Исследования Марса космическими аппаратами

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).  Перед Вами краткая справка о запусках к Марсу космических аппаратов. 

Марс

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:

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.