Мир Знаний

Исследование планеты Марс с помощью космических аппаратов (стр. 2 из 6)

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 были установлены: температура поверхности, зависимость её от времени суток и широты, физико-химические свойства грунта, выявлены тепловые аномалии на поверхности Марса. Было установлено, что Северная полярная шапка имеет температуру ниже –110°C и что содержание водяного пара в атмосфере Марса в 5000 раз ниже, чем на Земле. 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 тайны Марса был полёт четвёрки советских КА "Марс-4", "Марс-5", "Марс-6" и "Марс-7", стартовавших в период с 21 июля по 9 августа 1973 года. 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.

Фотографические камеры "Марса-4" и "Марса-5" получили около 60 фотографий планеты очень высокого качества. К слову, двумя годами ранее в этой области Марса "Маринер-9" не смог получить качественных фотографий из-за пылевой бури.

Кроме фотокамер, на "Марсе-5" работал большой комплекс аппаратуры 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. Нестаивающая часть Северной полярной шапки может быть своеобразным резервуаром, в котором сконденсирована большая часть атмосферы Марса, в десятки раз превышающая массу свободной газообразной атмосферы.

Наконец, нельзя не упомянуть и об американской экспедиции "Викинг Орбитер" (VikingOrbiter), 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" сблизилась с Марсом 19 июня 1976 года и вышла на орбиту, где производила фотосъёмку 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.

Немедленно после посадки началась съёмка поверхности планеты, метеорологические измерения, а с 28 июля – исследования грунта для идентификации 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 ПБ-1, но был проведён ряд дополнительных экспериментов, например, сдвиг камней с помощью грунтозаборника и взятие с места, где лежал камень, пробы грунта.

Эти пробы показали, что почва Марса представляет собой хорошо перемешанную смесь, на 80 % состоящую из богатых железом глин. Цвет почвы красноватый, что объясняется процессом окисления железа. Состав почвы: SiO3 (45 %), Fe2O3 (18 %), Al2O3 (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 о том, что атмосфера в прошлом была несколько более плотной.

С середины декабря началась поочерёдная работа обоих блоков в активном режиме, а также продолжались исследования двух орбитальных блоков обеих АМС, в частности, фотосъёмки с близкого расстояния двух спутников Марса – Фобоса и Деймоса.

Официально программа "Викинг" завершилась в мае 1978 года, но фактически ПБ-1 работал 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 окончательных выводов по исследованиям только малой части планеты. Не исключена также возможность существования жизни в других областях Марса с другими природными условиями".


2. СОВРЕМЕННЫЙ ЭТАП ИССЛЕДОВАНИЙ 1988–2002 гг.

В середине 70-х в вопросах исследования Марса наступило десятилетнее затишье. Американцы сосредоточились на разработке перспективной программы "Спейс Шаттл" (SpaceShuttle), 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 горбачёвской "перестройки", был реализован совместный с европейскими странами советский проект "Фобос", предусматривавший, кроме стандартной фотосъёмки Марса, ещё и съёмку его спутника Фобоса 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 заложенной с Земли программе была отключена пневмосистема ориентации и стабилизации.

Судьба второго была удачнее: 29 января 1989 года АМС вышла на орбиту Фобоса, осуществила сближение с ним, съёмки планеты и спутника. Через два месяца, 27 марта, с аппаратом была потеряна связь по не установленной до сих пор причине.

К числу наиболее интересных результатов исследований самого Марса следует отнести инфракрасные изображения поверхности планеты, полученные с помощью прибора "Термоскан" (Thermo-scan). По сути, 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. Сопоставление этих изображений со снимками, полученными ранее "Маринером-9" и "Викингом", показывает их полную идентичность и хорошее дополнение друг к другу.

К сожалению, приборы ИСМ и КРФМ пронаблюдали Фобос всего один раз, поэтому данных для надёжной интерпретации было получено мало.

После этой программы (хотя и не полностью, но выполненной) последовала серия провалов. 25 сентября 1992 года американцы запустили многоцелевой аппарат MarsObserver 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 полётов к Марсу, вспомним и российский "Марс-96", который, стартовав 16 ноября 1996 года, из-за отказа разгонного блока остался на низкой околоземной орбите и на следующий день сгорел в атмосфере над Южной Америкой.

Неудачно завершился и полёт американского аппарата MarsClimateOrbiter (в рамках программы Mars Surveyor '98). Стартовав 11 декабря 1998 года, он успешно добрался до красной планеты, но… 23 сентября 1999 года сгорел в атмосфере планеты в результате ошибки в навигационных расчётах.

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 этого полёта предусматривала две независимые программы. Собственно станция MarsPolarLander (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 DeepSpace 2 были разработаны в рамках программы Millenium и предназначались для поиска воды в грунте Марса.