Советская автоматическая межпланетная станция Марс-1 – это один из беспилотных космических аппаратов, созданных для осуществления Программы исследования Марса (1960-1973 гг). Этому космическому зонду впервые в истории космонавтики удалось выйти на траекторию полёта к красной планете.
Подготовка к кампании 1962 года
Первые АМС Марс 1M, запущенные к Марсу ещё в октябре 1960 года, потерпели неудачу. Их ракеты-носители не смогли доставить космические корабли на околоземную орбиту. Долгожданный выход на траекторию так и не состоялся.
Новая серия космических аппаратов получила название 2МВ. Их запуск был запланирован на 1962 год. Для них была создана единая платформа и многофункциональный орбитальный модуль. В задачу пролётных зондов входила доставка научных приборов для изучения планеты с пролётной траектории, а также передача информации на Землю о межпланетном пространстве и о состоянии около марсового пространства.
Для чего построена АМС Марс -1
Главная цель АМС Марс -1 такова: приблизиться к Марсу и сфотографировать поверхность планеты. Для её осуществления станцию оборудовали мощной фототелевизионной камерой.
Другая, не менее важная задача: изучить пространство вблизи красной планеты, измерить интенсивность магнитного поля, зафиксировать расположение магнитных полюсов. Для её решения на борту установили сложную научную технику.
Дополнительно стояли задачи отработки различных технологий (ракетно-космической техники, электроники, радиосвязи) для организации межпланетных перелётов:
Благодаря большому количеству научной техники космический аппарат, составлявший в длину чуть более трёх метров (3,3 м) весил почти тонну (893,5 кг). Ширина его (с учётом развёрнутых солнечных батарей и радиаторов) была равна 4 м.
Для осуществления связи АМС Марс-1 с Землёй учёные создали сложный радиотехнический комплекс. Слежение за полётом осуществлялось также посредством мощного телескопа Крымской астрофизической обсерватории.
Конструкция
АМС Марс-1 представляла собой модифицированный космический аппарат типа «Венера». Она имела форму цилиндра, состоящего из двух герметичных отсеков. В хвостовой части располагалась корректирующая двигательная установка КДУ-414. Двигательным механизмом была оснащена и система ориентации, работавшая на сжатом азоте.
Верхний отсек длиной 2,7 метра представлял собой орбитальный модуль. Он обеспечивал работу станции в период полёта. Для этой цели его оснастили системами наведения и бортовыми двигательными установками. Две панели солнечных батарей предназначались для подзарядки аккумуляторов. Система терморегулирования в виде полусферических радиаторов обеспечивала температурный баланс внутри отсеков.
Для изучения космического пространства орбитальный модуль оснастили комплексом научных приборов, состоящим из магнитометра, датчика микрометеоритов, счётчиков Гейгера и ионных счётчиков.
Нижний отсек (планетный или экспериментальный модуль) длиной 0,6 м предназначался для исследования поверхности планеты с пролётной траектории. Там находилось сложное оптическое оборудование:
- фототелевизионная система;
- инфракрасный и ультрафиолетовый спектрометры.
Работа АМС Марс-1 обеспечивалась слаженной работой нескольких систем, часть из которых конструкторы доработали с целью устранения недостатков систем более ранних поколений.
Система ориентации служила для ориентировки АМС Марс-1 в космическом пространстве. Она содержала датчики Солнца, звёзд, Земли и Марса. Особое внимание уделялось контролю положения относительно Солнца (поскольку для нормальной работы системы важно, чтобы солнечные батареи находились в рабочем состоянии). Фокусировка камеры осуществлялась при помощи оптического датчика.
Система связи представляла собой комплекс бортовой аппаратуры, фиксирующей параметры полёта, а также механизмов приёма команд с Земли и передачи телеметрической информации. Для обеспечения стабильной связи система была оснащена несколькими типами антенн:
- узконаправленная параболическая антенна осуществляла связь на дальнем расстоянии;
- всенаправленные и малонаправленные антенны смонтированы для осуществления связи на близких расстояниях.
Система терморегулирования двухконтурного газожидкостного типа также подверглась усовершенствованию. Тепловой режим в отсеках регулировался теплообменниками. Избыточное тепло от солнечных батарей поступало в полусферические радиаторы. Для комфортной работы оборудования в отсеках поддерживалась температура на уровне 20-25°С.
Система управления и корректирующая двигательная установка позволяли, при необходимости, корректировать траекторию движения АМС Марс-1.
Кроме того, были устранены недочёты, связанные с ошибками строения четвертой ступени ракеты-носителя, не позволившие ранее вывести аппарат на нужную траекторию. Её освободили от ряда научных приборов и оснастили дополнительной телеметрической системой, позволяющей зафиксировать неполадки.
Как осуществлялся запуск
Запуск АМС Марс-1 должен был состояться до 29 октября 1962 года. Но вмешалась политика. В связи с начавшимся Карибским кризисом, потребовалось развёртывание имеющегося на космодроме Байконур военного арсенала. Запуск АМС Марс-1 с космодрома состоялся 1 ноября 1962 года. Использовалась четырёхступенчатая ракета-носитель среднего класса «Молния» с усовершенствованной четвёртой ступенью.
Запуск межпланетной станции с космодрома прошёл по плану. Четвёртая ступень ракеты-носителя вывела Марс-1 на околоземную орбиту, благополучно произвела старт и придала кораблю нужное ускорение. Своевременно развернулись антенны, пришли в рабочее состояние солнечные батареи. Космический аппарат был сориентирован относительно Солнца.
Как появилась неисправность и к чему она привела
Некоторое время полёт продолжался успешно, но вскоре дала сбой система ориентации. В клапане одного из двух баков, где хранился сжатый азот, обнаружилась течь. Нормальная работа системы в условиях утечки топлива была невозможна. Специалистам удалось развернуть аппарат так, чтобы солнечные батареи получали тепловую энергию от Солнца. Это обеспечивало подзарядку аккумуляторов. Главная параболическая антенна оказалась в нерабочем состоянии (не была направлена на Землю). Таким образом, коррекция траектории полёта станции с Земли проводиться не могла.
Связь осуществлялась посредством малонаправленной и всенаправленных антенн. Это позволило собрать данные о состоянии межпланетной среды и передать их на Землю. Несмотря на то, что проводить управление полётом не представлялось возможным, связь со станцией удалось поддерживать до 21 марта 1963 года. В то время, когда станция находилась на расстоянии 107 млн километров от Земли связь с ней была потеряна.
Предположительно, станция в течение некоторого времени продолжила движение к Марсу. 19 июня 1963 года она приблизилась к поверхности Красной планеты на расстояние 193 тыс. километров. Пролетев над планетой, АМС Марс-1 проследовала на околосолнечную орбиту, где и прекратила существование.
Как осуществлялась связь
После того, как вышла из строя остронаправленная параболическая антенна, связь с Землёй осуществлялась через малонаправленную антенну. Интервалы составляли двое, пять или пятнадцать суток (сеансы проходили в моменты большей радио доступности космического аппарата).
Пока длился интервал между сеансами связи, проходила подзарядка аккумулятора. Первые дни интервалы составляли двое суток. После 13 декабря они стали более продолжительными — 5 суток. Сеанс связи состоял из нескольких частей:
- Приём телеметрической информации о проведённых научных измерениях
- Работа запоминающего устройства для воспроизведения ранее полученной информации.
- Получение телеметрической информации о текущем состоянии станции.
В общей сложности за весь период удалось провести 61 сеанс связи. Было передано с Земли и обработано 3000 команд. Поступило множество телеметрической информации. Дальность космической связи оказалась на то время рекордной.
Результаты
Несмотря на то, что миссия АМС Марс-1 не была выполнена в полной мере, её результаты впечатляющи.
- Получены данные о физических свойствах космического пространства, о направлении и интенсивности ионизированного солнечного газа.
- Исследованы радиационные зоны вокруг Земли и подтверждена их величина.
- Изучена плотность и величина метеорных частиц метеорного потока Таурид. В периоды прохождения аппарата через метеорный поток (на высоте от 6 до 40 тыс. км и от 20 до 40 млн км от поверхности Земли) удары микрометеоритов регистрировались каждые две минуты.
- Выявлена повышенная интенсивность космических лучей в межпланетном пространстве.
Марс всегда представлял интерес для изучения, ведь эта планета – ближайший сосед Земли. В общей сложности к красной планете было отправлено 40 экспедиций. Автоматическая межпланетная станция Марс-1 — одна из первых, но не менее значимая ступенька на этом непростом пути.
