Фрагменты ежегодника БСЭ позаимствованы с сайта http://epizodsspace.narod.ru
Наши благодарности.
Перейти к БСЭ 1974АМС "Марс". Автоматические межпланетные станции "Марс-4", "Марс-5", "Марс-6" и "Марс-7", запущенные в июле - августе 1973 г. (см. Ежегодник БСЭ 1974 г.), провели в 1974 г. комплексное исследование планеты Марс. Станция "Марс-4" фотографировала Марс с пролетной траектории. Искусственный спутник Марса (ИСМ) станция "Марс-5" передала на Землю новые сведения о планете и окружающем ее пространстве; с орбиты спутника получены высококачественные фотографии марсианской поверхности, в т. ч. цветные. Спускаемый аппарат (СА) станции "Марс-6" совершил посадку на планету, впервые передав на Землю данные о параметрах марсианской атмосферы, полученные во время снижения. АМС "Марс-6" и "Марс-7" исследовали космическое пространство с гелиоцентрической орбиты.
Схема полета АМС "Марс-4", "Марс-5", "Марс-6" и "Марс-7" отличалась от схемы полета предыдущих станций серии "Марс" - "Марс-2" и "Марс-3". Скорость, которую необходимо сообщить космическому аппарату, чтобы он достиг Марса, и, соответственно, выводимый на межпланетную траекторию полезный вес меняются в зависимости от момента старта. Взаимное расположение Земли и Марса в 1973 г. требовало, чтобы скорость полета станции была более высокой, чем в 1971 г., когда к Марсу стартовали советские станции "Марс-2" и "Марс-3", а также американский аппарат "Маринер-9". Вес полезной нагрузки при использовании той же ракеты-носителя получался меньше. Поэтому для АМС, стартовавших в 1973 г., была принята иная схема полета. Задачи доставки СА и создания ИСМ возлагались на станции разного типа. Станции одного типа предназначались для перевода на орбиту ИСМ и не имели в своем составе СА, вместо которого на борту размещались научные приборы для исследования планеты и космического пространства с орбиты искусственного спутника, а также запас топлива, требующийся для перевода станций на эту орбиту и коррекции последней в случае необходимости. Задача станций другого типа состояла в доставке к Марсу СА (экономия веса достигалась за счет отказа от торможения орбитального аппарата (ОА), что обусловило уменьшение запасов топлива на борту станции). Вместе с тем на этих станциях размещался комплекс научных приборов в основном для разносторонних исследований межпланетного пространства.
Приблизительно за двое суток до прилета каждая станция входила в сферу действия Марса. За определенное до момента наибольшего сближения с планетой время положение АМС относительно Марса измерялось с помощью специального оптико-электронного прибора, установленного на борту каждой станции. Результаты измерений отрабатывались бортовой цифровой вычислительной машиной (БЦВМ), которая рассчитывала параметры последней коррекции и управляла ее исполнением. Дальнейшие этапы полета станций были различны. АМС "Марс-4" и "Марс-5" двигались по гиперболической траектории сближения с планетой. В районе перицентра двигательная установка сообщила АМС "Марс-5" необходимый тормозной импульс и станция вышла на орбиту вокруг Марса, став ИСМ. "Марс-4", проведя исследование и фотографирование с пролетной траектории, продолжала полет но гелиоцентрической орбите, не переходя на ареоцентрическую вследствие нарушения в работе одной из бортовых систем. От "Марса-6" и "Марса-7" после выполнения последней коррекции были отделены спускаемые аппараты, а сами станции совершили пролет мимо Марса. Отделенный на расстоянии ~46 000 км от планеты СА станции "Марс-6" получил от своей двигательной установки импульс для выхода на "попадающую" траекторию, которая обеспечивала посадку в заданном районе. Приблизительно через 3,5 часа после разделения спускаемый аппарат вошел в атмосферу Марса со скоростью 5600 м/сек (Н вх ~100 км, Q ВХ = - 11,7 + 1,5°). После аэродинамического торможения по достижении скорости ~ 600 м/сек была введена в действие парашютная система (расчетная высота введения ПС - Н = 5-10 км). СА достиг поверхности Марса в районе с номинальными координатами. 23,9° ю. ш. и 19,5° з. д. По номенклатуре Международного Астрономического Союза эта область носит название Pyrrhae Region. Информация с СА во время его аэродинамического торможения и спуска на парашюте ретранслировалась через ОА на Землю. В непосредственной близости от поверхности радиосвязь с СА прекратилась. Весь участок спуска - от входа в атмосферу и аэродинамического торможения до снижения на парашюте включительно - проходил в соответствии с программой и продолжался 5,2 мин. СА станции "Марс-7" не был переведен на траекторию попадания.
АМС "Марс-4" и "Марс-5" конструктивно аналогичны и представляют собой орбитальные аппараты, в которых находятся системы и агрегаты, обеспечивающие работу станций на всех этапах полета. Здесь размещены приборная часть, двигательная установка, панели солнечных батарей, параболическая остронаправленная и малонаправленные антенны, радиаторы холодного и горячего контуров системы обеспечения теплового режима. Основным конструктивным элементом, к которому крепятся агрегаты, является блок топливных баков двигательной установки. Научная аппаратура устанавливается в верхней части блока баков. На станциях "Марс-6" и "Марс-7" (рис. 5, 6), в отличие от "Mapса-4" и "Марса-5", научная аппаратура расположена на коническом переходном элементе, соединяющем приборный отсек и блок баков; на верхней части блока размещается СА. В спускаемый аппарат входят автоматическая марсианская станция, приборно-парашютный контейнер и аэродинамический тормозной конус. В верхней части аппарата расположена соединительная рама, стыкующая СА с ОА. На раме размещены двигательная установка для увода СА и агрегаты ряда систем.
Приборно-парашютный контейнер установлен непосредственно на верхнюю часть марсианской станции. В нем размещены вытяжной и основной парашюты, двигатель ввода вытяжного парашюта и тормозная двигательная установка мягкой посадки, антенны радиовысотомера, антенны связи с ОА и часть научной аппаратуры.
Автоматическая марсианская станция представляет собой герметичный приборный отсек, в котором находятся блоки бортовых систем (радиотелеметрического комплекса, систем управления, систем терморегулирования, энергопитания) и блоки научных приборов. Для поглощения энергии, возникающей при соприкосновении с поверхностью планеты, марсианская станция оборудована специальной амортизационной системой. Снаружи установлены научные приборы с механизмами их выноса, антенны радиокомплекса, система приведения станции в рабочее положение после посадки. К нижней части станции крепится аэродинамический тормозной конус, служащий для гашения скорости при входе в атмосферу и защиты аппарата от аэродинамических и тепловых нагрузок при торможении. На кольцевом штангоуте основания конуса установлены двигатели закрутки аппарата для его стабилизации до входа в атмосферу и двигатели останова закрутки при входе в атмосферу. Необходимая последовательность работы систем СА обеспечивается программно-временным устройством.
Тепловой режим автоматических станций обеспечивается комбинированной системой терморегулирования, состоящей из активных и пассивных средств. Активная часть представляет собой двухконтурную газовую циркуляционную систему, включающую контур нагревания с вынесенным наружу радиационным радиатором-нагревателем и контур охлаждения с радиационным радиатором-охладителем. Теплоносителем служит газ орбитального отсека, циркулирующий под действием вентиляторов.
В пассивные средства входят экрановакуумная теплоизоляция, специальные покрытия, конструкционные материалы. Характеристики системы терморегулирования СА были выбраны таким образом, чтобы в районе Марса, с учетом уменьшения к концу полета теплового потока Солнца, внутри аппарата сохранялась бы требуемая температура.
В аппаратуру бортового радиотелеметрического комплекса орбитального аппарата входят антенно-фидерная система, приемные и передающие устройства, приборы автоматики, программно-временное устройство, приборы фототелевизионной и телеметрической систем и аппаратура для приема информации с СА. С помощью радиокомплекса на всех этапах полета производятся измерения с целью уточнения местоположения станции и расчета параметров, необходимых для коррекции ее траектории.
Управление станциями "Марс" осуществляется как с помощью радиокоманд, принятых с земли, так и посредством команд, выработанных программно-временным устройством. В течение полета ведется периодическая запись научной и служебной телеметрической информации на запоминающее устройство, с последующей передачей данных на Землю в сеансах связи. После входа СА в плотные слои атмосферы и начала работы его основной радиолинии на ОА велись прием и запись на видеомагнитофоны всей информации, получаемой на участке парашютирования.
Антенно-фидерная система каждого орбитального отсека АМС "Марс-4", "Марс-5", "Марс-6", "Марс-7" состоит из остронаправленной параболической антенны, трех малонаправленных антенн и двух антенн для приема информации с СА.
В систему управления ориентацией станции входят оптико-электронные приборы ориентации на Солнце, на Землю и звезду, датчики угловых скоростей и др. После выведения АМС на перелетную траекторию и отделения ее от последней ступени ракеты-носителя система ориентации приводит АМС в режим "постоянной солнечной ориентации". При этом панели солнечной батареи оказываются ориентированными на Солнце, а диаграммы излучения малонаправленных антенн - на Землю. Для выполнения коррекций траектории станция переводится в режим точной трехосной ориентации: в дополнение к ориентации на Солнце проводится поиск и захват звезды. На значительных от Земли расстояниях информация со станции передается через остронаправлениую параболическую антенну. Для этого станция переводится в режим постоянной солнечно-звездной ориентации, при котором панели солнечной батареи ориентированы на Солнце, а диаграмма излучения параболической антенны направлена на Землю.
Система автономного управления обеспечивает стабилизацию и программные пространственные развороты станции, определяет моменты включения и выключения двигательной установки для заданного изменения скорости движения станции и ориентацию направления тяги двигателя в пространстве. Ответственные задачи система управления и навигации решает на заключительном этапе полета. Для обеспечения определенного диапазона углов входа СА и точного выхода АМС на расчетные орбиты ИСМ необходимо с высокой точностью знать положение планеты в пространстве относительно станции. Это требует автономных измерений положения Марса в пространстве непосредственно со станции, находящейся вблизи от планеты. Для выполнения измерений станцию ориентируют относительно Солнца и звезды так, чтобы ось угломерного оптико-электронного прибора автономной навигации была направлена в район расчетного положения Марса. В заданный момент времени по величине отклонения фактического положения планеты от расчетного с помощью БЦВМ определяются величина и направление корректирующего импульса и производится коррекция траектории станции.
Система энергопитания станций построена по схеме "генератор-буферная батарея". В качестве генератора используется солнечная батарея на полупроводниковых фотопреобразователях. В качестве буферной батареи орбитального отсека использовалась аккумуляторная батарея с высокими энергетическими характеристиками. Это позволило увеличить продолжительность сеансов связи со станциями. Для питания бортовой аппаратуры СА на участке его посадки и работы на поверхности Марса предусмотрена аккумуляторная батарея, которая во время полета хранится в разряженном состоянии и заряжается за месяц до подлета к Марсу.
Управление бортовыми системами станции при выполнении всей программы полета осуществляет система общей автоматики. Данная система анализирует сигналы, необходимые для согласования работы систем станции, выполняет логическую обработку и преобразование их в исполнительные команды управления по заданной программе.
Двигательные установки станций состоят из жидкостного ракетного двигателя, гидравлической системы подачи компонентов топлива в двигатель, пневматической системы наддува топливных баков и системы управления двигательной установкой. Многорежимный жидкостной ракетный двигатель допускает многократное включение в условиях глубокого вакуума и невесомости.
Схема спуска СА в атмосфере Марса показана на рис. 7. Вход СА в атмосферу планеты - ориентированный, с углом атаки, близким к нулю. Расчетные условия входа были: Н вх = ~ 100 км, V вх = 5600 м/сек, Q вх = -14+4°. Войдя в атмосферу, СА совершает баллистический спуск, осуществляя торможение при помощи лобового экрана (конуса). Устойчивость СА обеспечивается его внешней формой и центровкой. При достижении продольной перегрузки n х = -2 выдается команда на запуск пороховых двигателей останова закрутки около продольной оси; при достижении числа М =3,5 подается команда на вход вытяжного парашюта и вслед за ним основного зарифованного до 0,4 парашюта (Sполн =90 м 2 ); через 12 сек осуществляется разрифовка парашюта, еще через 2 сек отделение конуса и через 5 сек включение радиовысотомера; спустя некоторое время происходит перецепка и выход двигателя мягкой посадки. Общий вес системы при спуске на разрифованном парашюте Gca= 635 кг. Скорость снижения на парашюте к моменту включения двигательной установки мягкой посадки лежит в диапазоне V = 55-70 м/сек. Включение двигателя мягкой посадки происходит по команде радиодатчика малых высот непосредственно у поверхности. Расцепка двигателя с автоматической марсианской станцией происходит при скорости снижения Vpacц, = -6,5 + 1,7 м/сек.
Станция после расцепки совершает свободное падение с высоты Н расц = 1,5-7 м на поверхность планеты. Скорость соударения аппарата с поверхностью (по нормали к поверхности) не превышает 12 м/сек. Эта скорость гасится амортизационными устройствами.
При движении СА в атмосфере работала следующая аппаратура: 1) измеритель температуры и давления; 2) масс-спектрометр, в задачи которого входило определение химического состава атмосферы; 3) измеритель перегрузок и 4) радиовысотомер. Передача данных масс-спектрометра, за исключением некоторых вспомогательных параметров, согласно программе должна была иметь место только после посадки, и эти данные не были получены. Однако анализ одного из передававшихся вспомогательных параметров, чувствительного к составу атмосферы, показал, что в атмосфере присутствует значительное количество (35 + 10%) некоторого инертного газа , скорее всего аргона. Такое количество аргона может означать, что средняя скорость газовыделения на Марсе не отличается сильно от земной, и малая плотность марсианской атмосферы объясняется тем, что ее значительная часть сконденсирована в полярных шапках. Это в свою очередь поддерживает гипотезы, предполагающие, что в геологическом недавнем прошлом атмосфера была более плотной, чем сейчас, и на поверхности существовали открытые водоемы. Измерения давления, температуры и высоты на траектории спуска производились в диапазоне высот от 0 до 20 км. Кроме того, для оценки основных параметров атмосферы были привлечены данные, полученные с помощью акселерометров и измерений относительной допплеровской скорости по линии СА - ОА. Совместный анализ всех данных показал, что все они могут быть объяснены при следующих характеристиках атмосферы: давление у поверхности 6 мб; температура атмосферы у поверхности 230 °К; температурный градиент в тропопаузе 2,5 °К/км; высота тропопаузы 25-30 км; температура изотермической стратосферы 150-160 °К. Эта модель находится в близком согласии с представлениями об атмосфере Maрса, полученными ранее посредством анализа радиационных характеристик планеты. Давления в районе Pyrrhae измерялись с орбитального аппарата "Марс-5" по эквивалентным ширинам полос СO 2 ; результаты хорошо согласуются с прямыми измерениями.
На орбитальных аппаратах "Марс-4" и "Марс-5" работали следующие приборы для исследования планеты: 1) аппаратура для экспериментов по радиопросвечиванию атмосферы на волнах 8 и 32 см; 2) радиотелескоп на длину волны 3,5 см; 3) инфракрасный радиометр на диапазон 8-26 мкм; 4) спектрофотометр с интерференционными фильтрами на диапазон 2- 5 мкм; 5) узкополосный фотометр с интерференционными фильтрами на полосы СO 2 около 2 мкм; 6) узкополосный интерференционно-поляризационный фотометр на полосу Н 2 O 1,38 мкм; 7) фототелевизионный комплекс; 8) фотометр с интерференционными фильтрами на диапазон 0,3-0,8 мкм; 9) два поляриметра, позволяющих измерять степень поляризации в девяти узких полосах от 0,35 до 0,8 мкм; 10) фотометр на полосу озона 2600 Ằ; 11) фотометр для измерения интенсивности рассеянного солнечного излучения в линии L α с длиной волны λ=1216 Ằ; 12) γ-спектрометр для измерения γ-излучения планеты и космического фона на трассе перелета.
Другая группа приборов, установленных па орбитальных аппаратах, исследовала поля и частицы в окрестностях планеты и на трассе перелета: 1) магнитометр ("Марс-4", "Марс-7"); 2) плазменные ловушки ("Марс-4", "Марс-7"); 3) многоканальный электростатический анализатор ("Марс-4", "Марс-5"); 4) датчики микрометеоритов ("Марс-6", "Марс-7"); 5) датчики космических лучей ("Марс-6", "Марс-7"). На "Марсе-7" проводился совместный советско-французский эксперимент по исследованию радиоизлучения Солнца в метровом диапазоне. Французские ученые принимали участие также в поляриметрическом эксперименте и в измерениях излучения Lα.
Приборы жестко связаны с АМС и их ориентирование в постоянном направлении при измерениях обеспечивалось системой солнечно-звездной ориентации АМС. Трассы измерений 23 февраля - 1 марта проходили через область Araxes и Claritas, южнее Solis Lacus, затем через Thaumasia, Mare Erythraeum и кончаются в Pyrrhae, где произвел посадку СА "Марс-6". Всего было проведено семь полноценных сеансов измерений и получены результаты для семи трасс.
Два эксперимента на АМС "Марс-5" были посвящены исследованию химического состава атмосферы Марса - измерение содержания водяного пара и озона. Данные по измерению содержания Н 2 O свидетельствуют: содержание Н 2 O в некоторых областях Марса достигает 80 мкм осажденной воды, т. е. значительно больше, чем наблюдалось в 1971-72 гг. (данные "Марс-3", "Маринер-9": 10 - 20 мкм); имеются значительные пространственные вариации - в областях, расположенных на расстоянии несколько сот км, содержание Н 2 О в атмосфере может различаться в два - три раза. Наиболее высокая влажность атмосферы наблюдалась западнее пересеченной местности в области Araxes. Второй эксперимент уверенно обнаружил небольшие количества озона в атмосфере - около 10-5 % по объему. Высота озонного слоя около 30 км. Этот результат имеет важное значение для понимания фотохимических процессов в атмосфере планеты.
Фотометр для регистрации рассеянного в верхней атмосфере солнечного излучения в линии Lα, установленный на АМС "Марс-5", был снабжен узкополосными фильтрами-кюветами, что позволило оценить не только интенсивность излучения, но и ширину линии. Температура термосферы Марса, определенная по ширине линии Lα, составляет около 300 °К.
В результате исследований атмсоферы планеты методами одночастотного и двухчастотного радиопросвечивания (АМС "Марс-4", "Марс-5", "Марс-6") обнаружена ночная ионосфера Марса с концентрацией электронов ~5-10 3 см~ 3 в главном максимуме, расположенном на высоте 110-130 км. Определен высотный профиль электронной концентрации. Полученные экспериментальные данные позволяют предположить также, что на высотах -200 км существует дополнительный максимум ионизации и что в интервале высот 0-80 км существует плазма с концентрацией заряженных частиц -10 3 см -3.
При радиозаходах станций "Марс-4" и "Марс-6" за планету проведено двухчастотное радиопросвечивание вечерней ионосферы Марса. Найденные профили электронной концентрации подтверждают наличие излома на высотах ~210 км, обнаруженного в 1971 г. во время полета спутника "Марс-2". Результаты измерений частот дециметрового и сантиметрового сигналов в четырех сеансах радиопросвечивания позволили с высокой точностью определить высотные профили температуры и давления в тропосфере Марса в точках касания поверхности радиолучом. В интервале высот 0-20 км температурный градиент оказался равным ~3° км -1, высота однородной атмосферы 7+10 км. Результаты определения давления и температуры на поверхности Марса в точках касания с координатами λ° долготы и φ° широты приведены в таблице 3.
При заходе станции "Марс-4" температура у поверхности оказалась ниже (183 °К), чем при выходе (205 °К), хотя заход произошел над освещенной Солнцем стороной Марса, а выход - над ночной. По-видимому, это вызвано тем, что при выходе просвечивалась область вблизи экватора, а при заходе - область в более высоких и холодных широтах.
Большая серия экспериментов посвящена исследованиям поверхности Марса. Проводилось фотографирование планеты с помощью фототелевизионных устройств различного типа. Имеется около 60 фотографий (см. рис. 8, 9), полученных на АМС "Марс-4", "Марс-5", многие из них очень высокого качества. Они охватывают район, который фотографировал американский космический аппарат "Маринер-9" в период пылевой бури и не смог обеспечить высокое качество съемки. Использовались две камеры: короткофокусная с разрешением около 1 км вблизи перицентра и длиннофокусная с разрешением около 100 м. Кроме того, были получены изображения с помощью сканирующих фотоэлектрических фотометров. Полученные фотографии изучались геологами, а также производился их фотограмметрический анализ. На некоторых фотографиях имеются следы водной эрозии (см. рис. 9), возраст которых осторожно оценивается величиной меньше одного миллиарда лет. Это является независимым подкреплением гипотезы о колебаниях плотности марсианской атмосферы.
С борта АМС "Марс-5" были проведены радиоастрономические измерения яркостной температуры Марса в двух поляризациях. Обработка этих измерений позволила оценить электрические и тепловые свойства материала подповерхностного слоя планеты. Исследованный в 1974 г. район Марса (от 35 °S, 140 °W до 5 °N, 340 °W) оказался более однородным по своим электрическим и тепловым свойствам, чем области, измеренные с борта АМС "Марс-3" в 1971-72 гг. Средняя диэлектрическая проницаемость e = 3,1 + 0,3 и плотность ρ ~ 1,5 г/см 3 .
Инфракрасный (ИК) радиометр на АМС "Марс-5" измерял температуру поверхности. Максимальные зарегистрированные температуры составляют 272 °К и относятся к 13 h 10 m местного времени (район Thaumasia). В зоне терминатора температура падает до 230 °К, а в конце трассы при 21 h 00 m местного времени до 200 °К. Измерения с ИК-радиометром показывают, что тепловая инерция грунта находится в диапазоне 0,004-0,008 кал-град-1 см-2 сек-1/2. Отсюда можно оценить характерную величину размеров зерен грунта - от 0,1 до 0,5 мм. С другой стороны, фотометрические и поляриметрические измерения показывают, что эти зерна имеют микроструктуру более мелкого масштаба (порядка микрона).
Состав грунта и его структура определяют отражательную способность планеты в диапазоне от 0,3 до 4 мкм. Длинноволновый участок этого интервала исследовался с помощью инфракрасного спектрометра. Получено несколько сотен спектров в интервале от 2 до 5 мкм. Наиболее характерной их деталью является присутствие полосы кристаллизованной воды около 3,2 мкм. Совокупность спектроскопических, фотометрических и поляризационных свойств марсианского грунта согласуется с предположением о силикатном составе (окисленный базальт) с небольшой примесью гетита.
Специальный прибор - СO 2 альтиметр - измерял эквивалентные ширины полосы СO 2 ок. 2 мкм. По ним определялись профили давлений и высот на трассах измерений. В западной части трасс находится высокий район с характерной величиной давления 3-4 мбар, на востоке 5-6 мбар. Трассы пересекают два гребня высотой до 8-10 км над референтным уровнем (6,1 мбар).
Гамма-спектрометр на "Марсе-5" позволил получить спектры гамма-излучения марсианских пород, которые дают представление об их характерном составе.
С помощью АМС "Марс-5" были продолжены исследования магнитного поля на вечерней и ночной стороне планеты. Эти исследования позволили установить, что в окрестности планеты Марс образуется ударный фронт. За ударным фронтом наблюдается характерная переходная область, где наблюдается усиленное флуктуирующее поле со стороны планеты. Переходная область ограничена более регулярным и возрастающим при приближении к перицентру магнитным полем. Это поле на высоте 1100 км составляет около 30 гамм. При удалении станции от перицентра наблюдалось последовательное пересечение характерных областей в обратном порядке. Совокупность данных о величине и топологии магнитного поля, положении ударного фронта и интенсивности солнечного ветра может быть объяснена наиболее естественным образом при допущении, что планета Марс обладает собственным магнитным полем с моментом М = 2,47·10 22 гаусс·см-3 и напряженностью поля на экваторе Н = 64 гамм. На высотах полета спутника поле деформировано действием солнечного ветра. Северный полюс марсианского диполя находится в северном полушарии, а ось диполя наклонена к оси вращения Марса на угол 15-20°.
Анализ ионных и электронных энергетических спектров, полученных с помощью приборов АМС "Марс-5", показал, что вблизи планеты существуют три пересекаемых спутником зоны с существенно различными свойствами плазмы. В первой зоне регистрируются спектры, соответствующие невозмущенному солнечному ветру, а во второй зоне - переходной области за фронтом ударной волны. Третья плазменная область лежит внутри шлейфа магнитосферы Марса и в некоторых отношениях сходна с так называемым плазменным слоем в шлейфе земной магнитосферы.
Измерения кинетических параметров плазмы с помощью многоканального электростатического анализатора АМС "Марс-5" позволили выявить отклонения от газодинамической модели обтекания солнечным ветром планеты Марс. Эти отклонения наблюдались в профиле скорости и температуры потока, обтекающего препятствие. Данные АМС "Марс-5" подтвердили результаты АМС "Марс-2", "Марс-3" о том, что в большинстве случаев ударная волна наблюдается на расстояниях, соответствующих небольшой (~400 км) эффективной высоте препятствия, хотя в отдельных случаях ударная волна расположена на значительно больших расстояниях.
прим. к сетевой редакции Хотя дальнейшие исследования показали,
что аргон действительно является одной из важных составляющих марсианской
атмосферы (1,5%, что на несколько порядков больше, чем в атмосферах Земли
или Венеры), конкретная оценка завысила его концентрацию на порядок.
АМС "Марс". 21 июля в 22 час 31 мин, 25 июля в 21 час 56 мин, 5 августа в 20 час 46 мин, 9 августа в 20 час к планете Марс были запущены автоматические межпланетные станции "Марс-4", "Марс-5", "Марс-6" и "Марс-7". Целью космического эксперимента являлось комплексное исследование Марса с орбиты его искусственного спутника, с пролетной траектории и непосредственно на планете. Для этого предусматривалось создание искусственного спутника Марса и доставка на его поверхность посадочного аппарата. Станция "Марс-5" (рис. 4) по конструкции и назначению аналогична станции "Марс-4". Станции предназначались для проведения научных исследований с орбиты искусственного спутника Марса. Станция "Марс-7" по конструкции и назначению аналогична станции "Марс-6". В соответствии с задачами эксперимента "Марс-6" и "Марс-7" несколько отличались по конструкции от станций "Марс-4" и "Марс-5". Конструкция станций "Марс-6" и "Марс-7" включала спускаемый аппарат (СА) (рис. 5). В районе его посадки предполагалось определить физические характеристики грунта, определить характер поверхностной породы, осуществить экспериментальную проверку возможности получения телевизионных изображений окружающей местности, а также провести ряд других научных исследований.
Автоматические межпланетные станции были выведены на траекторию полета к планете Марс с промежуточной орбиты искусственного спутника Земли. На трассе перелета со станциями регулярно проводились сеансы радиосвязи, в ходе которых осуществлялись траекторные измерения, контроль состояния бортовых систем, коррекции траекторий движения и передача на Землю научной информации о физических характеристиках космического пространства.
Станция "Марс-4" приблизилась к планете 10 февраля 1974 г. Вследствие нарушения в работе одной из бортовых систем тормозная двигательная установка не включалась, и станция прошла около планеты на расстоянии 2200 км от ее поверхности. При этом с помощью фототелевизиоиного устройства были получены фотографии Марса. Станция "Марс-5" достигла окрестностей планеты 12 февраля 1974 г. В 18 час 45 мин была включена тормозная двигательная установка для выведения станции на орбиту спутника Марса. Все динамические операции на заключительном этане перелета выполнялись автономно с помощью бортовой системы астронавигации. В результате проведенного маневра станция "Марс-5" стала искусственным спутником планеты. На борту орбитальной станции находился ряд приборов для комплексного исследования атмосферы и поверхности планеты астрофизическими методами. Оптические оси всех приборов были ориентированы так, что они "видели" планету, когда станция проходила в зоне минимальных расстояний от нее (в районе перицентра). В ходе эксперимента были получены данные о рельефе поверхности, температуре, теплопроводности, структуре и составе грунта, химическом составе нижней атмосферы, структуре ее верхних слоев. Обнаружено, что содержание паров воды в атмосфере Марса над отдельными участками его поверхности достигает (по предварительной оценке) 60 мкм осажденной воды. Это в несколько раз превышает максимальные количества водяного пара, обнаруженные в 1972 г. фотометром станции "Марс-3". Значительные колебания влажности атмосферы вдоль трассы полета (по крайней мере в 5 раз) могут свидетельствовать о различной скорости выделения воды нз недр в разных районах планеты. Один из ультрафиолетовых фотометров впервые обнаружил на Марсе следы атмосферного озона. Самая внешняя часть атмосферы Марса состоит из атомарного водорода, рассеивающего солнечное излучение в линии с длиной волны 1216 Ằ. Ультрафиолетовый фотометр, регистрирующий яркость атмосферы в этой линии, показал, что температура водородной короны Марса, простирающейся до высоты ~20 000 км, составляет около 350 °К.
С помощью магнитометра зарегистрировано в ближайшей окрестности планеты магнитное поле, в 7- 10 раз превышающее межпланетное. Новые данные подтверждают результаты, полученные в 1972 г. с помощью станций "Марс-2" и "Марс-3" и свидетельствовавшие о наличии у Марса собственного магнитного поля дипольного характера величиной около 30 гамма.
В первой половине февраля 1973 г. станция "Марс-4" фотографировала Марс с пролетной траектории, а станция "Марс-5" - с орбиты искусственного спутника. Фотографирование производилось с помощью двух фототелевмзионных устройств, способных различать детали размером порядка 1 км и 100 м с расстояния около 2000 км. Кроме того, изображение более широкой полосы местности вдоль трасс полета получалось с помощью сканирующих оптико-механических приборов. Съемка широкоугольным аппаратом проводилась через светофильтры, с тем чтобы после синтеза негативов получились цветные изображения отдельных участков поверхности. Трассы съемок пролегали в южном полушарии и простирались с запада на восток на несколько тысяч километров, охватывая многие разнообразные по структуре области марсианской поверхности. На снимках отмечены следы интенсивной эрозии под
Рис. 7. Схема спуска спускаемого аппарата АМС "Марс-6" в атмосфере Марса: 1 - отделение спускаемого аппарата; 2 - включение ракетного двигателя твердого топлива; 3 - программный разворот спускаемого аппарата; 4 - закрутка спускаемого аппарата; 5 - отделение фермы; 6 - прекращение закрутки, подача питания на радиовысотомер; 7 - начало введения парашютной системы, включение программно-временного механизма, подача питания на научную аппаратуру; 8 - введение основного парашюта, включение телеметрии, программно-временного устройства, радиокомплекса и научной аппаратуры; 9 - разрифовка парашюта, отделение аэродинамического конуса, включение радиовысотомера больших высот; 10 - расчековка крепления тормозной двигательной установки, перецепка парашютной системы; 11 - включение тормозной двигательной установки, конец передачи на орбитальный аппарат. Рис. 8. Кратеры на Марсе. Участок поверхности с широтой φ = -36° и долготой λ = 79° (координаты центра снимка). Размеры участка~ 120 X 120 км. Фотография получена с помощью АМС "Марс-5". Рис. 9. Участок поверхности с широтой φ = -33° и долготой λ = 35° (координаты центра снимка). Размеры участка ~ 750 X 750 км. В левом верхнем углу видно руслоподобное образование с системой притоков. Фотография получена с помощью АМС "Марс-5".
АМС
λ, град
φ, град
ρ, мбар
Т °К "Марс-4" заход
"Марс-4" выход
"Марс-5" выход
"Марс-6" заход17
236
214
14- 52
-9
38
-354,4+0,4
4,1+0,3
4,7+1,9
5,2+1,3183+10
205+10
174+45
182+35БСЭ 1974
Рис. 4. Автоматическая межпланетная станция "Марс-5".
Рис. 5. Спускаемый аппарат
АМС "Марс-6".
Рис. 6. Участок поверхности Марса размером 100x100 км (фотография получена |
АМС "Марс-6" и "Марс-7" достигли окресности планеты Марс соответственно 12 и 9 марта 1974 г. При подлете к планете станции "Марс-6" была проведена автономно с помощью бортовой системы астронавигации заключительная коррекция траектории ее движения и от станции отделился спускаемый аппарат (на расстоянии 48 000 км от планеты). В расчетное время включилась двигательная установка, обеспечившая перевод СА на траекторию встречи с Марсом. При этом сама станция продолжала полет по гелиоцентрической орбите с минимальным удалением от поверхности планеты около 1600 км. СА вошел в атмосферу Марса, и началось аэродинамическое торможение. По достижении определенных перегрузок была введена в действие парашютная система.
Рис. 7. Кратер на Марсе (фотография получена с борта АМС "Марс-5"). |
С целью исследования параметров атмосферы на СА были установлены приборы для измерения давления, температуры, химического состава и датчики перегрузок. Информация с СА во время его снижения принималась станцией "Марс-6" и ретранслировалась на Землю. В непосредственной близости от поверхности Марса радиосвязь с СА прекратилась. Спускаемый аппарат станции "Марс-6" достиг поверхности планеты в районе с координатами 24° ю. ш. и 25° з. д.
Спускаемый аппарат станции "Марс-7" после отделения от станции, из-за нарушения в работе одной из бортовых систем, прошел около планеты на расстоянии 1300 км от ее поверхности.
На борту станций "Марс-6" и "Марс-7", кроме советской научной аппаратуры, были установлены приборы, изготовленные специалистами Франции. Ученые Франции приняли участие в экспериментах по измерению поляризации света, отраженного поверхностью и атмосферой планеты, по измерению интенсивности свечения резонансной линии водорода, исследованию <солнечного> ветра, космических лучей, а также в радиоастрономическом эксперименте по исследованию радиоизлучения Солнца в метровом диапазоне волн.