История посадки зондов на Марс: прошлое и ближайшее будущее⁠⁠

Места посадок всех предыдущих марсианских миссий, а также готовящейся сесть на Марс 26 ноября посадочной платформы InSight.

Посадочные платформы Марс-2 и Марс-3, марсоходы ПрОП-М

Посадка: 27 ноября и 2 декабря 1971 года

Первым земным аппаратом, попавшим на Марс, стала советская станция «Марс-2». К сожалению угол входа в атмосферу оказался выше расчётного и парашют не успел её достаточно затормозить до момента посадки. «Марсу-3» повезло немногим больше – он смог достичь поверхности и начать передавать с неё данные, но только в течении 14,5 секунд. Летевшая вместе со станциями пара советских шагоходов ПРоП-М видимо так и не смогла прикоснуться к поверхности Марса, оказавшись всего в метре от неё. С тех пор СССР больше не предпринимал попыток отправлять марсоходы.

Первый снимок полученный с поверхности Марса.

В 2013 году, спустя целых 42 года после его посадки, Виталию Егорову (более известному как Зелёный кот) при поддержке множества добровольцев удалось найти местоположение посадки «Марса-3» с помощью снимков 0,5-метрового телескопа HiRise установленной на зонде «MRO».

Посадочная платформа Марс-6

Посадка: 12 марта 1974 года

Спускаемому аппарату Марс-6 также не повезло: связь с ним оборвалась после выдачи команды на включение тормозных двигателей уже после торможения в атмосфере на парашюте. Впрочем, спускаемый аппарат Марса-7 и вовсе «промазал» мимо Марса. Местоположение неудачно приземлившегося аппарата было найдено всего 3 месяца назад и пока окончательно не подтверждено. Автором находки является автор группы «Море Ясности» в ВК Антон Громов.

Посадочные платформы «Викинг-1» и «Викинг-2»

Посадка: 20 августа и 9 сентября 1976 года

Карл Саган для масштаба.

Этим двум спускаемым аппаратам впервые удалось полностью выполнить поставленную перед ними миссию: они проработали на поверхности Марса 4 и 6 лет вместо запланированных 90 дней и передали порядка 4,5 тысяч фотографий. 1 из 3 биологических экспериментов миссии оказался ложноположительным (при добавлении питательной среды к марсианскому грунту было обнаружено выделение кислорода и углекислого газа).

Зафиксированное «Викингами» давление атмосферы варьировалось от 7 до 10 мбар (тысячных долей атмосферы).

Зафиксированные перепады температур составили от -77° C до -14° C для Викинга-1 и от -120° C до -4° для Викинга-2. Скорость ветра не превышала 120 км/ч. Викинг-1 проработал до 11 апреля 1980 года, когда вышли из строя его электрические батареи. Викинг-2 работал вплоть до 11 ноября 1982 года, когда из-за ошибки оператора была опущена его антенна. Попытки связи с аппаратом были прекращены 21 мая 1983 года.

Посадочная платформа «Mars Pathfinder», марсоход «Sojourner»

Посадка: 4 июля 1997 года

Это стала первой миссией от NASA достигшей поверхности Марса после 20-летнего перерыва. Она была большей частью подтверждением новых технологий (вроде надувных мешков для смягчения посадки) и концепции дешёвых научных исследований Марса (все расходы на неё в целом оцениваются в $428 млн в текущих ценах). По этой причине на посадочной платформе были установлены только камеры, метеорологические датчики и несколько магнитов, а на 11,5-килограммом марсоходе приборов было установлено немногим больше: среди них были альфа-протон-рентгеновский спектрометр, эксперименты по определению степени сцепления и абразивности грунта, а также система построения 3D-карт для определения степени опасности местности для передвижения, в которую входила пара передних камер и лазер.

Это стала первой успешно выполненная миссией марсохода: всего «Sojourner» смог проработать 85 земных дней (вплоть до 27 сентября). И связь с ним прервалась из-за отказа основной станции (предположительно это произошло из-за чрезмерного числа циклов заряда-разряда электрических батарей, рассчитанных на 1 месяц работы). Станции удалось передать 16,5 тыс. снимков, марсоходу – ещё 550 штук и выполнить 15 анализов пород. По цвету грунта на снимках было определено что он содержит много гидроскида железа, что в свою очередь указывало на существование более мягкого климата на Марсе в прошлом. Также удалось установить что металлическое ядро Марса по размерам находится в пределах 1300-2000 км.

Посадочная платформа «Mars Polar Lander» и зонды «Deep Space 2»

Посадка: 3 декабря 1999 года

Связь с этой посадочной платформой и двумя зондами прервалась в процессе посадки на Марс. Разбирательство по итогам провала миссии указывало на то, что причиной потери этой миссии NASA стал эффект Холла, который в момент раскрытия посадочных опор на высоте в 40 метров вызвал ложное срабатывание датчиков, предназначенных для отключения ракетных двигателей в момент касания поверхности Марса. В результате этого аппарат коснулся поверхности на скорости в 22 м/с против 2,4 м/с расчётного предела, на который была рассчитана система амортизации.

Однако окончательно подтвердить или опровергнуть эту версию оказалось невозможно, так как передача телеметрии во время спуска не предусматривалась. В качестве более глубоких причин для аварии называлось недофинансирование программы в размере около 30% от её общей стоимости.

Марсоходы «Спирит» и «Оппортьюнити»

Посадка: 10 июня / 7 июля 2003 года

Практически сразу после посадки обоим марсоходам удалось найти гематит, а вскоре «Оппортьюнити» нашёл и отложения осадочных пород на стенках одного из кратеров, указывающих на существование у Марса периода с влажным климатом в прошлом. Также ему удалось найти метеорит, который стал третьей подобной находкой за пределами Земли после обнаружения метеоритов в миссиях Аполлонов-12 и -15 (в итоге Оппортьюнити удалось «обставить» астронавтов, найдя их за свою миссию сразу три).

Первый из найденных «Оппортьюнити» метеоритов.

После 2 лет пребывания на Марсе у «Спирита» заклинило переднее правое колесо, вынудив операторов марсохода вести его задом на перёд все последующих 4 года – вплоть до того, как он окончательно не застрял и не замёрз от запыления батарей. Однако это позволило сделать неожиданную находку: в проделанной волочащимся колесом борозде вскрылась богатая силикатами почва под тонким слоем красноватой пыли на поверхности.

На другой планете иногда даже поломанное колесо может привести к научному открытию!

Всего марсоходам на двоих удалось проработать на Марсе 20,5 лет и пройти дистанцию в 52,9 км (Оппортьюнити завершил условный марафон за 11 лет и 2 месяца). Последний сеанс связи со Спиритом был произведён 22 марта 2010 года, а с Оппортьюнити – 10 июня 2018 года (попытки связаться с ним продолжаются).

Посадочная платформа «Бигль-2»

Посадка: 25 декабря 2003 года

«Бигль-2» отделился от зонда «Марс-экспресс» 19 декабря 2003 года, после чего пошёл на посадку 25 декабря и... просто не вышел на связь в назначенный момент. Европейское космическое агентство пыталось связаться с аппаратом вплоть до февраля 2004 года, но так и не смогло этого сделать и признало миссию потерянной.

Снимок аппарата с того же спутника «MRO».

Судьба аппарата была неизвестна на протяжении 12 лет, пока тому же телескопу HiRISE на MRO не удалось обнаружить спускаемый аппарат на поверхности Марса. Судя по снимкам 2 из 4 его солнечных панелей не смогли раскрыться, оставив антенну аппарата в заблокированном состоянии. В качестве причин для неудачи расследовавшая аварию комиссия назвала плохое управление миссией и недостаточное тестирование систем аппарата, что в свою очередь было вызвано недостаточным финансированием – на проект было выделено всего $110 млн в современных ценах, что по своей дешевизне уступает, пожалуй, только индийскому проекту «Мангальян».

Посадочная платформа «Феникс»

Посадка: 25 мая 2008 года

Название миссии имеет прямую отсылку к одноимённой мифической птице, так как аппарат имел множество приборов от предыдущей неудачной миссии «Mars Polar Lander» и отменённой миссии «Mars Surveyor 2001 Lander». Вторая попытка посадки аппарата вблизи полюса (теперь уже Северного) таки увенчалась успехом для NASA: с помощью камер, установленных на нём самом и его манипуляторе, оптического и атомного микроскопа, а также масс-спектрометра, «Фениксу» удалось сделать то, за чем его в первую очередь посылали – он наконец смог найти убедительные доказательства наличия воды на Марсе.

Кроме этого в почве были обнаружены следы перхлоратов, которые в больших концентрациях являлись ядовитыми для большинства земных видов жизни. Также в почве были найдены магний, натри, калий и хлор. Кислотность грунта составила 8-9 единиц, что соответствовало слабощелочным земным почвам.

Марсоход «Кьюриосити»

Посадка: 6 августа 2012 года

На данный момент этому марсоходу удалось пройти 19,8 км за чуть более 6 лет пребывания на поверхности Марса. Среди его находок уже есть метан в атмосфере, органические соединения в почве и залежи глины. Сейчас Кьюриосити направляется к горе Шарпа для изучения по поверхности её склонов геологии и климата Марса в различные периоды его существования.

Посадочная платформа «Скиапарелли»

Посадка: 19 октября 2016 года

Второму европейскому аппарату также не суждено было начать работать на поверхности Марса: в результате сбоя в инерциальной измерительной системе, выдавшей на секунду отрицательное значение высоты, «Скиапарелли» отстрелил свой парашют на высоте 3,7 км и включил свои ракетные двигатели на 3 секунды вместо 30-ти. В результате падения с большой высоты аппарат набрал скорость порядка 83 м/с и образовал 2,4-метровый в диаметре кратер имеющий около полуметра в глубину.

Снимок от марсианского ока Саурона всё того же аппарата MRO.

Несмотря на то, что основная задача миссии по тестированию систем посадки на Марс была признана выполненной, по итогам расследования запуск европейского марсохода по программе «Экзомарс» был перенесён на очередное стартовое окно (с 2018 на 2020 год), а разработка посадочной платформы для него была передана НПО им. Лавочкина.

Посадочная платформа «InSight» (в пути)

Посадка: 26 ноября 2018 года (планируется)

Основной задачей этой посадочной платформы должно стать изучение геологии и внутренних недр Марса. Для этого у InSight имеется чувствительный сейсмограф и 6-метровый бур которые должны быть установлены на поверхность Марса с помощью установленного на нём манипулятора. Следов жизни в данной миссии искать, к сожалению, не планируется – только определять физические свойства пород и градиент температуры на разных глубинах для установления того, сколько тепла выделяет ядро Марса на данный момент.

Также сейчас на стадии подготовки находятся сразу 3 марсохода, которые должны отправиться к Марсу в стартовое окно июля-августа 2020 года:

Марсоход «Марс-2020» по сравнению с Кьюриосити получит новые колёса и новые научные инструменты, но в остальном будет полностью его повторять.

Китайское космическое агентство подтвердило намерение отправить на Марс сразу зонд, спускаемый аппарат и марсоход.

Европейский марсоход «Экзомарс» будет иметь на борту 3 российских прибора и будет садиться на Марс на разработанной в НПО им. Лавочкина посадочной платформе.

На российской посадочной платформе будет установлено 13 научных приборов, 2 из которых будут европейскими. Всего она должна проработать 1 год.

Внешний вид нижней части посадочной платформы «Экзомарса».

Источник.