Известная под официальным именем «Автоматическая межпланетная станция «Марс-3»» советский космический аппарат был разработан в рамках проекта М-71 на Машиностроительном заводе им.С.А.Лавочкина под руководством Главного конструктора Г.Н.Бабакина – на главном предприятии СССР по созданию дальних космических разведчиков. Это был третий аппарат серии М3 (другое название проекта М-71). Буква "М" обозначает конечную цель проекта – планету Марс.
Серия М3 была призвана, используя благоприятнейшую ситуацию взаимного расположения планет Земля и Марс(Великое противостояние), решить целый комплекс задач по разгадке тайн Красной планеты. Было запланировано пустить один легкий и два весом почти в 5 тонн космических аппарата нового поколения с бортовой цифровой вычислительной машиной. Первый, легкий, аппарат должен был достичь орбиты Марса и стать своего рода наводчиком для главных калибров – двух космических аппаратов, несших на себе спускаемые аппараты.
Амбициозный проект стартовал с неудачи – 10 мая 1971 г. первый аппарат из этой серии не смог направиться к цели из-за отказа разгоняющего блока «Д» на околоземной орбите. В сообщении ТАСС АМС была названа спутником «Космос 419». Через два дня после запуска, 12 мая 1971 года связка вошла в плотные слои земной атмосферы и сгорела.

Конструктивно "Марс-3" и "Марс-2" были аналогичны и дублировали друг друга на случай возможного сбоя. На аппаратах находились 2 фототелевизионные камеры с различными фокусными расстояниями для фотографирования поверхности Марса, а на "Марсе-3" также аппаратура "Стерео" для проведения совместного советско-французского эксперимента по изучению радиоизлучения Солнца на частоте 169 МГц. В составе КА был орбитальный отсек и спускаемый аппарат.
Компоновку АМС предложил молодой конструктор В. А. Асюшкин. Система управления, массой 167 кг и потребляемой мощностью 800 ватт, разработана и изготовлена НИИ автоматики и приборостроения.

На рисунке изображена автоматическая межпланетная станция «Марс-3» (в двух проекциях). Справа внизу показана схема устройства «Марса-3». Цифрами обозначены: 1 - спускаемый аппарат; 2 - остронаправленная параболическая антенна; 3 - антенна научной аппаратуры «Стерео»; 4 - магнитометр; 5 - приборный отсек; 6 - корректирующий и тормозной двигатель; 7 - оптико-электронные приборы системы астроориентации; 8 - оптико-электронный прибор системы автономной навигации; 9 - блок баков двигательной установки; 10 - панель солнечной батареи; 11 - радиаторы системы терморегулирования.

В состав автоматической марсианской станции входил марсоход ПрОП-М (Прибор оценки проходимости - Марс).
Используя опыт работы с «Луноходом», конструкторы Института транспортного машиностроения (ВНИИ-ТРАНСМАШ) под руководством А.Л. Кемурджиана создали небольшого, размером 25 см х 22 см х 4 см и массой 4,5 кг, робота, которому предстояло высадиться на Марс.
Задачи у этого мини-марсохода были скромные - он должен был пройти лишь небольшое расстояние, оставаясь соединенным с посадочным аппаратом кабелем длиной 15 м. Свойства марсианского грунта были неизвестны, поэтому, чтобы не провалиться в пыль или песок, марсоходу были сделаны стальные опоры в виде лыж.
На нем был установлен конический штамп, вдавливание которого в грунт дало бы сведения о прочности марсианской поверхности. По следам от лыж, зафиксированным на телевизионной панораме, также можно было бы судить о механических свойствах грунта. На грунт, в область видимости телекамер, его помещал манипулятор.
Движение осуществлялось следующим образом: опираясь на лыжи, корпус переносился вперед, аппарат садился на днище и лыжи перемещались на следующий шаг. Поворот производился путем перемещения лыж в разные стороны. В случае, если аппарат встречал препятствие (касание двухконтактного бампера спереди), он самостоятельно делал маневр объезда: отход назад, поворот на некоторый угол, движение вперед.
Каждые 1,5 метра предусматривалась остановка для подтверждения правильности курса движения. Этот элементарный искусственный интеллект был необходим для марсианских подвижных аппаратов, так как сигнал от Земли до Марса идет от 4 до 20 минут, а это слишком долго для подвижного робота. К моменту прихода команд с Земли, ровер, возможно, уже вышел бы из строя.

Станция была запущена с космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя Протон-К с дополнительной 4-й ступенью - разгонным блоком Д 28 мая 1971 года в 18:26:30 по московскому времени. Марс-3 был сначала выведен на промежуточную орбиту искусственного спутника Земли, а затем разгонным блоком Д переведён на межпланетную траекторию.
Полёт к Марсу продолжался более 6 месяцев. До момента сближения с Марсом полёт проходил по программе. Прилёт станции к планете совпал с большой пылевой бурей.
Спускаемый аппарат Марса-3 совершил первую в мире мягкую посадку на поверхность Марса 2 декабря 1971 года. Посадка начинается после третьей коррекции межпланетной траектории полета АМС и отделения спускаемого аппарата от орбитальной станции. Перед отделением станция Марс-3 была сориентирована так, чтобы спускаемый аппарат после отделения мог двигаться в требуемом направлении. Отделение произошло в 12 часов 14 минут московского времени 2 декабря 1971 года когда АМС подлетала к планете, до торможения орбитальной станции и перехода её на орбиту спутника Марса.
Через 15 минут сработал твёрдотопливный двигатель перевода спускаемого аппарата с пролётной траектории на траекторию встречи с Марсом. Получив дополнительную скорость, равную 120 м/с, спускаемый аппарат направился в расчетную точку входа в атмосферу. Затем система управления, размещенная на ферме, развернула спускаемый аппарат коническим тормозным экраном вперед по направлению движения, чтобы обеспечить правильно ориентированный вход в атмосферу планеты. Для поддержания спускаемого аппарата в такой ориентации во время полета к планете была осуществлена гироскопическая стабилизация. Раскрутка аппарата по продольной оси проводилась с помощью двух малых твердотопливных двигателей установленных на периферии тормозного экрана. Ферма с системой управления и двигателем перевода, ставшая теперь ненужной, была отделена от спускаемого аппарата.
Полет от разделения до входа в атмосферу продолжался около 4,5 часов. По команде от программно-временного устройства были включены два других твердотопливных двигателя, также расположенных на периферии тормозного экрана, после чего вращение спускаемого аппарата прекратилось. В 16 часов 44 минуты спускаемый аппарат вошел в атмосферу под углом близким к расчетному со скоростью около 5,8 километров в секунду и началось аэродинамическое торможение. В конце участка аэродинамического торможения еще на сверхзвуковой скорости полета по команде датчика перегрузки с помощью порохового двигателя, расположенного на крышке отсека вытяжного парашюта, был введен вытяжной парашют. Спустя 1,5 с с помощью удлиненного заряда разрезался торовый парашютный отсек, и верхняя часть отсека (крышка) была уведена от спускаемого аппарата вытяжным парашютом. Крышка, в свою очередь, ввела основной парашют с зарифленным куполом. Стропы основного парашюта крепились за связку твердотопливных двигателей, которые уже крепились непосредственно к спускаемому аппарату. Когда аппарат затормозился до околозвуковой скорости, то по сигналу от программно-временного устройства была проведена разрифовка - полное раскрытие купола основного парашюта.
Спустя 1-2 с был сброшен аэродинамический конус и открылись антенны радиовысотомера системы мягкой посадки. За время спуска на парашюте в течение нескольких минут скорость движения снизилась примерно до 60 м/с. На высоте 20-30 метров по команде радиовысотомера был включен тормозной двигатель мягкой посадки. Парашют в это время был уведен в сторону другим ракетным двигателем, чтобы его купол не накрыл автоматическую марсианскую станцию. Спустя некоторое время двигатель мягкой посадки выключился, и спускаемый аппарат, отделившись от парашютного контейнера, опустился на поверхность. При этом парашютный контейнер с двигателем мягкой посадки с помощью двигателей малой тяги был уведен в сторону. В момент посадки толстое пенопластовое покрытие защитило станцию от ударной нагрузки.
Посадка была осуществлена между областями Электрида и Фаэтонтия. Координаты точки посадки 45° ю.ш., 158° з.д. на плоском дне крупного кратера Птолемей, западнее кратера Реутов, и между малыми кратерами Белёв и Тюратам.
Мягкая посадка на Марс является сложной научно-технической задачей. Во время разработки станции Марс-3 рельеф поверхности Марса был малоизучен, сведений о грунте было крайне мало. Кроме того атмосфера очень разрежена, возможны сильные ветры. Конструкция аэродинамического конуса, парашютов, двигателя мягкой посадки выбраны с учетом работы в широком диапазоне возможных условий спуска и характеристик марсианской атмосферы причем их вес минимальный.

В течение 1,5 минут после посадки автоматическая марсианская станция готовилась к работе, а затем начала передачу панорамы окружающей поверхности, но через 14,5 секунд трансляция прекратилась. АМС передала только первые 79 строк фототелевизионного сигнала (правый край панорамы). Полученное изображение представляло собой серый фон без единой детали. То же самое повторилось со вторым телефотометром - однострочным оптико-механическим сканером. Впоследствии были выдвинуты несколько гипотез о том, что стало причиной внезапного прекращения сигнала с поверхности: предполагали коронный разряд в антеннах передатчика, повреждение аккумуляторной батареи и др. В наше время после уточнённых расчётов выдвинута версия, что причиной потери сигнала был уход орбитальной станции из зоны видимости антенны СА.

Орбитальная станция после отделения спускаемого аппарата выполнила 2 декабря 1971 года торможение и вышла на нерасчетную орбиту искусственного спутника Марса с периодом обращения 12 суток 16 часов 3 минуты (планировалась орбита с периодом обращения 25 часов. Расхождение фактического и запланированного периода обращения можно объяснить недостатком времени, который не позволил надлежащим образом оттестировать программное обеспечение системы автоматической навигации).
Более 8 месяцев орбитальная станция выполняла комплексную программу исследования Марса, совершив 20 витков вокруг планеты. АМС продолжала исследования до исчерпания азота в системе ориентации и стабилизации. ТАСС сообщил о завершении программы исследований Марса 23 августа 1972 года. В течение четырех месяцев поводились ИК-радиометрия, фотометрия, измерения состава атмосферы, магнитного поля и плазмы.

> Исследование Марса

История исследования Марса – планеты Солнечной системы. Изучите новые научные миссии, запуск космических аппаратов, спусков роверов на поверхность с фото.

Сегодня ученые всерьез обсуждают возможность доставить людей на Луну в 2020-х гг. Все зависит от разработки корабля Орион. Если с миссией все пройдет хорошо, то можно расширять интересы и концентрироваться на Марсе, исследование которого продолжаются уже десятки лет.

К планете отправили десятки миссий, но лишь третья часть увенчалась успехом. Первые попытки были простым пролетом, когда удавалось получить снимки по пути. Маринер-4 прибыл в 1965 году и получил первый кадр Красной планеты крупным планом. Давайте узнаем, как выглядит исследование планеты Марс.

Первый посадочный аппарат, исследовавший Марс

В 1971 году СССР сумели безопасно приземлить Марс-3. Удалось получить сведения о топографии, геологии и атмосфере. К сожалению, камеры отключились через 20 секунд после посадки. Детали получили уже от Маринера-9 НАСА. Новая информация подпитывала интерес аудитории, которая высматривала каналы, пирамиды и гуляющих марсиан. Но всего этого не оказалось.

В 1976 году прибыли Викинг 1 и 2, которые передавали информацию до 1982 года. С их помощью удалось провести ряд научных биологических экспериментов в марсианской почве, чтобы отыскать признаки жизни. Правда все находки были спорными.

В 1996 году отправили Mars Pathfinder. Это был важный момент, так как удалось спустить подвижный ровер. Он проанализировал почву, провел метеорологический обзор и передал множество фото окрестностей Марса.

Современные миссии, исследующие Марса

С 1999 года Mars Global Surveyor занимался созданием глобальной поверхностной карты Марса. Также он поведал о динамичности сезонов, перемене в погоде и наличии опасных пылевых бурь. Важную информацию передали Spirit и Opportunity, совершившие посадку в 2004 году.

Роверы путешествуют по Красной планете и отправили уже более 100000 кадров в высоком разрешении. Их внутренние лабораторные модули позволяют проводить анализ прямо на локации. Но это не последние миссии.

Сейчас исследователи концентрируются на человеческом запуске, планируемом в 2030-х гг. Уже идет подготовка к разработке колонии и даже набор добровольцев. На нашем сайте можно и дальше наблюдать за исследованиями Марса. Ниже указаны использованные для изучения планеты космические аппараты и знаменательные даты. Обязательно ознакомьтесь с остальными ссылками и качественными фото Марса и его спутников в высоком разрешении.

Знаменательные даты:

• 1877 г. – Асаф Холл замечает два марсианских спутника: Фобос и Деймос;
• 1965 г – Маринер-4 отправляет 22 снимка Красной планеты, впервые отобразил ее крупный план;
• 1976 г. – Викинги 1 и 2 изучают марсианскую поверхность;
• 1997 г. – Mars Pathfinder прибывает к планете и спускает первый поверхностный ровер;
• 2002 г. – Запускается миссия Марс Одиссей, нацеленная на глобальное изучение поверхности и поиск скрытого льда;
• 2004 г. – Роверы Spirit и Opportunity получают первые убедительные доказательства того, что в прошлом Марс располагал водой;
• 2006 г. – MRO выходит на орбитальный путь и отправляет снимки в высоком разрешении. Занимается изучением водной истории и сезонными переменами;
• 2008 г. – Феникс получает намеки на возможную обитаемость: наличие воды в жидком состоянии и благоприятная химия почвы;
• 2012 г. – Ровер Curiosity приземляется в кратере Гейла и находит условия, подходящие для древней микробной жизни;

Состав системы Марса

2 декабря 1971 года произошла первая в мире и единственная в советской космонавтике мягкая посадка спускаемого аппарата на Марс. На поверхности планеты оказался спускаемый аппарат автоматической межпланетной станции «Марс-3». Ее предназначением было исследовать Марс как с орбиты, так и непосредственно с поверхности.

Станция состояла из искусственного спутника и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией, в состав которой входил марсоход ПрОП-М («Прибор оценки проходимости — Марс»), представитель первой в мире линейки марсоходов. Второй такой же марсоход использовался на станции «Марс-2», спускаемый аппарат которой разбился при посадке.

Полет продолжался более полугода. Несмотря на то что ко времени прилета станции к планете началась большая пылевая буря, посадка прошла успешно. Спускаемый аппарат отделился от станции в 12.14 мск, после чего станция перешла на орбиту спутника Марса, где провела следующие 8 месяцев, а спускаемый аппарат направился к поверхности планеты.

От разделения до входа в атмосферу прошло около 4,5 часа. После входа началось аэродинамическое торможение аппарата, и, когда он затормозился до околозвуковой скорости, произошло раскрытие парашюта.

За 20-30 метров до поверхности парашют был уведен в сторону с помощью ракетного двигателя, чтобы не накрыть станцию, и включился тормозной двигатель мягкой посадки. От ударной нагрузки при соприкосновении с поверхностью планеты «Марс-3» защитило толстое пенопластовое покрытие.

Однако из-за пылевой бури связь со спускаемым аппаратом продлилась всего 20 секунд.

За это время удалось передать лишь фрагмент снимка, который был бесполезен в исследовательских целях. Станция же исправно совершила 20 витков вокруг планеты. 23 августа 1972 года сообщил о завершении программы исследований Марса.

«Марсу-2» — предшественнику «Марса-3» — повезло еще меньше. Станция обладала теми же техническими характеристиками, и ее полет проходил по той же схеме, но перед отделением спускаемого аппарата тот получил неверные установки из-за ошибки бортовой ЭВМ. В итоге он вошел в атмосферу под слишком большим углом и не успел затормозить на этапе аэродинамического спуска. Парашют в этой ситуации оказался бесполезным, и спускаемый аппарат разбился о поверхность Марса.

Он стал первым известным искусственным предметом на планете.

Орбитальная станция тем временем успешно вышла на орбиту и находилась там, как и вторая, до 23 августа 1972 года.

В 1974 году к Марсу было отправлено еще несколько советских станций, в том числе и «Марс-6», спускаемый аппарат которого должен был передавать данные непосредственно с поверхности планеты. Однако и эта попытка не увенчалась успехом — несмотря на верные расчеты, аппарат все же разбился. Однозначно определить причину этого не удалось — возможно, неудача оказалась вызвана превышением амплитуды колебаний аппарата в момент включения двигателей мягкой посадки из-за воздействия марсианской бури или отказом радиокомплекса.

Тем не менее до крушения аппарат успел передать данные о химическом составе атмосферы Марса, давлении, температуре.

Это были первые в мире данные о марсианской атмосфере.

Вслед за СССР на Марс стали отправлять космические аппараты США. В 1976 году станции Viking 1 и Viking 2 успешно сели на поверхность и выполнили запланированные исследования. В аппаратах для смягчения удара при посадке использовались три посадочные опоры с амортизаторами из алюминия. Viking 2 проработал до 1980 года, когда разрядились его аккумуляторы, первый поддерживал связь до 1982 года.

Следующий запуск был осуществлен только в 1997 году и снова США. Аппарат Mars Pathfinder успешно сел с помощью парашюта и амортизационных баллонов — подушек с воздухом, которые постепенно сдувались после посадки, — и в течение нескольких месяцев передавал данные на Землю.

В числе других успешных запусков США — аппараты Spirit, Opportunity, Phoenix, Curiosity. Opportunity и Curiosity передают информацию на Землю до сих пор.

Кроме СССР и США космический аппарат на Марс запустила Великобритания. Посадка Beagle 2 прошла успешно, но у него не раскрылись до конца солнечные батареи. Они закрыли антенну, и аппарат не смог выйти на связь.

Крушением обернулся в этом году запуск спускаемого аппарата Schiaparelli, осуществленный в рамках космической программы ExoMars, проводимой российской государственной корпорацией совместно с . Успешно отделившись 16 октября от орбитального модуля Trace Gas Orbiter (TGO), аппарат вошел в атмосферу Марса, но во время спуска сигнал от аппарата прервался.

Вскоре стало ясно, что Schiaparelli разбился о поверхность планеты.

Причиной гибели аппарата стал технический сбой, в результате которого оказалась неверно рассчитана высота и в итоге аппарат совершил свободное падение с высоты в 2-4 км.

Посадка на Марс заметно отличается от посадки на другие исследуемые небесные тела. Так, например, на Луне нет атмосферы, что обеспечивает прекрасную видимость, и гравитация ниже земной. У Венеры очень плотная атмосфера, это способствует мягкой посадке и эффективной работе парашютов. Правда, ее кислотность оборачивается серьезными трудностями для пребывания аппарата на планете, равно как и высокая температура.

На Марсе же атмосфера сильно разрежена, ее плотности не хватает для эффективного торможения. Кроме того, на Марсе случаются пыльные бури, на месяцы окутывающие планету.

Следующий отечественный запуск космического аппарата будет осуществлен в июле 2020 года, также в рамках программы ExoMars. «Роскосмос» предоставит ракету-носитель, спускаемый аппарат и поверхностную платформу, которая после посадки останется на месте и будет проводить исследования окружающей поверхности вокруг себя в течение земного года.

«Кто-то на Марсе сидит и не пускает»

Изображение, переданное с поверхности Марса автоматической марсианской станцией за 14,5 секунды

Soviet Academy of Sciences

Как запускались советские марсианские миссии, «Газете.Ru» рассказал их непосредственный участник, принимавший участие и в обеспечении первой мягкой посадки «Марса-3», академик Михаил Маров — заведующий отделом планетных исследований и космохимии Института геохимии и аналитической химии .

«С Марсом нам не везло, и одним из коллег был выдвинут тезис, что кто-то на Марсе сидит и нам препятствует. Это шутка, но у нас действительно была лишь одна успешная посадка, которая, к сожалению, происходила в период очень мощной глобальной пылевой бури. С одной стороны, аппарат совершенно не был рассчитан на боковые перемещения. С другой стороны, и мы это воспроизводили с профессором Селивановым в лаборатории, могла очень сильно повлиять электризация антенн и последовавший разряд.

В результате только мы начали передавать телевизионную картинку, как связь прервалась через 20 секунд. Американцы долго это замалчивали, но года три назад мой американский коллега, работавший тогда в Лаборатории реактивного движения, сказал мне:

«Да, мы совершенно точно принимали ваш сигнал с Марса».

Но признать факт нашей первой мягкой посадки на Марс они, конечно, не хотели и замолчали это. А наши средства массовой информации не очень это оценили, хотя это, конечно, было очень крупное достижение. Я пропадал тогда очень подолгу в НПО Лавочкина и самым тесным образом сотрудничал с разработчиком сценария посадки и всех систем Михаилом Рождественским.

Мы проводили имитационные эксперименты с поднятием аппарата на вертолете и имитации всего хода посадки с последовательным выходом парашютов и работой тормозных двигателей непосредственно у поверхности. Задача эта — архисложная, то, что наши конструкторы все это успели сделать буквально на кончике пера, — вызывает восхищение. То, что посадка на Марс очень сложная, в очередной раз показала неудача с аппаратом Schiaparelli, которая произошла почти полвека спустя и тоже из-за сбоя программного обеспечения.

«Марс-6» был еще одной попыткой посадки на Марс в 1973 году. К сожалению, аппарат не совершил мягкую посадку, но в отличие от «Марса-3» во время спуска он измерял напрямую параметры атмосферы. Это тоже было сделано впервые. Конечно, я испытываю удовлетворение от того, что мои приборы там стояли и эти работы нами, с коллегами, были выполнены. Аппарат проводил измерения вплоть до самой поверхности, но почему-то «примарсианивание» произошло при более высокой скорости, чем рассчитывали.

Еще был «Марс-7», но он совершил неудачный маневр и просто ушел из поля притяжения планеты.

А «Марс-5» вышел на околомарсианскую орбиту и эффективно работал примерно в течение трех месяцев, передавая весьма ценную информацию о планете. Общая беда — работа наших радиоэлектронных устройств. Была слаба электронная база, с этим связан целый ряд отказов, не только первых марсианских аппаратов, такая же судьба была у аппаратов «Фобос».

В 1988 году были запущены два аппарата, один был потерян по глупости — ошибка в программном управлении. Второй должен был сблизиться со спутником Фобос, но в процессе сближения произошел отказ бортового компьютера, аппарат был потерян, и задачу мы не выполнили.

То, что при посадке на Марс нужна комбинация парашютов и тормозных двигателей, ни у кого сомнения не вызывало. Так же как и то, что аппарат должен быть оснащен радиолокатором, который отслеживает высоту до поверхности и регулирует весь сценарий.

Весь вопрос в исполнении. Американцам везло гораздо больше… Великолепным достижением стала посадка марсохода Curiosity, который при снижении мог отслеживать горизонтальные перемещения… Кстати, сажать аппарат при помощи амортизационных баллонов, как это делал марсоход Pathfinder в 1997 году, было идеей советских конструкторов».

Исследование любой планеты – это научный процесс сбора, систематизации и сопоставления данных.

История изучения Марса

Исследование Марса началось ещё 3,5 тысячи лет назад в Древнем Египте. Вавилонские астрономы разработали ряд математических методов для предсказания положения планеты.

Первые телескопические наблюдения Марса были проведены Галилео Галилем в 1610 г. В течение XVII столетия астрономы обнаружили на планете различные детали поверхности. Первая карта Марса была опубликована в 1840 г. Позже астрономами были обнаружены спектральные линии молекул воды в атмосфере Марса; из-за этого открытия становится популярной мысль о возможности жизни на Марсе. В 1920-е годы был измерен диапазон температур марсианской поверхности и установлено, что поверхность Марса находится в экстремальных условиях пустыни. С 1960-х годов начались запуски автоматических межпланетных станций для изучения планеты, вначале с пролетной траектории, а затем с орбиты искусственного спутника и непосредственно на поверхности. В настоящее время Марс по-прежнему находится под наблюдением наземных телескопов, радиотелескопов и космических аппаратов, позволяющих исследовать поверхность планеты в широком диапазоне электромагнитных волн. Обнаружение на Земле метеоритов марсианского происхождения позволило исследовать химический состав поверхности планеты. Дальнейший прогресс в исследовании Марса связан с продолжением исследования планеты дистанционно управляемыми космическими аппаратами и осуществлением пилотируемого полёта на Марс.

В 1969г. организован Международный планетный патруль в составе семи обсерваторий, расположенных равномерно и недалеко от экватора. Цель патруля - наблюдение широкомасштабных атмосферных явлений и деталей поверхности планет и получение непрерывных серий снимков. Обсерватории патруля следят за облаками и пыльными бурями, а также сезонными изменениями поверхности Марса. Полученные изображения отражают марсианские сезонные изменения и показывают, что большинство марсианских пылевых бурь происходят, когда планета находится ближе всего к Солнцу.

Ведутся наблюдения за Марсом и с космического телескопа Хаббл. Но наш разговор сегодня об исследовании Марса автоматическими межпланетными станциями.

С 1960-х годов к Марсу было запущено много космических аппаратов. Самые известные из них: «Викинги», «Маринеры», «Марс» (советские космические аппараты), «Марс Глобал Сервейор», марсоходы «Соджонер» (1997 г.), «Спирит» (2004- 2010 гг.), «Опортьюнити» (с 2004 г. и до сих пор), «Кьюриосити» (c 2012 г.) и др.

«Маринер-4»

Американский «Маринер-3» стал первым космическим аппаратом, исследовавшим Марс с пролётной траектории. Эта автоматическая межпланетная станция предназначалась для проведения научных исследований Марса, передачи информации о межпланетном пространстве и о пространстве около Марса, получения снимков поверхности планеты и проведения эксперимента по радиозатмению Марсом сигнала со станции для получения информации об атмосфере и ионосфере. Космический аппарат совершил первый успешный облёт Марса и стал первым космическим аппаратом, который сделал снимки другой планеты с близкого расстояния и передал их на Землю. Правда, полученные снимки были не очень высокого качества, но «Маринер-4» установил, что атмосфера Марса по плотности не превышает 1 % земной и состоит в основном из углекислого газа. Атмосферное давление варьировалось от 4,1 до 7,0 миллибар (до этого предполагали, что атмосферное давление около 85 миллибар) и атмосфера Марса состоит в основном из азота. Дневная температура была −100 градусов по Цельсию.

«Маринер-9»

Этот аппарат стал первым искусственным спутником Марса. Станция была запущена 30 мая 1971 г. После завершения периода марсианских пылевых бурь аппарат стал отправлять на Землю чёткие фотоснимки поверхности Марса. Аппарат передал в общей сложности 7329 изображений около 80 % поверхности планеты. На изображениях были видны русла высохших рек, кратеры, огромные вулканические образования, гигантскую систему каньонов длиной свыше 4000 километров, свидетельства о наличии ветровой и водной эрозии и смещения пластов, погодные фронты, туман и ещё много интересных подробностей. Также были сфотографированы и спутники Марса, Фобос и Деймос. Эти открытия стали важной основой для планирования будущих полётов.

Спускаемый аппарат советской автоматический межпланетной станции «Марс-3» первым совершил посадку на Марс в 1971 г. Она была предназначена для исследования Марса как с орбиты, так и непосредственно с поверхности планеты. Аппарат передал панораму окружающей поверхности. На его борту был установлен вымпел с изображением герба СССР.

«Викинг»

Американские аппараты «Викинг» изучали Марс в течение нескольких лет (с 1976 года) как с орбиты, так и непосредственно на поверхности. Были проведены эксперименты по обнаружению микроорганизмов в грунте, не давшие положительного результата. Впервые был сделан химический анализ грунта и переданы фотографии поверхности. Посадочные аппараты длительное время вели наблюдения марсианской погоды, а по данным орбитальных модулей была составлена подробная карта Марса. Программа «Викинг» - космическая программа НАСА по изучению Марса на предмет наличия жизни на этой планете. «Викинги» впервые передали с поверхности Марса цветные фотографии высокого качества. На них видна пустынная местность с красноватой почвой, усеянная камнями.

Основными элементами в почве, по данным спектрометра «Викингов», были кремний (13-15 %), железо (12-16 %), кальций (3-8 %), алюминий (2-7 %), титан (0,5-2 %).

Оба аппарата взяли образцы почвы в качестве проб для анализа на наличие жизни - выявлена относительно высокая химическая активность грунта, но однозначных следов жизнедеятельности микроорганизмов обнаружить не удалось.

Вывод по результатам этих экспериментов: либо количество микроорганизмов в местах посадок «Викингов» ничтожно мало, либо их нет вообще. Аналогичные эксперименты в пустынных местностях на Земле однозначно указывали на наличие жизни.

Орбитальный зонд «Марс Одиссей»

«Марс Одиссей» - орбитальный аппарат НАСА, исследующий Марс. Аппарат был запущен 7 апреля 2001 г. Главная задача, стоящая перед аппаратом, заключалась в изучении геологического строения планеты и поиске минералов. Аппарат получил данные, свидетельствующие о крупных запасах воды на Марсе. По-видимому, в некоторых областях на глубине порядка 45 см залегает порода, состоящая из замёрзшей воды на 70 % по объёму. Позже это предположение было подтверждено и другими аппаратами, но окончательно вопрос о наличии воды на Марсе был решен в 2008 году, когда зонд «Феникс», севший вблизи северного полюса планеты, получил воду из марсианского грунта

Зонд «Феникс»

«Феникс» - посадочный модуль НАСА для изучения Марса, работавший в 2008 году. На его борту находился комплекс приборов, позволявших изучать геологическую историю воды, а также выявление условий, благоприятных для жизни микроорганизмов. Неофициальный лозунг проекта: «За водой!» Аппарат должен был ответить на три ключевых вопроса: пригодны ли полярные районы Марса для жизни, тает ли там периодически лед и как менялись погодные условия в зоне приземления в исторический период, а также исследовать особенности марсианского климата.

18 июня 2008 г. этот зонд нашёл лёд, который потом растаял. После тщательного исследования выяснилось, что лед был водяной.

Орбитальный зонд «Марс-экспресс»

«Марс-экспресс » - космический аппарат Европейского космического агентства, предназначенный для изучения Марса. 2 июня 2003 г. стартовал на космодроме «Байконур» с помощью ракеты-носителя «Союз-ФГ». Измерения приборов позволили получить ряд важных научных результатов, многие из которых только готовятся к научным публикациям. Впервые обнаружен водяной лёд в южной полярной шапке в конце марсианского лета. «Марс-экспресс» обнаружил в атмосфере Марса метан, что может свидетельствовать о наличии жизни на планете (метан не может долго находится в марсианской атмосфере, следовательно его запасы пополняются либо в результате жизнедеятельности микроорганизмов, либо вследствие геологической активности). Для поддержания его количества в атмосфере на Марсе должен быть источник метана. Таким источником могла бы быть тектоническая деятельность. Благодаря снимкам косморобота, учёные смогли сконструировать и представить трёхмерные модели марсианских ландшафтов.

Станция обнаружила плотные облака из сухого льда, которые отбрасывают тень на поверхность планеты и даже влияют на её климат.

Что сейчас?

На орбитах вокруг Марса работают три искусственных спутника:

• «Марс Одиссей» , орбитальный аппарат НАСА, исследующий Марс. Главная задача, стоящая перед аппаратом, заключается в изучении геологического строения планеты и поиске минералов (с 24 октября 2001 года). Аппарату удалось получить данные, свидетельствующие о крупных запасах воды на Марсе.
• «Марс-экспресс» , космический аппарат Европейского космического агентства, предназначенный для изучения Марса (с 25 декабря 2003 г.)
• , многофункциональная автоматическая межпланетная станция НАСА, предназначенная для исследования Марса, (с 10 марта 2006 г.). Запущен 12 августа 2005 г. с космодрома на мысе Канаверал. Содержит ряд научных приборов: камеры, спектрометры, радары, которые необходимы для анализа рельефа, поиска минералов и льда на Марсе. Телекоммуникационная система спутника передаёт Землю данных больше, чем все предыдущие межпланетные аппараты вместе взятые. Кроме того, используется в качестве сильного спутника-ретранслятора для других исследовательских программ.

В настоящее время на поверхности Марса работают марсоходы: «Оппортьюнити» и «Кьюриосити».

• Поиск и описание разнообразия горных пород и почв, которые свидетельствуют о прошлой водной активности планеты, поиск образцов с содержанием минералов.
• Определение распространения и состава минералов, горных пород и почв, которые окружают место посадки.
• Определить, какие геологические процессы сформировали рельеф местности и химический состав.
• Проведение наблюдений за поверхностью, сделанных при помощи инструментов Марсианского разведывательного спутника.
• Поиск железосодержащих минералов.
• Классификация минералов и геологического ландшафта, а также определение процессов сформировавших их.
• Оценка условий, которые могли бы быть благотворны для зарождения жизни на Марсе.

«Кьюрио́сити» - автономная химическая лаборатория. Аппарат должен будет за несколько месяцев пройти от 5 до 20 километров и провести полноценный анализ марсианских почв и компонентов атмосферы.

Дальнейшее изучение Марса

Дальнейшее изучение Марса связано с двумя основными направлениями: продолжением исследования планеты космическими аппаратами и осуществление пилотируемого полёта на Марс .

• «MAVEN» - аппарат НАСА, планируемый к запуску в 2013 году для изучения атмосферы.
• «Mars Science Orbiter», «Миссия по обнаружению газа на Марсе» - запуск назначен на январь 2016 года.

Также отправку миссий планирует Индия и Китай.

Еще многие сотни лет назад Марс привлекал внимание и ученых, и обывателей со всего мира. Ему поклонялись, его боялись, но всегда хотела узнать, что он в действительности из себя представляет. Со времен, когда люди начали исследование Марса, прошло не так много времени, но накопленный научный материал уже позволяет составить представление о том, что это за планета.

Причины научного интереса

Среди планет солнечной системы Марс считается наиболее близким по условиям к Земле, однако главные вопросы относительно этой планеты еще не решены.

• На поверхности Марса раньше было много воды в жидком состоянии, а климат можно было назвать теплым. Затем произошло нечто, из-за чего водоемы на планете исчезли, а климат резко стал сухим. Ученые хотят выяснить причины произошедшего, это стало основной целью исследования Марса.
• Второй важнейшей целью исследований Марса является построение его детальной модели. Сейчас ничего не известно о внутреннем Марса, почти нет данных о поверхности планеты, физических и химических процессах. Это важнейшие данные для понимания перспектив использования Марса.
• Третья цель исследования связана с поиском ответа на вопрос — есть ли на Марсе, и если нет, то существовала ли когда-то.
• Последней целью является освоение планеты. Марс представляется наиболее подходящей для освоения и в будущем.

Исследование Марса с помощью телескопов

В 1610 Галилео Галилей положил основу изучения планеты, проведя первое исследование Марса с помощью созданного им же телескопа. Тогда впервые были обнаружены и зафиксированы такие особенности рельефа, как вулканы и марсианские каналы.

Последователями Галилея были открыты следующие факты о планете:

• Ученые увидели пятно моря Сырт. Наблюдения за ним позволили вычислить, что год на Марсе длится 687 земных суток, а полный оборот планета совершает за 24,5 часа.
• Были обнаружены полярные ледяные шапки и зависящие от времени года периоды их таяния.
• Были созданы первые карты Марса.
• Наблюдения за преломлением света в атмосфере Марса позволили предположить наличие воды в его атмосфере.
• Обнаружены Марса – Фобос и Деймос.

Дистанционные исследования Марса с помощью космических аппаратов

Благодаря космическим исследованиям планеты в 1920-е годы удалось установить, что на всей территории Марса преобладают суровые пустынные условия. Уже тогда стало ясно, что человеку будет тяжело освоить территории планеты, в отличие от техники, которую можно создать подходящей для нахождения там.

Советский зонд Марс-1 стал первым, созданным аппаратов, целью которого было достичь поверхность Марса для научных исследований. Но миссия потерпела неудачу. С 1960 по 1969 годы три зонда вышли из строя еще на старте, три не вышли на околоземную орбиту, один не был способен приземлиться на территорию Марса. Два зонда оказались недееспособны, когда достигли орбиты планеты.

В программу исследования Марса СССР входили не только спускаемые аппараты, но и орбитальные зонды. Их целью было достижение орбиты Марса и отправление сигналов на Землю, в том числе и передача фото поверхности планеты, данных о радиации и атмосфере. Однако все зонды такого типа рано или поздно пропадали с локаторов советских ученых.
После первых неудач СССР разработали более многофункциональные автоматические аппараты, Марс-2 и Марс-3. Цель этих машин заключалась в курсировании вокруг Марса и совершении посадки. Запуск состоялся в 1971 году, сигналы с машин поступали до марта 1972 года, позволив советским ученым таким образом собрать хороший научный материал: 60 фотографий, позволяющим воссоздать рельеф Марса, узнать особенности гравитации и магнитных полей планеты.

После удачных запусков СССР отправляли еще 4 зонда, 3 из которых отправили данные на Землю. Марс-4 пролетел по радиусу планеты на расстоянии 2200 км, впервые была зафиксирована ионосфера марсианских ночей.

Программы НАСА

История исследования Марса для НАСА началась в 1964 году, когда были запущены два космических аппарата. Успешным оказался второй, Mariner 4, который в 1965 пролетел мимо планеты и сделал первое фото Марса крупным планом. Кроме того, расположенный на аппарате магнитофон передал ученым информацию об ударных кратерах. В ходе этой первой успешной миссии были собраны данные для подготовки новых машин для отправления на Марс.

В следующие года на основе исследований 1964 года были сделаны попытки отправки зондов, однако удачным оказалась только отправка Mariner 9, который впервые успешно вышел на орбиту Марса. Однако во время прибытия к Марсу его ожидала песчаная буря, не позволяющая детально исследовать планету. В этот период аппарат занимался изучением спутника с помощью космических аппаратов. Были сделаны важные открытия, связанные с Фобосом.

Когда погода на планете наладилась, аппарат сделал первые качественные фото, доказавшие, что на Марсе когда-то могла течь вода. Также был обнаружен вулкан, названный Олимпом, — это самая высокая гора в Солнечной системе.

Программа Viking

В 1975 году в рамках этой программы были запущены корабли Viking 1 и 2. Это были первые аппараты, успешно приземлившиеся и работавшие на поверхности Марса.
Учеными были заданы следующие задачи наблюдения и передачи данных о Марсе: фиксация метеорологических, сейсмических и магнитных свойств планеты, а также отчеты о биологических экспериментах на борту Викинга.

Были обнаружены устья рек, размытые долины, признаки выпадения дождей в прошлом. Некоторые из данных даже свидетельствуют о наличии признаком микробной жизни на Марсе.

Станция Марс Масфайндер

4 июля 1997 года американский корабль Марс Масфайндер приземлился на марсианской станции. На своем борту он привез первого робота для изучения поверхности планеты. Аппарат кроме того проверял в действии множество новых технологий: систему подушек безопасности, автоматические системы предотвращения препятствий. Данный аппарат стал подготовкой к более масштабному исследованию.

Mars Global Surveyor

Этот новый космический аппарат, запущенный 12 сентября 1997 года, стал первым полностью успешным проектом за последние двадцать лет. Первый этап работы аппарата, начавшийся в 1999 году, заключался в первичной картографической экспедиции и продлился один марсианский год, что равняется двум земным.

Полученные в ходе этого исследования данные превосходили по качеству и количеству информацию, полученную за весь период научного изучения Марса. В данный момент эти данные находятся в общем доступе.

Этот аппарат продолжил исследование водного вопроса планеты. Благодаря ему ученые выдвинули следующую гипотезу: на марсе есть вода в жидком виде, но она сосредоточена под поверхностью воды. Однако иногда происходит ее выход на поверхность, что приводит к появлению размытых каналов и оврагов.

Продолжались и изучения магнитного поля Марса. Были получены данные, свидетельствующие о локализации источников магнитного поля не в ядре планеты, а в ее коре.
В 2006 аппарат потерял связь с Землей, и что с ним сейчас – до сих пор неизвестно.

Марс Одиссея и Марс Экспресс

В 2001 году Марс Одиссея прибыл на Марс с целью обнаружить воду на планете. Уже в следующем году аппарат обнаружил большое количество водорода, что свидетельствует о нахождении больших залежей льда в нескольких метрах от поверхности под землей.

В 2003 Европейское космическое агентство запускает с Байконура Марс Экспресс, оснащенный механической рукой и спектрометром, что позволило машине исследовать почву под поверхностью для поиска биосигналов. Как и предыдущие исследования НАСА, Марс Экспресс подтвердил наличие водяного пара и углекислого газа на южном полюсе планеты. Позже были найдены 2 американских аппарата, утративших связь с Землей.

Орбитальное распознавание Марса

В 2005 под руководством Локхида Мартина в Лаборатории реактивного движения был построен многоцелевой космический корабль стоимостью 720 миллионов долларов. В 2006 он достиг марсианской орбиты.

Этот современный аппарат и сегодня занимается анализом почвы и рельефом благодаря чувствительным камерам на борту. Он изучает марсианскую погоду, тестирует телекоммуникационные системы, служит передатчиком информации с поверхности планеты.

К последним его целям относится работа в качестве спутника для новейших миссий на Марсе.

Фобос-Грунт

Фобос-Грунт – это миссия Роскосмоса, начатая 8 ноября 2011. Ее цель состояла в извлечении образца Фобоса для его дальнейшего отправления на Землю и размещении на орбите Марка китайского зонда. Однако миссия потерпела поражение и аппарат не смог выйти за пределы околоземной орбиты.

Curiosity марсоход и орбитальная миссия MAVEN

В 2012 году на Марс высадился марсоход Curiosity. Он привез на Марс инструменты и аппаратуру, предназначенную для поиска условий для жизни на планете.

Для передачи информации НАСА так же был запущен MAVEN, который сейчас находится на орбите Марса и помогает поддерживать связь между техникой на Марсе и учеными на Земле.

Миссия Орбита Марса

В 2014 году на орбиту Марса был успешно доставлен Мангальян, первый в истории азиатский аппарат, успешно показавший себя в исследовании Марса.

Помимо главной цели – демонстрации развивающихся восточных технологий, аппарат изучает атмосферу Марса и передает данные о ней на Землю. Главное достижение проекта — его низкая цена, 71 млн. долларов.

Другие попытки азиатских стран принять участие в программе изучения Марса, оказались неудачными и были предприняты Китаем и Японией.

Ситуация в настоящее время

1. Всего к Марсу было отправлено 44 миссии. Из них 16 успешных, 7 – частично успешных, 21 – неудачных.
2. На орбите Марса расположены 6 космических аппаратов: 3 американских, европейский, индийский и российско-европейский.
3. На поверхности планеты работают 2 американских марсохода
4. Главное направление работы сегодня – изучение биологических следов на Марсе и перспектив жизни на нем.

Дальнейшие планы в изучении Марса

Следующее сближение Марса и Земли произойдет в 2020 году. Все страны-участники марсианской программы активно готовятся к этому моменту.

• Создание разведочного аппарата для экипажа «Орион». Данный аппарат призван изучить условия пребывания астронавтов на Марсе, подготовить следующие шаги для освоения Марса как места обитания человека. В данный момент проводится подготовка людей для будущей отправки на Марс, изучаются всевозможные сложности от технических, до психологических. Старт миссии разведывательного аппарата назначен на 2020 год. Момент отправления человека назначен на 2030 год.
• Второй этап российско-европейской миссии проекта ExoMars. В 2020 также планируется доставка на поверхность планеты нового марсохода
• Индия планирует доставить на орбиту Марса свой второй зонт
• Китай хочет стать полноправным участником марсианской программы и отправить свой зонд и марсоход.
• ОАЭ и США готовят совместную миссию по отправке аппарата Mars Hope
• В 2022 Япония планирует запустить программу, позволяющую доставить на Землю грунт с Фобоса и Деймоса.
• 2024 назначен годом отправки российского аппарата по сбору образцов грунта со спутников Марса.

Таким образом, история исследования Марса – это сложный путь побед и поражений, ведь каждая третья миссия заканчивалась неудачей. Даже сейчас не все проекты оказываются успешными, и дорогое оборудование, в которое вложены силы многих ученых, становится очередным космическим мусором.

Тем временем отправление на Марс человека намечено уже на 30-е годы. Ученым всего мира нужно объединить усилия, чтобы первый полет человека стал мировым достижением, а не трагедией. Ведь заселение космоса открывает огромные перспективы существования человечества в целом.