Исследование планеты Марс с помощью космических аппаратов

метки: Исследование, Помощь, Автоматический, Межпланетный, Станция, Поверхность, Аппарат, Орбита

Полёт к Марсу — трудное дело. Это не к бабушке в гости съездить. Мы сделали всё, что могли. Единственное, что мы не можем сделать — предотвратить невезение.

Эдвард Вейлер, руководитель Управления космической науки NASA

Планета Марс известна человечеству с незапамятных времён. Наблюдая за кроваво-красной звездой в небе, древние дали ей имя бога войны. Астрологи считали влияние Марса роковым на судьбы людей, родившихся во вторник (день Марса) или, если в зодиакальном созвездии при рождении присутствовала эта планета.

С появлением телескопов появилась возможность более детально изучать планету. Ещё Галилей установил, что Марс имеет шарообразную форму, а итальянский астроном Дж.Скиапарелли в 1877 году открыл прямолинейные участки на поверхности планеты, которые он принял за искусственные сооружения и назвал «каналами». Это дало повод думать, что на Марсе существует (или существовала в прошлом) разумная жизнь.

В первой половине 20 века эту тему эксплуатировали многие писатели-фантасты. Так, Герберт Уэллс в своем романе «Война миров» описывает вторжение марсиан на Землю, их победу над английской армией и смерть от земных болезней, с которыми они не умели бороться. Алексей Толстой создает роман «Аэлита», где, наоборот, земляне прибывают на Марс и почти устраивают там социальную революцию. О марсианах писали Р.Брэдбери, А.Азимов, братья Стругацкие и другие фантасты.

С наступлением космической эры начался качественно новый этап в изучении красной планеты. Спектрографические исследования, а впоследствии и прямая посадка на Марс со всей очевидностью подтвердили, что в настоящее время высшей формы жизни (тем более разумной) на нём не может быть. Причина проста: отсутствие кислорода в атмосфере, микроскопические доли водяного пара и озона, космический холод. С другой стороны, обнаружены сухие русла древних рек, эрозия почвы, характерная для больших потоков воды, поэтому всё большее число учёных склоняется к версии, что много миллионов лет назад на планете была более плотная атмосфера и, возможно, вода, а, следовательно, вполне могли существовать те или иные формы органической жизни. Ответить на этот вопрос призваны космические экспедиции на красную планету.

1. ИССЛЕДОВАНИЯ МАРСА В 1962-1978 гг.

С наступлением новой космической эры исследование Марса приобрело качественно новый смысл. На основе астрономических наблюдений с земных обсерваторий появилась возможность «присмотреться» к планете повнимательнее, не делая предположений о ее природе.

По физике «Технологии производства космических ракет»

... на вооружение новый вид разрушительного оружия. В XIX веке у них появилась возможность применить в бою ракету. В 1805 году британский офицер Уильям Конгрив продемонстрировал в Королевском ... первого в мире искусственного спутника Земли. Так началось применение ракет для космических полётов. 2. Динамика космического полета Космическая скорость (первая v1, вторая v2, третья v3 и четв ...

1 ноября 1962 года с космодрома «Байконур» стартовала ракета-носитель (РН) «Восток» с автоматической межпланетной станцией (АМС) «Марс-1» массой 893,5 кг. В задачи полета входили: исследование космоса, управление радиосвязью на межпланетных расстояниях, фотографирование Марса. Последняя ступень РН с АМС была выведена на промежуточную орбиту искусственного спутника Земли (ИСЗ), обеспечив старт и необходимое приращение скорости для полёта к Марсу.

Полёт АМС «Марс-1» дал науке новые данные о физических свойствах космического пространства между орбитами Земли и Марса, об интенсивности космического излучения, напряжённости магнитных полей Земли и межпланетной среды, распределении метеорного вещества и др. Последний сеанс связи с AMS состоялся 21 марта 1963 года, когда станция находилась на расстоянии 106 миллионов километров от Земли. К сожалению, неисправность системы ориентации нарушила направленность антенн на Землю и не позволила дальнейшую радиосвязь. 19 июня 1963 года АМС прошла на минимальном расстоянии от планеты (около 197 тыс.км), после чего вышла на гелиоцентрическую орбиту.

Следующими были американцы. 5 ноября 1964 года с космодрома на мысе Канаверал (Canaveral Cape) стартовала РН «Атлас-Центавр» (Atlas-Centaur) с АМС «Маринер-3» (Mariner-3) массой 260,8 кг. Но через 10 часов после старта связь с ракетой прервалась.

Через 3 недели, 28 ноября, попытка была повторена. Аналогичный аппарат «Маринер-4» был успешно выведен на орбиту и 15 июля 1965 года прошел вблизи Марса на расстояние 9850 километров, после чего вышел на гелиоцентрическую орбиту, став искусственным спутником Солнца. Связь с ним продолжалась до 20 декабря 1967 года.

АМС «Маринер-4» впервые передала на Землю 22 снимка поверхности Марса. На полученных изображениях не было обнаружено ничего, что хотя бы отдаленно напоминало прямолинейные образования, которые можно было принять за каналы с Земли. Ясно видны кратеры. На 14 снимках удалось обнаружить 600 кратеров диаметрами от 3 до 180 км. Поверхность планеты выглядит в общих чертах как обратная сторона Луны. Помимо кратеров на Марсе обнаружены и другие типы рельефов: небольшие горные хребты, одиночные холмы, борозды. Но большая часть планеты ровная.

Ученые обнаружили, что очень тонкая атмосфера Марса содержит углекислый газ, азот, аргон, водяной пар, но не кислород. Следовательно, сделали вывод учёные, «жизнь там может существовать лишь в форме бактерий и других низших организмов, да и то под поверхностью планеты, т.к. у Марса нет магнитного поля, и его поверхность совсем не защищена от солнечной и космической радиации».

Аналогичную космическую программу выполнили через пять лет АМС «Маринер-6» и «Маринер-7» (масса 412,8 кг; стартовали 24 февраля и 27 марта 1969 года).

Мы не будем подробно останавливаться на этих полётах, скажем лишь, что на минимальном расстоянии от Марса (3430 км) эти аппараты прошли 31 июля и 5 августа 1969 года и передали на Землю 75 и 126 снимков соответственно.

1971 год стал годом решительного штурма Марса, и его завершение вписало принципиально новую страницу в историю исследования красной планеты. Конечно, политические амбиции двух сверхдержав иногда преобладали над научной ценностью исследований, но в первую очередь.

Полеты автоматических межпланетных станций к планетам Солнечной системы

... с целью изучения Солнечной системы - межпланетного пространства, Луны, планет, Солнца, комет и др. Для выполнения этих задач на автоматической межпланетной станции устанавливается научная аппаратура, измеряющая параметры небесных тел, их физический и химический состав, ...

8 мая 1971 года стартовал американский аппарат «Маринер-8» массой 1030 кг. Однако уже через несколько минут после запуска ракета-носитель с АСУ не справилась с управлением и упала в Атлантический океан.

30 мая стартовал «Маринер-9», аналогичный погибшему «Маринеру-8». Но, в отличие от своего неудачного предшественника, этот аппарат успешно достиг своей цели, став первым искусственным спутником Марса 13 ноября 1971 года. На орбите вокруг планеты AMS передала на Землю 7329 фотографий поверхности Марса, а также его спутников Фобос и Деймос. Кроме того, с помощью инфракрасного Фурье-спектрометра и радиопередачи была определена зависимость температуры и давления от высоты, а также состав атмосферы.

Советские достижения к началу 1971 года были куда скромнее американских. В 1969 году планировалось запустить два космических аппарата (КА) для исследования Марса с орбиты искусственного спутника, но они не были выведены на межпланетные траектории из-за аварии РН «Протон». Для завоевания лидерства было решено разработать проект М-71, предусмотрев запуск в 1971 году трёх КА.

Первый (М-71С) должен был стартовать раньше и выйти на орбиту искусственного спутника Марса до прилёта американского КА. Два других, запуск которых был запланирован позже, в оптимальное астрономическое время, доставят AMS к поверхности Марса, а их орбитальные аппараты будут проводить исследования с орбиты искусственного спутника планеты. Первый КА, кроме политической задачи, решал чрезвычайно важную техническую (служить навигационным «маяком» для обеспечения мягкой посадки двух других КА на поверхность Марса).

5 мая 1971 года стартовала станция М-71С. Но вывести его на межпланетную траекторию не удалось: оператор выдал некорректную настройку второй активации разгонного блока. Поэтому, потеряв возможность создания первого искусственного спутника Марса и лишившись маяка, позволявшего с высокой точностью определить положение Марса и обеспечить расчётные условия входа спускаемых аппаратов в атмосферу, оставалось надеяться на безупречную работу системы космической автономной навигации (СКАН), установленной на втором и третьем КА.

19 и 28 мая стартовали два аналогичных аппарата «Марс-2» и «Марс-3» массой 4650 кг (РН «Протон»).

В отличие от «Марса-1», оба были оборудованы спускаемыми аппаратами (СА), имевшими парашютную систему для спуска в атмосфере, экранно-вакуумную теплоизоляцию, электронагреватель и химическую батарею. На обоих АМС были фото- и телекамеры для фотографирования поверхности Марса, а также оборудование для измерения температуры и химического состава атмосферы, измерения скорости ветра, физических и химических свойств почвы.

Совместный полет станций на Марсе длился около полугода, после чего по прибытии их пути разошлись. 21 ноября 1971 года СА станции «Марс-2» был направлен на планету, но из-за ошибки бортового компьютера при коррекции уменьшилась высота перицентра пролётной гиперболы, СА вошёл в атмосферу Марса под большим углом и разбился о поверхность (последующий анализ установил, что «Марс-2» шёл точно по расчётной траектории и коррекция не требовалась, но этот вариант не успели проверить на стенде системы управления).

Определение расстояний до звезд и планет

... в 1976 году значение 1 а. е. = 149597870 ± 2 км. Определение расстояний до планет. Среднее расстояние r планеты от Солнца (в ... настоящего времени определены расстояния до около 6000 звезд. Расстояния до более далеких звезд в астрономии определяют в основном фотометрическим ... равный половине ее видимого смещения за год, служит для измерения расстояния до нее на основе тригонометрических соотношений ...

После этого АМС «Марс-2» 27 ноября перешла на орбиту спутника Марса (через 2 недели после «Маринера-9») и сделала в общей сложности 362 оборота вокруг красной планеты. С Марса-2 на планету была запущена капсула, поднявшая на поверхность знамя с гербом СССР.

От АМС «Марс-3» 2 декабря отделился спускаемый аппарат массой 635 кг, который перешёл на расчётную траекторию, вошёл в атмосферу со скоростью 5800 м/с, уменьшил скорость за счёт аэродинамического торможения, открыл парашют — и в 16 часов 48 минут московского времени впервые в истории человечества совершил мягкую посадку на поверхность Марса (45° ю.ш. и 158° з.д.).

Уже через две минуты началась передача на Землю видеосигнала (к сожалению, из-за сильнейшей пылевой бури ничего рассмотреть не удалось, а через 14,5 сек сигнал и вовсе пропал по причине коронных разрядов в атмосфере).

Станция же перешла на орбиту спутника Марса и сделала 20 оборотов.

В результате исследований было установлено: выявлены температура поверхности, ее зависимость от времени суток и широты, физико-химические свойства почвы, тепловые аномалии на поверхности Марса. было обнаружено, что ледяной щит Северного полюса имеет температуру ниже -110 ° C и что содержание водяного пара в атмосфере Марса в 5000 раз ниже, чем у Земли. Были получены данные о структуре верхнего слоя атмосферы Марса, зарегистрировано наличие у него собственного магнитного поля (!), обнаружена слоистая структура марсианской атмосферы и её свечение за линией терминатора.

Последним актом нашего десятилетнего наступления на секреты Марса стал полет четырех советских космических кораблей «Марс-4», «Марс-5», «Марс-6» и «Марс-7», который начался с июля. 21-9 августа 1973 г. Первые два имели идентичную конструкцию и предназначались для вывода на орбиту вокруг Марса, два других несли спускаемые аппараты.

Первым достиг планеты «Марс-4» (10 февраля 1974 года), который прошёл на расстоянии 2200 километров от её поверхности и провёл фотографирование с полётной траектории. Вторым прибыл «Марс-5» (12 февраля), который вышел на замкнутую орбиту с таким расчётом, чтобы проходить в светлое время марсианских суток над районом, выбранным для посадки спускаемых аппаратов «Марс-6» и «Марс-7».

«Марс-7» приблизился к планете первым (9 марта), но его спускаемый аппарат вследствие нарушения в работе одной из бортовых систем прошёл на высоте 1300 км над поверхностью и не совершил посадку. Зато на «Марсе-6» операция спуска прошла безукоризненно, и 12 марта 1974 года он опустился на поверхность планеты в районе 24° ю.ш. и 20° в.д. Во время снижения в течение 150 секунд передавалась информация на Землю.

На фотоаппараты «Марс-4» и «Марс-5» было получено около 60 очень качественных снимков планеты. Кстати, двумя годами ранее в этом районе Марса «Маринер-9» не смог получить качественные снимки из-за пыльной бури.

Помимо камер, на «Марсе-5» использовалось большое количество оборудования для физических исследований атмосферы и поверхности. В частности, при исследовании полярных шапок Марса был сделан вывод о том, что они состоят из конденсированной углекислоты, причём Южная сравнительно тонкая (порядка нескольких метров), а вот Северная в её нестаивающей части может быть очень толстой, здесь могли накопиться слои мощностью в сотни метров и даже в километры. Неплавкая часть северной полярной шапки может быть своего рода резервуаром, в котором конденсируется большая часть атмосферы Марса, в десятки раз превышающая массу атмосферы свободного газа.

Загрязнение атмосферы, вод и почвы

... уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ...

Наконец, нельзя не упомянуть и об американской экспедиции «Викинг Орбитер» (Viking Orbiter), давшей, пожалуй, наиболее полную картину марсианской природы до настоящего времени (по крайней мере, до 1997 года, времени начала работы американского марсохода «Sojourner»; но об этом — в следующей главе).

Итак, 20 августа и 9 сентября 1975 года с космодрома на мысе Канаверал стартовали РН «Титан-3С-Центавр» (Titan-3C-Centaur) с АМС «Викинг-1» и «Викинг-2» соответственно (масса 3400 кг).

АМС «Викинг-1» приблизился к Марсу 19 июня 1976 г и вышел на орбиту, где сделал снимки местности. Найдя подходящее место (22° с.ш. и 48° з.д.), посадочный блок аппарата «Викинг-1» (ПБ-1) совершил успешную мягкую посадку 20 июля 1976 года в 11 часов 53 минуты по Гринвичу.

Сразу после приземления начались исследования поверхности планеты, метеорологические измерения, а с 28 июля — исследования почвы для выявления неорганических и органических веществ, а также для поиска признаков жизни. ПБ-1 работал в активном режиме до 1 сентября, когда наземные средства в основном перешли на обеспечение посадки и работы посадочного блока АМС «Викинг-2» (ПБ-2), так как одновременную работу в активном режиме эти средства обеспечить не могли. АМС «Викинг-2» сблизилась с Марсом 7 августа, а 3 сентября в 22 часа 58 минут по Гринвичу ПБ-2 успешно совершил мягкую посадку в районе 50° с.ш. и 226° з.д.

Программа ПБ-2 в основном была аналогична программе ПБ-1, но был проведен ряд дополнительных экспериментов, например, перемещение камней с помощью грунтоприемника и отбор проб грунта с того места, где находился камень.

Эти испытания показали, что почва Марса представляет собой хорошо перемешанную смесь, состоящую на 80% из глины, богатой железом. Цвет почвы красноватый, что объясняется процессом окисления железа. Состав почвы: SiO ₃ (45 %), Fe₂ O₃ (18 %), Al₂ O₃ (5 %), MgO (8 %), CaO (5 %), SO₃ (8 %).

Средняя плотность — 1,8 г/см³ .

Среднее атмосферное давление у поверхности Марса составило 7,5 мбар (около 6 мм рт.ст.).

В атмосфере, состоящей из углекислого газа (95 %), были обнаружены азот (2 — 3 %) и аргон (1 — 2 %).

Кислорода всего 0,3 %. Был сделан предварительный вывод, что в прошлом атмосфера была немного плотнее.

Поочередная работа обоих аппаратов в активном режиме началась в середине декабря, и продолжались исследования двух орбитальных аппаратов обоих АМС, в частности съемка крупным планом двух спутников Марса — Фобоса и Деймоса.

Официально программа «Викинг» завершилась в мае 1978 года, но фактически ПБ-1 проработал до 11 ноября 1982 года.

Подводя итоги, агентство NASA заявило, что «признаков биологической жизни на Марсе (основная цель экспедиции) обнаружено не было. В то же время нельзя делать окончательные выводы на основе исследований лишь небольшой части планеты. Кроме того, не исключена возможность существования жизни в других районах Марса с другими природными условиями».

2. СОВРЕМЕННЫЙ ЭТАП ИССЛЕДОВАНИЙ 1988-2002 гг.

В середине 1970-х годов в области исследования Марса произошел десятилетний перерыв. Американцы сосредоточились на разработке перспективной программы «Спейс Шаттл» (Space Shuttle), а советские учёные — на программе орбитальных станций («Салют», «Прогресс», «Мир»).

Плюс к этому — гонка вооружений в Космосе, развитие спутниковой связи…

Однако в эпоху так называемой «перестройки» Горбачева был реализован совместный советский проект «Фобос» с европейскими странами, который, помимо стандартной фотографии Марса, также включал фотографирование его спутника Фобос с близкого расстояния и зондирование его поверхности.

7 и 12 июля 1988 года с Байконура были запущены два многоцелевых аппарата «Фобос-1» и «Фобос-2». С первым из них 29 августа была потеряна связь: из-за ошибки в программе, установленной Землей, была отключена система пневматической ориентации и стабилизации.

Судьба второго сложилась более удачно: 29 января 1989 года АМС вышел на орбиту Фобоса, совершил рандеву с ним, снимая планету и спутник. Спустя два месяца, 27 марта, связь с устройством была потеряна по неустановленной причине.

К числу наиболее интересных результатов исследований самого Марса следует отнести инфракрасные изображения поверхности планеты, полученные с помощью прибора «Термоскан» (Thermo-scan).

Действительно, впервые удалось получить подробную тепловую карту планеты столь высокого качества.

Прибор ИСМ (ISM), сделанный во Франции, измерял спектр Марса в ближнем инфракрасном диапазоне для исследования грунта (там расположен целый ряд полос поглощения, характерных для различных минералов).

Советский прибор КРФМ исследовал верхние слои атмосферы планеты.

Видеоспектрометрический комплекс «Фрегат» (СССР — ГДР — Болгария) проводил съёмки Фобоса с близкого расстояния (200 — 1100 км).

Было получено около 40 изображений с разрешением до 40 м. Сравнение этих изображений с изображениями, полученными ранее с Mariner 9 и Viking, показывает, что они полностью идентичны и хорошо дополняют друг друга.

К сожалению, инструменты ISM и KRFM наблюдали Фобос только один раз, поэтому было получено мало данных для надежной интерпретации.

После этой программы (хотя и не полностью, но выполненной) последовала серия провалов. 25 сентября 1992 года американцы запустили многоцелевой аппарат Mars Observer стоимостью 980 млн.$ для исследования поверхности и атмосферы Марса с орбиты спутника. Однако 21 августа 1993 года, за три дня до намечаемого прибытия к планете, с аппаратом была потеряна связь, предположительно в результате отказа бортовой двигательной установки (ДУ).

Продолжая хронику неудачных полетов на Марс, вспомним российский «Марс-96», который стартовал 16 ноября 1996 года из-за выхода из строя разгонного блока, остался на низкой околоземной орбите и на следующий день сгорел в атмосфере над Южной Америкой.

Неудачно завершился и полёт американского аппарата Mars Climate Orbiter (в рамках программы Mars Surveyor ’98).

Начиная с 11 декабря 1998 года он успешно достиг красной планеты, но… 23 сентября 1999 года он сгорел в атмосфере планеты из-за ошибки в навигационных расчетах.

И, наконец, стартовавшая 3 января 1999 года американская станция Mars Polar Lander (РН Delta-2) с двумя пенетраторами Deep Space 2 погибла при посадке 3 декабря 1999 года из-за недостатков конструкции посадочной системы.

Научная программа полета включала две самостоятельные программы. Собственно станция Mars Polar Lander (в рамках всё той же программы Mars Surveyor ’98) была предназначена для посадки в районе Южной полярной шапки и исследования местности (панорамная стереофотосъёмка, метеорологические наблюдения, изучение климата полярных областей, а главное — определение химического состава полярной шапки и поиск льда в марсианском грунте).

Экспериментальные пенетраторы Deep Space 2 были разработаны в рамках программы Millennium и предназначались для поиска воды в почве Марса.

Однако были и удачные пуски. Так, 7 ноября 1996 года стартовала американская АМС Mars Global Surveyor (MGS).

Это был аппарат для глобального зондирования и спектрометрии поверхности Марса, а также для картографирования рельефа планеты с целью выбора мест посадки для будущих автоматических и пилотируемых экспедиций. Прибыв к Марсу 11 сентября 1997 года, станция начала аэродинамическое торможение 17 сентября (было выдано несколько тормозных импульсов, высота орбиты уменьшилась, и аппарат «окунулся» в верхние слои атмосферы, где скорость его ещё немного упала; до 4 февраля 1999 года аппарат таким образом «чиркал» по атмосфере на каждом витке, уменьшая скорость и высоту до расчётных).

С 8 марта 1999 года и до сих пор MGS успешно ведёт измерения с низкой орбиты спутника Марса и подробную съёмку его поверхности (ориентировочное время окончания работы — май 2004 г.)

Подводя предварительные итоги, отметим, что приборы MGS позволили:

• обнаружить следы недавнего пребывания воды на поверхности Марса, включая места просачивания её из грунта и высохшие озёра;
• оценить количество воды, запасённой в полярных шапках планеты (примерно в 1,5 раза больше объёма ледников Гренландии);
• найти в Южном полушарии районы сильно намагниченной коры, что говорит о быстром охлаждении планеты в начальный период её существования;
• построить наиболее точную топографическую карту Марса, получить надёжные модели структуры коры Марса, обнаружить древние ударные бассейны и, возможно, погребённые под северными равнинами каналы;

отслеживать динамику атмосферы и перемещение циклонов, суточное и сезонное поведение СО ₂ и ледяных облаков;

• установить большую роль пыли в изменениях, происходящих на поверхности планеты.

Однако споры о природе Северной Великой равнины и существовании на ней океана в прошлом продолжаются.

3 июля 1998 года (4 июля по японскому времени) со стартового комплекса Космического центра Кагосима (Утиноура-тё) стартовал (РН М-5) первый японский аппарат для исследования Марса — «Nozomi» («Надежда»).

Масса КА составляет 541 кг, корпус имеет форму восьмигранной призмы диаметром 2 м и высотой 58 см. Ориентировочный срок прибытия к Марсу — декабрь 2003 года. Правда, первоначально планировалось, что аппарат прибудет к планете 11 октября 1999 года, но ошибка в расчётах (набранная геоцентрическая скорость оказалась недостаточной, а направление её вектора — неточным) заставила пересмотреть первоначальные планы. Однако японцы утверждали, что четырехлетняя задержка не приведет к сокращению научной программы и что все инструменты работают нормально.

Комплект научной аппаратуры, стоящий на «Nozomi», дополняет те приборы, которые сейчас работают на орбите спутника Марса на КА MGS. Однако MGS в основном изучает поверхность планеты и нижние слои атмосферы, в то время как японский аппарат будет изучать верхние слои атмосферы и ионосферу, измеряя истечение атомарного кислорода, водорода и дейтерия. Станция также будет изучать структуру, состав и динамику ионосферы в результате бомбардировки «солнечным ветром», а также магнитное поле Марса.

И, наконец, наиболее успешный на сегодняшний день завершённый американский проект — Mars Pathfinder (MPF).

Это был экспериментальный аппарат для отработки техники мягкой посадки на Марс и проведения научных исследований с помощью марсохода. Стартовав 4 декабря 1996 года (масса станции 895 кг), аппарат прибыл к Марсу и успешно выполнил мягкую посадку 4 июля 1997 года в 17 ч 07 мин по Гринвичу в районе 19° с.ш. и 34° з.д. И главное — на поверхность планеты впервые в истории был доставлен марсоход-ровер «Sojourner», который проработал до конца августа (вернее, на советских АМС «Марс-3» и «Марс-6» также были марсоходы, но ни один из них не смог выполнить программу работ на поверхности).

Марсоход получил свое название в честь Соджорнера Кауарда, аболициониста во время Гражданской войны в США. Сам марсоход напоминает детскую игрушку: длина 65 см, ширина 48 см, высота 30 см в рабочем положении. Для движения марсоход использует шесть колёс из алюминия с ободом из нержавеющей стали, каждое диаметром 13 см. Его штатная скорость — 1 см/с; побольше, чем у улитки, но поменьше, чем у черепахи. Используя солнечную батарею площадью 0,2 м ² , за день ровер может иметь до 0,1 КВт·час энергии. Есть запасные литий-хлорные аккумуляторы.

Начиная с 6 июля марсоход взял пробы почвы и исследовал химический состав нескольких близлежащих горных пород. Кроме того, с помощью цветной стереокамеры спускаемого аппарата на Землю транслировалось несколько тысяч панорамных изображений места посадки.

3 августа закончился расчётный месячный срок работы станции на поверхности Марса. За это время десантный аппарат станции MPF передал на землю 1,2 Гбит данных, в том числе 9669 изображений деталей марсианского пейзажа. За 30 дней марсоход прошел 52 метра по поверхности Марса, выполнил 9 анализов почвы и 3 анализа горных пород и передал 384 изображения.

После этого начались сбои со связью. Последний успешный приём данных от посадочного аппарата был 27 сентября в 10.23 по Гринвичу. Все попытки наладить связь были безуспешны (очевидно, произошла разрядка бортовых аккумуляторов, не имевших возможности подзарядки от солнечных батарей).

Основные итоги экспедиции:

• всего передано на Землю 2,6 Гбит информации, более 16 тысяч фотографий с посадочного аппарата и 550 изображений с ровера. Выполнено 15 химических анализов скальных пород. Проведены многочисленные метеоисследования;
• химический состав марсианской почвы в районе посадки (долина Ареса) подобен её составу в местах посадки КА «Viking-1 и -2»;
• подтвердилось, что именно марсианская пыль, рассеянная в атмосфере, является главным поглотителем солнечной радиации;

• точно измерены температура, давление и скорость ветра во время пылевых бурь;
• химический анализ камней, проведённый ровером, показал наличие пород, богатых серой и кремнием, что говорит о вулканической активности планеты около 4,5 млрд.

лет назад;

• сходство по округлости между земной галькой и камнями на поверхности Марса наводит на мысль, что они сформировались под действием потоков воды, некогда существовавшей на планете;
• марсианская пыль содержит неоднородные магнитные микрочастицы средним размером до 0,001 мм.

Помимо научной, целью экспедиции MPF была демонстрация возможности предоставления относительно недорогих методов доставки научного оборудования и марсохода на поверхность красной планеты. Дело в том, что при посадке на Марс использовался прямой вход в атмосферу планеты. Снижение в атмосфере происходило с помощью парашюта диаметром 11 м. Посадка была произведена с помощью воздушных шаров, которые смягчают удар при падении на поверхность.

Стоимость проекта MPF оценивается в 196 млн.$.

Наконец, надо сказать и об американской экспедиции, проходящей в настоящее время — 2001 Mars Odyssey (МО-2001).

7 апреля 2001 года с космодрома на мысе Канаверал был выполнен пуск РН Delta 2 с американской АМС 2001 Mars Odyssey («Одиссея к Марсу — 2001»).

Задачи миссии МО-2001 таковы:

• глобальное картирование элементного состава поверхности Марса;
• определение количества водорода (лёд, вода) в тонком поверхностном слое;
• исследование минералогии поверхности с высоким пространственным и спектральным разрешением;
• изучение морфологии поверхности Марса и геологических процессов, которые её сформировали;
• получение данных для планирования мест посадки следующих АМС;
• описание радиационной обстановки вблизи Марса для оценки риска пилотируемой экспедиции.

Стартовая масса КА 2001 Mars Odyssey — 725 кг. Устройство похоже по конструкции на станцию ​​MSO, выпущенную двумя годами ранее, но почти на 100 кг тяжелее. Общая стоимость полёта оценивается в 300 млн. $.

г) ПРОЕКТЫ 2005 — 2011 ГОДОВ

В нижеприведённой таблице перечислены перечень аппаратов и сроки их работы в период с 2005 по 2018 годы, согласно материалам планирования загрузки Сети дальней связи (DSN).

КА	Запуск	Завершение работы	Задача и результаты выполнения
Mars Reconnaissance Orbiter (США) Mars Smart Lander 2007 (США) Mars Competed Scout 2007 (США) Mars CNES Orbiter 2007 (Франция) Mars Netlander (Франция) Mars АSI/NASA Telecommunications Orbiter 2007 (Италия — США) Mars ASI/NASA Science Orbiter 2009 (Италия — США) Mars CNES MSR Lander 2011 (Франция — США) Mars CNES MSR Orbiter 2011 (Франция — США)	17.08.2005 04.09.2007 04.09.2007 09.09.2007 09.09.2007 09.09.2007 04.10.2009 30.10.2011 30.10.2011	27.02.2016 19.08.2010 19.11.2008 11.08.2008 (12.08.2010) — 09.08.2018 29.08.2012 10.09.2014 22.07.2014	КА для высокодетальной съёмки поверхности Марса, изучения следов воды на его поверхности и выполнения атмосферной программы станции МСО. Мобильная долговременная автоматическая научная лаборатория. Отработка технологии посадки в заданную точку и подготовка к экспедиции по доставке грунта. Конкурсный попутный проект. Рассматриваются варианты марсианского самолёта, сети малых посадочных зондов и др. КА для дистанционного зондирования Марса с орбиты спутника и ретрансляции данных с аппаратов Netlander. Сеть из четырёх малых посадочных аппаратов для изучения динамики атмосферы и внутренней структуры Марса методом сейсмозондирования Спутник-ретранслятор TeleMars для передачи научной информации с сети Netlander и других посадочных аппаратов. Возможен попутный запуск германского микроспутника. КА, оснащённый радиолокатором с синтезированием апертуры для детальной съёмки Марса. Посадочный аппарат комплекса по доставке марсианского грунта. Орбитальный аппарат комплекса по доставке марсианского грунта.

д) ВЫСАДКА АСТРОНАВТОВ СОСТОИТСЯ В 2019 ГОДУ?

14 — 16 сентября 1998 г. в Институте космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) состоялось международное совещание под названием «Экспедиция к Марсу», организованное РКК «Энергия», ИКИ РАН и Планетарным обществом США.

Казалось бы, трудно было выбрать для этого более неподходящее время и место. Всерьёз обсуждать перспективы пилотируемой марсианской экспедиции в России в дни жестокого кризиса? Но, если подходить не с позиций сегодняшнего дня, то ясно, что ни в России, ни в США такая экспедиция невозможна без политического решения, которое с тем большей вероятностью будет положительным, чем более обоснованными и менее дорогостоящими будут предложения разработчиков и учёных. А значит, совещание в ИКИ прошло не зря. Ведь как российские, так и американские проекты находятся на сугубо предварительном этапе разработки. И взаимное ознакомление с работами друг друга, их прямой диалог помогают и нашим, и американцам «нащупать» оптимальные варианты.

Два основных доклада с подробным изложением предлагаемых сценариев марсианской экспедиции сделали Л.А.Горшков (РКК «Энергия») и Д.Кук (Douglas R. Cooke, Космический центр им. Джонсона, NASA).

Л.А.Горшковым был представлен проект пилотируемой марсианской экспедиции РКК «Энергия», основанный на опыте более чем 30-летних исследований «королёвской» фирмы. Проект является инициативной разработкой, не утверждённой на уровне РКА.

Класс ДУ для межпланетного перелёта — ЭРДУ. Ядерный ракетный двигатель менее эффективен и мало приемлем с политической точки зрения. В качестве источника энергии для ЭРДУ рассматривается не ядерный реактор, а солнечные батареи.

При использовании ЭРДУ необходимая начальная масса комплекса получается порядка 400 тонн. Наилучшим вариантом по носителю было бы использование РН класса «Энергия» — для сборки комплекса нужны только пять пусков носителя и четыре стыковки, причём такой сложный объект, как марсианский посадочный аппарат со взлётной ракетой, выводится за один пуск.

Марсианский комплекс состоит из солнечного буксира массой 210 — 250 т с запасом рабочего тела 160 т, жилого (орбитального) модуля массой 80 т и посадочного аппарата массой около 60 т. В состав последнего входит взлётная ракета массой около 25 т. Жилой модуль включает в себя радиационное убежище с каютами членов экипажа, средства жизнеобеспечения и завод по производству пищи, командный пост и аппаратуру управления полётом, привода солнечных батарей, шлюзовую камеру. В состав солнечного буксира входят центральный модуль, топливный модуль с баками рабочего тела (ксенон), панели с большим количеством двигателей, многократно резервированных, система управления ЭРДУ. Солнечные батареи расположены в форме ромба со стороной 400 м и строятся на основе ферм с плёночными электрическими преобразователями.

Сборка марсианского комплекса осуществляется автономно, без использования в качестве базы той или иной орбитальной станции. Первым на орбиту выводится жилой блок, на который транспортными кораблями доставляются сменные экипажи сборки и испытаний. В течение нескольких месяцев последовательно запускаются элементы солнечного буксира, последним доставляется марсианский посадочный аппарат. Экипажи сборки и испытаний развёртывают батареи солнечного буксира и проводят испытания комплекса, а затем прибывает экипаж марсианской экспедиции (четыре человека).

Разгон с орбиты ИСЗ по спиральной траектории до отлётной скорости выполняется с помощью ЭРДУ в течение примерно трёх месяцев. В течение примерно 20 суток, когда комплекс проходит через радиационные пояса, экипаж укрывается в радиационном убежище. Для выхода на орбиту спутника Марса и отлёта к Земле также используется солнечный буксир. Для схода посадочного аппарата с орбиты, а затем для старта взлётной ракеты используются ЖРД. При подлёте к Земле с помощью солнечного буксира выполняется выход на орбиту ИСЗ, на которой экипаж проходит карантин. После этого буксир, за исключением фотоэлектрических преобразователей солнечных батарей, может быть использован повторно.

Работы по осуществлению марсианской экспедиции осуществляются в три фазы. На первой, в 1999 — 2005 гг., на базе российского сегмента МКС отрабатывается использование электрореактивных ДУ (проекты «Модуль-М», «Модуль-М2» и «Марс-Модуль»).

«Марс-Модуль» представляет собой масштабный прототип пилотируемого корабля. Эти прототипы должны подтвердить закладываемые в проект принципы и — дополнительно — принести научную информацию. На втором этапе, в 2010 — 2012 гг., проводится генеральная репетиция марсианской экспедиции в беспилотном варианте. Служебный (орбитальный) модуль не включается в состав комплекса — он отрабатывается в пилотируемом режиме на орбите ИСЗ. Вместо него к Марсу отправляется второй посадочный аппарат. Первый посадочный аппарат заберёт образцы марсианского грунта и вернёт их на Землю. Второй вместо взлётной ракеты будет нести полезную нагрузку, в качестве которой рассматривается комплект из десяти марсоходов массой по 1,5 — 2 тонны с большим радиусом действия. Они могли бы пройти по разным трассам и выполнить огромный объём научных исследований. На третьем этапе реализуется первая пилотируемая экспедиция, старт которой может быть осуществлён в 2015 г., а длительность составит два года. Если в её задачи не будет включено развёртывание марсианской базы, длительность работы экипажа на поверхности Марса составит от 7 до 30 суток. Если на этапе беспилотных исследований выяснится, что такая база (радиационное убежище) необходима, её оборудование может быть доставлено одновременно с марсоходами, а первая пилотируемая экспе-диция продлится дольше. Вопрос о политической и экономической осуществимости данного проекта на совещании не рассматривался.

Проект Центра Джонсона, в отличие от «энергиевского», не может похвастать тридцатилетней традицией. Его разработчики молоды и по-хорошему нахальны. Они заложили в проект по крайней мере три новшества: производство топлива на Марсе из местных ресурсов, использование для выхода на орбиту аэродинамического торможения и применение надувных жилых отсеков. Плюс к этому — солнечный электрический буксир. Как и «Энергия», отдел Кука выбрал электрическую тягу вместо ядерной, хотя последняя и была более выгодной с точки зрения массы.