История исследований Марса с помощью космических аппаратов

Марс – четвертая по удаленности от Солнца планета Солнечной системы. Названа в честь бога войны Марса за красноватый цвет. Минимальное расстояние планеты от Земли (56 миллионов километров) достигается во время так называемых великих противостояний, когда Солнце, Земля и Марс располагаются на одной прямой, причем Марс находится вблизи перигелия (точка на орбите планеты, ближайшая к Солнцу). Наземные наблюдения позволили определить общие характеристики Марса, получить информацию о широтных и сезонных изменениях температуры поверхности, проследить рост и сокращение полярных шапок, а также дать первые оценки плотности и состава атмосферы планеты.

Исследования Марса с использованием космических аппаратов начались в 1960 году. На протяжении второй половины XX века и в начале XXI века космические аппараты к Марсу отправляли СССР (позднее Россия), США, Япония и Европейский союз. Однако значительная часть этих космических миссий потерпела неудачу на разных этапах полета.

СССР первым начал пытаться отправить свои космические аппараты в сторону Марса, но в двух запусках в 1960 году произошли аварии на участке выведения марсианских зондов на околоземную орбиту. В 1962 году из трех космических миссий частично удачным оказался запуск, осуществленный 1 ноября. Космический аппарат "Марс-1" пролетел на расстоянии около 197 тысяч километров, по баллистическим расчетам, от Марса 19 июня 1963 года. После чего зонд вышел на околосолнечную орбиту. В процессе полета связь с ним была потеряна, что сделало невозможной коррекцию его орбиты.

Первый запуск, осуществленный в США в сторону Марса 5 ноября 1964 года, закончился также неудачей. У космического аппарата Mariner-3 не открылись солнечные батареи, и он не долетел до Марса.

Первым приблизиться к планете на расстояние менее 10 тысяч километров смог Mariner-4, запущенный в США 28 ноября 1964 года. 14 июля 1965 года он пролетел на высоте 9920 километров над поверхностью планеты. Аппарат передал 22 крупных плана поверхности Марса, а также подтвердил предположение о том, что тонкая атмосфера Марса состоит из углекислого газа. Было зафиксировано наличие у планеты слабого магнитного поля.
Следующими космическим аппаратами, приблизившимися к Марсу, также были американскими Mariner-6, запущенный 24 февраля 1969 года, пролетел 31 июля на высоте 3437 километров над экваториальной областью планеты, а Mariner-7, стартовавший 27 марта 1969 года, 5 августа того же года прошел над южным полюсом Марса на высоте 3551 километров. Космические аппараты произвели измерения температуры поверхности и атмосферы, анализ молекулярного состава поверхности и давления атмосферы. Кроме этого, было получено около 200 изображений планеты.
19 и 28 мая 1971 года были запущены советские автоматические станции "Марс-2" и "Марс-3", предназначенные для исследования планеты Марс и околопланетного пространства с помощью доставляемого на поверхность планеты посадочного аппарата, а также орбитального аппарата, выполняющего функции искусственного спутника планеты. Конструктивно они были аналогичны и дублировали друг друга на случай возможного сбоя. Полет станций к Марсу продолжался более полугода. Спускаемый аппарат "Марса-2" был отстыкован 27 ноября 1971 года, когда станция подлетала к планете, до торможения ее и перехода на орбиту спутника Марса. Из-за программной ошибки бортовая электронная машина ввела ошибочные установки в спускаемый аппарат, и угол его входа в марсианскую атмосферу оказался больше расчетного. В результате он не успел затормозить на этапе спуска и разбился о ее поверхность. "Марс-2" стал первым рукотворным предметом на Марсе.

Спускаемый аппарат автоматической станции "Марс-3" впервые в истории совершил мягкую посадку на поверхность Марса 2 декабря 1971 года. Спуск в атмосфере до поверхности Марса занял немногим более трех минут. Передача видеоинформации после посадки со спускаемого аппарата велась около 20 секунд, а затем внезапно прекратилась. Проведенный анализ показал, что наиболее вероятной причиной отказа дальнейшей передачи видеосигнала могла быть пылевая буря, бушевавшая в тот момент на Марсе.

Орбитальные модули станций "Марс-2" и "Марс-3" успешно функционировали долгое время до полного исчерпания запасов топлива, выполнив всю заложенную научную программу. За месяцы их работы ученые узнали больше об энергии и составе частиц солнечного ветра, содержании углекислого газа и водяного пара в марсианской атмосфере и давлении в его различных областях, динамике глобальной пылевой бури, межпланетных магнитных полях и о многом другом.

Первым американским космическим аппаратом, вышедшим на орбиту Марса 24 ноября 1971 года, стал "Mariner 9" (запущен 30 мая 1971 года). Им были сделаны первые снимки спутников Марса Фобоса и Деймоса в высоком разрешении. С его помощью собрали информацию о поверхности и атмосфере планеты.

В 1974 году четыре советских космических аппарата "Марс-4", "Марс-5", "Марс-6" и "Марс-7" почти одновременно достигли окрестностей Марса. "Марс-4", стартовавший 21 июля 1973 года", подошел к планете 10 февраля, но из-за отказа в ходе полета трех каналов бортовой вычислительной машины не произошла коррекция, и аппарат пролетел на высоте 1844 километров над средним радиусом планеты, проведя фотографирование Марса с пролетной траектории. Космический аппарат "Марс-5" (запущен 25 июля 1973 года) вышел на околомарсианскую орбиту 12 февраля. Он передал на Землю новые сведения об этой планете и окружающем ее пространстве; качественные фотографии марсианской поверхности, в том числе цветные. Спускаемый аппарат с космической станции "Марс-6", запущенной 5 августа 1973 года, совершил 12 марта 1974 года посадку в южном полушарии Марса, впервые передав на Землю данные о параметрах марсианской атмосферы, полученные во время снижения.

епосредственно перед посадкой связь с ним была потеряна. Последняя полученная с него информация подтвердила выдачу команды на включение двигателя мягкой посадки. Космическая станция "Марс-7", запущенная 9 августа 1973 года, подлетела к Марсу 9 марта 1974 года. Отделившийся от нее спускаемый аппарат из-за нарушения в работе одной из бортовых систем прошел в 1300 километрах от поверхности планеты и ушел в просторы космоса.

20 августа и 9 сентября 1975 года были запущены два американских космических аппарата Viking-1 и Viking-2, которые вышли на орбиты вокруг Марса 19 июня и 7 августа 1976 года. Их посадочные модули совершили мягкую посадку на поверхность планеты 20 июля и 3 сентября 1976 года. Они произвели съемку планеты и ее спутников Фобос и Деймос, анализ грунта (органических веществ и признаков жизни не было обнаружено) и атмосферы планеты. Орбитальный аппарат Viking-1 завершил свою миссию 7 августа 1980 года, а Viking-2 проработал до 25 июля 1978 года. Посадочный модуль Viking-1 совершил последнюю передачу на Землю 11 ноября 1982 года. Последние данные с посадочного модуля Viking-2 прибыли на Землю 11 апреля 1980 года.

В июле 1988 года две советские космические станции "Фобос-1" и "Фобос-2" были запущены для исследования спутника Марса Фобоса. В проекте участвовали ученые из тринадцати стран. У "Фобоса-1" в полете произошел сбой в программе, в результате была выдана ошибочная команда и отключились его важнейшие системы ориентации. 2 сентября связь с ним была утеряна. "Фобос 2" вышел на орбиту Марса 30 января 1989 года. От него были получены уникальные снимки Фобоса, сделанные с различных ракурсов и расстояний. Аппарат измерил температуру поверхности спутника Марса. Связь с ним была потеряна 27 марта 1989 года. "Фобос-2" не успел сбросить посадочный аппарат на поверхность Фобоса. Экспедиция закончилась, не выполнив основного своего этапа.

С конца 1990-х годов поверхность Марса и его атмосфера успешно исследовались с околопланетных орбит американскими космическими аппаратами Mars Global Surveyor, Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter и европейским космическим аппаратом Mars Express. На поверхности Марса успешно работали посадочные модули американских космических аппаратов Mars Pathfinder (1997), Phoenix (2008), марсоходы Mars Exploration Rovers (с 2004 года).

6 августа 2012 года на Марс совершил посадку американский марсоход Curiosity, доставленный к планете Mars Science Laboratory. Его основная миссия длилась около 23 земных месяцев, но он и сейчас продолжает работать на планете. Марсоход успешно выполнил главные задачи своей миссии, обнаружив следы существования теплых пресноводных озер и рек на Марсе, и совершил ряд других открытий.

С сентября 2014 года на орбите планеты работает американский космический аппарат MAVEN, исследующий марсианскую атмосферу.

24 сентября 2014 года был успешно выведен на орбиту Марса первый индийский космический аппарат "Мангальян", отправленный в космос 5 ноября 2013 года. Одной из главных его целей является изучение свойств атмосферы Марса, в том числе облаков, а также топографии и свойств поверхности планеты.

14 марта 2016 года к Марсу была запушена российско-европейская межпланетная станция миссии ExoMars-2016, состоящая из орбитального аппарата Trace Gas Orbiter (TGO) и посадочного модуля Schiaparelli. 19 октября 2016 года TGO вышел на высокоэллиптическую орбиту вокруг Марса. Посадка модуля на планету в тот же день завершилась нештатно, научная аппаратура не дала результатов. Научные наблюдения на борту орбитального аппарата TGO начались весной 2018 года. Его научная миссия будет продолжаться до 2022 года. В дальнейшем модуль планируют использовать в качестве ретранслятора данных миссии ExoMars-2022, когда российская посадочная платформа "Казачок" и установленный на ней европейский марсоход "Розалинд Франклин" прибудут к Марсу в 2023 году.

Американский зонд InSight совершил посадку на Марсе 26 ноября 2018 года. Аппарат предназначен для изучения геологического строения Марса, для чего он оснащен сейсмометром и другими приборами. Миссия также должна определить скорость марсианской тектонической активности и ударов метеоритов. Аппарат продолжает работать на планете.

В июле 2020 года три космические миссии разных стран отправились к Марсу. Автоматическая межпланетная станция Объединенных Арабских Эмиратов Hope ("Надежда"), запущенная на японской ракете-носителе с территории космического центра Танэгасима в Японии, 9 февраля 2021 года вышла на орбиту планеты. Она предназначена для изучения климата и нижних слоев атмосферы Марса. 18 февраля 2021 года на Марс совершил посадку американский планетоход Perseverance. На его борту – экспериментальное устройство для получения кислорода из атмосферы Марса, а также "космический вертолет" Ingenuity, который в апреле успешно совершил первый испытательный полет на планете. 15 мая 2021 года на Марс осуществил посадку китайский марсоход "Чжужун", доставленный к планете китайским космическим аппаратом "Тяньвэнь-1". Главная цель миссии - найти возможные признаки жизни на Марсе, а также помочь ученым понять, могут ли условия на этой планете измениться в будущем так, что она станет пригодна для жизни людей. К 15 августа он успешно завершил выполнение поставленных перед ним задач по исследованию и обнаружению. Марсоход и орбитальный аппарат продолжают работать в штатном режиме, как и их подсистемы.

В дальнейшем Россия планирует запустить космический аппарат за грунтом на спутник Марса Фобос (проект "Бумеранг"). Кроме того, данная миссия предусматривает широкую программу изучения системы Марса. Такие же планы есть и у Японии.

Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников