Модел на автоматичната междупланетна станция „Марс 3“. Credit : Roscosmos
ПОСЛЕДНА РЕДАКЦИЯ: 12 август 2020 г. в 07:00 ч.
Първоначално написана на 11 март 2016 г. 17:30 ч.
Светослав Александров. Историята на съветската програма „Марс-71“ през 1971 година е печално позната на космическите ентусиасти. Автоматичната междупланетна станция „Марс 2“ е изстреляна благополучно на 19 май 1971 година с помощта на ракета „Протон-К“. На 21 май е изстреляна успешно и „Марс 3“, отново с ракета „Протон-К“. Станциите „Марс 2“ и „Марс 3“ са идентични, като всяка от тях представлява комплекс от орбитален и спускаем апарат. И двата орбитални апарата пристигат около Червената планета по-късно през годината, а спускаемият апарат на „Марс 2“ се разбива.
Спускаемият апарат на „Марс 3“ обаче навлиза благополучно в атмосферата на Марс, разгръща парашутите си и с помощта на твърдогоривен двигател извършва първото в историята кацане на марсианската повърхност. Всичко изглежда наред, но 14.5 секунди след кацането сигналът прекъсва завинаги по неясни причини. Научно-изследователската програма, предвидена за изпълнение на повърхността на Марс, не е реализирана.
В този статия ще разкрия подробно историята на програма „Марс-71“.
Кацането на Марс е особено трудна задача. За да се справят с предизвикателството, съветските инженери проучват подробно какви възможности имат, за да се подсигурят с успех. На първо място трябва да се вземе предвид какъв ще е профилът на навлизането в атмосферата. Ще се извършва ли планиране или ще има спускане по стръмна балистична траектория? Планирането е предпочитан вариант, като този профил е избран през 1975 година от ръководителите на американската мисия „Вайкинг“, завършила с успешното кацане на два спускаеми апарата на повърхността на Марс.
Проблемът за съветските учени през 1970-та година, когато разработват спускаемите апарати на „Марс 2“ и „Марс 3“, е че те все още не разполагат с подробна информация за състава и структурата на марсианската атмосфера (докато американците вече имат голямо количество натрупани данни от програмата „Маринър“, които позволяват да се избере планиращо спускане за „Вайкинг“). Две съветски автоматични станции, предвидени да разучат атмосферата на Червената планета, се провалят още при изстрелването през 1969 година. Така вариантът с планирането отпада и съветските ръководители избират „Марс 2“ и „Марс 3“ да кацнат чрез стръмно балистично спускане. Решено е след фазата на балистичното спускане, при скорост от 3.5 Маха, да се разгърне парашут.
Мекото кацане е заключителният и най-сложен етап на една спускаема космическа мисия. Тук, на Земята, когато летим със самолет, понякога тръпнем в нервно очакване полетът да приключи и самолетът да се спусне на писта, оборудвана с най-модерна технология. Проблемът на Марс е, че там няма писта, повърхността на планетата не е идеална плоскост, може да има пясък или камъни, даже стръмни наклони, които са в състояние да преобърнат всеки спускаем апарат. А най-важното е, че на борда на автоматичната станция няма пилот, който да поеме контрол в случай че нещо се обърка.
Затова най-подходящо би било да се използва прибор, работещ на Доплеровия принцип, който да контролира кога ретроракетният двигател да се запали и колко време да работи. Но поради наложените ограничения на теглото на спускаемия апарат, съветските специалисти се спират на друго решение. Монтиран е радарен висотомер, който при подходяща височина подава команда за кратковременно запалване на ретроракетния двигател. След завършването на работата на двигателя следва период на свободно падане до съприкосновението с повърхността.
Избраната за „Марс 2“ и „Марс 3“ схема на кацане
Как обаче да бъде предпазена крехката апаратура от удара в марсианския грунт при това свободно падане? Специалистите на СССР са натрупали опит с въздушни възглавници по време на предходните лунни мисии, като например „Луна 9“, прилунила се успешно през 1966 година. Конструкцията на марсианската мисия обаче е по-различна от тази на лунните мисии – ретроракетният двигател на апарат от типа „Марс 2″/“Марс 3“ работи от горната част на спускаемия апарат, докато този на „Луна 9“ е разположен от долната част. Съответно при „Луна 9“ въздушната възглавница няма досег със струята от горещи газове, изхвърлени от ретроракетния двигател, докато при „Марс 2″/“Марс 3“ специалистите така и не намират начин да изолират възглавницата. Затова, вместо възглавница, те се спират на дунапрен, чрез който спускаемият апарат е обвит от всички страни и е предпазен при всякакво падане върху какъвто и да е терен (Източник: NASA History, The Difficult Road to Mars).
През месец май 1971 година е предвидено изпращането на общо три автоматични междупланетни станции към Марс. Първата е по-различна от останалите – тя представлява обикновен спътник, който трябва да предостави информация за местоположението на Марс в космическото пространство, нужна за влизането в орбита и кацането на последващите две мисии. На 5 май 1981 година излита първата ракета „Протон-К“ с ускорителната степен „Блок-Д“ и станцията-спътник. Поради грешка на наземен оператор „Блок-Д“ не се запалва по план и спътникът е изгубен. Налага се на „Марс 2“ и „Марс 3“ да се използва автоматична позиционираща система.
На 19-ти и 21-ви май ракетите „Протон“ и техните ускорителни степени „Блок-Д“ сработват перфектно, благодарение на което „Марс 2“ и „Марс 3“ се отправят на точен курс към Червената планета. Уредите на борда работят без проблеми. Работата започва по план и продължава безупречно до 25-ти юни, когато екипът на мисията преминава през кошмарно изпитание – заради идентичен технически дефект „Марс 2“ и „Марс 3“ едновременно губят контакт със Земята. Благодарение на упорити усилия радиокомуникацията в дециметровия обхват е възобновена, но така и не е възстановена функционалността на предавателите, работещи в сантиметровия обхват. Поради загубата на тези предаватели, след като орбиталните отсеци на „Марс 2“ и „Марс 3“ са позиционирани в околомарсианска орбита, от тях са получени само ограничен брой снимки, при това с ниска разделителна сподобност. Снимките са предадени към Земята чак след като автоматичните станции изпращат най-основните научни данни за планетата Марс (източник: http://mentallandscape.com/C_CatalogMars.htm).
Чудесно е, че орбиталните апарати се превръщат в изкуствени спътници на Червената планета и дори предават някои важни данни, независимо от проблемите с радиовръзката. Уви, не е такава съдбата на спускаемите отсеци. Компютърът на спускаемия апарат на „Марс 2“ подава погрешни команди, които водят до нежелана промяна на курса, благодарение на което апаратът навлиза в атмосферата под много остър ъгъл. Той се разбива в повърхността на Марс още преди да са разгърнати парашутите.
Единственото изображение, предадено от „Марс 3“ след кацането. Изображението вероятно представлява само шум – не се вижда нищо съществено на него
На 2-ри декември 1971 година спускаемият апарат на „Марс 3“ навлиза в атмосферата на Марс и благополучно каца на повърхността. Веднага след кацането започва предаването на снимка, но 14.5 секунди по-късно радиоконтактът прекъсва и никога повече не е възстановен. Получената на Земята снимка се оказва с лошо качество и на нея не могат да се разграничат никакви структури – нито камъни, нито дори хоризонта.
Какво всъщност се е случило?
Учените така и не разбират. По-късно някои от тях изказват предположения, че както по времето на Втората световна война британските радиопредаватели не са сработвали заради разразили се пясъчните бури, така и „Марс 3“ е отказал, тъй като е кацнал в подобна буря. Дали това е причината за рязкото прекъсване на сигнала? Надали. Десетилетия по-късно марсоходите на НАСА „Спирит“ и „Опортюнити“ работиха дълги години на марсианската повърхност. Марсоходите преживяха няколко прахови бури, без те да се отразят на качеството на снимките.
Затова причината за загубата на „Марс 3“ най-вероятно е техническа. Вече споменах по-горе за проблемите с предавателите на „Марс 2“ и „Марс 3“. Знаем със сигурност, че сантиметровият изобщо не е работил. Дори има сведения, че и дециметровите периодично са проявявали дефекти. Освен това орбиталният отсек на „Марс 3“ не е сполучил да влезе в целевата си орбита с 25-часов период на въртене около Марс, а вместо това се озовал в силно елиптична околомарсианска орбита, където правил една пълна обиколка около планетата за 12 дни и 19 часа. Така че загубата на сигнала само 14.5 секунди след кацането се дължи на повреда на радиопредавателя на спускаемия апарат, на отказ на приемника на орбиталния апарат или на неправилното позициониране на орбиталния отсек в неблагоприятна орбита, където данните от повърхността изобщо не са достигали.
Днес, десетилетия по-късно, Русия и Европа са си стиснали ръцете и възнамеряват да изучават съвместно Червената планета. През 2016-та година руска ракета „Протон-М“ изстрелва успешно мисията „ЕкзоМарс – Трейс Газ Орбитър“, която работи в околомарсианска орбита до ден днешен. За съжаление прикаченият към нея спускаем апарат „Скиапарели“ претърпява провал.
Възможно е през 2022-ра година, когато ще бъде изстреляна втората мисия от програмата „ЕкзоМарс“, руснаците да се реваншират за дългогодишните си неудачи. Тази мисия включва модерен руски спускаем апарат „Казачок“, произведен от предприятието НПО „Лавочкин“. Ако всичко мине по план, не само Русия ще разполага със своя истинска спускаема мисия на Червената планета, но също така ще достави и европейски марсоход „Роузалинд Франклин“, който ще търси следи от живот в марсианската почва.
Харесвате ли статиите на КОСМОС БГ? Можете да подкрепите Светослав Александров в Patreon, или да направите дарение чрез Epay или Paypal (за повече информация – на този линк).
{fcomment}
