные аппараты, которые служили бы (возможно) ретрансляторами, тоже.
Во главе СССР ещё стоял Хрущёв, страстный поклонник космонавтики - почти единственной области, где СССР был мировым лидером. Трудно представить, чтобы Хрущёв/СССР вот так, добровольно, отказался от возможности ещё раз продемонстрировать "преимущество социалистического строя". Правильно. Вымпелы образца 1964 года имелись и их решено было доставить, причём уже без этих сложных и непредсказуемых спускаемых аппаратов. Один из аппаратов большой серии 3МВ должны были запустить в чисто тестовом режиме "в белый свет, как в копеечку", чтобы успеть исправить выявившиеся в полёте недоработки перед запуском всей эскадрилии в ноябре 1964 года. Аппарат готовили к запуску в мае, затем немного откладывали (стартового окна для него не существовало). А тут запуск эскадрильи в ноябре отменили, а желание застолбить приоритет осталось. И тогда решили - пускать его в марсианское окно, прямо на Марс, спускаемого аппарата на нём нет, но зато вымпелы есть и приоритет по достижении Марса будет за СССР! Нужно было всего лишь выполнить коррекцию и нацелить аппарат в ту точку, где Марс будет 6 августа 1965 года и даже если всё сломается, вымпелы СССР будут на Марсе. Если абстрагироваться от этих несчастных вымпелов, то задача была вполне вменяемая - проведение коррекции и испытание дальней радиосвязи (научные приборы там тоже были). И опять не получилось - аппарат был выведен на гелиоцентрическую орбиту, но сломался так быстро, что ему не присвоили названия "Марс-2", он был назван "Зонд-2". На этот раз не раскрылась одна панель солнечной батареи (просто порвался шнур). Выполнить коррекцию в такой конфигурации было невозможно. Аппарат трясли разными динамическими операциями и через 15 дней панель раскрыть удалось, но время для коррекции было упущено. Аппарат не попал даже в сферу действия Марса. А связь пропала намного раньше (были и другие проблемы).
 Пять лет не было полётов, у американцев были свои проблемы. Между лёгким пролётным планетарным КА "Маринер A" (1962 г) и тяжёлым аппаратом "Вояджер" со спускаемом аппаратом (1967 г) виделась дыра. Её решили заполнить "средним аппаратом "Маринер B" с лёгким атмосферным зондом. В октябре-ноябре 1961 года приступили к разработке предварительного проекта посадочной капсулы "Маринер B". Было отобрано 8 экспериментов. Но уже 19 февраля 1962 года было сообщено, что ПН "Центавра" сокращается. 4 мая 1962 года с сожалением констатировали, что эксперименты при посадке придётся исключить. Между тем "Центавр" не желал летать, регулярно уходя в отказ. После 10 отсрочек первого запуска «Атлас-Центавр» НАСА запустила РН 8 мая 1962 года. Через пятьдесят шесть секунд после старта РН взорвалась, а через неделю было приняло решение не надеяться на «Центавр» в 1964 году на рейсах "Маринер B" на Марс. Вместо этого "Маринер B" перенесли на 1965 год и нацелили на Венеру (если РН будет готова). Миссию "Mars B-64" года решили заменить запускаемым "Атлас-Аджена" легким аппаратом "Маринер C".
7 сентября 1962 года НАСА собрало совещание, чтобы обсудить проблему запуска к Марсу в 1964 году. На "Центавр" надежд не было и Уильям Страуд, начальник Отдела в Центре Годдарда, предложил запустить 210-килограммовый аппарат связкой "Атлас-Аджена-Эйбл". Это был аппарат жесткой посадки, оборудованный для измерения температуры, давления и состава марсианской атмосферы и даже обнаружения жизни. Центр Годдарда предложил два запуска в 1964 году и три в 1965 году. А Роберт Паркс, директор планетарной программы JPL, предложил отправить к Марсу 338-килограммовый аппарат, запущенный «Атлас-Аджена», для фотографирования при пролёте. И это КА, кроме ТВ-камеры собирались оснастить инфракрасным спектрометром, предназначенные для обнаружения органических молекул типа производимого растительностью (различие в массе, я так понимаю, из-за того, что годдардовский аппарат будет тормозить и эта масса не учитывалась).
Теперь - внимание! В эти ключевые дни решалась и гонка на Марс и судьба приоритетов и выбор вообще стратегии НАСА.
1. СССР доставил аппарат на Марс только в 1971 году, завоевав приоритет и США без сомнения сделали бы это раньше, если бы было желание. Желание было у инженеров, но против них решительно ополчились экзобиологи. На Марсе надеялись найти жизнь. Загрязнять её земными микробами не хотели решительно. Стерилизовать столь сложные аппараты не умели. Несколько позже стерелизацией угробили какой-то лунный аппарат, а вернувшие кинокамеру с Луны космонавты вроде бы доказали, что стерелизация неэффективна и микрофлора уцелела даже на Луне. Но с другой стороны тогда до Марса первыми доберутся русские! Они, правда, убеждают, что стерилизуют свои АМС, но стоит ли им верить? (и да и нет - аппарат стерелизовали, а РН, которая летела рядом - нет. Ну и эффективность стерилизации была не лучше). Значит так - без спешки, если русские всё же опередят в посадке, то в случае загрязнения вся вина падёт на них (кто первый сел, тот и нагадил)
2. СССР отстаёт по электронике и научным приборам на много лет, так что упор будет делаться на науку, даже в ущерб желаниям инженеров опередить русских в баллистике.
3. Пролёты, фотографирование, затем спутник Марса - и уже потом-потом тяжёлый спускаемый аппарат на Марс со всеми возможными наворотами и при помощи РН, куда более мощной, чем "Атлас-Центавр".
Так оно и было. Вся стратегия НАСА свелась именно к науке, для желающих обильно поставлялись фотографии.
Планы зондировать атмосферу Марса между тем остались (полноценной посадкой это не считалось и вымпелов не полагалось). Зонды решили включить в миссию "Маринер" 1966 года (пролёт + зонд), КА «максимально использует» технологию "Маринер-1964". В планах предусматривалось, что атмосферная капсула не выживет, но упадет на марсианскую поверхность после того, как она передаст свои научные данные. Но не все одобрили эту концепцию. Она добавила новые технологические проблемы сразу в нескольких областях: динамика проникновения в атмосферу планеты, связь между пролётным КА и капсулой и стерилизация. Планировщики НАСА начали обсуждать миссию 1966 года в январе 1964 года и быстро выяснилось, что JPL не поддерживает эту идею. Непримиримые из Пасадены ратовали за полноценный спускаемый аппарат. И слишком поздно было искать другого подрядчика... К середине марта Харт рекомендовал исключить капсулу из предложенной миссии «Маринер-1966 года». Капсула для аппаратов 1966 года была отменена. И немедленно Харт приложил все усилия, чтобы она была на аппаратах миссии в 1969 году. Но неприятности продолжались. Конгресс буквально пришёл в ярость после того, как 2 февраля 1964 года "Рейнджер-6" разбился на Луне, не прислав ни одной фотографии (все 5 предыдущих "Рейнджеров" тоже были неудачниками). Бюджет и задачи НАСА перетрясли, а в 1965 году грянул финансовый кризис и их перетрясли ещё разок.
"Маринер-Марс 69" прожил недолго. Всего-то 4 месяца, которые прошли в непрерывных конференциях. Проект был одобрен 12 августа 1964 года, с сентября по октябрь боролся за существование и умер 20 ноября. Во имя спасения проекта "Вояджер" (бюджет не вынесет двоих). Между тем JPL наконец-то сообщила, что в 1971 году миссия со спускаемым аппаратом будет готова. Компромисс был найден - взамен потери "Маринер-Марс-69" НАСА было обещано 1,25 млрд. долл. на 4 полёта - 2 "Вояджера" (без СА) в 1969 году и два в 1971-м (с СА) (напомню - 1969 год "плохой" по массе, 1971 - "хороший"). 16 декабря 1964 года проект "Вояджер" с датами, долларами и пр. цифирью был подписан.
На следующий год на проект было выделено всего 43 млн. долл. Ещё один удар издалека нанёс "Маринер-4" 15 июля 1965 года. В его миссию специально ввели радиопросвечивание атмосферы. Он летел уже по изменённой траектории, работу сделал, атмосфера Марса оказалась не такой слабой, как предполагали (10-30 миллибар), она оказалась вообще жалкой (4-7 миллибар). Спускаемый аппарат должен быть больше (больше парашюты, больше топлива). Это потянуло за собой отказ от "Сатурна-1B" - он мог поднять подобную массу, но только если отказаться от научных приборов. "Сатурн-5" мог, но его, собственно, ещё не было и был он невероятно дорог.
 А в СССР была проблема надёжности серии 3МВ. Серия (с модификациями) была предназначена как для Марса, так и для Венеры и на обоих направлениях терпела неизменные поражения. В 9 запусках было потеряло 8 аппаратов - 4 по вине РН, остальные замолчали уже в полёте, лишь "Зонд-3" хорошо выполнил первую часть задачи, но и он был потерян на дальних расстояниях. Почти год фирма Лавочника дорабатывала 3МВ для запуска к Марсу в 1967 году, но в конце-концов было принято решение - в 1967 году к Марсу не пускать ничего, начать разработку новых, тяжёлых, многофункциональных аппаратов под РН "Протон". Всего за год были созданы многотонные аппараты с широчайшими возможностями - они могли выйти на орбиту ИС Марса (или Венеры), имели сложный спускаемый аппарат, снабжены камерами и множеством приборов. Имели конкретный индекс - М-69. (занятно, у М-96 была столь же печальная судьба, просто нумерология какая-то). И вот в последние месяцы перед стартом выяснилось, что "Протон" такую массу именно в 1969 году не потянет. Бывают благоприятные и неблагоприятные стартовые окна чисто по баллистическим причинам. 1967 год был "хорошим", а 1969-й "плохим" и аппарат не проходил по массе. И тогда с обеих АМС сняли спускаемые аппараты. Это было абсолютно правильное решение - была возможность опередить американцев в создании ИС Марса и я более чем уверен, что после отработки задания аппараты непременно бы свели с орбиты, застолбив и приоритет в достижении Марса. Но мы никогда не узнаем, насколько успешными были эти творения советских инженеров. Ракета "Протон" была ещё сырой и отказывала через раз. Но была надежда, что уж один аппарат к Марсу полетит. Но обе ракеты "ушли за бугор", первый "Протон" упал в Алтае, а у второго уже при старте загорелся двигатель и он рухнул плашмя в 3 км от старта, взрывной волной выбив все стёкла в ближайших строениях.
В 1971 году битва за марсианские приоритеты развернулась в полном значении этого слова. Три советских аппарата против двух американских! На американских "Маринерах" не было спускаемых аппаратов, но попасть на Марс они в принципе могли. Но первый из "Маринеров" упал в Атлантику, а второй отобрал все приоритеты на орбите Марса, через год был выключен из-за израсходования гидразина и связи с ним нет. По расчётам, он упадёт на Марс в 2022 году, за полвека уже засёлённый роботами.
"Марс-2" изумительно точно сбросил свой спускаемый аппарат. Настолько точно, что программа, настроенная на неизбежную ошибку, не поняла такого юмора и дала сбой, аппарат остался в нештатном положении и вошёл в атмосферу Марса так круто, что даже не успел открыть парашют. Конечно, он разбился. Тем не менее факт - советский аппарат достиг Марса 27 ноября 1971 года в точке с координатами 4° с.ш. и 47° з.д. (Долина Нанеди в Земле Ксанфа).
В отличие от Луны, Венеры, Меркурия, газовых гигантов, где отработанные орбитеры просто сбрасывали на поверхность, для Марса как раз наоборот - на Марс - только шибко стерилизованные аппараты, а орбитеры, даже стерилизованные и прожаренные космическим излучением - подальше от поверхности, не стоит нарываться на скандал астробиологов и космоэкологов. Поэтому на Марсе значительно меньше всяких обломков, чем могло бы быть, а индийцы и эмиратцы не смогут похвастаться, что их аппараты достигли Марса, даже когда те выйдут из строя или станут не нужны. Совсем забавно с японским "Нодзоми". После сложнейших маневров в космосе, десятка аварий и ошибок, всяких баллистических хитростей и 6 лет скитаний японцы вывели его к Марсу с целью сделать из его ИС Марса. Но за 5 дней до триумфа отказал главный двигатель. Аппарат летел точно в Марс. Япония не стала третьей на Марсе - аппарат был не стерилизован. С помощью двигателей коррекции аппарат оттащили с курса и он пролетел мимо Марса, сумев передать научные данные. Так что на Марсе есть аппараты и обломки аппаратов СССР, США, ЕКА и недавно - Китая.
|
Я смотрел на циферблат. Стрелка показывала более двух километров в секунду. То был не спуск, то было падение, чудовищное падение с высоты 500 000 метров. Еще несколько минут, «Пироент» со скоростью пушечного ядра ударится о поверхность планеты, разлетится в осколки от страшного толчка и от взрыва заключенных в нем газов, обратит все, находящееся в нем, нас в том числе, в горсть пепла! Погибнуть у самой пристани, погибнуть, когда мы уже достигли пределов того мира, где еще никогда не был человек, погибнуть, почти ступая ногой на почву того Марса, о котором ряд веков мечтали и гадали поэты и мыслители!
Уиль повелительно крикнул:
— Лечь!
Безотчетно я повиновался. Я бросился на свою койку и привычным жестом застегнул ремни, привязывающие меня к стене. Еще я видел, как то же сделал Крафт. Потом мелькнул жест Уиля, поворачивающего центральный рычаг. В тот же миг Уиль закрыл электричество, и было слышно, как в темноте он сам прыгнул к своей койке. Может быть, после того прошла еще секунда или две, но мое ощущение было таково, что мгновенно затем последовал удар. «Пироент» соприкоснулся с почвой Марса и вонзился в нее всеми своими тремя якорями.
Валерий Брюсов. Первая междупланетная экспедиция" 1920 г.
СА "Марс-3". Вряд ли он был таким красивым при посадке. А свой шагоход наверняка не разворачивал
|
3. Посадка на Марс
Уже в 1960 году парашютная посадка на Землю была вполне освоена, её собирались применить к Марсу и Венере и особых подвохов не ждали. Ну, даже если плотность атмосферы в разы меньше или больше - дело решаемое. Но давление на поверхности Венеры оказалось почти в сто раз больше, а на Марсе - в 160 раз меньше. Всё это создало такие инженерные проблемы, что посадку на обе эти планеты удалось осуществить через десятилетие после первых попыток. И практически в одно и то же время - в декабре 1970 года Венера, в декабре 1971 - Марс. Причём про эти обе посадки рука не поднимается написать "мягкая", как принято было сообщать в СССР, чтобы отметить выдающийся успех на фоне "достигших", но разбившихся вдрызг (это часто называли жёсткой посадкой). Обе первые посадки, на Венеру и Марс были аварийными, но они были. Но - по порядку.
Первая попытка посадить аппарат на Марс была в 1963 году (старт в конце 1962 года). Аппарат застрял на низкой геоцентрической орбите и теперь мы знаем, что его шансы были равны нулю. Через два года к Марсу должны были отправиться уже два аппарата из нового, уже третьего поколения марсианских аппаратов. Но их миссию отменили - как раз за эти два года учёные без всякой космонавтики установили, что атмосфера Марса слабее на порядок, чем считали инженеры, создающие парашютные системы. Выяснилось, что вообще - одним парашютом обойтись нельзя, надо ещё тормозить перед посадкой ракетными двигателями. А значит, надо создавать четвёртое поколение. В 1969 аппараты новой серии были созданы, но спускаемые аппараты с них пришлось снять - даже "Протон" не мог отправить в тот год такой аппарат к Марсу. А в 1971 мог - и отправил. СА "Марс-2" вошёл в атмосферу Марса слишком круто и разбился, не успев даже выпустить парашют. СА "Марс-3" посадку совершил 2 декабря 1971 года. И - ещё раз - можно ли назвать посадку мягкой при ударе о грунт на скорости 74,5 км/час? Тем не менее, посадка засчитана, потому что радиосигнал с поверхности пошёл, а это невозможно без раскрытия антенны. Однако сигнал был недолог - менее минуты, пишут о 20, 15, 14,5, даже 14 секундах. Затем аппарат замолчал навсегда. Причём о причине есть только гипотезы.
Не могу не отметить героической работы Виталия Егорова, который воодушевил поисковиков и сам нашёл на фотоснимках XXI века "Марс-3". При этом чётко видно, что всё сработало, как надо и аппарат, как минимум, не разлетелся на куски. Без сомнения, когда-нибудь до него доберутся, установят причину поломки и отправят в музей Марса. Читать об эпопее тут.
Ещё два аппарата СССР пытался посадить на Марс в 1974 году (один разбился, другой пролетел мимо Марса). В 1996 году Россия пыталась закончить советские наработки и отправить к Марсу очень сложный аппарат, он остался на низкой геоцентрической. А вот США, тоже не без аварий, но вполне освоили посадку. Европейцы сделали лишь две попытки (обе неудачные) совершить посадку на Марс. Забавно оказалось с "Биглем-2". Годы спустя на хороших фотографиях с орбиты разглядели, что сел он вполне удачно, даже раскрыл СБ (частично). Но на связь не вышел. А значит, это нельзя считать за посадку. Разве что за неудачную. Но "Марс-3" успел сказать "сел" и умер, а этот - нет. Есть даже версия (с аргументами), что "Марс-3" активно работал по полной программе, но вот орбитальный блок, который должен был ретранслировать данные на Землю, сам был в плачевном состоянии на нештатной орбите, покидал коммуникационное окно и просто не смог передать информацию на Землю.
В феврале 2021 года на Марс сел китайский аппарат. И короновирус ему не помешал. А вот российско-европейской миссии "Экзомарс" помешал и она отложена на 2022 год.
Немного американской истории
Американцы планировали отправить к Марсу аппарат "Вояджер" массой 1080 кг в 1967 году, спускаемый аппарат планировался массой в несколько сот кг. О, это была длинная эпопея. JPL начала разработку проекта ещё в 1961 году. В мае 1962 года JPL заказала исследование новаторских миссий и космических аппаратов. "Вояджер" планировался для Венеры и Марса, но уже заглядывали и дальше - кометы, Солнце, Юпитер, Меркурий. Аппарат условно назывался Navigator ("Навигатор"). Группа под руководством Филиппа Экмана сообщила, что без знания точных параметров атмосфер Венеры и Марса спускаемые аппараты нет смысла делать (советских инженеров это не остановило). В 1962 году многофункциональный аппарат с широкими возможностями (вплоть до доставки на Землю образцов) виделся в 1966-1973 гг. Одним из главных в проекте оказался Дональд Харт, начальник отдела перспективных миссий в НАСА. Он твёрдо верил в дату старта такого аппарата - июнь 1967 года. "Вояджер" должен был запускаться РН "Сатурн" (фон Браун добился своего). 21 фирма получала предложение разработать аппарат, 13 согласились и представили концепцию. 10 из них сочли приемлемыми. 27 марта 1963 года из них выбрали двоих - General Electric и корпорацию AVCO (Lockheed Missiles & Space Company и Space Technology Laboratories, Inc.). Летом 1963 года General Electric собрала 20 выдающихся ученых (Карла Сагана и др.), попросило ответить на 17 важнейших вопросов по проекту - что надо, как сделать, параметры, приборы и т.д. Ещё осень не началась, как убедились, что в полёте на Венеру в 1967 году нет смысла, а полёт к Марсу даже в 1969 году нереален. Раздрай вызвало расхождение позиций, скажем, JPL пыталось ограничить проект только орбитальным аппаратом, а в НАСА грезили спускаемым. Тут навалились финансовые проблемы, а астрономы сообщили, что атмосфера Марса на порядок менее плотная, к тому же начался проет "Маринер B". Так что уже в сентябре 1963 пришла команда прекратить все работы по перспективным аппаратам (APSS). "Маринер B" имел лёгкую посадочную капсулу, должен был запускаться "Атлас-Центавром" и планировался для старта в 1966 году. Исследования астрономов из JPL (Льюис Д. Каплан, Гвидо Мунк и Хайрон Спинрад) атмосферы Марса нанесло удар и по "Маринер B". Его 2 старта в 1966 не отменили вообще, но признали, что спускаемый аппарат надо заменить лёгким атмосферным зондом.
В декабре 1963 года AVCO и GE представили свои концепции спускаемых аппаратов (менее 100 кг) и выбрали места посадки.
1964 и 1965 прошли не совсем бесплодно, но единого понимания задачи не было. Нельзя без слёз читать эту битву идей. Вроде бы уже решили плюнуть на приоритет и предоставить русским первыми загрязнить Марс (а как на них можно повлиять?), но тут Гил Левин, отец биологического пробоотборника "Гулливер", создаваемого для обнаружения жизни на Марсе, увидел проблему иначе - что мы знаем о Марсе? Не разлетятся ли российские бактерии по Марсу весьма быстро и его ценнейший аппарат окажется бесполезным? К тому же приоритет... Нет, надо ускорить посадку на Марс и опередить русских. При этом самим его не загрязнить. А как? К началу 1965 года команда Джоша Ледерберга - Эллиота Левинталя в Стэнфорде сообщила, что после стерилизации (до 130-150°) химические реактивы портятся. А после этого они должны ещё уцелеть и в космическом холоде. Левин, который собирался обнаружить жизнь с помощью радиоизотопов, не боялся ни стерилизации, ни холода и предлагал всю химию просто выкинуть. Между тем были изучены результаты "Маринера-4", выяснено, что атмосферные зонды будут довольно бесполезны и от них в миссии 1969 года отказались.
В середине октября 1965 НАСА объявило, что разработка "Центавр" - "Сатурн-1B" прекращена и "Вояджер" будет запущен "Сатурном-5". РН ещё не летала, а стоимость проекта "Вояджер" зашкалила за 2 млрд. Учёные были категорически против "Сатурна-5" - он был примерно в 6-7 раз мощнее, чем надо, опасались, что НАСА будет настаивать на запуске двух аппаратов одной РН, это вызвало бы сложности. Предлагали разработать "Титан-3C - Центавр", но ему не хватала мощности, да и НАСА, пострадав от "Центавра" не хотело ещё больше зависить от военных.
22 декабря 1965 года НАСА сообщила решение: "Вояджеры" не летят в 1971 году. Пару их запустят одной ракетой "Сатурн-5" в 1973-м. И за массу - не переживать! Там будут орбитеры, посадочные аппараты и всё, что хотите. Ещё одна двухлетняя задержка компенсируется повторением полёта к Венере (резервный пролётный аппарат) и 2 тяжёлых "Маринера" будут запущены на орбиты ИС Марса в 1969-м РН "Атлас - Аджена".
Непосредственной причиной отмены полета в 1971 году была нехватка средств. НАСА надеялось получить 150 миллионов долларов в бюджете 1967 года, чтобы начать разработку аппаратного обеспечения для "Вояджер", но бюджет был урезан на 600 миллионов, президент лично приказал отложить "Вояджеры", на них было выделено лишь 10 млн. НАСА просто не могло тянуть два огромных проекта и был выбран "Аполлон" (трудно представить, что "Вояджер" - "Викинг" вообще мог быть конкурентом "Аполлона"!)
|
4. Искусственный спутник Марса
Еще 15-20 часов, и вот уже Марс, как плоскошарие, развертывается под нами, и простым глазом я вижу больше, чем дают все астрономические карты наших ученых. Диск Деймоса скользит по этой круглой карте, а Фобос нам не виден, — он теперь по ту сторону планеты.
Александр Богданов. "Красная звезда" . 1908 год
Над южным полюсом Марса, вокруг оси планеты, на вышине 3390 километров, плавает в пространстве внешняя станция для межпланетных кораблей.
Курт Лассвиц. "На двух планетах". 1897 год
|
1971 год был настоящим "звёздным годом для Марса". Сразу обе сверхдержавы отправили к планете 5 аппаратов, застолбили сразу 3 главных приоритета и немало неглавных. И была самая настоящая гонка и вполне себе мирное сражение за приоритеты. Причём стороны подошли к старту на равных - США запускало к Марсу 4 аппарата, из них 3 были успешными, а СССР организовал 8 миссий, все они были полностью неудачными. Тем не менее необходимый опыт накопили обе стороны (научились делать ИС Луны и связь стала намного лучше, появились первые бортовые компьютеры). Американские аппараты были чистыми орбитерами, все три советских были орбитерами, но два имели и спускаемые аппараты. В данном разделе говорим только об ИС Марса.
Конечно, хотелось, чтобы первый искусственный спутник Марса был советским. Но баллистика диктует свои законы. Американцы не скрывали дат и траекторий, две советские АМС с СА не могли опередить их. И тогда сделали третий аппарат - "Марс-71С" ("С" - спутник). У него вместо спускаемого аппарата был бак, полный горючего. Даже запущенный на сутки позднее, он легко обгонял американские аппараты и овладевал важным приоритетом. Это вполне логичный, но в целом политический, а значит однобокий и неправильный взгляд. Причина запуска аппарата "Марс-71С" была иная, хотя, конечно, возможно, именно под приоритет Государство щедро выделило ресурсы. У баллистиков были свои проблемы. Не зная точных параметров орбиты и очень точных значений плотности атмосферы, было трудно сесть на Марс. У американцев такие данные были (а спускаемых аппаратов не было), у СССР же - как раз наоборот. Американцы опубликовали приблизительные данные, но этого было недостаточно. Не знаю, отказали бы они СССР, если бы тот у них попросил, но он не попросил, до потепления в политике, до полёта "Союз-Аполлон" было ещё немало времени. Ах, если бы хоть один аппарат добросили до Марса в 1969-м! Проблема была столь серьёзна, что предлагали в 1971 году ограничеться пуском простого аппарата, который сбросит СА, который разобьётся, но успеет прислать данные (а заодно обеспечит два приоритета и ИС Марса и вымпелы на Марсе). Но нашли более интересный выход - "супербыстрый аппарат" без СА опережает всех и передаёт нужные данные. Такой радиомаяк на орбите Марса был бы настоящим кладом. Вернёмся к приоритету. Гонка началась. Первым 9 мая 1971 года стартовал "Маринер-8". "Центавр" в который раз подвёл ракетчиков, аппарат упал в Атлантику. Говорят, у конкурентов был праздник - сошедший с дистанции мог опередить даже "быстрый" советский аппарат. Но 10 мая, на следующий день, "Марс-71С" тоже не улетел к Марсу, совершенно из-за дурацкой ошибки программирования (программист указал паузу между включениями двигателя не 1,5, а 150 часов). Гибель этого аппарата обрекала на неудачу и последующие аппараты. Однако нечто подобное ждали (9-я подряд неудачная миссия!) На "ведомых" аппаратах установили системы космической автономной навигации (СКАН). Решение о разработке этой системы, не имеющей аналогов в мире, и установке ее на 2-й и 3-й КА принял Совет главных конструкторов в начале 1970 г. как запасной вариант на случай аварии станции М-71С. В системе использовался оптический угломер. За 7 час до прилета к Марсу прибор должен был провести первое измерение углового положения Марса относительно базовой системы координат. Данные измерений передавались в бортовой компьютер системы управления ("Аргон-11" первый советский компьютер на АМС), который рассчитывал вектор третьей коррекции, необходимый для перевода станции на номинальную траекторию. По результатам расчетов система управления КА без вмешательства с Земли выдавала команды на выполнение коррекции.
Программная ошибка была исправлена, 19 мая стартовал "Марс-2", 28 мая - "Марс-3". Была надежда, что американцы вообще отменят запуск - им пришлось разбираться с "Центавром". Но они успели и "Маринер-9" стартовал к Марсу 30 мая. Итог гонок - американский аппарат шёл по более быстрой траектории и стал первым спутником Марса 14 ноября 1971 года. 27 ноября финишировал "Марс-2", а 2 декабря - "Марс-3". Причём оба они вышли на нерасчётные орбиты - вместо орбиты с периодом 25 часов первый оказался на орбите с периодом 18 часов, а второй - почти на совсем бесполезной с периодом в 12 суток.
|
5. Старт с поверхности Марса
Гусев отвинтил люк, подтащил Лося, и оба сына неба скрылись внутри яйца. Крышка захлопнулась. Тогда притаившиеся за кактусами марсиане увидели необыкновенное и потрясающее зрелище:
Огромное, ржавое яйцо, величиною в дом, загрохотало, поднялись из-под него коричневые облака пыли и дыма. Под страшными ударами задрожала тума. С ревом и громовым грохотом гигантское яйцо запрыгало по кактусовому полю. Повисло в облаках пыли, и, как метеор, — метнулось в небо, унося свирепых Магацитлов на их родину.
Алексей Толстой. "Аэлита" 1922 г
Так видят старт ракеты с образцами |
Не только с Марса, но с любого небесного тела старт задача трудная и оправдана лишь желанием доставить образцы грунта в руки учёных. Марс - первый кандидат среди планет. Есть надежда, что лет через 15 такое произойдёт. Процесс уже запущен! Через 15 дней (сегодня 15.07.2020) обещают запустить Perseverance, в следующем году он, вероятно, опустится на Марс, потом несколько лет будет колесить по Марсу, находя интересные образцы или высверливая их из грунта. Лучшие он упакует и сложит в надёжном месте. Потом прилетит ракета, сядет близ склада, загрузит несколько образцов, взлетит (как показано на рисунке справа), на орбите состыкуется с орбитальным модулем, а тот стартует к Земле, где его могут и не принять, опасаясь марсианского короновируса. Короче, посмотрим. Эта концепция так сложна, что, не исключено, что пилотируемая экспедиция будет проще.
Пока американско-европейская миссия по доставке образцов с Марса запланирована на 2034 год. Китай, посадивший на Марс лэндер с ровером через месяц после Perseverance, обещают сделать это уже в 2030-м. А Илон Маск к тому времени... Доживём - увидим.
|
6. Научные данные из СД Марса
Год проходил за годом, до Марса уже было недалеко. Пространство между двумя соседними орбитами было настолько изучено, что можно было бы дать и телеграмму Земле о результатах исследования: но потребовалось бы плоское зеркало метров в 100 диаметром, а сооружение его сейчас было не совсем удобно. Проще было возвратиться на Землю или дать телеграмму с орбиты Луны или откуда-нибудь еще ближе.
Поблизости Марса оборот ракеты кругом Солнца немного не достигал двух лет. Скуки и тоски накопилось изрядно; всем хотелось на Землю. Возвратились бы на нее, конечно, не по спирали, а сокращенным путем. Им можно было достигнуть Земли в какие-нибудь четыре месяца. Марс был уже на расстоянии 10 миллионом километров и имел вид круглой луночки с диаметром в 4 минуты, т. е. казался в 7 раз меньше нашего месяца, каким он представляется с Земли. В телескоп были великолепно видны его "каналы" и "моря", неизвестно чем наполненные, также горы, долины, полярные "льды" и "снега", неизвестно из чего составленные.
- Ближе к Марсу не полетим, - заметил Ньютон. - Спуск ни планету крайне рискованный; мы все утомлены и, главное, должны как можно скорее известить Землю о наших важных открытиях...
Некоторые протестовали, а другие даже были рады скорее увидеть родину.
- Марс от нас не уйдет... Во второй экспедиции доберемся и до него, - заметил Иванов.
К.Э.Циолковский. "Вне Земли" 1918 г.
|
(предисловие: чтобы не заморачиваться, я считаю получение научных данных уже по факту сигналов из сферы действия Марса. На пути к Марсу, но попав в его СД, замолчали лишь 2 советских аппарата)
После опусов Скиапарелли человечество извелось думкой о Марсе. Внимания ему уделили примерно столько же, сколько остальным планетам Солнечной системы, вместе взятым. Не удивительно, что инженеры начали инженерить марсианские аппараты задолго до возможности их применить. Пока фантасты радовали читателей марсианскими приключениями на развалинах марсианских цивилизаций, учёные уточняли с помощью телескопов знания о Марсе, неизменно печаля всё большим негостеприимством Марса. Ни один солнечный зайчик не блеснул на марсианских водоёмах, а отсутствие облаков навевало мысль, что с водой, да и вообще с атмосферой на Марсе скудно. Между тем началась космическая эра и на Марс нацелились вполне реальные ракеты с примитивными, но самыми настоящими марсианскими аппаратами. Конечно, хотелось разобраться с Марсом быстрее, опустить на поверхность фотоаппарат с термометром и барометром... Однако эти проекты оказались слишком сложны, ракеты слабосильны, связь и управление - ненадёжны. Но главное - астрономы всё уменьшали и уменьшали цифры плотности марсианской атмосферы, столь хорошо отработанные на Земле парашюты получались немыслимых размеров и массы. Поэтому всё же и СССР и США решили для начала создать простой пролётный аппарат-фотограф. Мало кто знает (так и лезет этот избитый штамп), что "Маринер-4" должен был лететь по иной трассе над Марсом - хотели отснять другие, более интересные районы. Но менее чем за год до старта астрономы (большинство, что удивительно), понизили давление на Марсе до ничтожных 10-30 миллибар, что ставило жирный крест на парашютной системе марсианских лендеров. Этот ужас решили уточнить, введя эксперимент по радиозатмению (радиопросвечиванию). Для этого трасса пролёта была изменена. Никакого оборудования для этого эксперемента было не надо, только чтоб аппарат уходил за Марс и передатчик работал. И он работал, 15 июля 1965 года передав ещё более грустные данные - давление в точке захода около 4,9 миллибар, в точке восхода около 8,4 миллибар. Выяснилось, что эта жалкая атмосфера не из азота, а из углекислоты. А магнитного поля и радиационных поясов нет совсем, что делало Марс неуютным даже для бактерий.
А всё же обидно за СССР. У американцев добыча марсианских данных получилась со второй попытки и не раз откладывалась, а энтузиасты СССР до "Маринера-4" послали 5 аппаратов, а 6-й вдогонку за "Маринером" (он мог бы сработать не хуже, но с опазданием на 3 недели). Но все эти 6 аппаратов потерпели неудачу, а в последующие годы ещё 3 и первые данные с Марса СССР получил лишь с 10-й попытки, в 1971 году.
Очень старались японцы стать третьими, ещё в XX веке. Их "Нодзоми" в 1998 году не смог разогнаться для броска к Марсу, долго скитался, делая гравиманевры, в декабре 2003 года достиг цели. Хотя и не смог затормозить, чтобы стать спутником Марса, но свои приборы включил, пролетая мимо. ЕКА вывело свой «Марс Экспресс» 20 декабря 2003 года, слегка отстав от Японии. В сентябре 2014 года научные данные стал присылать индийский «Мангальян», в феврале 2021 - эмиратский «Аль-Амаль», китайский «Тяньвэнь-1» прибыл лишь на сутку позже, но три месяца готовился к посадке своего ровера, но радиосвязь была всё время, а это основной показатель активности. |
7. Первые фото Марса
|
Марс, к которому я летел теперь, становился все больше и больше: это уже не обыкновенная точка была, а значительной величины шарик, примёрно — с крупную вишню; через некоторое время он стал величиною со сливу, потом с яблоко, и все быстро рос и рос, доходя до величины большого арбуза... А еще через нёкоторое время, почти уже полнеба было занято огромною массою, к которой я стремился! Подо мною была уже почва, а не пустота, на которую следовало опуститься, и я дал машине движение вниз...
Лякидэ Ананий Гаврилович. "В океане звёзд" 1892 год 
Самый ясный снимок, показывающий кратеры
|
Надежды на позорный провал учёных-пессимистов ещё жили в заинтересованном народе, наличие или отсутствие магнитных, гравитационных и прочих полей не могло убедить поклонников Цандера, Берроуза, А.Толстого и пр. Фото предъявите! Конечно, учёные тоже люди, возможно они предпочли бы сесть в лужу, оказаться в дураках и быть объектом насмешек, взамен увидев прекрасный мир на Марсе. Ну, пусть даже симбиоз Арктики с Тибетским плато, но увы - Марс оказался поразительно похож на Луну - пустыня, кратеры, сплошная пыль*. Фотки были очень низкого качества, зато делались через два фильтра (красный и зелёный) и перекрывали друг друга, давая возможность понять истинный цвет.
* к счастью, то, что приняли за всепланетную пылевую мглу, оказалось дефектом фотокамеры
После фотосъёмки, которая велась около часа, никакой эйфории у операторов, наверно, не наблюдалось. Передача первого снимка началась только через 8 с половиной часов и один снимок передавался в среднем 8,66 часа. Так что радость (или разочарование) наступили только 16 июля (ровно 56 лет тому назад, сегодня 16.07.2020). А первый снимок был таким:
Это самый первый снимок самой первой планеты в истории космонавтики. Как говорили шестью годами ранее (о фотке Луны) хорошо видно, что объект имеет форму шара (горизонт закруглён). Всего было получено 21 с половиной фото, причём три последних - с ночной стороны (тьма полная)
Материальное воплощение приоритета: команда "Маринера" преподносит фото Марса президенту Линдону Джонсону. Его вы без труда опознаете - он один грустит. Наверно думает о цене этого фото - 83,2 млн. долларов |
СССР очень хотел получить фотографии Марса первым. И вполне мог бы. Но - не везло. Решительно, фатально, глобально и вообще всегда. А ведь сколько замечательных "Аэлит" сочинили советские фантасты, безгранично веря, что марсиане только и ждут экспорта революции и помощи молодой (советской) цивилизации. ФТУ "Енисей-2" были установлены уже на первых советских аппаратах 1М (октябрь 1960). Правда, из-за Карибского кризиса и прочих неприятностей в оптимальное окно в конце сентября запустить не удалось, РН стремительно теряла потенцию и пришлось, чтоб запустить хоть что-то, снять фотосистемы с обоих аппаратов (это им не помогло, они разбились). В 1962 - году ещё два фоторазведчика. Потом - ещё... Но первую серию снимков Марса сделал американский аппарат. И вторую, третью, четвёртую... Лишь в 1972 году с двух орбитеров было получено около 60 изображений. Были они... мягко говоря, "малоинформативны" - нерасчётная орбита, пыльная буря на Марсе. А когда буря стихла, делать фото было нечем - аппараты были плёночные, реактивы уже испортились. В 1974-м удалось получить несколько снимков с орбитера погибшей "эскадры", ну, ещё "Фобос-2" делал навигационные фото. В XXI веке аппараты шести космических агентств отсканили Марс с орбиты, с пролёта, с поверхности, при посадке... России среди них нет.
|
8. Ровер на Марсе
Трудно найти у фантастов-классиков описание автоматического ровера на иных планетах - программирование автоматов довольно молодое увлечение. Заодно позволю себе хмыкнуть на невеж, ставящих на одну полку луноходы и марсоходы. Луноход прекрасно управляется дистанционно и я-таки надеюсь дожить до времён, когда за умеренную плату можно будет порулить игрушкой на Луне. С прочими небесными мирами это не прокатит - машина должна сама принимать решение, повинуясь заложенной программе, причём желательно, чтобы имелись возможности обрабатывать информацию хотя бы на уровне таракана (пока это мечта). Заодно я обещаю в дальнейшем не употреблять терминов "луноход" и "марсоход", ибо расширяя понятие, буду заикаться на термине "венероход", а слово "астероидоход" вообще вызовет типун на языке. Пусть всё, что имеет колёса, называется ровером. Даже если на них нацепят гусеницы или шлёпанцы.
Роботы-разведчики, шастающие по Марсу, у фантастов появились лет 60 назад, но ими управляли дистанционно космонавты, пребывающие невдалеке. Это совсем другое дело! Те, кто помнят компьютеры XX века, могут представить себе трудности создания такой игрушки. Тем не менее она была создана. Причём проектов и моделей было много, но на Марс самодвижущийся аппаратик первым отправил СССР. Нельзя не вспомнить ПрОП-М - Прибор оценки проходимости, Марс. Их было два, на спускаемых аппаратах "Марс-2" и "Марс-3". Коробочка на лыжах спускалась по пандусу и ползла по грунту на длину кабеля (15 метров). По пути измеряла плотность грунта. Если натыкалась на препятствие, ей хватало "ума" изменить курс. Ну, связанный пуповиной с лендером, аппарат всё же не претендовал на автономность и я даже затрудняюсь оценить его приоритет. Но всё равно ничего не вышло, первый СА разбился, второй замолчал через секунды после посадки. Был это очень далёкий 1971 год. Следующей оказии пришлось ждать четверть века.
Конечно, СССР, оставив Марс и переключив внимание на Венеру, не прекратил работы с инопланетными роверами. Команда Александра Кемурджиана много чего наделала, но на Марс ровер планировался только в 1996-м. Наконец, в 1990-м "марсианские планы" СССР были опубликованы с небывалой открытостью - с перечисление экспериментов и участников проекта. Там был и такой пункт: В 1999 г. на поверхности Марса должен начать работу первый в истории планетных исследований самодвижущийся аппарат — марсоход с буровой установкой на борту. Задел был таким, что при полном развале СССР работы всё ещё продолжались, даже в 1994-м писали (вполне близкие к работам): Проект «Марс-96» включает исследования при помощи орбитального аппарата, аэростатной станции, малого марсохода, пенетраторов, возможно, также будет и малая станция.
Но после потери "Марс-96" марсианско-российские роверы уже не планировались.
ПрОП-М - Прибор оценки проходимости
Первым ровером на Марсе был «Соджорнер» (Sojourner). Вполне себе детская игрушка, размером со скейт. А вот четвёртый - настоящий автомобиль. Впрочем, картинка создателей марсианских роверов рядом с их тремя моделями более наглядна:
Ровер «Соджорнер» вполне удался. Рассчитанный на работу в течение 7 солов (с возможностью до 30), он работал 89 солов и готов был и дальше ездить, но тут внезапно умерла базовая станция (она тоже не планировалась надолго). Без неё связаться с Землёй ровер не мог. Проехал он всего чуть более 100 метров, не удаляясь далеко (радиус радиосвязи не превышал 500 метров). Конец работы он встретил в дороге, получив задание объехать базовую станцию кругом. В связи с тем, что он остался работоспособен, герои фантастических фильмов на Марсе, оставшись без связи, его регулярно откапывают и используют в качестве передатчика.
От этой фотографии у меня впечатление такое: несчастный аппаратик прижух на родимой платформе, увидев в какое бездорожье его доставили
Первая колея на Марсе. Два противоположных взгляда
В феврале 2021 года на Марсе начал работу 5-й американский ровер, Perseverance, ещё современнее четвёртого, с личным вертолётом, а 22 мая 2021 года к американско-марсианской автоколонне присоединился китайский "Чжужун".
|
А.Соколов. Аэростат на Марсе.
Никто из фантастов не угадал, что перым на Марсе полетит вертолёт |
9. Летательный аппарат на Марсе
С этим приоритетом большая интрига. Конечно, изучать или осваивать целую планету на роверах, которые движутся с черепашьей скоростью (и прогресс тут не виден) - НЕВОЗМОЖНО. Надо летательный аппарат. В 1963 обнаружили неимоверную слабость атмосферы Марса и всерьёз задумались о ракетных самолётах, с добычей топлива на месте. Но с другой стороны - хилая атмосфера, но всё же есть. Надо использовать. Аэростаты на Венере воодушевили. На Марсе они бы летали низёхонько, но это даже и неплохо. Груз могли бы поднять в несколько килограммов, но и это неплохо. Как и в случае с Венерой, впереди всех были родоначальники аэронавтики - французы. Жак Бламон из CNES (он делал аэростаты и для Венеры, которые, впрочем, не полетели) предложил несколько типов аэростатов для исследования Марса. Один из типов - комбинацию гелиевого шара объёмом 2000 м3 + тепловой монгольфьер понравился и советским инженерам. Материалом оболочек служил алюминизированный полиэстер (3,5 и 8 мкм). Ночью шар отдыхал (исследовал грунт), утром солнце нагревало монгольфьер и шар взлетал (по расчётам - до 6 км). Между тем СССР забодяжил самый грандиозный проект среди АМС под названием "Марс-94". Аппарат, созданный на основе платформы "Фобоса" был право слово, грандиозен. Приборы в основном делали иностранцы, даже США обещали свой "Марс Обсервер" отдавать под ретранслятор. Аппаратов должно было стартовать два (а в 1996 году ещё два). На каждом был орбитер, посадочная станция, аэростат, пенетраторы и, возможно, марсоход. Аэростат был простой гелиевый, 6000 м3 (45 метров в высоту, 12 в диаметре), из ткани толщиной 6 мкм, с гайдропом. Общая масса - 67 кг, гайдроп был массой 13 кг, гондола - 15 кг. Аэростат был изготовлен и даже испытан неоднократно, но тут начались, как бы это сказать... внутриполитические проблемы космического масштаба. Проект "Марс-94" усох до 1 аппарата, стал проектом "Марс-96", аппарат даже полетел, но недалеко, да и аэростата там уже не было.
Спускаемый аппарат с аэростатом - "Марс-94"
А не было аэростата потому, что 21 августа 1993 года "Марс Обсервер" вместе с обещанным ретранслятором прекратил всякую связь с Землёй, всего за трое суток до Марса. И аэростаты решили отложить до проекта "Марс-98", который после катастрофы "Марс-96" закрыли навсегда.
В начале XXI века фирма Лавочкина продолжила работы над марсианской аэронавтикой. На бумаге резвились разные типы аэростатов, затем их попытались сделать чуть-чуть управляемыми, появился проект "Марс-Парус" (аэростат + воздушный змей), потом, естественно, был проект дирижабля ("Марс - Инспектор"), а далее проекты планеров (проект "Марс-Пилот")
Preliminary Research Aerodynamic Designto Landon Mars (Prandtl-m) | 
А тут художник изобразил аэростат в каньоне Маринер. Ну, это фантазии. Надо бы ещё добавить, что малейшее касание грунта порвёт плёнку, даже в контейнере СА он не должен касаться стенок. |
Разумеется, в США было и своих проектов немало. Но страна-родина авиации и в отношении Марса не изменила направления - там появилось множество проектов марсианских планеров и самолётов. (Например, сообщение в "ТМ" 1980 г №2*). И резон в них был - пристально приглядывались к грандиозному каньону Маринер, там, в глубине, и воздух плотнее и может быть много интересного. И ничем туда не попасть, кроме самолёта. И вдруг в последние годы вперёд вырвался явный аутсайдер - вертолёт Ingenuity. Я так понимаю, что индустрия летающих игрушек совершила качественный скачок и квадрокоптеры, доставляющие прямо в руки бутылочку пива из далёкого холодильника, многих очаровали.
Проект планера
А это уже не проект
*Фирма «Дивелопментал Сайенсиз» уже разработала и построила опытную модель марсианского самолёта. ... может летать на очень малых высотах... Такой летательный аппарат в состоянии передавать четкие и ясные крупномасштабные изображения поверхности планеты, регистрировать аномалии — магнитные и силы тяжести, дистанционно изучать минералогические характеристики, определять содержание воды в породах, составлять схемы движения воздушных масс. Длина фюзеляжа около 6 м, размах крыльев — 21 м. И весить «марсолет» должен не более 50 кг. А вот вес горючего и научных приборов достигнет 250 кг. Единственный пропеллер приводится в движение мотором, работающим на гидразине или на электроэнергии от батарей. Корпус, крылья и сам пропеллер складываются, чтобы легко разместиться внутри капсулы межпланетной станции, диаметр которой всего 4,5 м. Но как будет выглядеть «взлет» этого уникального устройства?
Космический аппарат со спрятанными внутри его четырьмя сложенными «марсолетами» выводится на околомарсианскую орбиту. Здесь он выбрасывает капсулы. На высоте около 9,5 км раскроется парашют, который замедлит скорость их падения до 60 м/с. Затем отделится и отпадет днище капсулы, а самолет «распрямится», расправит крылья, как взлетающая бабочка, и войдет в пикирующий полет, чтобы набрать скорость. В 5 км над поверхностью она составит около 100— 150 м/с. Дальнейшее, как говорится, дело техники, достаточно сложное, но осуществимое. Ученые планируют выпустить на Марс 12 самолетов (!), чтобы с их помощью обследовать большую часть Красной планеты. В то же время разрабатывается проект более совершенной модели, способной совершать на Марсе посадки и взлетать снова, собрав образцы пород. В отличие от земных аппаратов «марсолет» не планирует перед посадкой, а снижается вертикально, притормаживаясь ракетами. Взлет осуществляется также ракетами, поднимающими машину на высоту около 1 км, после чего она начинает планировать для разгона в обыкновенный полет.
Бортовая вычислительная машина, освобождающая от необходимости принимать запоздалые указания с далекой Земли, по сложности не превысит уже существующие модели.
И всё это оказалось белым шумом. Впервые в атмосфере Марса аппарат полетел 19 апреля 2021 года. В этот день вертолёт Ingenuity совершил свой первый тестовый полёт на Марсе, поднявшись на высоту 10 футов (3 метра), завис над поверхностью примерно на 30 секунд, после чего успешно опустился обратно на поверхность планеты. Общее время первого полёта составило 39,1 секунд. Это был первый в истории управляемый полёт на другой планете.
На сегодня, 23.05.2021 года, вертолёт совершил 5 полётов. Рекорды: 10 метров высоты, 266 метров по горизонтали
|
Mars Sample Return Mission уносит частицу Марса |
10. Доставка образцов грунта с Марса
Доставка образцов грунта с другой планеты - самая сложная инженерная операция в космонавтике, которую я знаю. Старт с поверхности Марса до выхода хотя бы на орбиту ИС планеты - это баллистическая задача тоже высшего порядка (наибольшие затраты топлива среди прочих баллистических задач). Но сам взлёт лишь одна из операций грандиозной инженерной задачи доставки образцов. Марс, несомненно, первый на очереди. Однако ещё с десяток лет приоритет устоит, я думаю.
Поразительно, насколько дерзкими были ракетчики 60-х, когда собирались осуществить такое предприятие полвека назад. В СССР миссию планировали уже в 1970-м. Делать миниатюрное оборудование (хотя бы на интегральных схемах) тогда не умели, поэтому планировалась РН Н-1. Проект "Марс-5НМ" был предложен в 1970-м, отправить аппарат к Марсу собирались в 1975-м. Но Н-1 летать не захотела и проект умер. Вместо него немедленно возник проект 5М. Проект был утверждён в 1974-м, в 1977-м был готов эскизный проект, старт планировался в 1979-м, поэтому иногда называют "Марс-79". Дата, конечно, наивная, но дело было не в дате. Аппарат (в эскизах) получился массой 8700 кг. Таких ракет у СССР не было. Поэтому миссия была возложена на 2 "Протона", которые несли бы марсианский орбитальный и марсианский спускаемый/взлётный аппарат. На орбите аппараты стыковались, разгонялись теми же "Протонами". Ну, далее по классической схеме - расстыковка, посадка, бурение образцов, взлёт, стыковка, старт к Земле, посадка. Однако проект решительно отменили. Навсегда. Во-первых, уже в 1974-м пыл охладил провал миссии четырёх аппаратов к Марсу, но также выяснилось, что система стыковки "Игла" весьма ненадёжна. В эти годы сорвалось несколько пилотируемых полётов к ОКС по её вине. Даже космонавты не помогли. 17 ноября 1977 года программа была закрыта.
В России проект чисто бумажный. "Фобос-Грунт", погибший в 2011 году, считался первым этапом большого проекта "Экспедиция-М". На том же уровне он и остался. Вместо "Фобос-Грунт" разрабатывается аналогичный проект "Бумеранг", который должен использовать РН "Ангара-А5" (её тоже нет). Короче, "Бумеранг" улетел за 2025 год, но обещал вернуться, а там...
Гораздо более определённее планы у НАСА. Проект Mars Sample Return Mission начал свой грандиозный путь. Даже НАСА в одиночку не решилось на проект, пригласив ЕКА на равных правах. План таков: американский ровер "Персевирэнс" (Perseverance, «Настойчивость»). (Жуткое название. Лучше бы его назвали "Аргус". Это такой древнегреческий великан, имеющий множество глаз. У этого "Персевирэнс" есть аж 23 фотокамеры). Вот этот многоглазый и многорукий и будет собирать несколько лет образцы. С февраля 2021 едет по Марсу, а тем временем ЕКА разработает орбитальный «Earth Return Orbiter» (ERO), а НАСА создаст спускаемый «Sample Retrieval Lander» (SRL) аппараты. Целью SRL будет доставка спускаемого аппарата до орбиты Марса, а целью орбитального аппарата ERO - доставка образцов грунта обратно на Землю. Но посадочный аппарат тоже будет совместным. Он будет состоять из стационарной посадочной платформы, ровера «Sample Fetch Rover» (SFR), созданного ЕКА и небольшой ракеты под названием «Mars Ascent Vehicle» (MAV) для подъёма грунта на орбиту Марса. Европейский ровер заберёт образцы, собранные американским ровером... (вспоминается древний анекдот: "Новости космонавтики! Советский луноход отобрал образцы лунного грунта! У американского."). Привезти грунт на Землю в очень запечатанной капсуле обещают в 2031 году (или уже в 2034-м?). Невольно возникает мысль - не сделают ли это раньше китайцы? Их ровер уже неделю на Марсе. Обещают доставить образцы в 2030-м. И опыт доставки с Луны у них уже есть |
А.Соколов. Мягкая посадка на Марс |
11. Зондирование атмосферы Марса
Если у планеты есть атмосфера, её надо исследовать - она и сама интересна, а также является преградой к поверхности. А также принесёт огромную пользу, когда её смогут использовать. Исследовать её можно и с Земли, когда планета покрывает какую нибудь звезду. Ещё лучше когда сама планета затмит космический аппарат с радиопередатчиком. Совсем хорошо, когда атмосферу исследует искусственный спутник планеты. Но ничто не заменит in-situ (прямое измерение, термин встречается всё чаще и обозначает суть точнее, чем "прямое измерение"). Делетанту в области метеорологии (каким являюсь и я) трудно понять, что доли процента какого-либо газа в атмосфере могут многое рассказать о прошлом, настоящем и будущем планеты. В НАСА вряд ли были дилетанты в марсианской программе. Инженеры, измученные проблемами американских РН, негативными данными астрономов и неустойчивым финансированием, никак не могли создать достойный (хоть какой-то!) посадочный аппарат. Надёжность его неизменно была близка к нулю, а дополнительных провалов очень не хотелось. Зато вместо него неизменно (более 10 лет! - см.выше) предлагались атмосферные зонды. После "Маринера-4" в 1965 году их признали бесполезными и отменили для миссии 1969 года. А потом отменили и саму миссию. А для миссии 1971 года они вновь были предложены. Аппараты 1971 года были достаточно массивны, чтобы нести лёгкий зонд, но любой зонд "съедал" научную аппаратуру на орбитере и от зондов отказались вообще.
В СССР многотонные и многофункциональные аппараты серии 4М сделали намного раньше. На спускаемых аппаратах нашлось место и для химических экспресс-лабораторий. Всего было запущено 9 аппаратов этой серии. Но лишь на 4-х стояли спускаемые аппараты. С обоих аппаратов 1969 года из-за перегрузки спускаемые аппараты были сняты, следующим был "Марс-71С", которому СА заменили на бак с горючим, но СА "Марс-2" и "Марс-3" должны были атмосферу прозондировать. "Марс-2" разбился, не успев выпустить парашют, в вот "Марс-3", вероятно, атмосферу прозондировал. Но приоритета в этом не заслужил. Дело в том, что результаты он записывал, а передавать должен был после посадки. Но после посадки он умер через 15-20 секунд и ничего не сообщил. В 1973 году полетело 4 аппарата, на двух стояли спускаемые аппараты с анализаторами.
(Помню, я в эти дни работал в стройотряде, монтировал эссены над силосными ямами близ славного города Урюпинска. Когда полетел "Марс-4", я , зная, что СССР пускает аппараты парами, сообщил, что скоро взлетит "Марс-5". И он полетел. Но потом стартовал "Марс-6" и я, как заправский эксперт, обнадёжил, что скоро последует и "Марс-7". И это тоже сбылось!)
"Протоны" в тот год показали стопроцентную надёжность, чего нельзя было сказать о советской электронике. Вышли из строя не только транзисторы воронежского завода (кстати, сделанные невдалеко от места, где я занимался предсказаниями), но и много чего ещё. СА "Марса-7" не попал в Марс совсем. А СА "Марса-6" 12 марта 1974 попал! - и это было чудом. Лишённый передатчика, аппарат в полностью автономно-нештатном режиме сбросил аппарат на Марс. А на СА передатчик был и он развернул и парашюты и экспресс лабораторию, которая была значительно совершеннее предыдущих и главное - часть данных передавалась в реале, благодаря чему он и заслужил приоритет. Температура, давление, их градиент, скорость ветра - всё это он успел сообщить. Но основной массив данных записывался и опять был потерян, когда аппарат шмякнулся о поверхность со скоростью примерно 120 км/час. За 2 секунды до того он успел включить двигатели мягкой посадки, но это ему не помогло, а может быть и усугубило.
Данные зондирования были интересны, но с хим. анализом опять произошла ошибка. Аппарат намерил, что аргона в атмосфере невероятно много - 25-45% (на самом деле - 1,6%). Но точные данные могли быть получены только после посадки, а такие дикие цифры намеряли по параметрам тока вакуумного насоса.
 |
12. Коррекция орбиты ИС Марса
Сейчас даже как-то трудно представить, что маневрирование на орбите ИС Марса было когда-то проблемой. Между тем советские аппараты "Марс-2" и "Марс-3" не собирались менять орбиту. Они должны были выйти на орбиту с периодом 25 часов (1 сол) и работать по программе. Лишь через 3 месяца их планировали попробовать приблизить к Марсу и повторить фотографирование. Тут у меня есть сомнения - химреактивы за это время должны были испортиться. Оба аппарата вышли на нерасчётные орбиты - "Марс-2" - с периодом 18 часов, "Марс-3" - почти 13 суток. Коррекций, насколько я знаю, не делали. В 1974-м на орбиту ИС "Марса" вышел "Марс-5". Он вышел на штатную 25-часовую орбиту... и начал разгерметизироваться. Через 2 недели он умер, не сделав коррекции (да она была и не нужна). Только 12 февраля (вроде бы) 1989 года Фобос-2 начал маневры, подкрадываясь к Фобосу, но скоро был потерян.
У американцев не было проблем с маневрами. Уже 16 ноября 1971 года, через 2 дня после выхода на орбиту ИС Марса "Маринер-9" начал менять орбиту и в дальнейшем это стало рутиной.
|
13. С орбиты ИС - из сферы Марса
Подразумевается разгон на орбите Марса, который приведёт к вылету из СД Марса. Это очень энергоёмкий маневр, не меньше, чем выход на орбиту ИС Марса. Переход из СД Марса в СД его спутников - это другое дело. У Фобоса СД нет (ниже поверхности), у Деймоса - мала, и при этом маневре энергозатраты ничтожны.
Планируется ли такой сход с орбиты ИС Марса? Уже - да. Это одна из операций по доставке образцов грунта с Марса на Землю. Смотреть историю там. Ближайшая реальная (озвученная) дата - 2030 год.
Но
Разумеется, могут быть какие угодно иные задачи у воображаемого навороченного аппарата. Однако планов нет и мне даже не совсем понятно, зачем аппарату выходить на орбиту ИС хорошо изученной планеты, чтобы потом стартовать с неё и лететь ещё куда-то, кроме Земли. Типично курьерская операция. Можно, конечно, предположить, что повезут не образцы грунта, а что-то иное, но это дело не меняет. Маневр хорош (и неизбежен) для пилотируемой миссии, но это другой раздел темы.
|
"Маринер-9" над каньоном, им открытым и названном в честь него |
14. Фотографирование с орбиты ИС Марса
Конечно, фотографии "Маринера-4" были историческими, первыми, но очень низкого качества, охватившими менее 1% и всего 21 с половинкой штук. "Маринеры-6" и "-7" отсняли 20% поверхности (вдвоём), прислали полсотни фото с близкого расстояния и немало - с дальнего. Качество было намного лучше. Но "Маринер-9" отснял более 85% поверхности с разрешением 1-2 км, и 2% - с разрешением 300 метров, прислал 7329 фото по тем временам изумительного качества. Он открыл вулканы и каньоны, русла рек и удивительно гладкую пустыню - и всё это менее чем за год. Сейчас-то с орбиты умудряются видеть предметы размером менее метра...
Чуть позже к Марсу прибыли два советских аппарата с фотокамерами, на каждой можно было сделать 480 кадров. И ничего не вышло - "Марс-3" вышел на столь нештатную орбиту, что за всё время активности имел возможность сблизиться с Марсом всего 7 раз, "Марс-2", выйдя на нештатную, но более низкую орбиту, испытывал такие сбои по связи, что была потеряна почти вся телеметрия. Мало этого - на Марсе бушевала пыльная буря, никаких деталей не просматривалось, а после того, как она стихла, начали портиться химреактивы для проявления плёнки. И уж совсем печально, что параметры съёмки были выбраны неверно, снимки были жутко переосветлённые, камеры просто выключили, сделав 20 фото. Были попытки фотографировать и после конца пыльной бури (в январе она стихла). Результаты были столь печальны (особенно на фоне успехов "Маринера-9"), что снимки не стали публиковать. Через 2 года "Марс-5" прислал достаточно приличные фото, но уже знали, что он умрёт через 2 недели и сумели сделать немного. "Фобос-2" тоже немного фотографировал Марс, но он не был его целью.
Фотографов на орбите ИС Марса уже с десяток. Американские, европейские, индийский, эмиратский, китайский... И с каждым годом фотографии всё лучше. А Марс - всё интереснее. Образно говоря, "Маринеры-4, 6, 7" посеяли большое разочарование, а "Маринер-9" вернул интерес. Который с каждым годом только растёт.
Пример, когда препятствия помогают. Фото от 15 декабря 1971 года. "Маринер-9" фотографирует сплошную пыльную пелену над Марсом. И вдруг - цепочка пятен. Характерных пятен. Да это же вулканы! Невероятной высоты! - возликовали учёные. Так были открыты вулканы Марса. При хорошей погоде их могли бы разглядеть не столь быстро.
|
"Викинг" отделил тарелку - в ней упакован спускаемый аппарат
А так представлял А.Соколов вход в атмосферу и раскрытие марсианского планера |
15. Сход с орбиты ИС к Марсу
Сход с орбиты Марса (да и любой атмосферной планеты) для посадки или уничтожения аппарата не столь энергоёмок, как сам выход на орбиту ИС. Раз в 10-20 менее затратен, главное - правильно погрузить перигей в атмосферу - остальное доделает она сама. Однако законы баллистики неумолимы - перед мощным маневром всё лишнее надо отбросить. И не совсем лишнее - тоже. Если спускаемый аппарат (предположим) составляет половину массы общего веса, то топлива для перевода с пролётной траектории на орбиту ИС надо не в два, а в 4 раза больше (я очень приблизительно). Поэтому спускаемые аппараты лучше отделять до торможения. И все советские и два европейских орбитера отделяли спускаемые аппараты до выхода орбитера на орбиту ИС Марса (и на Венере, Юпитере и Сатурне тоже). Но "Викинги" были дорогими (не меньше чем 2-3 экспедиции "Аполлона" на Луну). Им позволялось в данном случае не экономить. Уже были неплохие карты Марса, были определены основные и запасные площадки - и всё же решили не рисковать. Сначала вывели на орбиту ИС, пригляделись к местам посадки... и все их забраковали. Новые места в сотнях км выбирали месяц. Оба аппарата сели успешно. Ни разу с 1975 года не запускали такие дорогие аппараты к Марсу, ни один спускаемый аппарат не выходил на орбиту искусственного спутника. И в мае 2021 года китайский аппарат с ровером успешно десантировался с орбиты. ё
А это предок "Викингов" - "Вояджер". 1962 год, отчёт НАСА о проделанной работе с 1 октября 1960 по 30 июня 1961 года (документ H 62 14517).
Интересный аспект - где проще вход в атмосферу - на Венере, Земле или Марсе? На первый взгляд - практически одинаково, есть узкие коридоры входа, граница атмосферы, где акселерометр зафиксирует обратное ускорение (торможение), находится на разной высоте - вот и вся разница. Потом тормозной парашют, и далее уже сам банальный спуск сквозь атмосферу, который в данном месте нас не интересует. И ничего подобного. Вход в атмосферу Марса сложнее. Если плотная атмосфера сразу и решительно дисциплинирует рукотворный объект, разворачивая его в нужное положение по всем законам аэродинамики, то слабая атмосфера Марса и законы аэродинамики выполняет слабо, если аппарат вошёл в атмосферу неорентированным, то в таком виде и останется и парашют или РД сработают чёрте как. Поэтому перед входом в атмосферу аппарат ориентируют, а потом раскручивают его малыми РД, чтобы держал ориентацию. Плохо ориентированный спускаемый аппарат "Марса-2" был потерян.
На Земле, Луне, Венере существует обычай гробить отработавшие аппараты, сводя их с орбиты последней дозой топлива - чтобы не мешались потомкам. На Юпитере и Сатурне их тоже принято сжигать в атмосферах газовых гигантов, но по другой причине - чтоб случайно не загрязнили биосферу подлёдных миров. И только Марс стоит особняком. Этот приоритет США могли бы заработать на 4 года раньше, сбросив отработавший "Маринер-9" на Марс. Но это было очень опасно для марсианской биосферы! И его, наоборот, отвели подальше - до полного исчерпания топлива. Он всё равно упадёт, но будем надеяться, что земные микробы не вынесли полувековой вахты. Да и вообще этот вопрос за полвека перестал быть остро актуальным.
|
Ближайший соискатель приоритета |
16. Фотографирование с летательного аппарата
Между огромным количеством фотографий с поверхности Марса и чудовищным количеством орбитальных фоток существует абсолютно девственный пробел - нет фотографий с летательных аппаратов. Как, впрочем, нет и самих аппаратов. И это у многих вызывает недовольство. Особенно недовольны планетологи. Разрешение фотографий с орбиты уже метры, уже обещано разрешение менее метра, но этого мало. Потому что с воздуха можно фотографировать с разрешением в миллиметр. Потому что в ближайшее время некие интересные объекты недоступны роверам и посадка на них сомнительна. Вот, например, европейцы заинтересовались этой горой, есть там что-то уникальное, странного цвета кратеры, русла горных ручьёв:
Казалось бы - Марс небольшой, атмосфера его в 160 раз разряжённее, почему бы орбитерам не опускаться намного ниже для фотосъёмки? Но - такой парадокс - атмосфера у Марса не меньше, а БОЛЬШЕ земной - гравитация слаба. Поэтому ИС Марса ниже 400 км не проживут долго без постоянных коррекций. Но близок час дронов-фотографов! Сегодня, 30.07.2020 отправился в путь супер-ровер для Марса. На котором будет вертолёт Mars Helicopter Ingenuity. Массой он будет чуть более килограмма, но в него сумели засунуть аж две мощные фотокамеры. Использоваться будет он как разведчик для ровера, запаса электроэнергии от СБ хватает для полёта на 2-3 минуты, дальность радиосвязи - 600 метров. Но это лишь заря марсианской авиации. Удачи ему.
Да! Фотография при спуске на парашюте тоже бы сошла за приоритет (есть свои сложности и достоинства), но мне известна лишь одна такая попытка - в 2017-м "Скиапарелли" должен был сделать 25 фото при спуске. Возможно, он их даже и сделал! Но примерно в 4 км от грунта он по ошибке отцепил парашют и, естественно, разбился.
|
17. Стационарный спутник Марса
На земной стационарной орбите целые полчища спутников. А у Марса - ни одного. Это совершенно недопустимо. Правда, абонентов немного и они нетребовательны. Но население Марса будет возрастать. Даже если человек побывает на Марсе не скоро, устойчивая связь понадобится роботам. Я забил этот приоритет на будущее. Думаю, лет через 30 он будет кем-то присвоен, ибо связь - один из важнейших параметров цивилизации и ничего лучше для Марса не придумать. Помимо связи, такой ИС может обозревать 83% поверхности планеты. В отличии от Венеры, не имеющей возможности содержать стационарные ИСЗ, Марс имеет прекрасные возможности (вдвое лучше земных). Его стационар находится на высоте 20 428 км от центра (17 032 км от поверхности, на рисунке, я так думаю, небольшая ошибка), время обмена сигналами вдвое меньше. Кроме того, слабая отмосфера и ионосфера значительно меньше влияют на сигнал - всякие там дисперсию и рефракцию можно не учитывать.
|
Если я не ошибаюсь, это первый снимок с поверхности Марса, первая панорама и (не)первый цветной снимок |
18. Фотография с поверхности Марса
После пролётных фото и даже после орбитальных всё ещё теплилась надежда на марсианские угодья и оазисы жизни. Последователи основателя астроботаники Тихова ещё ерепенились и требовали более подробных фотографий. Я помню замечательный рассказ (имя фантаста забыл) о заседании правления марсиан, которые решали вопрос - что делать с пролетающими аппаратами этих дикарей-землян? Сбивать или позволить фотографировать цветущию цивилизацию Марса? Большинством голосов решили пока не светиться, перехватили радиоканал и отправили фотки, кажется изрытого кратерами Ганимеда.
Но со спускаемыми аппаратами и этот трюк факирам бы не удался - и советские и американские аппараты расчехляли фотокамеры молниеносно. Первым (удачливым) фотографом оказался спускаемый аппарат "Викинга-1". Он совершил посадку 20 июля в 11 час 53 мин на западе равнины Хриса («Золотая равнина») на высоте минус 2,69 км (глубокая и ровная котловина, возможно, некогда бывшая морем).
Передача первого изображения поверхности началась уже через 25 секунд после посадки и заняла 4 минуты. В следующие 7 минут была произведена съёмка 300-градусной панорамы. Спустя сутки после посадки был получен первый цветной снимок поверхности Марса. Что интересно, первый цветной снимок на Земле потеряли.
"Викинг" не разочаровал создателей. Разочаровал Марс. Пустыня, точно такая же, как на Венере, откуда пришли фотографии годом раньше.
Не менее удачным был и СА "Викинга-2". И там была пустыня. Ничего не поделаешь. Инженеры ближнего прицела стали готовить следующий этап - фотографирование с ровера, а инженеры дальнего прицела задумались о терраформировании Марса.
Сколько было фотокамер на Марсе, сказать я не могу, их было минимум по две на каждом спускаемом аппарате, а на последних - более десятка. Но количество фотографов подсчитать нетрудно. 8 лендеров и 4 съехавших с них роверов занимались фотографией. 1 лендер потерпел аварию.
СССР был очень близок к приоритету. Все 5 его спускаемых аппаратов имели фотокамеры, все 5 погибли, но один из них, "Марс-3" успел прислать с поверхности Марса вот это:
Передача продолжалась 14-20 секунд и внезапно прервалась, оставив нам загадку, почему и что такое изображено. Гадали многие, предполагали, что аппарат лежит на боку, а то и вообще перевёрнут, самые настырные разглядели там какой-то склон. Но я не признал это за фото, ибо никакой информации он не сообщает.
Попытки доказать, что это и есть первое фото с Марса, живо напоминают мне эпизод психологических тестов первой группы американских космонавтов, когда психолог давал чистый лист бумаги и спрашивал, что там изображено (Т.Вульф. "Нужная вещь"):
Но Конрад… Итак, сидящий напротив него за столом человек протягивает Питу лист бумаги, просит рассмотреть и сказать, что Пит на нем видит. Конрад внимательно разглядывает листок, потом смотрит на человека и говорит подозрительным тоном, словно опасаясь подвоха:
— Но ведь он перевернут вверх ногами.
Психолога это настолько поражает, что он перегибается через стол и смотрит на абсолютно чистый лист, чтобы понять, так ли это, и лишь потом осознает, что над ним издеваются. Он смотрит на Конрада и улыбается ледяной улыбкой.
Европейцы дважды пытались посадить аппарат, естественно, с фотокамерами - и оба раза неудачно. Сегодня (23.07.2020) стартовал китайский «Тяньвэнь-1». Если проживём ещё 7 месяцев, посмотрим, что у них получилось.
|
19. Полярная орбита ИС Марса
Известно, что на Земле при выходе на полярную орбиту ИСЗ лишается прибавки скорости от вращения Земли и теряет до 20% ПН. А как обстоят дела с выходом на орбиты ИС аппаратов, прибывших извне? Ограничимся Марсом. Есть много существенных параметров, которые очень сильно влияют на массу объектов, выводимых на орбиту ИС Марса. Напомню - тормозной импульс в 3 км/с означает, что аппарат чуть ли не наполовину должен состоять из топлива, причём экономичные ЭРД тут нам не помогут. Существует оптимальная одноимпульсная орбита с тормозным импульсом 1,873 км/с, но она находится на высоте 8800 км над поверхностью Марса. А чтобы выйти сразу на низкую орбиту, нужен импульс уже 2,128 км/с. А "Маринер-9", первый ИС Марса, смог решить задачу тормозным импульсом в 1,6 км/с, но взамен получил эллиптическую орбиту с большим апогеем.
Но этого мало - желательно с орбиты обозревать всю планету, причём полюса интересны особо. Значит, надо выйти на полярную орбиту. Но Марс - не Уран, который вращается, лёжа на боку, нужен ещё один маневр (чаще даже не один), чтобы сформировать полярную орбиту, откуда "видно всё, ты так и знай". Все 4 советских ИС Марса выходили на орбиты среднего наклонения - порядка 35-50°. И американские "Маринер-9" и оба "Викинга" - тоже. Но - орбитеры "Викингов" на две трети состояли из топлива (800 кг сухой вес, 2400 кг - общий), они могли себе позволить не только тащить с собой на орбиту ИС Марса спускаемый аппарат более тонны весом, но топлива хватило на многочисленные маневры. Даже неотделившийся биологический экран (лишняя масса) не остановило "Викинг-2" который начал формировать полярную орбиту. 30 сентября 1976 наклонение орбиты было увеличено до 75°, а 20 декабря 1976 года наклонение увеличено до 80,5°. Вот эту дату и будем считать датой рождения первого полярного спутника Марса. Последующие ИСЗ Марса - 4 американских и 2 европейских тоже имели большое наклонение (не менее 74°)
Индийский ИС находится на почти обратной орбите.
|
6-й сол. Слева виден лендер. Сам ровер стоит у большого камня, который даже получил название - Йоги |
20. Фотографии с ровера
Роверы могут ездить без всяких фотокамер. Какой-нибудь лидар, самый простой радар - умная машина разберётся, как и куда ехать. Но человеку важно посмотреть. И ровер, конечно способен показать в тысячу раз больше, чем неподвижный лендер. Поэтому роверы напичканы камерами, даже в 10-килограммовом «Соджорнере» их было три: передняя стереосистема и задняя одинарная камера. Разумеется, первый на Марсе фотограф-передвижник увидел не намного больше, чем камеры с лендера. Но он был первым, последующие роверы прислали тысячи фотографий с Марса. И, надо, думать, ещё пришлют. Авиация на Марсе пока (и надолго) - экзотика, будем смотреть на Марс через объективы этих пескоходов.
Одна из первых фотографий с ровера. 3-й сол, 6 июля 1997 года. Половину фото закрывают спущенные подушки безопасности
 Вероятно, это тоже фото с одной из передних камер ровера
Самый настоящий скалодром, какая прелесть. Но это фотографировал уже потомок «Соджорнера» - «Кьюриосити»
|
Это пока самый реальный план сближения на орбите - европейско-американская миссия по возврату образцов с Марса. Маленький такой шарик глотает большой аппарат, чтобы отвезти эту ценность на Землю |
21. Сближение на орбите Марса
Сближение аппаратов на орбите ИС Марса неизбежно. Это баллистический маневр для последующей инженерной операции - для стыковки разного рода, переброса материала, даже просто осмотра аппарата перед ответственной операцией. Пока нет, картинку, что справа, обещают претворить в жизнь где-то в 2030-м. А китайцы обещают в 2028-м. Но уже есть некие моменты истории.
25 мая 2008 года к Марсу приблизился "Феникс" и орбиты всех трех космических аппаратов, вращающихся вокруг Марса - MRO, "Марс-Одиссей" и "Марс-Экспресс" - были скорректированы так, чтобы они могли наблюдать вход «Феникса» в атмосферу. Во время спуска камера MRO HiRISE четко сфотографировала «Феникс», подвешенного на парашюте. Я даже на Земле такого случая не припомню (хотя, наверно, были), но пишут, что это в первый раз, когда один космический аппарат сфотографировал другой во время приземления. А для этого, разумеется, сблизился. Увы, что такое сближение в цифрах, до сих пор неизвестно. Вот когда два "Джемини" сблизились до 3 см, это было явно сближение, а тут целые километры. Нет цифр, надо будет подумать.
|
 
Так это выглядело
В музее фирмы Лавочкина |
22. Пенетраторы на Марсе
Это очень-очень прогрессивная вещь. Стрелообразный аппарат с нужной скоростью (тормозится, не тормозится, разгоняется) вонзается в грунт и углубляется на метры, разматывая провод и оставляя антенну на поверхности. И его начинка остаётся целой и приборы внутри сообщают данные, что происходит в недрах. Хотя бы в метрах от поверхности. СССР вроде бы был чуть ли не лидером в разработках, но ничего сделать не успел. Большие работы проделали японцы, но они прицеливались к Луне, но тоже не смогли осилить проблему. И вот в постсоветской России советский проект доделали. На АМС "Марс-96" было помимо прочего и 2 пенетратора. Особо поражает их масса - по 123-килограмма! Каждый длиной 2,1 метра, упали бы они на поверхность Марса со скоростью 76 метров в секунду, достигнув глубины от 6 до 8 метров. Орбитальный аппарат выпустил бы их через 7-28 дней после выхода на орбиту. В течение одного года жизни пенетраторы служили бы узлами сейсмической сети. Но не судьба. "Марс-96" застрял у Земли и быстро погиб.
В США пенетраторами занимались тоже весьма давно. Вот, попалась под руку статейка («Техника-молодежи» 1978 г №3, с.56):
С ОРБИТЫ В НЕДРА МАРСА! Лаборатории Сандиа закончили предварительные испытания устройства, которое в будущем должно добыть научную информацию из глубин марсианской коры. На фотографии показан момент испытаний нового прибора в кратере Эмбой в Калифорнии, где глинистый и песчано-лавовый грунт весьма близок, как считают ученые, к грунту Марса. У лабораторий накоплен немалый опыт подобных геологических исследований. В течение последнего двадцатилетия тысячи пенетрометров были выстрелены в воду, в лед, в песок, в грязь, в граниты, н некоторые из них достигли глубин до 60 м! Теперь готовится такой прибор и для Марса. Это сигарообразный контейнер с приборами и передающей станцией длиной 1,2 м и диаметром 90 мм. С орбитального отсека такой контейнер будет выбрасываться взрывным зарядом, гасящим его скорость, после чего он устремится к поверхности Красной планеты. С помощью парашютной системы скорость контейнера будет стабилизирована так, чтобы в момент соударения с грунтом она составила 150 м/с. Этого будет достаточно, как полагают, для достижения глубины 14 м. После этого информация, полученная во время прохождения толщи грунта, будет передана на орбитальный отсек с помощью станции, смонтированной в оставшемся на поверхности, оторвавшемся хвостовике контейнера.
Но у НАСА случился 20-летний перерыв в полётах к Марсу (осваивали шаттл) и пенетраторы полетели в самом конце века. 1999 год, «Mars Polar Lander». Аппарат нёс также 2 пенетратора, но массой они были по 3 кг 557 г. Сбрасывал их аппарат перед входом в атмосферу, затем садился сам, используя только ракетные двигатели. Пенетраторы углублялись всего на полметра, хотя ударяли со скоростью 200 м/с. Устроены они были ещё более сложно - там было сверло и химический экспресс-анализатор. Энергии им хватало на 36 часов. Назывались они торжественно - Deep Space 2, а за пару недель до Марса им дали и собственные названия - Амундсен и Скотт. И совершенно зря. Пенетраторы совершенно не прославились и оправдали свои названия лишь в том смысле, что тоже трагически погибли невдалеке от полюса. 3 декабря 1999 года пенетраторы, а следом сам «Mars Polar Lander» ринулись на марсианский полюс и более никаких сигналов не было получено. А были они такие:
 
И ещё одна попытка была. Пенетраторы были на аппарате "Клементина-2", которая должна была обстрелять пенетраторами астероид Тутатис. Эту миссию отменили вообще. Прямо наваждение какое-то.
|
Аэродинамическим торможением занимается европейский TGO (Экзомарс-2016) |
23. Аэробрейкинг на Марсе
Впервые аэробрейкинг (тогда и слова такого не было, называлось аэродинамическим торможением) испытали, оценили и сразу же применили в 90-х прошлого века. Первыми - японцы тёрли свой "Хитен" о земную атмосферу (это была нештатка, да и маневры разрабротали в JPL), через несколько лет на прощанье "Магеллан" оценил качество торможения уже в атмосфере Венеры и лишь благодаря ему (а также автоматам-первопроходцам, оценившим плотность атмосферы Марса) «Марс Глобал Сервейер» не просто занялся экспериментами, а включил аэробрейкинг в штатный маневр и его солнечные панели были разработаны, чтобы действовать как атмосферные тормоза. «Марс Глобал Сервейер» (MGS) вышел на высокоэллиптическую орбиту 262 х 54 026 километров вокруг Марса 12 сентября 1997 г. Одна из двух солнечных батарей (-Y) не была полностью развернута вскоре после запуска. В результате планировщики миссий перенастроили процесс аэробрейкинга, необходимый для ориентации аппарата в его маневрах на орбите: модифицированный маневр аэробрейкинга начался 17 сентября 1997 года. Аппарат вышел в периапсис на высоте 110 км над поверхностью Марса. Пролёт продолжался минуты, периапсис оставался прежним, но апоапсис снижался. 4 месяца продолжались пролёты, апоапсис понизился, но 11 октября из периапсиса КА подняли - недоразвёрнутая панель стала сдавать. 7 ноября аэробрейкинг возобновили, но нижнюю точки орбиты держали на высоте 120 км, что привело к уменьшению на 66 процентов давление воздуха (и к значительной затяжке процесса). Ещё 6 месяцев аппарат занимался аэробрейкингом, снизив период обращения с 12-ти до 6 часов. С мая по ноябрь 1998 г. аэробрейкинг был временно приостановлен, чтобы исправить наклон орбиты. С ноября 1998 г. по март 1999 г. аэробрейкинг продолжился и снизил апоапсис до 450 км и период обращения до 2 часов.
Следующий аппарат, MRO, сполна воспользовался добытыми результатами. Он ринулся к атмосфере Марса более агрессивно и смог сэкономить аж 200 кг топлива! (во сколько раз оно дороже золота, я затрудняюсь сказать). Затем и прочие аппараты у Марса выполняли этот маневр нессчётное число раз.
Какова же сила давления атмосферы Марса при таком манёвре? При моделировании аэробрейкинга "Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) используется предел силы 0,35 Н на квадратный метр с поперечным сечением космического аппарата около 37 м2, что соответствует максимальной силе сопротивления около 7,4 Н и повышении температуры до 170°С. А штатное давление примерно 0,2 Н на квадратный метр. Вы легко можете испытать его на себе, не спеша прогуливаясь в штиль по пляжу (со скоростью 2,16 км/ч).
|
Стыковка на орбите Марса |
24. Стыковка на орбите Марса
Ни разу не было. Но обязательно будет. И наиболее вероятная - около 2030 года по программе Mars Sample Return (MSR), которая вот-вот начнётся. Вот взлётная ракета выпускает контейнер на орбиту, а на картинке справа ракета Марс-Земля с этим контейнером... стыкуется.
 Из многих видов стыковок выбран самый простой - орбитер просто глотает контейнер, как бегемот комара. Для такой операции даже нет ещё названия. По крайней мере - на русском. Вероятно, это просто захват, но как то уже привыкли, что "захват" - это грациозные движения манипулятора, изящно цепляющего подлетевший объект.
|
Раз уж Юпитер из списка исключили, то придётся здесь упомянуть один из самых ключевых эпизодов романа Артура Кларка в его романе "2010: Одиссея-2". Корабль "Космонавт Алексей Леонов", управляемый бесстрашными супругами Орловыми (и весь экипаж русский) влетает в атмосферу Юпитера. Однако ещё раньше это совершил китайский корабль "Цянь", причём на скорости в 100 км/с:
В эти часы – непосредственно перед торможением – Флойд редко видел капитана и штурмана. Орловы почти не покидали рубку: они уточняли и корректировали курс «Леонова». Траектория корабля должна лишь слегка задеть верхние слои атмосферы: если он пройдет чуть выше, то торможение окажется недостаточным и корабль уйдет за пределы Солнечной системы, где надеяться на помощь бесполезно; если чуть ниже, то сгорит, как метеор.
Между этими двумя крайностями пролегал очень узкий путь к цели – так называемый коридор входа. Китайцы показали на практике, что торможение в атмосфере возможно, однако опасность оставалась. И Флойд совершенно не удивился, когда бортврач Руденко призналась ему: «Знаете, Вуди, лучше бы я взяла ту икону с собой»
...
Русский экипаж совершенно неустрашим, лишь диетолог Женя, спешно включённая в экипаж в последний момент взамен травмированной подруги, не выдерживает этого ужаса и залезает в спальник к единственному бодрствующему пассажиру-американцу:
Откуда-то издалека донесся слабый звук, подобный крику чьей-то потерянной души. Корабль едва ощутимо дрогнул, мешок просел, шнуры натянулись. После длительной невесомости возвращалась сила тяжести.
За несколько секунд слабый звук превратился в рев. Перегрузка возрастала; стало трудно дышать. Да еще и Женя вцепилась в него, как в спасательный круг.
Он попытался отстраниться.
– Все в порядке, Женя. «Цянь» сделал это. Мы тоже сделаем.
Выкрикивать успокаивающие слова было трудно, и Флойд не был уверен, что она слышит его в реве раскаленного газа.
|
25. Аэродинамический захват (аэрокаптинг, aerocapture)
Аэробрейкинг экономит топливо, но слишком долог - несколько месяцев аппарат снижает свой апоцентр. Нельзя ли сразу, одним маневром погасить всю излишнюю скорость в атмосфере и вообще сэкономить всё топливо? Можно. Но к Марсу аппарат подходит на скорости 5+ км/с и сбросить разом полтора километра в секунду, конечно, может, но как уцелеть самому? Уж солнечные батареи отлетят вмиг, да и прочие детали пострадают. Топливо будет сэкономлено, но конструкцию придётся делать прочной и сложной (заключить в аэрооболочку). Никакой экономии не выходит. Но время... И возможность такого маневра продолжала манить инженеров. Я не стал бы включать эту операцию в список приоритетов, если бы это было всего лишь теорией, мечтой. Но однажды на этот приоритет уже пытались покуситься.
Аэрокаптинг изучается для планетных миссий с начала 1960-х годов. И, разумеется, сначала для ИСЗ. И не для снижения апогея, а для изменения наклона орбиты. А затем уже начали моделировать применительно к Марсу и Венере. Мичиган Круз на конференции 8-10 мая 1979 впервые использовалось слово «aerocapture», тогда активно разрабатывалась программа доставка грунта с Марса. В 80-х пытались проверить концепцию при запуске с шаттла, но эксперимент не состоялся. В конце 90-х годов аэрокаптинг рассматривался для миссии "Марс Одиссей" (тогда он назывался "Марс 2001 Сервейер"), но отступились - такой проект не был наследником предыдущих миссий, а разработка "с нуля" не поддерживалась финансово. В начале 2000-х аэрокаптинг был просто отдельной задачей программы НАСА в области технологии движения в космосе (ISPT). Сформирована группа по анализу систем аэрокаптинга (ASAT) для определения эталонных миссий по аэрокаптингу. Команда ASAT во главе с Мэри Кэй Локвуд из Исследовательского центра Лэнгли НАСА изучила концепции аэрокаптинга на Венере, Марсе, Титане и Нептуне. С 2016 года интерес к аэрокаптингу возобновился. В списке появился и Уран. А вот Юпитер и Сатурн в список не попали - параметры нагрузок при такой операции оказались непомерными.
Что ещё важно знать. Полный выход на орбиту ИС Марса без последующей коррекции невозможен. Я помню давние споры о том, как Марс приобрёл свои 2 спутника (явно астероиды, вероятно, был и третий). Никакое торможение в атмосфере не приводило к созданию спутника - тело извне либо падало на Марс, либо пролетало мимо навсегда. И лишь в самом конце XX века удалось определить траекторию, при которой чисто теоретически и маловероятно астероид тормозился атмосферой, вылетал к точкам либрации и здесь, раздираемый гравитационными противоречиями, мог стать и луной Марса. Захват ИС с последующей коррекцией выглядит так:
А это последняя концепция - надувная конструкция не только примет на себя все нагрузки, но, меняя наклон, проведёт корабль самым длинным путём по верхней атмосфере, изгибая траекторию входа, тем самым максимально растягивая путь торможения
|
"Марс Одиссей" с расстояния 90 км | 
"Mars Express" |
26. Фотографирование космических аппаратов другим аппаратом на орбите
Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) имет рефлектор диаметром в полметра (крупнейший телескоп в тех краях), поэтому он не только делает снимки поверхности Марса, но и подрядился фотографировать своих соседей по планете. Как на планете, так и на орбите. Но особо неплохо получаются фото спускаемых аппаратов на парашюте. Пока это не более чем экзотика, но ИС-инспектор на Марсе как бы напрашивается.
Фотографирование посадки "Феникса". Кажется, что падает в кратер, на самом деле опустился в 20 км от него
А это посадка «Кьюриосити». Есть также снимки других ИС Марса.
Но приоритет он не получил. Первый снимок соседа по орбите сделал «Марс Глобал Сервейер» (MGS) ещё в апреле 2005 года: MGS стал первым космическим аппаратом, который сфотографировал другой космический аппарат на орбите вокруг планеты, отличной от Земли, он сделал два изображения космического аппарата "Марс Одиссей" (см. справа) и одно изображение космического аппарата "Mars Express". |
27. Солнечно-синхронная орбита на Марсе
Солнечно-синхронная орбита на Земле очень уважаема. Сотни метеоспутников, спутников ДЗЗ, океанографических, картографических и т.п. предпочитают именно эту орбиту. В чём её прелесть? В том, что облака или поверхность фотографируются при одинаковом положении солнца (почти). И не просто одинаковом, а наилучшем. Например, метеоспутник LandSat- проходит экватор в 10 утра по местному. И в следующий виток он пересекает экватор уже в другой точке, но тоже в 10 утра, оптимальном времени для съёмки. Для Земли наклон орбиты примерно 97-98°. Сложность орбиты заключается не только в том, что надо израсходовать больше топлива, чем при экваториальной орбите. Земля вращается вокруг Солнца и плоскость орбиты относительно солнца непрерывно меняется (примерно на 360°:365 ~ 1° в сутки). Это надо компенсировать коррекциями или подбором такой высоты, чтобы несферичность Земли устраняла эту неприятность. Это т.н. прецессия. Нужной скорости прецессии можно достичь лишь для определённого диапазона высот орбит (как правило, выбираются значения 600—800 км.), необходимое наклонение для упомянутого диапазона высот около 98°. Фактически это полярная орбита, но это не одно и тоже, критерия освещённости можно добиться иными орбитами (а зачем?). Для орбит с большими высотами требуются орбиты большей ретроградности, из-за чего в зону осмотра перестают попадать полярные области. Да, а ещё постоянно мешает эллиптичность орбиты Земли.
Для Марса всё примерно так же. Только наклон 93°, а высота около 380 км, экватор (владелец приоритета) пересекает в 14:00 по местному времени. Прецессия для Марса намного меньше (360°:687) и исправить её проще (несферичность Марса на 76% больше, чем у Земли) А завоеватель приоритета у нас - «Марс Глобал Сервейер» (MGS), который полгода занимался аэробрейкингом, чтобы выйти на такую орбиту.
|
сейсмометр SEIS в разрезе |
28. Активная сейсмология на Марсе
С Луной было проще - после капсул из дерева, внутри которых плавал в масле сейсмодатчик (ни одна не добралась до Луны целой), недра нашей спутницы скоро подверглись "контактам третьего рода" - экипажи "Аполлонов" не только расставили в шести местах сейсмодатчики, но и активно их провоцировали, стреляли гранатами (удалённо) и обрушивали на Луну ступени РН и взлётные ступени лунного модуля.
С Марсом общались только автоматы. И успехи их невелики. Вероятно (не помню) на всех советских марсианских аппаратах стояли сейсмодатчики. Только вот ни один из СА ... не создал условий, чтобы эти датчики проявили свою работоспособность. В 1976 году на Марс сели два "Викинга" с сейсмодатчиками. И на "Викинге-1" активизировались все приборы. Кроме сейсмодатчика. А на "Викинге-2" - все. И что толку? 1) аппарат стоял неустойчиво и при сильном ветре (который дует 9 дней из десяти) дребезжал (у него ещё и амортизаторы есть) и сейсмометр фиксировал непрерывную "дрожь земли". Но хуже всего 2) отсутствие второго сейсмометра было фатальным - если толчок регистрирует пара сейсмометров (лучше - целая сеть), то точно можно сказать, упал ли метеорит или что-то дрогнуло в недрах. И направление и глубину и специфику толчка. Если же сейсмометр один - при неизученности (полной) недр Марса надо непременно добавлять словечко "вероятно". Планетологи были недовольны и говорили, что измерять сейсмичность в двух метрах над грунтом - затея дурацкая. Да, удалось зарегистрировать землетрясения* на Марсе, определили, что в недрах мёртвого покоя нет, что сейсмичность на порядок больше, чем на Луне, но это и всё.
Лишь спустя 44 года на Марсе появился "настоящий" недроисследователь" InSight ("Инсайт") с весьма дорогим (42 млн.долл.) сейсмометром. Этот прибор был настолько важен, что когда 21 декабря 2015 года при испытаниях в морозильнике при минус 45° обнаружилась небольшая утечка вакуумной камеры сейсмодатчиков, НАСА немедленно отложило старт на 26 месяцев. Будь это в СССР, цеховой сантехник ещё до обеда бы ликвидировал протечку, прямо в морозильной камере, но производитель, французская фирма из Космического центра Тулузы, сообщила, что за оставшиеся до старта 3 месяца это сделать невозможно.
В 2018 аппарат всё же улетел, 26 ноября 2018 года успешно приземлился на Марсе, 19 декабря 2018 года при помощи манипулятора InSight установил сейсмометр SEIS на поверхность Марса на расстоянии в 1,6 метра от посадочной платформы. В апреле 2019 года НАСА сообщила, что сейсмометр SEIS зафиксировал, предположительно (!), первое землетресение*.
И никакого (солидного) приоритета я тут не вижу. Ибо датчик - просто научный прибор, пусть и интересный, а самой заурядная сейсморазведка (взрыв, удар, эхо) - инженерная задача, её на Марсе нет до сих пор.
* "Марсотрясение" - дурацкое слово, (часто встречается) потому что "землетрясение" означает не тряску Земли, а тряску земли (грунта) и применимо на любом небесном теле (термин "приземление" для любых планет как-то устаканился, а этот ещё нет)
|
так должен работать InSight |
29. Бурение на Марсе
Посмотрел ссылки по бурению на Марсе. Одной из первых в поисковике стоит http://xn----9sbbfd1ckm.com.ua/2010/05/pervoe-burenie-na-marse.html, где есть такая замечательная фраза:
Марсоход "Спирит", который работает в районе кратера Гусева, за 3 часа пробурил отверстие диаметром 45,5 мм и глубиной 2,7 метра.
Информация, кстати, вывешена уже более 10 лет назад и некому поправить эту краказябру. Из этой и последующих фраз можно сделать вывод, что
1) автор сайта не представляет себе устройство "Спирита",
2) разделяет восторг операторов ровера в данном достижении,
и
3) точно знает, что глубина бурения измеряется в метрах (а порой и в километрах)
Вот с третьим пунктом я согласен безусловно. А "Спирит" вызвал восторг создателей бурением скважины (за 3 часа) глубиной 2,65 МИЛЛИМЕТРА. Подозреваю, что буровики решительно бы возражали от зачисления такого робота в свою компанию. Нечто подобное делали и другие аппараты, возможно, они проникли в недра Марса на целые сантиметры, но меня и это не впечатлило. И вот в 2019 году на Марс прибыл настоящий исследователь недр - InSight. Он был создан, чтобы сделать скважину глубиной 6 метров и поместить на его дно датчик тепловых потоков. Скважину решили делать не вращательным способом, а методом перфоратора-пенетратора, т.е. вибрацией загоняя его вглубь. На Земле всё работало чудесно, в любые грунты (определённо похожие на марсианские) аппарат вгонял датчик вполне уверенно. А на Марсе дело не пошло. 26 ноября 2018 года аппарат сел на поверхность Марса и огляделся. Ничего неожиданного не обнаружил - марсианская пустыня. 13 февраля 2019 года он установил устройство с датчиком теплового потока. 28 февраля 2019 года бур инструмента HP3 начал работать, но углубился сантиметров на 30 и упёрся в нежелание Марса пускать его дальше. 2 марта работу бура возобновили. За 4 часа он не продвинулся ни на миллиметр. Решили, что попал в камень. Изменили наклон (сейчас он 30° от вертикали) . Результат тот же. Никакого камня там нет. Просолённый сцементированный грунт не желает тормозить пенетратор при отскоке. Тогда решили давить его манипулятором (вполне приличная нагрузка). Но стоило ковш манипулятора убрать, Марс выталкивал датчик наружу. И вот уже полтора года пытаются загнать датчик хоть куда-то. Если учесть, что приходится управлять дистанционно, то на одно движение уходит около часа. А работать получается раз в неделю-две. Нет, бурения на Марсе ещё не было!
вот так давят датчик в недра Марса. Как клопа.
|
- Эх, нам хотя бы один пример марсианского уцелевшего ДНК, - посетовал Нат, - Мы бы её расшифровали и определили, одного мы корня с древними марсианами или нет.
Ник. Горькавый. "Астровитянка", 2009 год (действие происходит в 2156 году)
"Викинг" детского возраста берёт пробу грунта в "Песочнице", пока на Земле
|
30. Есть ли жизнь на Марсе
Лучше этого лектора из общества "по распространению" сказать невозможно. "Карнавальная ночь", 1956 год.
Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе — это науке неизвестно. Наука ещё пока не в курсе дела!
Дата фильма приближается к экватору темы. 79 лет прошло от наблюдений "каналов" Скиапарелли и 64 после. Но на всём мередиане темы царит непросветная неизвестность.
Тема ограмадна, поэтому сразу перейдём к аппаратам, которые искали марсианскую жизнь in situ (на месте). Обнаружение внеземной жизни вообще-то входит в десятку главных мечт если не человечества, то уж учёных-биологов точно. Поэтому соревнование за такой приоритет должно быть свирепым. А не получилось.
Есть такая байка, похожая на правду - перед стартом аппарата "Марс" со спускаемым аппаратом обнаружилась избыточная масса и Королёв приказал что-нибудь из научной нагрузки выкинуть. И обратил внимание на прибор по обнаружению жизни на Марсе. По его приказу прибор отнесли на ближайший пустырь и прибор доложил, что жизни на Земле нет. И был снят с аппарата за такую наглость. "Викинги", которые раньше назывались "Вояджерами", создавались 15 лет. Их угнетали финансовые проблемы, немощь американских ракет, отсутствие информации об атмосфере Марса. Но одним из важнейших приборов был тогда пакет приборов для обнаружения жизни. Помню ожесточённые дискуссии 70-х. Одни учёные вообще опасались привезти на Марс земные бактерии, которые погубят местную микрофауну, другие предлагали уступить приоритет русским, дескать, стерилизовать в СССР толком не умеют, поэтому вся вина в уничтожении биосферы целой планеты ляжет на них, потом уже ничего не докажешь, а третьи требовали сделать биоанализ срочно, до русских - какой смысл изучать загаженную русскими биосферу? Критике подвергался и сам способ обнаружения жизни. Мол, марсианские муравьи сожрут питательный бульон и убегут, даже не нагадив. И что тогда намерят приборы? Было важно также, чтобы анализ проводили два аппарата в разных частях планеты, чтобы сравнить результаты.
Всё получилось, как получилось. Три советских аппарата разбились на Марсе, прежде чем туда прибыли "Викинги". Эксперимент по обнаружению жизни прошёл практически идеально с инженерной точки зрения, за что "Викинг-1" и удостаивается приоритета от 28 июля 1976 года.
Каждый аппарат провёл 4 эксперимента по обнаружению жизни.
Газовый хроматограф-масс-спектрометр (GCMS) может отделять, идентифицировать и количественно определять большое количество различных химических веществ. GCMS использовался для анализа компонентов необработанной марсианской почвы, и особенно тех компонентов, которые выделяются при нагревании почвы до различных температур. Он может измерять молекулы, присутствующие на уровне нескольких частей на миллиард. Было обнаружено, что марсианские почвы содержат меньше углерода, чем лунный грунт. Это указывало на отсутствие жизни.
(Urey, Mars Organic and Oxidant Detector) |
В эксперименте по газообмену (GEX) обнаруживались газы, выделяемые инкубированным образцом почвы. Применялся жидкий комплекс органических и неорганических питательных веществ и добавок к образцу почвы, сначала с добавлением только питательных веществ, а затем с добавлением воды. Периодически прибор брал пробы в атмосфере инкубационной камеры и использовал газовый хроматограф для измерения концентрации нескольких газов, в том числе кислорода, СО2, азота, водорода и метана., Ученые предположили, что метаболизирующие организмы будут либо потреблять, либо выделять хотя бы один из измеряемых газов.
Эксперимент с меченным высвобождением (LR). В эксперименте LR образец марсианской почвы одарили каплей очень разбавленного водного питательного раствора. Питательные вещества были помечены радиоактивным 14C. Воздух над почвой контролировался на предмет выделения радиоактивного 14CO2 (или другого углеродного газа) в качестве доказательства того, что микроорганизмы в почве метаболизируют одно или несколько питательных веществ. Такой результат должен был сопровождаться контрольной частью эксперимента. Эксперимент проводился с помощью обоих "Викингов", первый из которых использовал образец с поверхности, подверженной воздействию солнечного света, а второй - с помощью пробы, взятой из-под камня; обе начальные инъекции оказались положительными. А последующие инъекции через неделю, однако, были отрицательными и результаты признаны неубедительными.
Эксперимент по пиролитическому высвобождению (PR) состоял из использования света, воды и углеродсодержащей атмосферы из моноксида углерода (CO) и диоксида углерода (CO2 ), имитация марсианских условий. Углеродсодержащие газы были изготовлены из углерода-14, тяжелого радиоактивного изотопа углерода. Если присутствовали фотосинтезирующие организмы, считалось, что они будут включать часть углерода в виде биомассы в процессе фиксации углерода, так же как растения и на земле делают. После нескольких дней инкубации эксперимент удалял газы, выпекал оставшуюся почву при 650°C и собирал продукты в устройстве, которое считало радиоактивность. Если какой-либо из 14C был преобразован в биомассу, он будет испаряться во время нагревания, и счетчик радиоактивности будет обнаруживать его как свидетельство жизни. Если будет получен положительный ответ, дубликат образца той же почвы будет нагреваться для его «стерилизации». Затем он будет проверен в качестве контроля, и если он все еще будет демонстрировать активность, аналогичную первой реакции, то это свидетельствует о том, что эта активность имеет химический характер.
Споры о результатах продолжаются до сих пор. С 1976 года так и не удосужились эксперимент повторить, настолько он поставил учёных в тупик. Занялись иным - найти воду и уже там провести похожие эксперименты. В 2008 году "Феникс" обнаружил в парсианской жизни перхлорат. Это слабый окислитель, при 200° становящийся сильным и уничтожающий любую органику. "Феникс" не искал жизнь, он искал место, где она могла быть. "Кьюриосити" обнаружил органические молекулы в породах с возрастом 3,5 млрд лет, что может свидетельствовать о наличии благоприятных условий для жизни в прошлом. "Экзомарс" собирался провести кое-какие эксперименты, но его СА "Скиапарелли" разбился. А "Экзомарс-2020" якобы из-за короновируса стал "Экзомарсом-2022". А там-то как раз и есть ровер "Франклин", имеющий похожую лабораторию "Юри". |
Неделю назад мы должны были пустить аппарат к Марсу для фотографирования и передачи на Землю его загадочных каналов. Вдруг там откроются еще какие-либо сооружения. Но месяц круглосуточной работы показал, что сенсации не будет.
Весь этот месяц я работал на ТП с Аркадием Осташевым в режиме 12 - 13-часовых смен. Я - почти всегда днем, чтобы объясняться с начальством, Осташев - преимущественно ночью. Когда стало очевидным, что оптимальную дату мы не способны использовать, возникли упаднические настроения - "лучше ужасный конец, чем ужас без конца".
Но обещания Хрущеву о полете к Марсу были даны и команда "полный вперед" продолжала действовать. Откладывать пуски до будущего года действительно не имело смысла. Производство носителей успешно продолжалось, об экономии средств мы не думали, а лишний опыт всегда будет полезен.
6 октября после трех суток непрерывающихся испытаний, доработок, уточнений и разрешений я доложил Королеву, что отдаю объект 1М №1 на сборку и стыковку с четвертой ступенью носителя и переключаю все силы на резерв - 1М №2.
Уже не было никакой надежды на пролет вблизи Марса. Оставалась задача просто испытать четвертую ступень и опробовать функционирование систем космического аппарата в длительном полете. Это само по себе было бы успехом.
10 октября 8К78 №1 с аппаратом 1М №1 уходит со старта и терпит аварию. Изучая телеметрические записи, мы быстро установили причину. Две первые ступени работали нормально. На участке третьей ступени (блок "И") гирогоризонт в районе 309-й секунды дал явно ложную команду. По-видимому, произошел обрыв или нарушился контакт в командном потенциометре. Третья ступень при ложной команде отклонилась больше чем на 7°, при этом замкнулся концевой контакт гирогоризонта и была выдана команда на выключение двигателя. Вся марсианская связка пошла к Земле и сгорела в атмосфере над Восточной Сибирью.
Б.Е.Черток. "Ракеты и люди" 1997 г
10 октября 1960 года. РН поднимают для старта к Марсу
|
31. Первый старт к Марсу
1959 год был триумфальным для СССР. Три главных "лунных" приоритета были завоёваны при довольно жалких попытках американцев отстоять Луну. На очереди стояли приоритеты марсианские и венерианские. Трёхступенчатая Р7 оснащалась четвёртой ступенью, но важнее, что должен быть освоен старт с опорной орбиты. Ракета с индексом 8К78, позже названнная "Молния", могла вывести полторы тонны к Луне, либо одну тонну к Марсу или Венере.
Стартовые окна к Марсу открывались осенью 1960-го и в конце 1962 года. Королёв понимал проблемы и раньше 1962 года не хотел планетами заниматься, отлаживая РН и аппараты. Американцы тоже планировали на 1962 год. Но Хрущёв обозначил именно 1960 год. Он опять собирался с визитом в США и помнил, как утёр нос президенту Эйзенхауэру, вручая ему копию советского лунного вымпела. Хрущёв требовал продолжения банкета, ни о каких стартовых окнах и испытаниях знать не желал. Вопрос был политический, причём огромной важности. Рушилась колониальная империя, молодые государства и новые режимы вроде кубинского, просто обязаны были ориентироваться на сильного. Космонавтика была областью будущего, одновременно демонстрируя и мирные намерения и военный потенциал.
Большинство инженеров считали такие сроки нереальными. Оптимальная дата запуска была 27 сентября, в марте было выдано задание - сделать и запустить пару аппаратов к Марсу.
Сделать что-то с нуля было просто невозможно, поэтому многие элементы (фотокамеру, системы ориентации и навигации) были взяты у КА "Луна-3".
Мстислав Келдыш лично утвердил три цели первых миссий на Марс:
1. Фотографирование планеты и неприменно с полярной шапкой.
2. Сканировать Марс в ИК- диапазоне с целью найти признаки жизни, растительность.
3. Сканировать Марс в УФ-льтрафиолетовом диапазоне - так можно узнать состав марсианской атмосферы.
И аппарат сделали неимоверными усилиями при круглосуточной штурмовщине. 20 сентября некоторые приборы были ещё на заводах, 27-го сентября аппарат собрали. Естественно, появилось целое корыто "бобов". Оптимальный срок прошёл, чтобы улететь, надо было уменьшить массу. Сняли самые тяжёлые приборы - фотокамеру и оба спектрографа (инфракрасный спектрограф см. выше, не смог обнаружить жизнь в окрестностях Байконура).
На космодром аппарат 1М №1 привезли 8 октября для старта 10 октября. Возможно, он бы и долетел до Марса, это действительно был настоящий марсианский пролётный аппарат. Но РН тоже готовили в дикой спешке. В такой конфигурации она летела впервые! Ну и не долетела даже до орбиты. А какой был шанс политикам! 12 октября, когда аппарат БЫ уверенно выходил на траекторию к Марсу, Хрущёв буйствовал в ООН. Модель аппарата, которой он хотел утереть нос уже не только американскому президенту, а всему миру сразу, лежала у Хрущёва в портфеле. Но аппарат к Марсу не улетел, раздражённый Хрущёв вместо неё демонстрировал свой знаменитый ботинок. (Это не ботинок, а туфля, не стучал он ей по трибуне и не снимал с ноги, и фото с туфлёй в руке - фейк). Заседания в ООН продолжались и модель в портфеле Хрущёва ожидала второго пуска, но и он окончился аварией. Обе аварии СССР умело скрыл. А жаль. Первый старт к планетам, первые километры пути в этот день были пройдены.
А был аппарат вот такой:
|
Первый марсианский полярник. Вид в профиль |
32. Посадка в полярном районе Марса
Не случайно Келдыш, подписывая постановление о задачах первых марсианских аппаратов (см.выше), указал не просто "фотографирование", а "фотографирование с захватом полярных областей". Полярные шапки Марса интересовали особо. Лёд на Марсе, где нередко бывает и выше нуля, это вода, а вода - это жизнь. Советские аппараты так и не сфотографировали полюса Марса. К концу СССР они уже не так интересовали любителей марсианской экзотики. Американские орбитеры уже выяснили, что в полярных шапках лёд, но не водяной, а из углекислоты, да и его там маловато. Но всё же он тает, как настоящий и по Марсу текут иногда настоящие потоки, прокладывая настоящие речные русла. Концентрация углекислого газа сильно менялась в зависимости от сезона, необходимо было разобраться на месте, сколько там льда и какого. Да вообще - полюса на любой планете - кухня погоды, места примечательные.
Совершить посадку хоть на полюсе Марса можно, это сложнее, чем на экваторе, но в принципе, не намного. Иное дело - что за условия там встретит аппарат. Поэтому в отдичие от экваториальных аппаратов, которые работают порой десятилетие, полярным аппаратам отвели всего 3 месяца жизни (пенитраторам - 36 часов). Причём посадка желательна летом. Первая попытка высадиться в полярном районе Марса была 3 декабря 1999 года. «Mars Polar Lander» и два пенетратора, названные "Амундсен" и "Скотт", устремились из космоса к марсианской Арктике. И они больше не вышли на связь. Ни один. Пропали, как пропадали земные экспедиции, как пропали Скотт и Амундсен. Вместе с миссией погибла и программа «Быстрее, лучше, дешевле».
Вторая попытка - почти через 10 лет. 25 мая 2008 года - «Феникс», очень похожий на погибшего первопроходца, но без пенетраторов, приземлился в "Зеленой долине", 68,22° с.ш. Аппарат нашёл там полярную пустыню, промёрзший грунт, под которым вроде бы был даже водяной лед. Когда щепотка этой грязи начала таять при +32 внутри аппарата, учёные открыли шампанское. Впрочем, это уже не баллистика и не инженерия. А в октябре в том районе началась зима и 2 ноября аппарат замолчал. Снимки с орбиты подтвердили, что аппарат просто вмёрз в углекислый лёд, якобы на панелях СБ намёрзло до 19 см ледяной углекислоты и панели просто сломались. Что ж, заурядная смерть полярного корабля, плохо приспособленного к ледовым условиям.
|
Первый марсианский полярник. Вид в профиль |
33. Первый исследователь недр Марса
Робкие попытки прислушаться к недрам Марса были ещё в эпоху "Викингов", но прошло более 40 лет, прежде чем на Марсе появился первый профессиональный исследователь недр с суперпрофессиональными приборами. InSight - это сокращение, по русски звучит, как "Инсай", но буква "t" в окончании провоцирует называть "Инсайт". Конкретно означает - "озарение", "интуиция", "проницательность". В русском слово не утвердилось пока ни в космонавтике (что плохо), но и не вытеснило хорошие русские слова "осенило, озарило" (и это хорошо). Но я попробую попробую называть InSight - "Инсайтом". Итак, выше я этому "Инсайту отказал в приоритете сразу в двух делах - сейсмологии (потому что та была не активной) и в бурении (потому что было неудачным). Но, с другой стороны, "Инсайт" в целом, несомненно, первый недроисследователь-профессионал. Сейсмометр, стоивший 42 млн. долл., из-за которого миссия была отложена на 26 месяцев, хоть и пассивный, но работает хорошо. Датчик тепловых потоков не могут заглубить на 5-6 метров, но всё же зарыли неглубоко манипулятором и есть надежда, что зароют глубже, но позже.
Что собираются определить с помощью "Инсайта"?
Размер, состав и агрегатное состояния ядра Марса;
Толщину и структуру коры;
Состава и структуру мантии;
Температуру недр Марса;
Географическое распределение тектонической активности;
Частоту падения метеоритов.
 Вот механизм, который не захотел работать на Марсе
|
так они работали |
34. Кубсаты у Марса
Похоже, что американцы нашли хороший способ удешевить и улучшить операции по зондированию планет.
Зондирующий аппарат, как правило, слабоват в отношении связи с Землёй. На Венере советские спускаемые зонды успешно связывались с Землёй, но только в определённом месте в определённое время (Земля должна быть в зените). При изменении условий нужен был ИС-ретранслятор или хотя бы пролётный аппарат. На Марсе всё сложнее, про иные планеты и говорить нечего. Помимо прочего, даже если есть уже готовый ИС-ретранслятор, он должен менять орбиту, прекращать выполнение своих задач, да и связь у него зачастую не столь уж хороша (не предназначен он для быстрой передачи больших объёмов информации). MRO, который ретранслировал передачу о посадке "Инсайта", вообще не может передавать данные в реале, только в записи, он ведь уходит в радиотень. И вот аппарат "Инсайт" в полёте сопровождали два кубсата MarCO размером 10 х 20 х 30 см и массой всего 13,5 кг. Два - для дублирования (хватило бы и одного). Вот такой аппарат и заменил мощный ретранслятор-орбитер, который СССР запускал тяжёлым "Протоном". Хотя разработка обошлась дороговато - (18,5 млн. долл), но сам аппарат, естественно, чуть сложнее бытового компа). Там есть радиосистема с передатчиком в 5 Вт, что вполне хватает для передачи с Марса. Там есть и фотокамера и двигатели коррекции на сжатом газе. Аппарат летит как попутная нагрузка и отдельно от основного аппарата, не напрягая своими невеликими параметрами ни РН, ни основной аппарат миссии. Вероятно, в дальнейшем он будет выполнять и роль инспектора, фотографируя аппарат в пути и при посадке. Первый опыт прошёл прекрасно.
Пока этот межпланетный аппарат больше моего ноутбука, но это только начало. Приближается эра всяких микро- и наномежпланетников.
|
