Какие страны достигли марса

Исследования Марса космическими аппаратами. Досье

ТАСС-ДОСЬЕ. 5 мая США отправили на Марс межпланетный космический аппарат InSight с посадочным модулем. Его запуск был осуществлен ракетой-носителем Atlas V, стартовавшей с базы ВВС США Ванденберг (штат Калифорния). Редакция ТАСС-ДОСЬЕ подготовила справку о запусках к Марсу космических аппаратов.

Марс — четвертая от Солнца планета Солнечной системы, вращается по вытянутой (эллиптической) орбите. Свое название она получила в честь древнеримского бога войны. Часто Марс именуют Красной планетой из-за оттенка поверхности, вызванного высоким содержанием оксида железа.

Среднее расстояние Марса от Солнца составляет 227,9 млн км, период обращения вокруг него — 687 суток (вдвое больше земного). Средний радиус планеты — 3 тыс. 389,5 км (в 1,88 раз меньше земного — 6 тыс. 371 км), масса — 0,108 от земной. Сила притяжения на Марсе почти в три раза слабее земной. Период вращения вокруг своей оси равен примерно 24,5 земных суток. На Марсе, как и на Земле, происходит смена дня и ночи, а также сезонов.

Марсианская атмосфера разряженная и в основном состоит из углекислого газа (порядка 95,3%), в малых количествах присутствуют азот (2,7%), аргон (1,6%) и кислород (0,13%). Температура на поверхности планеты колеблется от -153 (зимой) до +20 (летом) градусов Цельсия. Характерны резкие перепады температуры в течение суток: днем +20, ночью -90 градусов.

У Марса два естественных спутника: Фобос и Деймос.

Причины научного интереса

Марс относится к земной группе планет Солнечной системы (помимо него и Земли в нее входят также Венера и Меркурий). Среди этой группы Марс наиболее схож с Землей. В его атмосфере, пусть и в малом количестве, содержится кислород. Присутствует вода — в полярных шапках в виде льда (слишком низкое атмосферное давление не позволяет существовать воде на поверхности в жидком виде). На этой планете, как и на Земле, есть вулканы. На Марсе наблюдаются извилистые долины и углубления, похожие на русла рек. Такие образования могут быть связаны с водной и ледниковой эрозией и свидетельствовать о том, что несколько миллиардов лет назад эта планета имела более плотную атмосферу и гидросферу. При этом, в отличие от Венеры с ее очень плотной и ядовитой атмосферой, Марс является более перспективным небесным телом для поиска следов жизни и возможной колонизации в будущем.

Отправка на Марс космических аппаратов сопряжена с трудностями: расстояние между Землей и Марсом колеблется от 55 млн км (когда обе планеты находятся по одну сторону от Солнца) до 400 млн км (когда Солнце находится между ними). Наиболее удобное время для запуска наступает во время сближения планет. Такие периоды происходят примерно раз в два года и длятся около трех месяцев. В предыдущий раз планеты сближались весной 2016 года (расстояние между ними составило 75,3 млн км). По состоянию на 5 мая между планетами 120 млн км.

Миссии к Марсу

Первым попытку запуска к Марсу предпринял в 1960 году Советский Союз. В рамках программы «Марсник» (от «Марс» и «Спутник») планировалось исследовать планету двумя зондами во время ее облета. Запуск аппаратов «Марс 1969А» и «Марс 1969Б» был проведен с Байконура 10 и 14 октября 1960 года. Однако оба были потеряны из-за аварий ракеты-носителя «Молния».

Первым аппаратом, пролетевшим рядом с планетой, стала советская автоматическая межпланетная станция «Марс-1» (запущена в 1962 году). По расчетам, 19 июня 1963 года она прошла на расстоянии 193 тыс. км от планеты. Однако миссия потерпела неудачу, так как связь с АМС прервалась еще до подлета к Красной планете.

Впервые фотографии марсианской поверхности были получены в 1965 году с американского зонда Mariner 4 (1964). 15 июля, облетая Марс, он подошел к планете на расстояние 9 тыс. 846 км.

Первым искусственным спутником Марса стал американский Mariner 9 (1971). Космический аппарат добрался до планеты 14 ноября 1971 года и почти год проводил исследования с ее орбиты. Mariner 9 впервые с близкого расстояния сфотографировал спутники Марса.

Первым аппаратом, достигшим поверхности планеты, стал 27 ноября 1971 года посадочный модуль советской АМС «Марс-2» (1971). На Марс планировалось спустить самоходный аппарат, который назывался «Прибор оценки проходимости — Марс» (ПрОП-М). Однако марсоход, на борту которого находился вымпел с изображением герба СССР, разбился при посадке.

Впервые мягкую посадку 2 декабря 1971 года удалось осуществить советскому «Марсу-3» (1971), который был идентичен предыдущему аппарату. Однако и второй советский марсоход был потерян, связь с ним прервалась спустя 14,5 сек. после начала работы из-за пылевой бури.

Первыми аппаратами, предназначенными для исследования одного из спутников Марса, были советские «Фобос-1» и «Фобос-2» — запущены 7 и 12 июля 1988 года соответственно. В проекте участвовали также ученые ряда европейских стран. С первым аппаратом была потеряна связь на пути к Марсу, второму удалось передать 37 изображений Фобоса.

Первую успешную миссию марсохода удалось осуществить США. Sojourner (1996) был спущен на поверхность Марса 4 июля 1997 года. Он проработал около трех месяцев и преодолел расстояние почти 100 м, передал 550 фотографий и проанализировал 15 химических проб с поверхности. Всего на Марсе работали четыре марсохода — все американские. В 2010 году завершил свою миссию Spirit. До сих пор функционируют Opportunity (с января 2004 года) и Curiosity (с августа 2012 года).

В настоящее время с орбиты планеты ведут исследования шесть земных космических аппаратов. Среди них три американских: Mars Odyssey (с октября 2001 года), Mars Reconnaissance Orbiter (MRO; с марта 2006 года), MAVEN (с сентября 2014 года). А также европейский Mars Express (с декабря 2003 года) и индийский «Мангальян-1» (с сентября 2014 года). В 2018 году к ним присоединился орбитальный модуль TGO российско-европейской миссии ExoMars-2016, который после завершения серии сложных маневров занял в начале апреля свою рабочую орбиту.

Всего за всю историю освоения космического пространства к 5 мая 2018 года с Земли к Марсу было отправлено 44 миссии автоматических космических аппаратов разных стран. Из них 16 миссий — успешные, семь — частично успешные, 21 миссия потерпела неудачу. По 20 миссий на счету США (15 успешных и пять неудачных) и СССР/России (шесть частично успешных, включая совместный с Европейским космическим агентством, ЕКА, проект ExoMars-2016, и 14 неудачных). У ЕКА — две частично успешных миссии, в том числе ExoMars-2016 (совместно с Россией). По одной миссии у Индии (успешная), Китая (неудачная) и Японии (неудачная).

Дальнейшие планы

На 2020 год, когда будет очередное сближение нашей планеты с Марсом, запланировано несколько миссий разных стран:

• начнется второй этап российско-европейского проекта ExoMars, предусматривающий доставку на поверхность планеты спускаемого модуля с посадочной платформой и автономным марсоходом Pasteur;
• США собираются запустить пятый планетоход — Mars 2020 Rover;
• Индия намеревается отправить к Красной планете второй зонд «Мангальян-2»;
• Китай планирует осуществить миссию, включающую исследование Марса с помощью орбитального аппарата и марсохода;
• Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ) совместно с США готовятся отправить к планете свой первый аппарат Mars Hope.

В 2022 году может состояться запуск японской автоматической станции с целью доставки грунта со спутников Марса — Фобоса и Деймоса (в рамках проекта Phobos/Dеimos Sample Rеturn). В 2024 году Россия собирается повторить попытку по забору образцов вещества с Фобоса (проект «Бумеранг»/»Экспедиция-М»), предыдущая подобная миссия («Фобос-Грунт») потерпела неудачу в 2011 году.

Кроме того, в планы входит осуществление полета человека на Марс. Пилотируемые марсианские миссии рассматривается космическими ведомствами России (может быть осуществлен не ранее 2030 года) и США (к 2030 году), а также ЕКА (до 2033 года). В феврале 2017 года власти ОАЭ объявили о проекте строительства первого мини-города на Красной планете — «Марс 2117» — в сотрудничестве с ведущими международными организациями и научно-исследовательскими институтами. Существуют также частные инициативы по пилотируемым миссиям на Красную планету.

Источник

Покорение Марса: история и будущее космических программ

Первые марсианские программы

Первой страной, решившей отправить свои космические аппараты к Марсу, стал Советский Союз.

Программы СССР

• С 1960 по 1973 год была проведена колоссальная работа по реализации программы по изучению планеты. Однако первые летательные аппараты «Марс 160А» и «Марс 160Б» даже не были выведены на околоземную орбиту из-за аварий ракет-носителей;
• В 1963 году советская автоматическая межпланетная станция (АМС) «Марс-1» подобралась к «красной планете» на расстояние 200 тыс. км, но связь с аппаратом была утеряна;
• Следующая АМС «Марс-2», состоявшая из искусственного спутника и спускаемого аппарата, все-таки добралась до Марса в 1971-м. Спускаемый аппарат разбился, зато спутник проработал около восьми месяцев;
• Самой удачной попыткой был запуск АМС «Марс-3» в декабре 1971 года. Спускаемый аппарат мягко приземлился на планету и проработал 14,5 секунд. Для советской космонавтики это было большим достижением.

Программы США

• Летательный аппарат «Маринер-4» в 1965 году сделал 21 фотографию Марса с расстояния 10 тыс. км;
• «Маринер-7» в 1969 году передал на Землю сотни снимков Марса и собрал с помощью дистанционных датчиков данные об атмосфере планеты;
• «Маринер-9» смог сфотографировать около 85% поверхности Марса, на которых были видны русла рек, горы, вулканы. Также аппарат смог запечатлеть крупным планом естественные спутники планеты — Фобос и Деймос.
• В 1975 году стартовала программа «Викинг». Аппараты смогли в целости и сохранности приземлиться на Марс и проработать более четырех лет. По итогам программы были сделаны цветные фотографии высокого качества с поверхности Марса и собраны данные о почве. Основными элементами, как выяснилось, являются кремний, железо, алюминий и титан. Однако следов жизни обнаружено не было.

Существует несколько биомаркеров, по которым можно определить, есть ли потенциально на планете жизнь или нет. Это кислород, озон, метан, вода и углекислый газ. Если планета похожа на Землю по массе и радиусу и находится в зоне обитаемости, то есть на таком расстоянии от Солнца, что вода может оставаться в жидком виде, а в ее атмосфере присутствуют и взаимодействуют друг с другом пять биомаркеров, то вероятность наличия жизни (в настоящем или в прошлом) очень высока.

Современные миссии

На сегодняшний день на орбите Марса работают несколько орбитальных аппаратов, которые изучают атмосферу и геологическое строение планеты.

• Mars Odyssey (США);
• Trace Gas Orbiter (Европейское космическое агентство, совместно с Россией);
• Mars Orbiter Mission (Индия);
• MAVEN-1 (США);
• MRO (США);
• Mars Express (Европейское космическое агентство).

Летом 2020-го на Марс отправились сразу несколько миссий из разных стран: США, Китая и ОАЭ.

10 февраля 2021 года на орбиту Марса вышел космический аппарат Объединенных Арабских Эмиратов «Аль-Амаль», что в переводе означает «Надежда». Зонд будет изучать атмосферу, изменение погоды в течение дня и года в разных регионах планеты, метеорологию в нижних частях атмосферы, пылевые бури, попытается найти взаимосвязь нынешнего и древнего климата Марса.

Спустя несколько часов после «Аль-Амаль» 10 февраля орбиты достигла станция еще одной страны — Китая. Спускаемый аппарат межпланетной станции «Тяньвэнь-1» должен совершить посадку на Марс в мае-июне 2021-го. Марсоход будет изучать планету сразу по нескольким направлениям. Благодаря специальному прибору, который может проникать на глубину до 100 метров, вездеход будет изучать геологическое строение и химический состав почвы. Также он будет исследовать климат, электромагнитные и гравитационные поля Марса.

19 февраля на Марс высадился ровер NASA Perseverance. Он будет искать признаки жизни, изучать грунт, исследовать климатические условия и пытаться получить кислород. Вместе с марсоходом на «красную планету» попал беспилотный вертолет Ingenuity. Он протестирует возможность летать подобным ему аппаратам на Марсе, и в случае успеха проведет съемку местности.

На Марсе с 2012 года проводит исследования еще один марсоход — Curiosity. Он уже обнаружил серу, азот, водород, кислород, фосфор и углерод, определил примерный состав почвы в районе залива Йеллоунайф, конца древней речной системы или дна озера. В этом регионе устройство проанализировало состав найденного глинистого материала, и выяснило, что он является результатом реакции пресной воды и магматических материалов. Одним словом, Curiosity доказал, что на Марсе могла быть жизнь.

Первая частная марсианская миссия

В 2016 году на международном космическом форуме в Мексике основатель SpaceX Илон Маск представил систему межпланетного транспорта, на которой люди смогут отправиться на Марс.

Система состоит из возвращаемой ракеты-носителя, самого космического корабля и танкера для дозаправки на орбите Земли. После запуска многоразовой ракеты с космическим кораблем с людьми и грузом на орбиту, ракета возвратится обратно на Землю за топливом, которое затем доставит обратно на корабль. Такая процедура будет проделана несколько раз, пока на корабле не будет достаточно топлива.

По мнению Маска, для колонизации нужен 1 млн добровольцев. Изначально планировалось, что одна ракета в течение нескольких десятков лет доставит на Марс необходимое количество людей. Но в 2020 году планы изменились: теперь Маск планирует построить 1 тыс. ракет. По плану предпринимателя, они и займутся доставкой колонизаторов и груза.

В одной ракете помещается 100 человек и 100 т груза. План по заселению Марса Маск планирует реализовать к 2050 году. Добровольцы, по словам главы SpaceX, должны быть готовы умереть, потому что эта миссия крайне опасна.

Стоимость отправки одного человека составляет $10 млрд. Маск понимает, что это очень дорого, поэтому стоимость билета будет $200 тыс. В феврале 2021-го SpaceX привлекла $850 млн в результате долевого финансирования. Месяцем ранее, став ненадолго самым богатым человеком планеты, бизнесмен сказал, что продает все свое имущество, чтобы иметь больше средств для реализации проекта.

Лететь планируется на ракетах Starship, двигатель для которой был успешно протестирован в июле 2019 года. Следом начались испытания самого аппарата. Все попытки были неудачными. Ракеты взрывались или разбивались. 4 марта 2021 года прошли очередные испытания. Аппарат смог подняться на высоту 10 км и вернуться на посадочную стойку. Через несколько минут он взорвался.

Почему так сложно долететь до Марса?

Несмотря на многочисленные программы по изучению Марса, которые проводятся уже более 60 лет, полет на планету остается опасным, сложным и непредсказуемым. Почему?

• Одним из самых критичных этапов является запуск. До сих пор возникают проблемы с выходом за околоземную орбиту. В 2012 году у российской межпланетной станции «Фобос-Грунт» отказал бортовой компьютер, и аппарат сгорел в атмосфере, не выйдя за пределы Земли;
• Другая проблема — составление траектории полета. Расстояние между Землей и Марсом — 55 млн км, и современные космические аппараты вполне могут его преодолеть. Однако из-за разной скорости и траектории движения планет на пути реальная дистанция может достигать 450 млн км, а иногда и больше. При этом во время полета курс тоже может корректироваться. Если что-то пойдет не так, аппарат может улететь совсем в другую сторону или вовсе исчезнуть в космосе. Так произошло с японским космическим аппаратом «Нодзоми», отправленным в 1998 году. Ему не хватило мощности, чтобы сразу долететь до Марса, поэтому пришлось сделать несколько гравитационных маневров. По прошествии пяти лет, в 2003 году, «Нодзоми» прошел на высоте 1000 км от Марса, не выйдя на его орбиту;
• Если выйти на орбиту удалось, это еще не значит, что посадка пройдет успешно. Из-за большой задержки радиосигналов во времени — около 12 минут — дистанционное управление посадкой будет недоступно. Это значит, что необходим автономный бортовой компьютер, который «приземлит» аппарат самостоятельно. Посадка, как правило, занимает шесть-семь минут: их называют «семь минут ужаса», потому что именно в этот момент крушение ровера может привести к провалу всей миссии.

При приземлении марсохода Curiosity использовалась новая технология посадки, так называемый «Небесный кран», который за счет реактивных двигателей мягко опускает аппарат на поверхность планеты.

• Что касается высадки людей на Марсе, то тут проблем еще больше. Во-первых, время в пути составляет около девяти месяцев только в одну сторону. Это значит, что космонавтам придется сидеть в замкнутом пространстве без гравитации с прерывающейся связью с Землей. Для этого нужна особая физическая и психологическая подготовка. Во-вторых, пока нет достаточно мощной ракеты, чтобы отправить на Марс хотя бы одного человека. В-третьих, на «красной планете» высокий уровень радиации, который может привести к болезни Паркинсона, онкологическим заболеваниям, кратковременной потери памяти и прочим болезням. Авторы книги «Пилотируемая экспедиция на Марс» приводят следующий список недугов, которые могут возникнуть у космонавтов в процессе полета и по приземлении: космическая болезнь движения, заложенность носовых пазух, запоры, головная боль, раздражение кожи и ее сухость, абсцессы, небольшие ссадины и ушибы, воспаление роговицы или ее ссадины, инфекция верхних дыхательных путей, бессонница, отит.

NASA уже разрабатывает специальные костюмы, которые обеспечивают атмосферное давление не воздухом, как раньше, а сдавливанием кожи материалами, плотно прилегающими к телу. Такие скафандры весят вдвое меньше обычных и обладают высокой мобильностью.

В декабре 2020-го на вручении премии Axel Springer Award, которая присуждается выдающимся инноваторам, Илон Маск заявил, что через шесть лет у людей появится возможность высадиться на Марсе.

Кроме Илона Маска о колонизации Марса мечтает и NASA. В 2015 году агентство представило программу путешествия на «красную планету». Ее итогом должна стать высадка первого человека на Марс в 2030-х годах. Однако до этого предстоит проделать много работы: изучить поверхность Марса, разработать специальные костюмы, спроектировать ракеты и станции, в которых будет возможна безопасная посадка и многое другое.

Источник