Реферат: Исследование планеты Марс с помощью космических аппаратов
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.
Однако были и удачные пуски. Так, 7 ноября 1996 года стартовала американская АМС MarsGlobalSurveyor (MGS). Это был аппарат для глобальной съёмки и спектрометрирования поверхности Марса, а также для составления карты рельефа планеты с целью выбора мест посадки будущих пилотируемых и автоматических 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 СО2 и ледяных облаков;
- установить большую роль пыли в изменениях, происходящих на поверхности планеты.
Однако споры относительно природы Великой Северной равнины и существования на ней в прошлом океана продолжаются.
|
Комплект научной аппаратуры, стоящий на "Nozomi", дополняет те приборы, которые сейчас работают на орбите спутника Марса на КА MGS. Однако MGS изучает главным образом поверхность планеты и нижние слои атмосферы, а японский аппарат будет изучать верхние слои атмосферы и ионосферу, измеряя, каков уходящий поток атомарного кислорода, водорода и дейтерия. Станция также изучит структуру, состав и динамику ионосферы, возникающей в результате бомбардировки "солнечным ветром", а также магнитное поле Марса.
И, наконец, наиболее успешный на сегодняшний день завершённый американский проект – MarsPathfinder (MPF). Это был экспериментальный аппарат для отработки техники мягкой посадки на Марс и проведения научных исследований при помощи 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).
Своё имя ровер получил в честь аболиционистки времён Гражданской войны в США Соджорнер Трус. Сам ровер напоминает детскую игрушку: он имеет 65 см в длину, 48 см в ширину и 30 см в высоту 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 м2 , за день ровер может иметь до 0,1 КВт·час энергии. Есть запасные литий-хлорные аккумуляторы.
Начав работу 6 июля, ровер взял пробы грунта и исследовал химический состав нескольких близлежащих камней. Кроме того, с помощью цветной стереокамеры спускаемого аппарата на Землю было передано несколько тысяч снимков панорамы места посадки.
3 августа закончился расчётный месячный срок работы станции на поверхности Марса. За это время посадочным аппаратом станции MPF на землю было передано 1,2 Гбит данных, в том числе 9669 снимков деталей марсианского ландшафта. За 30 дней ровер прошёл 52 метра по поверхности Марса, выполнил 9 анализов грунта и 3 – камней и передал 384 снимка.
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";