Марс

"Марс" (далее М), наименование советских автоматических межпланетных станций (АМС), запускаемых к планете Марс начиная с 1962.   "Марс-1" запущен 1 ноября 1962, масса 893,5 кг, длина 3,3 м, диаметр корпуса 1,1 м. "М-1" имел 2 герметичных отсека: орбитальный с основной бортовой аппаратурой, обеспечивающей полет к Марсу; планетный с научными приборами, предназначенными для исследования Марса при близком пролете. Задачи полета: исследование космического пространства, проверка радиолинии на межпланетных расстояниях, фотографирование Марса. Последняя ступень ракеты-носителя с АМС была выведена на промежуточную орбиту ИСЗ и обеспечила старт и необходимое приращение скорости для полета к Марсу.   Активная система астроориентации имела датчики земной, звездной и солнечной ориентации, систему исполнительных органов с управляющими соплами, работающими на сжатом газе, а также гироскопические приборы и логические блоки. Большую часть времени в полете поддерживалась ориентация на Солнце для освещения солнечных батарей. Для предусмотренной коррекции траектории полета станция была снабжена жидкостно-реактивным двигателем и системой управления. Для связи имелась бортовая радиоаппаратура (частоты 186, 936, 3750 и 6000 Мгц), которая обеспечивала измерение параметров полета, прием команд с Земли, передачу телеметрической информации в сеансах связи. Система терморегулирования поддерживала стабильную температуру 15—30 °С. За время полета с "М-1" проведен 61 сеанс радиосвязи, на борт передано более 3000 радиокоманд. Для траекторных измерений, кроме радиотехнических средств, был использован телескоп диаметром 2,6 м Крымской астрофизической обсерватории. Полет "М-1" дал новые данные о физических свойствах космического пространства между орбитами Земли и Марса (на расстоянии от Солнца 1—1,24 а. е.), об интенсивности космического излучения, напряженности полей Земли и межпланетной среды, о потоках ионизированного газа, идущего от Солнца, и о распределении метеорного вещества (станция пересекла 2 метеорных потока). Последний сеанс состоялся 21 марта 1963 при удалении станции от Земли на 106 млн. км. Неисправность системы ориентации нарушила направленность антенн на Землю и не позволила далее осуществлять радиосвязь. Сближение с Марсом наступило 19 июня 1963 (от Марса около 197 тысяч км), после чего "М-1" вышел на орбиту с перигелием около 148 млн. км и афелием около 250 млн. км.   "Марс-2" и "Марс-3" (рис.) запущены 19 и 28 мая 1971, совершили совместный полет и одновременные исследования Марса. Вывод на траекторию полета к Марсу осуществлен с промежуточной орбиты ИСЗ последними ступенями ракет-носителей. Их конструкция и состав аппаратуры существенно отличаются от "М-1". Масса "М-2" ("М-3") 4650 кг. Конструктивно "М-2" и "М-3" аналогичны, имеют орбитальный отсек и спускаемый аппарат. Основные устройства орбитального отсека: приборный отсек, блок баков двигательной установки, корректирующий реактивный двигатель с узлами автоматики, солнечная батарея, антенно-фидерные устройства и радиаторы системы терморегулирования. Спускаемый аппарат — автоматическая марсианская станция, оборудованная системами и устройствами, обеспечивающими отделение аппарата от орбитальной станции, переход его на траекторию сближения с планетой, торможение, спуск в атмосфере и мягкую посадку на поверхность Марса. Автоматическая марсианская станция была снабжена приборно-парашютным контейнером, аэродинамическим тормозным конусом и соединительной рамой, на которой размещен ракетный двигатель. Перед полетом спускаемый аппарат был подвергнут стерилизации. Станции для обеспечения полета имели ряд систем. В состав системы управления, в отличие от "М-1", дополнительно входили: гиростабилизированная платформа (ГСП); бортовая цифровая вычислительная машина (БЦВМ) и система космической автономной навигации (СКАН). Кроме ориентации на Солнце, при достаточно большом удалении от Земли (около 30 млн. км) проводилась одновременная ориентация на Солнце, звезду Канопус и Землю.   Работа бортового радиотехнического комплекса для связи с Землей осуществлялась в дециметровом и сантиметровом диапазонах, а связь спускаемого аппарата с орбитальной частью станции — в метровом.   Источником энергопитания служили 2 солнечные батареи и буферная аккумуляторная батарея. На спускаемом аппарате устанавливалась автономная батарея. Система терморегулирования активная, с циркуляцией газа, заполняющего приборный отсек. Спускаемый аппарат имел экранно-вакуумную теплоизоляцию, радиационный нагреватель с регулируемой поверхностью и электронагреватель. Двигательная установка многоразового действия.   В орбитальном отсеке находилась научная аппаратура, предназначенная для измерений в межпланетном пространстве, а также для изучения окрестностей Марса и самой планеты с орбиты искусственного спутника: феррозондовый инфракрасный радиометр для получения карты распределения температуры по поверхности Марса; инфракрасный фотометр для изучения рельефа поверхности по измерению количества углекислого газа; оптический прибор для определения содержания паров воды спектральным методом; фотометр видимого диапазона для исследования отражательной способности поверхности и атмосферы; прибор для определения радиояркостной температуры поверхности в диапазоне 3,4 см, определения ее диэлектрической проницаемости и температуры поверхностного слоя на глубине до 30—50 см; ультрафиолетовый фотометр для определения плотности верхней атмосферы Марса, определения содержания и в атмосфере; счетчик частиц космических лучей; энергоспектрометр заряженных частиц; измеритель энергии потока электронов и протонов от 30 эв до 30 кэв.   На "М-2" и "М-3" находились 2 фототелевизионные камеры с различными фокусными расстояниями для фотографирования поверхности Марса, а на "М-3" также аппаратура "Стерео" для проведения совместного советско-французского эксперимента по изучению радиоизлучения Солнца на частоте 169 Мгц.   В спускаемом аппарате была установлена аппаратура для измерения температуры и давления атмосферы, масс-спектрометрического определения состава атмосферы, измерения скорости ветра, определения состава и физико-механических свойств поверхностного слоя, а также получения панорамы с помощью телевизионных камер.   Полет станций к Марсу продолжался более 6 мес, с "М-2" проведено 153, с "М-3" — 159 сеансов радиосвязи, получен большой объем научной информации. На расстоянии около 20 млн. км от Земли обнаружен "хвост" ее поля. С увеличением расстояния от Солнца наблюдалось уменьшение электронной концентрации в межпланетной среде, а электронная температура оказалась в несколько раз меньше, чем вблизи Земли. Траектория полета "М-2" прошла на расстоянии 1380 км от поверхности Марса. При подлете к Марсу от "М-2" была отделена капсула, доставившая на поверхность планеты вымпел с изображением Государственного герба СССР. 27 ноября 1971 двигательная установка "М-2" была включена и станция перешла на орбиту спутника Марса с периодом обращения 18 ч. 8 июня, 14 ноября и 2 декабря 1971 проведены коррекции "М-3". Отделение спускаемого аппарата осуществлено 2 декабря в 12 ч 14 мин по московскому времени на расстоянии около 50 тысяч км от Марса. Через 15 мин, когда расстояние между станцией и спускаемым аппаратом было не более 1 км, спускаемый аппарат перешел на траекторию встречи с планетой. Спускаемый аппарат двигался 4,5 ч к Марсу и в 16 ч 44 мин вошел в атмосферу планеты. Спуск в атмосфере до поверхности продолжался немногим более 3 мин. Спускаемый аппарат совершил посадку в южном полушарии Марса в районе с координатами 45° ю. ш. и 158° з. д. На борту аппарата установлен вымпел с изображением Государственного герба СССР. Орбитальная станция "М-3" после отделения спускаемого аппарата двигалась по траектории, проходящей на расстоянии 1500 км от поверхности Марса. Тормозная двигательная установка обеспечила переход ее на орбиту спутника Марса с периодом обращения около 11 сут. 2 декабря в 16 ч 50 мин 35 сек началась передача видеосигнала с поверхности планеты. Сигнал был принят приемными устройствами орбитальной станции и в сеансах связи 2—5 декабря передан на Землю.   Станции свыше 8 мес осуществляли комплексную программу исследований Марса с орбит его спутников. За это время станция "М-2" совершила 362 оборота, "М-3" — 20 оборотов вокруг планеты. Исследования свойств поверхности и атмосферы Марса по характеру излучения в видимом, инфракрасном, ультрафиолетовом диапазонах спектра и в диапазоне радиоволн позволили определить температуру поверхностного слоя, установить ее зависимость от широты и времени суток; на поверхности выявлены тепловые аномалии; оценены теплопроводность, тепловая инерция, диэлектрическая постоянная и отражательная способность грунта; измерена температура северной полярной шапки (ниже —110 °С). По данным о поглощении инфракрасной радиации углекислым газом получены высотные профили поверхности по трассам полета. Определено содержание водяного пара в различных областях планеты (примерно в 5 тысяч раз меньше, чем в земной атмосфере). Измерения рассеянной ультрафиолетовой радиации дали сведения о структуре атмосферы Марса (протяженность, состав, температура). Методом радиозондирования определены давление и температура у поверхности планеты. По изменению прозрачности атмосферы получены данные о высоте пылевых облаков (до 10 км) и размерах пылевых частиц (отмечено большое содержание мелких частиц — около 1 мкм). Фотографии позволили уточнить оптическое сжатие планеты, построить профили рельефа по изображению края диска и получить цветные изображения Марса, обнаружить свечение атмосферы на 200 км за линией терминатора, изменение цвета вблизи терминатора, проследить слоистую структуру марсианской атмосферы. В 1973 запущены АМС "Марс-4" (21 июля), "Марс-5" (25 июля), "Марс-6" (5 августа), "Марс-7" (9 августа) для комплексного исследования Марса с пролетной траектории, с орбиты его искусственного спутника и непосредственно на планете. Для этого предусматривается создание искусственного спутника Марса и доставка на поверхность планеты спускаемого аппарата. Цель полета: определение физических характеристик грунта, свойств поверхностной породы, экспериментальная проверка возможности получения телевизионных изображений и др.   Е. И. Попов.