ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ

Марс принимает гостей

До недавнего времени наши представления о строении и рельефе поверхности Марса основывались на астрономических наблюдениях. На помощь астрономам пришла космическая техника. Сначала американские космические аппараты "Маринер-4", а затем "Маринер-6" и "Маринер-7" сфотографировали часть планеты с близкого расстояния. Однако, пролетая мимо Марса, аппараты находились вблизи планеты слишком мало времени. Возможности фотографирования Марса с
орбит его искусственных спутников значительно шире.

Вот почему "Маринер-9" и советские автоматические межпланетные станции "Марс-2" и "Марс-3" оказались вскоре на околопланетных орбитах.

Обе советские космические станции были отправлены к Марсу весной 1971 г. Им предстояло преодолеть около 500 млн. км. Полгода длился межпланетный перелет. И вот настал момент, когда мир узнал: советский вымпел на Марсе!

При подлете к "красной планете" от автоматической станции "Марс-2" была отделена капсула, доставившая на поверхность Марса вымпел с изображением Герба Советского Союза. Сама станция замедлила свое стремительное движение и перешла на орбиту искусственного спутника Марса.

А "Марс-3" в это время только приближался к далекой планете. Когда планету и станцию разделяло всего 70 тыс. км, началась последняя коррекция траектории. При этом все операции космический аппарат должен был выполнить самостоятельно, без подсказок с Земли. Несколькими днями раньше то же самое проделал "Марс-2". Теперь наступила очередь "Марса-3".

Чтобы поддерживать связь с Землей, чашу установленной на станции передающей антенны нужно было направить на нашу планету. Поэтому первой операцией, проведенной около Марса, была ориентация в пространстве. Ориентирами служили Солнце и звезда Канопус. Реактивные микродвигатели развернули аппарат таким образом, что светила попали в солнечный и звездный датчики. Теперь антенна станции смотрела точно на Землю. Заботу о сохранении найденного положения взяли на себя микродвигатели стабилизации.

Наступило время вступить в действие навигационной космической системе. Ей предстояло определить расстояние до Марса и направление на центр диска планеты.

Зная действительную величину отдаленного предмета, легко определить расстояние до него по его кажущимся с этого расстояния размерам. Диаметр Марса давно известен. Поэтому, когда диск планеты полностью занял окошко специального оптического прибора, это означало, что до Марса оставалось заданное расстояние. Органы чувств станции передали полученную информацию ее мозгу - бортовой вычислительной машине.

Начались расчеты. После коррекции станция должна была выйти на траекторию, проходящую в 1500 км от поверхности планеты. Учитывая это, машина определила, куда должно быть направлено сопло двигательной установки, и отдала микродвигателям ориентации приказ развернуть станцию. Одновременно вычислительная машина сообщила программно-временному устройству, когда и на сколько времени оно должно включить двигатель. Точно в назначенный момент струя раскаленных газов, вырвавшихся из сопла, передвинула станцию на новую траекторию. Последняя поправка в полет станции была внесена.

В первые минуты движения по новой траектории межпланетный робот должен был сориентироваться в пространстве. Солнце и Канопус вновь подсказали станции, как ей нужно повернуться, чтобы остронаправленная антенна опять обратилась к Земле.

Сеанс коррекции длился более часа. Все это время связь со станцией была прервана. Земля не сразу услышала ее сигналы даже после того, как заработал передатчик станции. Ведь расстояние, разделяющее ее и Землю, было таково, что радиосигнал, летящий к нам со скоростью света, преодолевал его целых 8 мин. Это одна из причин передачи управления станцией на заключительном участке межпланетного полета в ее "собственные руки".

Сразу после коррекции траектории от межпланетной станции "Марс-3" отделился спускаемый аппарат. Он начал самостоятельный полет. Некоторое время спускаемый аппарат и станция летели рядом. Затем автоматически включился двигатель спускаемого аппарата и перевел его на траекторию встречи с планетой. Собственная система автоматической управления развернула аппарат таким образом, что угол между его продольной осью и встречным потоком газов марсианской атмосферы стал равен заданному.

До входа в атмосферу аппарат летел долго. Только через четыре с половиной часа большой конический щит, или защитный конус, закрывающий спереди весь спускаемый аппарат, коснулся газовой оболочки планеты.

Атмосфера Марса очень разрежена, а в верхних слоях ее плотность совсем незначительна. Поэтому ворвавшийся сюда аппарат, несмотря на огромную скорость, вначале почти не испытывал сопротивления. Однако по мере снижения аппарата атмосфера планеты становилась все плотнее, а ее напор на защитный конус - все сильнее. Сопротивление атмосферы замедлило скорость снижения, и перегрузки начали уменьшаться. Сработал датчик перегрузок. По его команде пороховой реактивный двигатель извлек вытяжной парашют из парашютного контейнера. Маленький купол потянул за собой большой. Скорость снижения упала, но все еще превышала скорость звука. Купол основного парашюта сначала был раскрыт не полностью. Это спасло его от разрыва встречным напором марсианского "воздуха". Ставший ненужным, вытяжной парашют отделился от основного, и собственный двигатель увел его в сторону.

Схема спускаемого аппарата "Марс-3" : 1 - парашютный контейнер; 2 - двигатель ввода вытяжного парашюта; 3 - антенны связи с орбитальной станцией ; 4 - двигатель увода спускаемого аппарата; 5 - приборы и аппаратура системы автоматического управления; 6 - основной парашют; 7 - автоматическая марсианская станция; 8 - аэродинамический тормозной конус; 9 - антенна радиовысотомера.

Но вот движение аппарата еще более замедлилось, и по команде программно-временного механизма полностью раскрылся основной парашют. Защитный конус, отделившись, упал вниз, а на спускаемом аппарате раскрылись антенны радиовысотомера системы мягкой посадки.

Поверхность планеты стремительно приближалась. Когда до нее осталось не более 30 м, специальный реактивный двигатель увел в сторону купол основного парашюта, чтобы его огромное полотнище не накрыло собой аппарат. Тем временем программно-временной механизм включил двигатели мягкой посадки. Последнее торможение. Отработав заданное время, двигатель мягкой посадки отлетел в сторону. Еще мгновение - и аппарат коснулся поверхности Марса.

Программно-временной механизм продолжал работать. По его команде через полторы минуты открылись телевизионные камеры и лепестки передающих антенн. Космический аппарат впервые в истории человечества послал сигнал с поверхности Марса.

А где же находилась в это время межпланетная станция "Марс-3"? Доставив спускаемый аппарат в нужную точку околопланетного пространства и избавившись от своего пассажира, станция продолжала приближаться к Марсу. Однако ее путь проходил мимо планеты. "Марс-3" следом за "Марсом-2" должен был стать еще одним искусственным спутником Марса. Для этого необходимо было замедлить движение станции, причем сделать это тогда, когда она ближе всего подойдет к планете.

Началась подготовка к торможению. Опять Солнце и Канопус помогли станции найти выглядевшую отсюда маленькой звездочкой Землю. Затем около часа станция рассказывала о своем самочувствии. К концу ее доклада Марс был уже совсем близок. Теперь ориентироваться по. планете было значительно легче, чем во время последней коррекции траектории. Снова бортовая вычислительная машина выдала команды на развороты станции. В расчетное время включилась тормозная двигательная установка, и "Марс-3", плавно обогнув планету, стал ее новым спутником.

Радиосигнал спускаемого аппарата с поверхности Марса был послан именно тогда, когда станция "Марс-3" пролетала над местом посадки аппарата.

Однако этот сигнал направился к Земле не сразу. Для преодоления огромного расстояния, разделяющего планеты, необходимы мощные радиопередатчики. Они были установлены на межпланетных станциях "Марс-2" и "Марс-3". Оборудовать небольшой спускаемый аппарат столь же мощным передатчиком, потребляющим много электроэнергии, и тяжелой антенной было нецелесообразно. Кроме того, во время передачи антенна космического аппарата должна быть направлена на Землю. На поверхности Марса осуществить такую ориентацию антенны было бы значительно труднее, чем на движущейся в космическом пространстве межпланетной станции.

Поэтому инженеры построили в космосе своего рода радиомост. Мост этот как бы опирался на три опоры: планету Марс, автоматическую станцию "Марс-3" и Землю. Сигнал спускаемого аппарата улавливался антеннами "Марса-3", фиксировался в его запоминающем устройстве, а затем в очередных сеансах связи передавался на Землю.

Создатели межпланетной станции хорошо представляли трудности посадки на неизведанную планету. Они знали, что на Марсе случаются пыльные бури, и постарались защитить аппарат от ветров. Но предугадать заранее, что в сентябре на планете разразится шторм небывалой силы, который на много месяцев затянет пыльной пеленой весь Марс, специалисты не могли.

Общий вид автоматической межпланетной станции "Марс-3".

"Красная планета" встретила посланца Земли негостеприимно. Марс словно вспомнил о воинственном божестве, подарившем ему свое имя. Ветер дул со скоростью свыше 100 м/с, и спускаемый аппарат могло понести над поверхностью с той же скоростью. Может быть, поэтому передача с поверхности Марса длилась всего 20 с, а пыльная завеса не позволила телевизионным камерам показать нам марсианскую панораму.

Итак, в 1971 г. Марс, как и Луна, обрел спутников, созданных рукой человека.

Почему же столь большое внимание в программе изучения небесных тел Солнечной системы уделяется их искусственным спутникам? Основное достоинство исследований с околопланетных орбит заключается в том, что только со спутника можно "охватить взглядом" большую часть поверхности изучаемой планеты, только со спутника можно рассматривать ее по частям и целиком, как небесное тело.

Даже систематические длительные измерения параметров орбит искусственных спутников, наблюдения за характером их изменений могут дать ценнейшие сведения о небесном теле.

Работу на орбитах "Марс-2" и "Марс-3" начали с фотографирования планеты. На станциях было установлено по две фотокамеры с различными объективами. Одна из них получала снимки больших участков поверхности, а другая, с небольшим углом зрения, позволяла различать на снимках мелкие детали рельефа.

Станции фотографировали Марс с различных расстояний и через разноцветные светофильтры. Экспонированная пленка проявлялась на борту станций, а затем с помощью телевизионных камер полученное изображение передавалось на Землю.

Ученые наделили "Марс-2" и "Марс-3" многими исследовательскими профессиями. На спутниках были установлены различные научные приборы. Одни из них "нарисовали тепловой портрет" Марса - карту распределения температур по поверхности и на некоторой глубине в грунте планеты, другие уточнили состав и плотность ее атмосферы, третьи подробно рассказали о рельефе "красной планеты".

Летом 1973 г. к Марсу направились уже не две, а четыре советские автоматические станции-"Марс-4, 5, 6 и 7". Перед космическим десантом стояли сложные задачи: исследовать планету с пролетной траектории и с орбиты ее искусственного спутника, доставить на ее поверхность посадочный аппарат.

В начале 1974 г., преодолев расстояние около 460 млн. км, межпланетные станции "Марс-4" и "Марс-5" достигли окрестностей Марса. 10 февраля станция "Марс-4" прошла на расстоянии 2200 км от его поверхности. При этом она сфотографировала планету и передала изображение на Землю. Через два дня "Марс-5" вышел на орбиту искусственного спутника Марса. А две другие участницы невиданного группового межпланетного перелета - станции "Марс-6" и "Марс-7" - в это время только приближались к цели своего путешествия.