27 ноября 1971 года поверхности Марса достиг первый в истории искусственный космический объект. Это был спускаемый аппарат с советской автоматической межпланетной станции (АМС) «Марс-2». И хотя аппарат разбился при приземлении, он стал первым спускаемым аппаратом в истории, который достиг поверхности красной планеты. Для человечества, которое грезило изучением планет Солнечной системы, это был огромный шаг вперед.
Несмотря на частичный успех миссии, событие, которое произошло полвека назад, 27 ноября 1971 года, навсегда вошло в историю советской и мировой космонавтики, став важным достижением и рекордом.
Предшествовал этому колоссальный труд советских конструкторов и инженеров, квинтэссенцией которого стал полугодовой полет к Марсу автоматической межпланетной станции.
Космическая программа «Марс»
Советская автоматическая межпланетная станция «Марс-2» отправилась к красной планете примерно за месяц до рождения Илона Маска, который сегодня является практически главным адептом изучения и колонизации Марса. Две станции дублера «Марс-2» и «Марс-3», которые ничем не отличались друг от друга, стартовали с космодрома Байконур 19 и 28 мая 1971 года соответственно.
При этом космическая программа под названием «Марс», включающая в себя постройку одноименных автоматических станций, велась в СССР с 1960 по 1973 год. Главной целью программы было изучение, как самой планеты, так и околопланетного пространства Марса.
За разработку АМС «Марс» первого поколения отвечали конструкторы ОКБ-1 (сегодня Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С. П. Королёва). За создание третьего и четвертого поколений станций «Марс» отвечали уже конструкторы НПО имени Лавочкина. Автоматические межпланетные станции «Марс-2» и «Марс-3» относились к космическим аппаратам четвертого поколения.
Реализация столь масштабного и новаторского проекта требовала создания особой инфраструктуры.
Специально к первым запускам космических аппаратов к Марсу в стране был построен радиотехнический комплекс дальней космической связи. Помимо этого, за траекторией полета первой станции должен был следить 2,6-метровый телескоп, размещенный в Крымской астрофизической обсерватории.
Для запусков АМС требовались и особые ракеты.
Если для запусков станций первого и второго поколения использовалась 4-ступенчатая ракета-носитель среднего класса «Молния», то для запуска станций третьего и четвертого поколений применялась уже ракета-носитель тяжелого класса, название которой знакомо сегодня практически каждому россиянину. Это была ракета «Протон-К» с дополнительной четвертой ступенью в виде разгонного блока «Д».
«Марс-2» состоял из орбитальной станции и спускаемого на планету аппарата. Компоновку автоматической станции предложил молодой конструктор НПО им. Лавочкина В. А. Асюшкин. На АМС размещалось две фототелевизионных камеры, обладавших разным фокусным расстоянием. Камеры предполагалось использовать для фотографирования поверхности красной планеты и объектов на ней. Научное оборудование было представлено инфракрасным радиометром, а также инфракрасным и ультрафиолетовым фотометрами.
На АМС «Марс-3» дополнительно размещалась научная аппаратура, получившая название «Стерео». Это было оборудование для совместного советско-французского проекта по изучению радиоизлучения Солнца на частоте 169 МГц.
Конструктивно обе станции были аналогичны, дублируя друг друга на случай возникновения сбоев в работке или серьезных поломок. При этом каждая АМС состояла из орбитального отсека и спускаемого аппарата.
Орбитальный отсек автоматической межпланетной станции «Марс-2» имел следующую компоновку: приборный отсек, блок топливных баков двигательной установки, реактивный двигатель с системой автоматики для корректировки положения в пространстве, солнечная батарея, радиаторные системы терморегулирования, антенно-фидерные устройства.
АМС «Марс-2» была настоящим хай-теком своего времени. Станция получила самую современную систему автономной космической навигации с оптическим угломером, у которой на тот момент не было аналогов в мире. Ориентация в пространстве проводилась одновременно по Солнцу, звезде Канопус и Земле. Помимо системы навигации, в состав системы управления входили бортовая ЭВМ и гиростабилизированная платформа.
Спускаемый аппарат представляет собой автоматическую марсианскую станцию, которая оснащалась оборудованием, обеспечивающим отделение от орбитального отсека «Марса-2» и перевод отсека на траекторию сближения с Марсом. Внешне спускаемый модуль представлял собой конической формы аэродинамический тормозной экран, который закрывал автоматическую марсианскую станцию. Сверху станции крепился приборно-парашютный контейнер, в котором находились вытяжной и основной парашюты, а также научные приборы.
На борту спускаемого модуля находилась разнообразная научная аппаратура, предназначенная для измерения давления и температуры на марсианской поверхности, а также проведения масс-спектрометрического анализа атмосферы планеты. Также на борту находилось оборудование для определения скорости ветра и химико-физических, а также механических свойств поверхностного слоя Марса. Для получения панорамных изображений с поверхности на борту имелись телевизионные камеры, сообщает официальный сайт Роскосмоса.
Полет к Марсу
19 мая 1971 года на космодроме Байконур провели успешный запуск тяжелой ракеты-носителя «Протон-К». Ракета отправилась покорять космические просторы в 19:22:49 по московскому времени. На борту «Протона-К» находилась автоматическая межпланетная станция «Марс-2». Станция была спроектирована для исследования Марса и его околопланетного пространства.
В отличие от советских автоматических межпланетных станций предыдущих поколений, станция «Марс-2» сначала выводилась на промежуточную орбиту искусственного спутника Земли, после чего разгонным блоком «Д» она переводилась на межпланетную траекторию, начиная свой дальний и долгий путь.
Весь полет к Марсу, который занял более 6 месяцев, шел в штатном режиме.
17 июня и 20 ноября 1971 года успешно проводились корректировки траектории движения АМС. До самого момента сближения с красной планетой полет проходил по программе исследований. Третья коррекция траектории прошла 27 ноября 1971 года, она проводилась полностью в автоматическом режиме без задействования технических средств на поверхности Земли.
Установленная на АМС «Марс-2» система автономной астроориентации обеспечила ориентацию станции в пространстве и смогла определить положение космического аппарата относительно исследуемой планеты. Полученная информация была введена в ЭВМ на борту станции, после чего компьютер произвел расчеты для осуществления коррекции. После третьей коррекции станция вышла на траекторию, которая проходила на удалении в 1 380 километров от марсианской поверхности.
Неудача со спускаемым аппаратом
Спускаемый аппарат отделился от станции «Марс-2» 27 ноября 1971 года, когда АМС подлетала к красной планете. Это произошло до торможения станции и её выхода на орбиту Марса в качестве искусственного спутника. Спустя четверть часа после отделения на спускаемом аппарате заработала твердотопливная двигательная установка. Данная установка обеспечивала перевод спускаемого аппарата на траекторию, обеспечивающую попадание на марсианскую поверхность.
Проблемой миссии стал неправильный угол входа в атмосферу Марса, который оказался больше допустимых значений. Из-за этого спускаемый модуль вошел в атмосферу планеты под очень крутым углом и не успел эффективно затормозить на этапе аэродинамического спуска. Установленная на спускаемом модуле парашютная система не смогла эффективно отработать в таких условиях, поэтому аппарат, пронзив марсианскую атмосферу, разбился о поверхность планеты.
Несмотря на неудачу, спускаемый аппарат АМС «Марс-2» оказался первым в истории рукотворным объектом, который сумел попасть на поверхность Марса. Спускаемый модуль разбился в точке с координатами 4° с. ш. и 47° з. д. в Долине Нанеди в Земле Ксанфа. Это обширная область марсианской поверхности, расположенная на экваторе.
Причиной неудачи спускаемого модуля стало отклонение от расчетных значений траектории движения. Это отклонение объясняется недостаточным уровнем тестирования материального обеспечения бортового компьютера станции.
Несмотря на неудачу спускаемого аппарата, сама станция «Марс-2» успешно вышла на марсианскую орбиту, где проработала на протяжении 8 месяцев, проводя разнообразные научные исследования. АМС работала на орбите с минимальным удалением от марсианской поверхности 1 380 километров и максимальным – 25 000 километров. Период обращения станции вокруг Марса составлял 18 часов. Всего станция совершила 362 оборота вокруг красной планеты.
О полном завершении программы космического полета агентство ТАСС сообщило 23 августа 1972 года. К тому моменту АМС «Марс-2» проработала на марсианской орбите более 8 месяцев, продолжая исследования до полного исчерпания запасов азота в системе стабилизации и ориентации станции.
