Мы можем жить в Золотом веке исследования Марса. Благодаря наличию нескольких орбитальных аппаратов вокруг Марса и двух работающих роверов на поверхности красной планеты наши знания о Марсе растут с беспрецедентной скоростью. Но так было не всегда. Добраться до Марса и безопасно приземлиться на поверхность - сложная задача, и многие приземлители, отправленные на Марс, потерпели неудачу.
Совместная миссия ЕКА / Роскосмос-Марс-Экспресс и ее десант Кьяпарелли должна прибыть на Марс всего через 15 дней. Сейчас самое время взглянуть на проблемы с посадкой на Марс, а также оглянуться назад на многочисленные неудачные попытки.
На данный момент НАСА имеет право похвастаться как единственная организация, которая успешно приземлится на Марс. И они сделали это несколько раз. Но они не были первыми, кто попробовал. Советский Союз попробовал первым.
СССР отправил несколько исследований на Марс, начиная с 1960-х годов. Они сделали свою первую попытку в 1962 году, но эту миссию не удалось запустить. Эта неудача иллюстрирует первую проблему в получении корабля для приземления на Марсе: ракетостроение. Мы намного лучше в ракетостроении, чем в 1960-х, но неудачи все еще случаются.
Затем в 1971 году Советы отправили на Марс пару зондов, которые назывались Марс 2 и Марс 3. Оба были орбитальными аппаратами со съемными кораблями, предназначенными для марсианской поверхности. Судьба Марса 2 и Марса 3 дает другие наглядные примеры трудностей при достижении Марса.
Марс 2 успешно отделился от своего орбитального аппарата, но врезался в поверхность и был уничтожен. Вероятно, авария была вызвана слишком большим углом спуска. Это прервало последовательность спуска, что означало, что парашют не смог развернуться. Таким образом, у Марса 2 есть сомнительное отличие от того, что он был первым искусственным объектом, достигшим Марса.
Марс 3 был точно таким же, как и Марс 2. В то время Советы любили выполнять миссии в парах ради избыточности. Марс 3 отделился от своего орбитального спутника и направился к поверхности Марса, и благодаря комбинации аэродинамического разрушения, ракет и парашютов он стал первым кораблем, совершившим мягкую посадку на Марс. Так что это был успех, вроде.
Но после всего лишь 14,5 секунд передачи данных он затих и больше никогда не слышал. Причиной, вероятно, была интенсивная пыльная буря. В странном повороте событий орбитальный аппарат НАСА Mariner 9 достиг Марса всего за несколько дней до Марса 2 и 3, став первым космическим кораблем, который будет вращаться вокруг другой планеты. Он запечатлел изображения скрывающих планету пыльных бурь, над которыми можно было увидеть только вулканический Олимп Олимп. Эти изображения предоставили объяснение неудачи Марса 3.
В 1973 году Советы попробовали еще раз. Они послали четыре корабля на Марс, два из которых были кораблями, названными Марс 6 и Марс 7. Марс 6 потерпел неудачу при ударе, но судьба Марса 7 была, возможно, немного более трагичной. Он полностью пропустил Марс, примерно на 1300 км, и по сей день находится на вертолетной орбите. В наше время мы просто предполагаем, что наш космический корабль пойдет туда, куда мы хотим, но Марс 7 показывает нам, что все может пойти не так. В конце концов, Марс - движущаяся цель.
В 1970-х годах НАСА только что успело успешно реализовать свою программу «Аполлон» и расположило свои объекты на Марсе. Они разработали программу «Викинг», в которой 2 приземлились: «Викинг 1» и «Викинг 2», отправленные на Марс. Оба они были конфигурациями зондов и кораблей, и оба приземлились успешно на поверхности Марса. Викинги отправили обратно красивые фотографии Марса, которые вызвали волнение по всему миру.
В 1997 году марсианский следопыт НАСА добрался до Марса и успешно приземлился. Сам Pathfinder был неподвижен, но он привел с собой небольшой марсоход по имени Sojourner. Соджорнер исследовал зону непосредственной посадки вокруг следопыта. Sojourner стал первым марсоходом, работающим на другой планете.
Pathfinder смог отправить более 16 000 изображений Марса вместе с его научными данными. Это было также доказательством концептуальной миссии таких технологий, как автоматическое уклонение от препятствий и приземление, опосредованное подушками безопасности. Pathfinder помог заложить основу для Mars Exploration Rover Mission. Это означает Дух и Возможность.
Но после Pathfinder и до Spirit и Opportunity наступило время неудачных попыток марсианской посадки. Похоже, что все участвовали в неудаче, поскольку Россия, Япония, США и Европейское космическое агентство пережили горькую неудачу. Отказы ракет, инженерные ошибки и другие ошибки терминала - все это способствовало сбоям.
У японского орбитального аппарата Нозоми закончилось топливо, прежде чем он достигнет Марса. Марс Полярный Ландер НАСА провалил попытку посадки. Deep Space 2 НАСА, являющийся частью миссии «Полярный Ландер», потерпел неудачу при посадке без парашютов и никогда не был услышан Спускаемый аппарат ESA Beagle 2 поднялся на поверхность, но две его солнечные панели не смогли развернуться, что положило конец его миссии. Русские снова присоединились к провалу, выполняя миссию Фобос-Грант, которая фактически направлялась к марсианской луне Фобос, чтобы получить образец и отправить его обратно на Землю.
В одном печально известном сбое инженеры перепутали использование английских единиц с метрическими единицами, в результате чего Mars Climate Orbiter НАСА сгорел при входе. Эти неудачи показывают нам, что неудачи не редкость. Трудно и сложно добраться до поверхности Марса.
После этого периода неудач вездеходы НАСА Spirit и Opportunity были беспрецедентными. Они приземлились на поверхности Марса в январе 2004 года. Оба превысили запланированную продолжительность миссии в три месяца, и теперь возможности по-прежнему сильны.
Так где же это нас сейчас оставляет? НАСА является единственным, кто успешно посадил марсоход на Марс и завершил свою миссию. Но ЕКА и Россия полны решимости туда попасть.
Посадка Schiaparelli, как часть миссии ExoMars, является в первую очередь доказательством технологической миссии. На самом деле, его полное название - посадочный модуль EDM Schiaparelli, что означает модуль демонстрации входа, спуска и посадки.
Он обладает небольшим научным потенциалом, но на самом деле предназначен для демонстрации способности входить в марсианскую атмосферу, безопасно спускаться и, наконец, приземляться на поверхность. На самом деле, у него нет солнечных батарей или другого источника питания, и он будет нести достаточно заряда батареи, чтобы выжить в течение 2-8 дней.
Скиапарелли сталкивается с теми же проблемами, что и другие суда, предназначенные для Марса. После успешного запуска, которым он был, он должен был проложить свой путь к Марсу. Это заняло около 6 месяцев, и, поскольку ExoMars находится всего в 15 днях от прибытия на Марс, похоже, он успешно проделал свой путь. Но, пожалуй, самая сложная часть идет дальше: атмосферный вход.
Скиапарелли похож на большинство марсианских ремесел. Это сделает баллистический вход в марсианскую атмосферу, и это должно быть сделано правильно. Там нет места для ошибки. Угол входа является ключевым здесь. Если угол слишком крутой, Скиапарелли может перегреться и перегореть при входе. С другой стороны, если угол слишком мал, он может ударить в атмосферу и отскочить обратно в космос. Второго шанса не будет.
Последовательность входа и спуска предварительно запрограммирована. Это будет либо работать, либо не будет. Было бы слишком долго отправлять какие-либо команды Скиапарелли, когда он входит и спускается на Марс.
Если запись успешна, посадка идет дальше. Точное место посадки неточно из-за скорости ветра, турбулентности и других факторов. Как и другие суда, отправленные на Марс, место посадки Скиапарелли определяется как эллипс.
Приземлившись, Марс будет двигаться со скоростью более 21 000 км / ч, и у него будет всего 6 или 7 минут для спуска. На этой скорости Скиапарелли должен будет выдерживать экстремальный нагрев в течение 2 или 3 минут. Тепловой экран защитит его и достигнет температуры в несколько тысяч градусов по Цельсию.
Он будет быстро замедляться и на высоте около 10 км замедлится до 1700 км / ч. В этот момент развернется парашют, что еще больше замедлит корабль. После того, как парашют замедлит свое снижение, тепловой экран будет сброшен.
На Земле парашюта было бы достаточно, чтобы замедлить нисходящее судно. Но с менее плотной атмосферой Марса ракеты необходимы для окончательного снижения. Бортовой радар будет контролировать высоту Скиапарелли по мере приближения к поверхности, и ракеты будут стрелять, чтобы замедлить его до нескольких метров в секунду при подготовке к приземлению.
В последние минуты ракеты прекратят стрельбу, и короткое свободное падение будет сигнализировать прибытие Скиапарелли на Марс. Если все пойдет по плану, конечно.
Нам больше не нужно ждать. Вскоре мы узнаем, вступят ли ЕКА и Россия в НАСА в качестве единственного агентства, которое успешно посадит корабль на Марс. Или, если они добавят в длинный список неудачных попыток.