Посадочный модуль — это космический аппарат , который спускается к поверхности астрономического тела, отличного от Земли , а затем останавливается на ней . [1] [ нужна страница ] В отличие от ударного зонда, который совершает жесткую посадку , в результате которой зонд повреждается или разрушается при достижении поверхности, посадочный модуль совершает мягкую посадку, после которой зонд остается функциональным.
Для тел с атмосферой посадка происходит после входа в атмосферу . В этих случаях посадочные аппараты могут использовать парашюты , чтобы замедлить их достаточно для поддержания низкой конечной скорости . В некоторых случаях небольшие посадочные ракеты будут запускаться непосредственно перед ударом, чтобы уменьшить скорость посадочного аппарата. Посадка может быть выполнена путем контролируемого спуска и установки на шасси с возможным добавлением механизма крепления после посадки (например, механизма, используемого Philae ) для небесных тел с низкой гравитацией. Некоторые миссии (например, Luna 9 и Mars Pathfinder ) использовали надувные подушки безопасности для смягчения удара посадочного аппарата вместо использования более традиционных посадочных устройств.
Когда намеренно планируется высокоскоростное столкновение с целью изучения последствий столкновения, космический аппарат называется ударником. [2]
Несколько земных тел были объектом исследования с помощью посадочных модулей или ударных аппаратов. Среди них — Луна Земли ; планеты Венера , Марс и Меркурий ; спутник Сатурна Титан ; астероиды ; и кометы .
Начиная с Луны-2 в 1959 году, первые несколько космических аппаратов, достигших поверхности Луны, были ударными, а не посадочными. Они были частью советской программы Луна или американской программы Рейнджер .
В 1966 году советская Луна-9 стала первым космическим аппаратом, совершившим мягкую посадку на Луну и передавшим фотографические данные на Землю. Американская программа Surveyor (1966–1968) была разработана для определения того, где Аполлон мог бы безопасно приземлиться. В результате эти роботизированные миссии требовали мягких посадочных аппаратов для взятия образцов лунного грунта и определения толщины слоя пыли, который был неизвестен до Surveyor.
Американские пилотируемые лунные модули «Аполлон» (1969–1972) с марсоходами (1971–1972) и поздние советские большие автоматические посадочные модули (1969–), луноходы (1970–1973) и миссии по возвращению образцов (1970–1976) использовали ракетный двигатель для мягкой посадки астронавтов и луноходов на Луну.
Китайская миссия «Чанъэ-3» и ее марсоход «Юйту» (« Нефритовый кролик ») приземлились 14 декабря 2013 года. В 2019 году китайская миссия «Чанъэ-4 » успешно посадила марсоход «Юйту-2» на обратной стороне Луны . [3] «Чанъэ-5» и «Чанъэ-6» предназначены для миссий по возвращению образцов. [4] «Чанъэ-5» и «Чанъэ-6» были успешно проведены в 2020 [5] и 2024 годах соответственно. [4] Миссия «Чанъэ-5» приземлилась на Луне 1 декабря 2020 года, Китай завершил миссию «Чанъэ-5» 16 декабря 2020 года, вернув около 2 килограммов лунного образца.
6 сентября 2019 года посадочный модуль Vikram на Chandrayaan-2 пытался приземлиться в южной полярной области Луны. Из-за сбоя программного обеспечения он потерял связь и разбился за несколько минут до посадки. [6] [7]
Примерно 4 года спустя, 23 августа 2023 года, посадочный модуль «Викрам» на станции «Чандраян-3» успешно приземлился на южном полюсе Луны, недалеко от кратера Манзинус U. Это сделало его первым посадочным модулем, совершившим мягкую посадку на южном полюсе Луны. [8] [9]
Япония стала пятой страной, которая 19 января 2024 года высадила на Луну свой посадочный модуль SLIM .
22 февраля 2024 года аппарат Odysseus компании Intuitive Machine успешно приземлился на Луну после запуска на ракете SpaceX Falcon 9. Это была первая успешная посадка частного космического корабля на Луну. [10] [11]
Китай отправил Chang'e 6 3 мая 2024 года, который осуществил первый возврат лунных образцов из бассейна Аполлона на обратной стороне Луны . [12] Это вторая китайская миссия по возврату лунных образцов, первая была осуществлена Chang'e 5 с ближней стороны Луны четырьмя годами ранее. [13] Он также доставил китайский марсоход Jinchan для проведения инфракрасной спектроскопии лунной поверхности и получения изображений посадочного модуля Chang'e 6 на лунной поверхности. [14] Комбинация посадочного модуля, подъемного модуля и марсохода была разделена с орбитальным модулем и возвращаемым модулем перед посадкой 1 июня 2024 года в 22:23 UTC. Он приземлился на поверхность Луны 1 июня 2024 года. [15] [16] Подъемный модуль был запущен обратно на лунную орбиту 3 июня 2024 года в 23:38 UTC, неся образцы, собранные посадочным модулем, и позже выполнил еще одно роботизированное сближение и стыковку на лунной орбите. Затем контейнер с образцами был передан возвращаемому модулю, который приземлился во Внутренней Монголии 25 июня 2024 года, завершив миссию Китая по возвращению внеземных образцов с дальней стороны.
Советская программа «Венера» включала в себя ряд венерианских посадочных модулей, некоторые из которых были раздавлены во время спуска, как и «посадочный модуль» Галилея на Юпитере, а другие успешно приземлились. «Венера-3» в 1966 году и «Венера-7» в 1970 году стали первыми, кто совершил удар и мягкую посадку на Венере соответственно. Советская программа «Вега» также поместила два воздушных шара в атмосферу Венеры в 1985 году, которые стали первыми воздушными инструментами на других планетах.
Советский аппарат Mars 1962B стал первой миссией, предназначенной для воздействия на Марс в 1962 году. В 1971 году спускаемый аппарат зонда Mars 3 совершил первую мягкую посадку на Марсе, но связь была потеряна в течение минуты после приземления, что произошло во время одной из самых сильных глобальных пылевых бурь с начала телескопических наблюдений за Красной планетой. Три других спускаемых аппарата, Mars 2 в 1971 году и Mars 5 и Mars 6 в 1973 году, либо потерпели крушение, либо даже не смогли войти в атмосферу планеты. Все четыре спускаемых аппарата использовали тепловой экран, похожий на аэрооболочку, во время входа в атмосферу . Спускаемые аппараты Mars 2 и Mars 3 несли первые небольшие марсоходы с лыжами , PrOP -M , которые не работали на планете.
Советский Союз планировал тяжелую миссию Marsokhod Mars 4NM в 1973 году и миссию Mars sample return Mars 5NM в 1975 году, но ни одна из них не была осуществлена из-за необходимости в супер-пусковой установке N1 , которая так и не была успешно запущена. Советская миссия Mars 5M (Mars-79) с двойным запуском была запланирована на 1979 год, но отменена из-за сложности и технических проблем.
Viking 1 и Viking 2 от NASA были запущены соответственно в августе и сентябре 1975 года, каждый из них состоял из орбитального аппарата и посадочного модуля. Viking 1 приземлился в июле 1976 года, Viking 2 — в сентябре 1976 года. Марсоходы программы Viking стали первыми успешными функционирующими марсианскими посадочными модулями. Миссия завершилась в мае 1983 года, после того как оба посадочных модуля перестали работать.
Mars 96 был первой сложной постсоветской российской миссией с орбитальным аппаратом, посадочным модулем и пенетраторами. Планировалось на 1996 год, но запуск не удался. Планируемое повторение этой миссии, Mars 98, было отменено из-за отсутствия финансирования.
Американский марсианский зонд Pathfinder был запущен в декабре 1996 года, а в июле 1997 года на Марс был выведен первый действующий марсоход Sojourner . Он проработал до сентября 1997 года.
Аппарат Mars Polar Lander прекратил связь 3 декабря 1999 года, не достигнув поверхности, и предположительно потерпел крушение.
Европейский посадочный модуль Beagle 2 успешно высадился с космического корабля Mars Express, но сигнал, подтверждающий посадку, которая должна была произойти 25 декабря 2003 года, не был получен. Связь так и не была установлена, и Beagle 2 был объявлен потерянным 6 февраля 2004 года. Предложенная британская миссия Beagle 3 2009 года по поиску жизни, прошлой или настоящей, не была принята.
Американские марсоходы Spirit и Opportunity были запущены в июне и июле 2003 года. Они достигли поверхности Марса в январе 2004 года, используя посадочные модули с подушками безопасности и парашютами для смягчения удара. Spirit прекратил функционировать в 2010 году, более чем на пять лет превысив свой проектный срок службы. [17] По состоянию на 13 февраля 2019 года Opportunity был объявлен фактически мертвым, превысив свой трехмесячный проектный срок службы более чем на десятилетие. [18]
Американский космический корабль «Феникс» успешно совершил мягкую посадку на поверхность Марса 25 мая 2008 года, используя комбинацию парашютов и ракетных двигателей.
Марсианская научная лаборатория , на борту которой находился марсоход Curiosity , была запущена НАСА 26 ноября 2011 года. Она приземлилась в районе Aeolis Palus кратера Гейла на Марсе 6 августа 2012 года.
Китай запустил миссию Tianwen-1 23 июля 2020 года. Она включает в себя орбитальный аппарат, посадочный модуль и 240-килограммовый марсоход. Орбитальный аппарат был выведен на орбиту 10 февраля 2021 года. Zhurong успешно совершил мягкую посадку 14 мая 2021 года и был развернут 22 мая 2021 года.
Кликабельное изображение: Нажатие на метки откроет новую статью.В то время как несколько пролетов, проведенных марсианскими орбитальными зондами, предоставили изображения и другие данные о марсианских лунах Фобосе и Деймосе , только немногие из них намеревались приземлиться на поверхность этих спутников. Два зонда в рамках советской программы «Фобос» были успешно запущены в 1988 году, но в 1989 году предполагаемые посадки на Фобос и Деймос не были осуществлены из-за сбоев в системе космического корабля. Постсоветский российский зонд «Фобос-Грунт» был запланированной миссией по возвращению образцов на Фобос в 2012 году, но потерпел неудачу после запуска в 2011 году.
В 2007 году Европейское космическое агентство и EADS Astrium предложили и разработали миссию к Фобосу до 2016 года с посадочным модулем и возвратом образцов, но она осталась проектом. С 2007 года Канадское космическое агентство рассматривало миссию к Фобосу под названием Phobos Reconnaissance and International Mars Exploration (PRIME), которая включала бы орбитальный аппарат и посадочный модуль. Недавние предложения включают миссию NASA Glenn Research Center Phobos and Deimos sample return mission 2008, Phobos Surveyor 2013 и концепцию миссии OSIRIS-REx II .
Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) планирует запустить миссию по исследованию марсианских лун (MMX) в 2024 году, миссию по возвращению образцов, нацеленную на Фобос. [19] MMX будет приземляться и собирать образцы с Фобоса несколько раз, а также запустит марсоход, совместно разработанный CNES и Немецким аэрокосмическим центром (DLR). [20] Используя механизм отбора проб, космический аппарат намерен получить минимум 10 г образцов. MMX вернется на Землю в 2029 году. [21]
Зонд Гюйгенс , доставленный на спутник Сатурна Титан аппаратом Кассини , был специально разработан для выживания при посадке на землю или в жидкость. Он был тщательно испытан на падение, чтобы убедиться, что он может выдержать удар и продолжать функционировать в течение как минимум трех минут. Однако из-за удара на низкой скорости он продолжал предоставлять данные в течение более двух часов после приземления. Посадка на Титан в 2005 году была первой посадкой на спутники планеты за пределами Луны.
Предложенная миссия США Titan Mare Explorer (TiME) рассматривала посадочный модуль, который приводнился бы в озере в северном полушарии Титана и плавал бы на поверхности озера в течение нескольких месяцев. Предложенная Испанией миссия Titan Lake In-situ Sampling Propelled Explorer (TALISE) похожа на посадочный модуль TiME, но имеет собственную двигательную систему для управления судоходством.
Vesta , многоцелевая советская миссия, была разработана в сотрудничестве с европейскими странами для реализации в 1991–1994 годах, но отменена из-за распада Советского Союза. Она включала пролет Марса, куда Vesta должна была доставить аэростат (воздушный шар или дирижабль) и небольшие посадочные модули или пенетраторы, за которыми следовали пролеты Цереры или 4 Весты и некоторых других астероидов с ударом большого пенетратора по одному из них. [ необходимо разъяснение ]
Первая посадка на малое тело Солнечной системы (объект в Солнечной системе, не являющийся луной, планетой или карликовой планетой) была совершена в 2001 году зондом NEAR Shoemaker на астероиде 433 Эрос, несмотря на то, что изначально NEAR не был рассчитан на возможность посадки.
Японский зонд Hayabusa предпринял несколько попыток приземлиться на 25143 Itokawa в 2005 году с переменным успехом, включая неудачную попытку развернуть марсоход . Разработанный для сближения и посадки на тело с низкой гравитацией, Hayabusa стал вторым космическим аппаратом, приземлившимся на астероид, а в 2010 году — первой миссией по возвращению образцов с астероида.
Зонд Rosetta , запущенный 2 марта 2004 года, 12 ноября 2014 года доставил первый автоматический посадочный модуль Philae на комету Чурюмова-Герасименко. В связи с чрезвычайно низкой гравитацией таких тел в состав посадочной системы входила гарпунная установка, предназначенная для закрепления троса на поверхности кометы и притягивания посадочного модуля к земле.
В 2014 году JAXA запустило астероидный космический зонд Hayabusa2 для доставки нескольких посадочных модулей (включая посадочные модули Minerva II и German Mobile Asteroid Surface Scout (MASCOT), а также пенетратор Small Carry-on Impactor (SCI)) в 2018–2019 годах для доставки образцов на Землю к 2020 году.
Китайское космическое агентство разрабатывает миссию по извлечению образцов с Цереры, которая состоится в 2020-х годах. [22]
Запущенная в октябре 2018 года и, как ожидается, достигшая Меркурия в декабре 2025 года, миссия ESA BepiColombo к Меркурию изначально была разработана для включения Mercury Surface Element (MSE). Посадочный модуль должен был нести 7 кг полезной нагрузки, состоящей из системы визуализации (камера спуска и камера поверхности), пакета теплового потока и физических свойств, рентгеновского спектрометра альфа-частиц , магнитометра , сейсмометра , устройства для проникновения в почву (крота) и микроровера. Аспект MSE миссии был отменен в 2003 году из-за бюджетных ограничений. [23]
Несколько зондов Юпитера предоставляют множество изображений и других данных о его лунах. Некоторые предложенные миссии с посадкой на луны Юпитера были отменены или не приняты. Небольшой атомный посадочный модуль Europa был предложен как часть миссии NASA Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO), которая была отменена в 2006 году.
В 2023 году ЕКА запустило миссию Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE). Кроме того, НАСА предложило ЕКА возможность разработать посадочный модуль или ударный модуль для полета вместе с предлагаемым НАСА орбитальным аппаратом в рамках миссии Europa Clipper , запланированной на 2025 год. Поскольку предполагается, что под ледяной поверхностью Европы есть вода , отправляются миссии для исследования ее обитаемости и оценки ее астробиологического потенциала путем подтверждения наличия воды на Луне и определения ее характеристик.
Зонд Deep Space 2 должен был стать первым космическим аппаратом, который проникнет под поверхность другой планеты. Однако миссия провалилась из-за потери его базового корабля Mars Polar Lander , который потерял связь с Землей во время входа в атмосферу Марса 3 декабря 1999 года.
Комету Темпеля 1 посетил зонд NASA Deep Impact 4 июля 2005 года. Образовавшийся ударный кратер имел ширину приблизительно 200 м и глубину 30–50 м, и ученые обнаружили присутствие силикатов , карбонатов , смектита , аморфного углерода и полициклических ароматических углеводородов . [24] [25]
Moon Impact Probe (MIP), разработанный Индийской организацией космических исследований (ISRO), национальным космическим агентством Индии, был лунным зондом, который был выпущен 14 ноября 2008 года лунным орбитальным аппаратом дистанционного зондирования Chandrayaan-1 ISRO . Chandrayaan-1 был запущен 22 октября 2008 года. Он привел к обнаружению наличия воды на Луне . [26] [27]
Спутник для наблюдения и зондирования лунных кратеров (LCROSS) был роботизированным космическим аппаратом, эксплуатируемым NASA для выполнения менее затратного способа определения природы водорода, обнаруженного в полярных регионах Луны . [ 28] Основной целью миссии LCROSS было исследование наличия водяного льда в постоянно затененном кратере вблизи полярного региона Луны. [29] LCROSS был запущен вместе с Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) 18 июня 2009 года в рамках общей программы Lunar Precursor Robotic Program . LCROSS был разработан для сбора и передачи данных об ударе и шлейфе обломков, образовавшихся в результате удара отработанной верхней ступени ракеты-носителя Centaur по кратеру Кабеус вблизи южного полюса Луны. Centaur успешно приземлился 9 октября 2009 года в 11:31 UTC . «Космический корабль-пастух» (несущий полезную нагрузку миссии LCROSS) [30] спустился через шлейф обломков Центавра, собрал и передал данные, прежде чем врезаться в него шесть минут спустя в 11:37 UTC. Проект оказался успешным в обнаружении воды в Кабеусе. [31]
Миссия NASA MESSENGER (Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry, and Ranging) к Меркурию стартовала 3 августа 2004 года и вышла на орбиту вокруг планеты 18 марта 2011 года. [32] После миссии по картированию MESSENGER был направлен на столкновение с поверхностью Меркурия 30 апреля 2015 года. Столкновение космического корабля с Меркурием произошло около 15:26 по восточному времени 30 апреля 2015 года, в результате чего образовался кратер, диаметр которого оценивается в 16 м. [33] [34]
Концепция миссии AIDA ЕКА будет исследовать последствия столкновения космического корабля с астероидом. Космический аппарат DART врезался в астероид 65803 Didymos s moon Dimorphos в 2022 году, а космический аппарат Hera прибудет в 2027 году, чтобы исследовать последствия столкновения. [35]
Медиа, связанные с Landers (космический аппарат) на Wikimedia Commons