Проект освоения космоса маринер

Программа «Маринер»

Станции серии «Маринер» были разработаны и запускались НАСА в период с 1962 по 1973 года. Их целью было изучение Венеры, Марса и Меркурия. Благодаря станциям, запущенным по данному проекту, было обнаружено, что планета Венера имеет горячую атмосферу, а Меркурий похож на безжизненную Луну. В течение программы было разработано 10 аппаратов, два из которых (Маринер-1 и Маринер-8) погибли во время запуска, а Маринер-3 – вскоре после запуска. Аппараты этой серии функционировали в космосе непродолжительное время (от нескольких месяцев до 3х лет). Все аппараты, кроме погибших во время запуска – выполнили поставленные перед ними цели. Они были обустроены солнечными батареями, имели большой набор научных приборов, таких как приборы для измерения магнитных полей, регистрации заряженных частиц, и фотокамеры. Большинство аппаратов при изготовлении дублировались.

Станция «Маринер-2» была копией «Маринера-1», которая была запущена 22 июля 1962 года и направлена на Венеру, но через 5 минут отклонилась от курса и была подорвана. «Маринер-2» была запущена 27 августа 1962 года. Полет к Венере прошел успешно. Исследование заняло около 3,5 месяцев, после чего аппарат вышел на гелиоцентрическую орбиту, став, таким образом, первым в мире спутником, который передал научные данные на Землю с другой планеты. На борту станции не было фотокамеры. С помощью «Маринер-2» было открыто обратное вращение планеты, проведены измерения параметров атмосферы и магнитного поля.

«Маринер-3» была запущена 5 ноября 1964 года. С помощью данной станции планировалось исследовать Марс, однако произошла ошибка, и обтекатель ракеты-носителя не был сброшен. Из-за этого станция не получала энергию от солнечных батарей, и оставшись на гелиоцентрической орбите, она погибла.

«Маринер-4» была запущена 28 ноября 1964 года к Марсу. Данная станция является первым космическим аппаратом, которому удалось сфотографировать поверхность Марса с близкого расстояния. Станция функционировала три года на гелиоцентрической орбите.

«Маринер-5» была запущена 14 июня 1967 года к Венере, но так как аппарат не имел на борту фотокамеры, снимков не было сделано. Зато удалось провести исследования поверхности и атмосферы планеты.

«Маринер-6» стартовала 24 февраля 1969 года. Его миссией было фотографирование Марса. Станция «Маринер-7» была точной копией «Маринера-6», она стартовала 27 марта 1969 года, и также как и «Маринер-6» занималась фотографированием планеты Марс. Вместе с «Маринер-6» они сделали снимки около 20% поверхности Марса.

«Маринер-8» стартовала 9 мая 1971 года, держа курс на Марс. Но потерпел крушение. «Маринер-9» — точная копия станции «Маринер-8», была запущена 30 мая 1971 года, также держа курс на Марс. Станция стала первым искусственным спутником другой планеты, выйдя 13 ноября 1971 года на орбиту Марса. Аппарат сфотографировал практически всю поверхность Марса, и передал фотографии Фобоса и Деймоса. Станция «Маринер-10» запущена 3 ноября 1973 года, и была направлена на Меркурий. Пролетая мимо Венеры, станция попутно собирала сведения о планете. До 2008 года являлся первым и единственным аппаратом, который осуществлял фотографирование Меркурия с очень близкого расстояния.

Программа «Маринер» активно развивалась, были начаты работы над аппаратом «Маринер-11 и 12» для возможности изучения Юпитера и Сатурна, однако из-за того, что эти миссии имели очень большую важность, решено было выделить их в отдельную программу, и эти аппараты для изучения этих планет были переименованы в «Вояджер-1 и 2».

Автор статьи: Галетич Юлия

Вы можете приложить к своему отзыву картинки.

Источник

Маринер-2: Первый космический исследователь Венеры

Маринер-2 — первая попытка исследовать другую планету — Какие научные сведения о Венере передал Маринер-2 — Конструкция космического аппарата «Маринер-2»

У нас в стране подавляющее большинство жителей сможет без проблем назвать и первый сотворенный руками человека спутник Земли и первого человека в космосе и даже наверняка помнит имена “космических собак” Белки и Стрелки. Но вот на вопрос – какой космический аппарат первым передал на Землю сведения о другой планете, ответят не все.

Маринер-2 – первая попытка исследовать другую планету

Потому что аппарат этот был не нашим, а американским. Назывался он достаточно странно для космического аппарата: “Маринер-2“, “моряк” если по-русски. Именно Маринер-2 действительно был первым космическим аппаратом, приблизившимся к другой планете (к Венере) в 1962 году. И хотя сведения полученные им о нашей “соседке” по Солнечной системе не отличались особой точностью и подробностью, сам факт, что землянам удалось вывести рукотворный аппарат в глубоки космос, управлять им и получить какие-то сведения – был для науки большим шагом вперед.

Макет межпланетной автоматической станции «Маринер-2»

Начало 1960-х годов явилось временем рождении космической эры человечества. Первый искусственный спутник Земли был запущен Советским союзом в 1957 году, и в следующем году этот успех повторили Соединенные штаты. Для обеих стран запуск космических аппаратов еще был не отлаженным, новым делом, в котором было множество неудач.

Поэтому американцы сразу пришли к простой стратегии, позволяющей значительно увеличить надежность каждой миссии. Вместо того, чтобы запустить один аппарат, проводился запуск сразу двух идентичных. Если бы один и сломался, второй должен был справиться. Именно поэтому два “Вояджера” (Вояджер-1 и -2) сейчас соревнуются на финишной прямой на границе Солнечной системы, а ещё совсем недавно мы получали последние сигналы от двух “Пионеров” (10 и 11).

Сейчас такой подход покажется дорогим – ведь стоимость космической миссии увеличивается почти вдвое, но в начале космической гонки, такой подход не был удивительным.

И этот подход оправдался в первой же межпланетной миссии NASA. Как можно догадаться, “Маринеров” тоже было построено 2.

Какие научные сведения о Венере передал Маринер-2

Первая станция – “Маринер-1” отправилась в космос 22 июля 1962 года. Правда, покинуть нашу планету аппарату не удалось. Через несколько минут полета ракета-носитель начала отклоняться от курса и подошла близко к обитаемым зонам неподалеку от мыса Канаверал.

В результате офицер, ответственный именно за этот момент – потенциальную опасность ракеты для населения – взорвал носитель.

Маринер 1 пробыл в полете 293 секунды – менее 5 минут. Комиссия по расследованию причин потери аппарата нашла ошибки в компьютерном коде в части, ответственной за ориентацию и навигацию аппарата и его носителя. Также были обнаружены ошибки в программном обеспечении радиооборудования, которое было ответственно за навигацию аппарата в полете.

В результате всех этих ошибок компьютер автоматически несколько раз переключился в неверный режим ориентации и провел корректировки траектории, которые и привели ракету на опасный курс.

“Маринер-2” стартовал к Венере 27 августа 1962 года и на этот раз все прошло гладко. “Маринер-2” был успешно запущен и примерно через полчаса после отрыва от Земли выведен на расчетную орбиту, а затем начал полет к цели.

Венера – очень простой для наблюдения даже в любительский телескоп объект. Единственная проблема заключается в плотных облаках, из-за которых на самом деле невозможно увидеть, что творится на поверхности. Благодаря этому многие писатели-фантасты высказывали надежду, что под покровом облаков скрывается жизнь.

Эти надежды были разрушены в 1956 году, когда радиолокационные наблюдения поверхности планеты (облака закрывают ее в оптическом диапазоне, и поэтому Маринер 2 даже не имел камеры на борту) показали, что температура на поверхности составляет около 315 градусов Цельсия.

С учетом того, что на Земле жизнь неразрывна связана с водой, превышение ее температуры кипения в три раза сделало Венеру сомнительным кандидатом на поддержание жизни. Сразу было высказано предположение, что такая температура объясняется парниковым эффектом, но для подтверждения такой догадки надо было исследовать планету ближе.

Примерно через неделю после запуска, 4 сентября 1962 года, Маринер начал первую корректировку траектории межпланетного перелета. Маневр прошел с ошибкой, а 8 сентября 1962 года произошла первая поломка.

Аппарат резко повернулся, а его инструменты, предназначенные для научных наблюдений во время полета, отключились. Точная причина не была установлена, но, возможно, в Маринер ударил небольшой астероид. Восстановление ориентации с Земли заняло 3 минуты, и до 29 сентября 1962 г., продолжалась “болтанка” – попеременные потеря и восстановление ориентации.

Затем в течение месяца аппарат летел без проблем, но в конце месяца дала сбой телеметрическая система, что привело к потери части данных. 31 октября 1962 г. произошла новая напасть: случилось короткое замыкание в цепи одной из солнечных панелей аппарата, что снова вынудило персонал с Земли отключить научную аппаратуру зонда.

Нормальное питание было восстановлено в течение недели, 15 ноября 1962 г., правда, проблемная солнечная панель полностью вышла из строя. К счастью, Маринер-2 уже подлетел ближе к Солнцу и питания, обеспечиваемого одной оставшейся панелью, теперь было достаточно.

Последней проблемой в полете стали неполадки в магнитометре, который должен был определить силу и структуру магнитного поля Венеры. Тем не менее, к планете Маринер-2 подлетел в достаточно неплохой форме – во всяком случае большинство приборов функционировало, а аппарат был управляем.

14 декабря 1962 г. была проведена последняя коррекция траектории, и в этот день был совершен самый близкий пролет возле Венеры, на расстоянии 34 773 километров, но даже этого было достаточно для подтверждения существующих теорий.

• Маринер-2 подтвердил невероятную температуру на поверхности Венеры, определив ее в 462 градуса Цельсия.
• Было обнаружено чудовищно высокое давление атмосферы, в 80 раз превышающее земное.
• Была определена продолжительность суток Венеры – 243 земных.
• Было определено обратное направление вращения вокруг оси планеты, по сравнению с орбитальным движением.
• Подтверждено отсутствие магнитного поля у Венеры.
• Была выявлена однородность солнечного ветра и уменьшение плотности космической пыли по сравнению с околоземным пространством.

Маринер 2 перестал передавать данные 3 января 1963 года.

Конструкция космического аппарата «Маринер-2»

Космические аппараты «Маринер-1» и «Маринер-2» идентичных по устройству. Весил каждый аппарат чуть больше 200 кг (202,8 кг), имел в длину 1,04 м и 0,36 м в ширину.

Корпус аппарата был выполнен в виде шестиугольника, на каждой плоскости которого располагалось научное оборудование. Также в корпусе располагались батареи, емкости с газом для коррекции положения в пространстве и реактивный двигатель. Научное оборудование было вынесено за пределы корпуса на длинной штанге. Вместе со штангой, общая высота аппарата достигала 3,66 метров.

Конструкция космического аппарата «Маринер-2»

Маринер-2 имел на борту радиопередатчик мощностью 3 ватта, который обеспечивал непрерывный телеметрический контакт, большую высокочувствительную направленную параболическую антенну, цилиндрическую всенаправленную антенну на верхушке инструментальной штанги и две командных антенны, по одной на конце каждой солнечной батареи, получавших команды изменения курса и другие функции.

На боковые стороны основания крепились прямоугольные солнечные батареи с максимальным размахом в 5,05 метров и шириной в 0,76 метра. Солнечные панели позволяли снабжать аппарат энергией напрямую или работали на зарядку 1000 ватт-часовой серебро-цинковой аккумуляторной батареи, использовавшийся как до раскрытия панелей, так и в те моменты, когда они не были освещены Солнцем.

Управление положением “Маринера-2” в пространстве осуществлялось системой азотных реактивных двигателей, а положение Солнца и Земли использовались для стабилизации курса. Общая синхронизация и контроль выполнялись цифровым центральным компьютером и контролером последовательности. Термоконтроль достигался с помощью использования пассивного отражения и поглощающих поверхностей, термических щитов и экранирующих решёток.

В состав научной аппаратуры установленной на борту обоих Маринеров входили:

• Магнитометр (на вершине штанги, пярмо над всенаправленной антенной).
• Детекторы частиц (на штанге).
• Детектор космических лучей (на штанге).
• Детектор космической пыли (на корпусе).
• Спектрометр космической плазмы (на корпусе).
• Микроволновый радиометр (в параболической антенне).
• Инфракрасный радиометр и его антенны (в параболической антенне).

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