Планета Марс была исследована дистанционно космическими аппаратами. Зонды , отправленные с Земли, начиная с конца 20-го века, дали большой прирост знаний о марсианской системе, сосредоточенных в первую очередь на понимании ее геологии и потенциала обитаемости . [1] [2] Инженерные межпланетные путешествия сложны, и исследование Марса столкнулось с высоким уровнем неудач, особенно на ранних этапах. Примерно шестьдесят процентов всех космических аппаратов, предназначенных для Марса, потерпели неудачу до завершения своих миссий, а некоторые потерпели неудачу до начала наблюдений. Некоторые миссии были встречены неожиданным успехом, например, близнецы- марсоходы Spirit и Opportunity , которые работали в течение многих лет после того, как их спецификации были выполнены. [3]
На поверхности Марса есть два функциональных марсохода, марсоходы Curiosity и Perseverance , оба эксплуатируются американским космическим агентством NASA . Perseverance сопровождался вертолетом Ingenuity , который разведывал места для изучения Perseverance до завершения его миссии в 2024 году. [4] Марсоход Zhurong , часть миссии Tianwen-1 Китайского национального космического управления (CNSA) [5] [6], был активен до 20 мая 2022 года, когда он впал в спячку из-за приближающихся песчаных бурь и марсианской зимы; ожидалось, что марсоход проснется от спячки в декабре 2022 года, но по состоянию на апрель 2023 года он не двигался и, как предполагается, будет постоянно бездействовать. [7]
Планету исследуют семь орбитальных аппаратов: Mars Odyssey , Mars Express , Mars Reconnaissance Orbiter , MAVEN , Trace Gas Orbiter , Hope Mars Mission и Tianwen-1 , которые предоставили огромное количество информации о Марсе. Таким образом, в настоящее время Марс исследуют девять аппаратов: 2 марсохода и 7 орбитальных аппаратов.
Планируются различные миссии по возврату образцов с Марса, например, NASA-ESA Mars Sample Return , которая заберет образцы, в настоящее время собираемые марсоходом Perseverance . [8]
В апреле 2024 года НАСА выбрало несколько компаний для начала исследований по предоставлению коммерческих услуг для дальнейшего развития робототехнической науки на Марсе. [9]
Марс уже давно является предметом человеческого интереса. Ранние телескопические наблюдения выявили изменения цвета на поверхности, которые были приписаны сезонной растительности, а очевидные линейные особенности были приписаны разумному замыслу. Дальнейшие телескопические наблюдения обнаружили две луны, Фобос и Деймос , полярные ледяные шапки и особенность, теперь известную как Олимп Монс , самую высокую гору Солнечной системы . Открытия пробудили дополнительный интерес к изучению и исследованию красной планеты. Марс — каменистая планета, как и Земля , которая образовалась примерно в то же время, но имеет только половину диаметра Земли и тонкую атмосферу ; у него холодная и пустынная поверхность. [10]
Одним из способов классификации поверхности Марса является деление ее на тридцать « четырехугольников », каждый из которых назван в честь выдающейся физиографической особенности внутри этого четырехугольника. [11] [12]
Минимально энергетические окна запуска для марсианской экспедиции происходят с интервалом примерно в два года и два месяца (а именно 780 дней, синодический период планеты по отношению к Земле). [15] Кроме того, минимально доступная энергия передачи меняется примерно в 16-летнем цикле. [15] Например, минимум наблюдался в окнах запуска 1969 и 1971 годов, достигая пика в конце 1970-х годов и достигая еще одного минимума в 1986 и 1988 годах. [15]
Начиная с 1960 года, советская космическая программа запустила серию зондов к Марсу, включая первые запланированные пролеты и жесткую ( ударную ) посадку ( Марс 1962B ). [21] Первый успешный пролет Марса состоялся 14–15 июля 1965 года аппаратом НАСА «Маринер-4» . [22] 14 ноября 1971 года «Маринер-9» стал первым космическим зондом, вышедшим на орбиту другой планеты, когда он вышел на орбиту вокруг Марса. [23] Объем данных, возвращаемых зондами, существенно увеличился по мере совершенствования технологий. [21]
Первыми, кто коснулся поверхности, были два советских зонда: посадочный модуль Mars 2 27 ноября и посадочный модуль Mars 3 2 декабря 1971 года — Mars 2 потерпел неудачу во время спуска, а Mars 3 потерпел неудачу примерно через двадцать секунд после первой мягкой посадки на Марс . [24] Mars 6 потерпел неудачу во время спуска, но вернул некоторые искаженные атмосферные данные в 1974 году. [25] Запуски NASA 1975 года по программе Viking состояли из двух орбитальных аппаратов, каждый с посадочным модулем, который успешно совершил мягкую посадку в 1976 году. Viking 1 оставался в эксплуатации в течение шести лет, Viking 2 — в течение трех лет. Посадочные модули Viking передали первые цветные панорамы Марса. [26]
Советские зонды «Фобос-1» и «Фобос-2» были отправлены на Марс в 1988 году для изучения Марса и двух его лун, уделяя особое внимание Фобосу. «Фобос-1» потерял связь по пути к Марсу. «Фобос-2», успешно фотографируя Марс и Фобос, потерпел неудачу до того, как был настроен на выпуск двух посадочных модулей на поверхность Фобоса. [27]
Марс имеет репутацию сложной цели для исследования космоса: только 25 из 55 миссий до 2019 года, или 45,5%, были полностью успешными, а еще три были частично успешными и частично неудачными. [ необходима цитата ] Однако из шестнадцати миссий с 2001 года двенадцать были успешными, и восемь из них остаются работоспособными.
Миссии, которые были преждевременно завершены после Фобос-1 и Фобос-2 (1988), включают в себя (более подробную информацию см. в разделе «Трудности зонда»):
После неудачи орбитального аппарата Mars Observer в 1993 году , аппарат NASA Mars Global Surveyor достиг орбиты Марса в 1997 году. Эта миссия была полностью успешной, завершив свою основную миссию по картированию в начале 2001 года. Контакт с зондом был потерян в ноябре 2006 года во время его третьей расширенной программы, проведя ровно 10 лет эксплуатации в космосе. NASA Mars Pathfinder , несущий роботизированный исследовательский аппарат Sojourner , приземлился в Ares Vallis на Марсе летом 1997 года, вернув множество изображений. [28]
Кликабельное изображение: Нажатие на метки откроет новую статью.
Орбитальный аппарат NASA Mars Odyssey вышел на орбиту Марса в 2001 году. [29] Гамма-спектрометр Odyssey обнаружил значительные количества водорода в верхнем метровом или около того реголите на Марсе. Предполагается, что этот водород содержится в больших отложениях водяного льда. [30]
Миссия Mars Express Европейского космического агентства (ESA) достигла Марса в 2003 году. Она доставила посадочный модуль Beagle 2 , о котором не было никаких вестей после его выпуска, и который был объявлен утерянным в феврале 2004 года. Beagle 2 был обнаружен в январе 2015 года камерой HiRise на Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) НАСА после того, как он благополучно приземлился, но не смог полностью развернуть свои солнечные панели и антенну. [31] [32] В начале 2004 года команда Mars Express Planetary Fourier Spectrometer объявила, что орбитальный аппарат обнаружил метан в марсианской атмосфере, потенциальную биосигнатуру . В июне 2006 года ESA объявило об открытии Mars Express полярных сияний на Марсе . [33]
В январе 2004 года два марсохода NASA Mars Exploration Rovers, названные Spirit (MER-A) и Opportunity (MER-B), приземлились на поверхности Марса. Оба достигли и превзошли все свои научные цели. Среди наиболее значимых научных результатов было убедительное доказательство того, что в прошлом в обоих местах посадки когда-то существовала жидкая вода. Марсианские пылевые вихри и ветровые бури время от времени очищали солнечные панели обоих марсоходов, тем самым увеличивая их срок службы. [34] Марсоход Spirit (MER-A) был активен до 2010 года, когда он перестал отправлять данные, потому что застрял в песчаной дюне и не смог переориентироваться, чтобы перезарядить свои батареи. [8]
Rosetta пролетела на расстоянии 250 км от Марса во время своего пролета в 2007 году. [35] Dawn пролетел мимо Марса в феврале 2009 года для гравитационного маневра по пути к исследованию Весты и Цереры . [36]
Phoenix приземлился в северной полярной области Марса 25 мая 2008 года. [37] Его роботизированная рука погрузилась в марсианскую почву, и 20 июня 2008 года было подтверждено наличие водяного льда. [38] [39] Миссия завершилась 10 ноября 2008 года после того, как контакт был потерян. [40] В 2008 году стоимость транспортировки материала с поверхности Земли на поверхность Марса составляла приблизительно 309 000 долларов США за килограмм . [41]
Индийская организация космических исследований (ISRO) запустила свою миссию Mars Orbiter Mission (MOM) 5 ноября 2013 года, и она была выведена на орбиту Марса 24 сентября 2014 года. Индийская организация космических исследований (ISRO) является четвертым космическим агентством, достигшим Марса, после советской космической программы, NASA и ESA. [42] Индия успешно вывела космический аппарат на орбиту Марса и стала первой страной, сделавшей это в своей первой попытке. [43]
Далее следует краткий обзор предыдущих миссий на Марс, ориентированных на орбитальные аппараты и пролеты; см. также посадку на Марс и марсоход .
В период с 1960 по 1969 год Советский Союз запустил девять зондов, предназначенных для достижения Марса. Все они потерпели неудачу: три при запуске; три не достигли околоземной орбиты; один во время включения двигателя для вывода космического аппарата на трансмарсианскую траекторию; и два во время выхода на межпланетную орбиту.
Программа «Марс-1М» (иногда называемая «Марсник» в западных СМИ) была первой советской программой межпланетных исследований беспилотных космических аппаратов, которая состояла из двух пролетных зондов, запущенных к Марсу в октябре 1960 года, «Марс-1960А» и «Марс-1960Б» (также известных как «Корабл-4» и «Корабл-5» соответственно). После запуска насосы третьей ступени на обеих пусковых установках не смогли создать достаточное давление для начала зажигания, поэтому орбита стоянки Земли не была достигнута. Космический аппарат достиг высоты 120 км перед возвращением в атмосферу.
Mars 1962A была миссией пролёта Марса, запущенной 24 октября 1962 года, а Mars 1962B была предполагаемой первой миссией посадочного модуля на Марс, запущенной в конце декабря того же года (1962). Обе потерпели неудачу либо из-за разрушения при выходе на околоземную орбиту, либо из-за взрыва верхней ступени на орбите во время включения двигателя, чтобы вывести космический аппарат на трансмарсианскую траекторию. [8]
Mars 1 (1962 Beta Nu 1), автоматический межпланетный космический аппарат, запущенный на Марс 1 ноября 1962 года, был первым зондом советской программы исследования Марса , достигшим межпланетной орбиты. Mars 1 должен был пролететь мимо планеты на расстоянии около 11 000 км и сделать снимки поверхности, а также отправить обратно данные о космической радиации , ударах микрометеоритов и магнитном поле Марса , радиационной обстановке, структуре атмосферы и возможных органических соединениях. [44] [45] Было проведено шестьдесят одна радиопередача, первоначально с интервалом в 2 дня, а затем с интервалом в 5 дней, в результате которых было собрано большое количество межпланетных данных. 21 марта 1963 года, когда космический аппарат находился на расстоянии 106 760 000 км от Земли, на пути к Марсу, связь прекратилась из-за отказа системы ориентации его антенны. [44] [45]
В 1964 году оба запуска советских зондов, Зонд 1964А 4 июня и Зонд 2 30 ноября (часть программы Зонд ), закончились неудачами. Зонд 1964А произошёл сбой при запуске, а связь с Зондом 2 была потеряна на пути к Марсу после промежуточного манёвра в начале мая 1965 года. [8]
В 1969 году в рамках программы по исследованию Марса Советский Союз подготовил два идентичных 5-тонных орбитальных аппарата под названием М-69, которые NASA назвало Марс 1969А и Марс 1969В . Оба аппарата были потеряны из-за осложнений, связанных с запуском недавно разработанной ракеты Протон. [46]
СССР намеревался запустить первый искусственный спутник Марса, превзойдя запланированные американские орбитальные аппараты Mariner 8 и Mariner 9. В мае 1971 года, через день после того, как Mariner 8 дал сбой при запуске и не смог выйти на орбиту, также не удалось запустить Cosmos 419 (Mars 1971C) , тяжелый зонд советской марсианской программы M-71. Этот космический аппарат был разработан только как орбитальный аппарат, в то время как следующие два зонда проекта M-71, Mars 2 и Mars 3 , представляли собой многоцелевые комбинации орбитального аппарата и посадочного модуля с небольшими лыжно-шагающими марсоходами PrOP -M , которые должны были стать первыми планетоходами за пределами Луны. Они были успешно запущены в середине мая 1971 года и достигли Марса примерно через семь месяцев. 27 ноября 1971 года посадочный модуль Mars 2 совершил аварийную посадку из-за неисправности бортового компьютера и стал первым искусственным объектом, достигшим поверхности Марса. 2 декабря 1971 года посадочный модуль «Марс-3» стал первым космическим аппаратом, совершившим мягкую посадку , но его передача данных была прервана через 14,5 секунд. [47]
Орбитальные аппараты Марс-2 и Марс-3 отправили относительно большой объем данных, охватывающих период с декабря 1971 года по март 1972 года, хотя передачи продолжались до августа. К 22 августа 1972 года, после отправки данных и в общей сложности 60 снимков, Марс-2 и Марс-3 завершили свои миссии. Изображения и данные позволили создать карты рельефа поверхности и дали информацию о гравитационном и магнитном полях Марса . [48]
В 1973 году Советский Союз отправил на Марс еще четыре зонда: орбитальные аппараты Mars 4 и Mars 5 и комбинации пролета/посадки Mars 6 и Mars 7. Все миссии, за исключением Mars 7, отправили данные, причем Mars 5 была наиболее успешной. Mars 5 передал всего 60 изображений, прежде чем потеря давления в корпусе передатчика прервала миссию. Посадочный модуль Mars 6 передавал данные во время спуска, но вышел из строя при ударе. Mars 4 пролетел мимо планеты на расстоянии 2200 км, вернув одну полосу снимков и данных радиозатмения , что стало первым обнаружением ночной ионосферы на Марсе. [49] Зонд Mars 7 преждевременно отделился от несущего аппарата из-за проблемы в работе одной из бортовых систем ( управление ориентацией или тормозные ракеты) и пролетел мимо планеты на 1300 километров (8,7 × 10 −6 а.е.). [ необходима цитата ]
.jpg/1280px-Mars_(Mariner_4).jpg)
В 1964 году Лаборатория реактивного движения НАСА предприняла две попытки достичь Марса. Mariner 3 и Mariner 4 были идентичными космическими аппаратами, разработанными для выполнения первых пролетов Марса. Mariner 3 был запущен 5 ноября 1964 года, но кожух, закрывающий космический аппарат на вершине его ракеты, не открылся должным образом, обрекая миссию. Три недели спустя, 28 ноября 1964 года, Mariner 4 был успешно запущен в 7 1⁄ месячное путешествие к Марсу. [ необходима цитата ]
Mariner 4 пролетел мимо Марса 14 июля 1965 года, предоставив первые фотографии другой планеты крупным планом. Фотографии, постепенно воспроизводимые на Земле с небольшого магнитофона на зонде, показывали ударные кратеры. Он предоставил радикально более точные данные о планете; поверхностное атмосферное давление составляло около 1% от земного, а дневная температура составляла −100 °C (−148 °F). Не было обнаружено ни магнитного поля [50] [51] , ни марсианских радиационных поясов [52] . Новые данные означали необходимость перепроектирования запланированных марсианских посадочных модулей и показали, что жизни будет сложнее выживать там, чем предполагалось ранее. [53] [54] [55] [56]
NASA продолжило программу Mariner с другой парой зондов для пролета Марса, Mariner 6 и 7. Они были отправлены в следующее стартовое окно и достигли планеты в 1969 году. Во время следующего стартового окна программа Mariner снова потерпела потерю одного из пары зондов. Mariner 9 успешно вышел на орбиту Марса, став первым космическим аппаратом, когда-либо сделавшим это, после неудачного запуска его родственного корабля Mariner 8. Когда Mariner 9 достиг Марса в 1971 году, он и два советских орбитальных аппарата (Mars 2 и Mars 3) обнаружили, что на планете бушует пылевая буря. Руководители миссии использовали время ожидания рассеивания бури, чтобы зонд встретился с Фобосом и сфотографировал его . Когда буря достаточно рассеялась, чтобы Mariner 9 смог сфотографировать поверхность Марса, полученные фотографии стали существенным шагом вперед по сравнению с предыдущими миссиями. Эти фотографии были первыми, которые предоставили более подробные доказательства того, что жидкая вода когда-то могла течь по поверхности планеты. Они также наконец разгадали истинную природу многих особенностей марсианского альбедо. Например, Никс Олимпика была одной из немногих особенностей, которые можно было увидеть во время планетарной пылевой бури, что показало, что она является самой высокой горой ( точнее, вулканом ) на любой планете во всей Солнечной системе , и привело к ее переклассификации в Olympus Mons . [ требуется цитата ]
В рамках программы «Викинг» в 1975 году на Марс были запущены космические аппараты «Викинг-1» и «Викинг-2» . Программа состояла из двух орбитальных аппаратов и двух посадочных модулей — это были второй и третий космические аппараты, успешно совершившие посадку на Марсе.
Основными научными целями миссии посадочного модуля были поиск биосигнатур и наблюдение за метеорологическими , сейсмическими и магнитными свойствами Марса. Результаты биологических экспериментов на борту посадочных модулей Viking остаются неубедительными, а повторный анализ данных Viking, опубликованный в 2012 году, предполагает наличие признаков микробной жизни на Марсе. [57] [58]
Орбитальные аппараты Viking показали, что большие потоки воды прорезали глубокие долины, размыли канавки в коренной породе и прошли тысячи километров. Районы разветвленных потоков в южном полушарии указывают на то, что когда-то выпадали дожди. [59] [60] [61]
Mars Pathfinder — американский космический аппарат, который высадил базовую станцию с передвижным зондом на Марсе 4 июля 1997 года. Он состоял из посадочного модуля и небольшого 10,6-килограммового (23 фунта) колесного роботизированного марсохода под названием Sojourner , который был первым марсоходом, работавшим на поверхности Марса. [62] [63] Помимо научных целей, миссия Mars Pathfinder также была «доказательством концепции» различных технологий, таких как система посадки с подушкой безопасности и автоматизированное уклонение от препятствий, которые позже использовались марсоходами Mars Exploration Rovers . [62]
После неудачи в 1992 году орбитального аппарата NASA Mars Observer , NASA переоборудовало и запустило Mars Global Surveyor (MGS). Mars Global Surveyor был запущен 7 ноября 1996 года и вышел на орбиту 12 сентября 1997 года. После полутора лет урезания своей орбиты с петлеобразного эллипса на круговую траекторию вокруг планеты, космический аппарат начал свою основную миссию по картированию в марте 1999 года. Он наблюдал за планетой с низкой высоты, почти полярной орбиты в течение одного полного марсианского года, что эквивалентно почти двум земным годам. Mars Global Surveyor завершил свою основную миссию 31 января 2001 года и выполнил несколько расширенных фаз миссии, пока связь не была потеряна в 2007 году. [64]
Миссия изучила всю марсианскую поверхность, атмосферу и недра и вернула больше данных о красной планете, чем все предыдущие миссии на Марс вместе взятые. Данные были заархивированы и остаются общедоступными. [65]
Среди ключевых научных открытий, Global Surveyor сделал снимки оврагов и особенностей селевых потоков, которые предполагают, что могут быть текущие источники жидкой воды, похожие на водоносный горизонт , на поверхности планеты или вблизи нее. Подобные каналы на Земле образуются текущей водой, но на Марсе температура обычно слишком низкая, а атмосфера слишком тонкая, чтобы поддерживать жидкую воду. Тем не менее, многие ученые предполагают, что жидкие грунтовые воды иногда могут выходить на поверхность на Марсе, размывать овраги и каналы и собираться на дне, прежде чем замерзнуть и испариться. [66]
Показания магнитометра показали, что магнитное поле планеты не генерируется глобально в ядре планеты, а локализовано в определенных областях коры. Новые температурные данные и крупные планы марсианской луны Фобоса показали, что ее поверхность состоит из порошкообразного материала толщиной не менее 1 метра (3 фута), образовавшегося в результате миллионов лет метеоритных ударов. Данные лазерного альтиметра космического корабля дали ученым первые трехмерные изображения северной полярной ледяной шапки Марса в январе 1999 года. [67]
Неисправное программное обеспечение, загруженное на корабль в июне 2006 года, привело к тому, что космический корабль неправильно сориентировал свои солнечные панели несколько месяцев спустя, что привело к перегреву батареи и последующему отказу. [68] 5 ноября 2006 года MGS потерял связь с Землей. [69] NASA прекратило попытки восстановить связь 28 января 2007 года. [70]
В 2001 году орбитальный аппарат НАСА Mars Odyssey прибыл на Марс. Его миссия заключается в использовании спектрометров и тепловизоров для поиска доказательств прошлой или настоящей водной и вулканической активности на Марсе. В 2002 году было объявлено, что гамма-спектрометр и нейтронный спектрометр зонда обнаружили большие количества водорода , что указывает на наличие обширных залежей водяного льда в верхних трех метрах марсианской почвы в пределах 60° широты от южного полюса. [ необходима цитата ]
2 июня 2003 года Mars Express Европейского космического агентства отправился с космодрома Байконур на Марс. Аппарат Mars Express состоит из Mars Express Orbiter и стационарного посадочного модуля Beagle 2. Посадочный модуль нес на себе копательное устройство и самый маленький масс- спектрометр, созданный на сегодняшний день, а также ряд других устройств на роботизированной руке для точного анализа почвы под пыльной поверхностью в поисках биосигнатур и биомолекул . [ необходима цитата ]
Орбитальный аппарат вышел на орбиту Марса 25 декабря 2003 года, а Beagle 2 в тот же день вошел в атмосферу Марса. Однако попытки связаться с посадочным модулем не увенчались успехом. Попытки связаться с ним продолжались в течение всего января, но Beagle 2 был объявлен потерянным в середине февраля, и было начато совместное расследование Великобританией и ЕКА. Орбитальный аппарат Mars Express подтвердил наличие водяного льда и льда из углекислого газа на южном полюсе планеты, в то время как NASA ранее подтвердило их наличие на северном полюсе Марса. [ необходима цитата ]
Судьба посадочного модуля оставалась загадкой, пока он не был обнаружен неповрежденным на поверхности Марса в серии снимков с Mars Reconnaissance Orbiter . [71] [72] Снимки показывают, что две из четырех солнечных панелей космического корабля не раскрылись, заблокировав антенну связи космического корабля. Beagle 2 является первым британским и первым европейским зондом, совершившим мягкую посадку на Марсе. [ необходима цитата ]
Миссия NASA Mars Exploration Rover Mission (MER), начатая в 2003 году, была роботизированной космической миссией с участием двух марсоходов Spirit (MER-A) и Opportunity (MER-B), которые исследовали геологию поверхности Марса. Научной целью миссии был поиск и характеристика широкого спектра горных пород и почв, которые содержат ключи к прошлой водной активности на Марсе. Миссия была частью Программы NASA по исследованию Марса, которая включает три предыдущих успешных посадочных модуля: два посадочных модуля программы Viking в 1976 году; и зонд Mars Pathfinder в 1997 году. [ необходима цитата ]
Космический зонд ESA Rosetta , направлявшийся к комете 67P/Чурюмова-Герасименко, пролетел на расстоянии 250 км от Марса 25 февраля 2007 года с помощью гравитационной пращи , предназначенной для замедления и изменения направления космического корабля. [73]
Космический аппарат NASA Dawn в 2009 году использовал гравитацию Марса для изменения направления и скорости на пути к Весте , а также проверил камеры и другие приборы Dawn на Марсе. [74]
8 ноября 2011 года российский Роскосмос запустил амбициозную миссию под названием «Фобос-Грунт» . Она состояла из посадочного модуля, предназначенного для извлечения образца обратно на Землю с марсианского спутника Фобоса , и размещения китайского зонда «Инхуо-1» на орбите Марса. Миссия «Фобос-Грунт» потерпела полный отказ управления и связи вскоре после запуска и осталась на низкой околоземной орбите , а затем упала обратно на Землю. [75] Спутник «Инхуо-1» и «Фобос-Грунт» подверглись разрушительному повторному входу в атмосферу 15 января 2012 года, окончательно распавшись над Тихим океаном. [76] [77] [78]
Миссия Mars Orbiter , также называемая Mangalyaan , была запущена 5 ноября 2013 года Индийской организацией космических исследований (ISRO). [79] Она была успешно выведена на марсианскую орбиту 24 сентября 2014 года. Миссия является демонстрацией технологий, и в качестве вторичной цели она также будет изучать марсианскую атмосферу. Это первая миссия Индии на Марс, и с ней ISRO стала четвертым космическим агентством, успешно достигшим Марса после Советского Союза, NASA (США) и ESA (Европа). Она была завершена с рекордно низким бюджетом в 71 миллион долларов, [80] [81] что сделало ее наименее дорогой миссией на Марс на сегодняшний день. [82] Миссия завершилась 27 сентября 2022 года после того, как контакт был потерян.
В августе 2012 года НАСА выбрало InSight , миссию стоимостью 425 миллионов долларов с зондом теплового потока и сейсмометром, чтобы определить глубокую внутреннюю структуру Марса. [83] [84] [85] InSight успешно приземлился на Марсе 26 ноября 2018 года. [86] Ценные данные об атмосфере, [87] поверхности [88] и недрах планеты [89] были собраны Insight. Миссия Insight была объявлена завершенной 21 декабря 2022 года.
Два пролетных кубсата под названием MarCO были запущены с InSight 5 мая 2018 года [90] для обеспечения телеметрии в реальном времени во время входа и посадки InSight . Кубсаты отделились от ускорителя Atlas V через 1,5 часа после запуска и проследовали по своим собственным траекториям к Марсу. [91] [92] [93]
10 марта 2006 года зонд Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) НАСА прибыл на орбиту для проведения двухлетнего научного исследования. Орбитальный аппарат начал картографирование марсианского рельефа и погоды, чтобы найти подходящие места посадки для предстоящих миссий посадочных модулей. MRO сделал первое изображение серии активных лавин вблизи северного полюса планеты в 2008 году. [94]
Миссия Mars Science Laboratory была запущена 26 ноября 2011 года и доставила марсоход Curiosity на поверхность Марса 6 августа 2012 года UTC . Он больше и более продвинут, чем Mars Exploration Rover, со скоростью до 90 метров в час (295 футов в час). [95] Эксперименты включают лазерный химический пробоотборник, который может определять состав горных пород на расстоянии 7 метров. [96]
Орбитальный аппарат MAVEN был запущен 18 ноября 2013 года, а 22 сентября 2014 года он был выведен на ареоцентрическую эллиптическую орбиту 6200 км (3900 миль) на 150 км (93 мили) над поверхностью планеты для изучения ее атмосферы. Цели миссии включают определение того, как атмосфера планеты и вода, предположительно когда-то существенные, были потеряны с течением времени. [97]
В 2016 году на Марс прибыл аппарат ExoMars Trace Gas Orbiter , который вывел на орбиту посадочный модуль Schiaparelli EDM , испытательный посадочный модуль. Schiaparelli разбился на поверхности, но передал ключевые данные во время спуска на парашюте, поэтому испытание было объявлено частично успешным. [98]
Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) — многоцелевой космический аппарат, предназначенный для проведения разведки и исследования Марса с орбиты. Космический аппарат стоимостью 720 миллионов долларов США был построен компанией Lockheed Martin под руководством Лаборатории реактивного движения , запущен 12 августа 2005 года и вышел на орбиту Марса 10 марта 2006 года. [100]
MRO содержит множество научных инструментов, таких как камера HiRISE , камера CTX, CRISM и SHARAD . Камера HiRISE используется для анализа марсианского рельефа, тогда как CRISM и SHARAD могут обнаруживать воду , лед и минералы на поверхности и под ней. Кроме того, MRO прокладывает путь для будущих поколений космических аппаратов посредством ежедневного мониторинга марсианской погоды и условий поверхности, поиска будущих посадочных площадок и тестирования новой телекоммуникационной системы, которая позволяет ему отправлять и получать информацию с беспрецедентной скоростью передачи данных по сравнению с предыдущими марсианскими космическими аппаратами. Передача данных на космический аппарат и с него происходит быстрее, чем во всех предыдущих межпланетных миссиях вместе взятых, и позволяет ему служить важным спутником-ретранслятором для других миссий. [ необходима цитата ]
Миссия NASA Mars Science Laboratory с марсоходом Curiosity была запущена 26 ноября 2011 года [101] [102] и приземлилась на Марсе 6 августа 2012 года на Aeolis Palus в кратере Гейла . Марсоход оснащен приборами, предназначенными для поиска прошлых или настоящих условий, имеющих отношение к прошлой или настоящей обитаемости Марса. [103] [104] [105] [106]
MAVEN от NASA — это орбитальная миссия по изучению верхних слоев атмосферы Марса. [107] Он также служит спутником-ретранслятором для роботизированных посадочных модулей и марсоходов на поверхности Марса. MAVEN был запущен 18 ноября 2013 года и достиг Марса 22 сентября 2014 года. [ необходима цитата ]
ExoMars Trace Gas Orbiter — атмосферный исследовательский орбитальный аппарат, созданный в сотрудничестве между ESA и Роскосмосом. Он был выведен на орбиту Марса 19 октября 2016 года для лучшего понимания метана ( CH
4) и другие следы газов, присутствующие в марсианской атмосфере, которые могут быть доказательством возможной биологической или геологической активности. Посадочный модуль Schiaparelli EDM был разрушен при попытке приземлиться на поверхность Марса. [108]
Объединенные Арабские Эмираты запустили миссию Hope Mars в июле 2020 года на японской ракете-носителе H-IIA . [109] Она была успешно выведена на орбиту 9 февраля 2021 года. Она изучает марсианскую атмосферу и погоду.
Tianwen-1 — китайская миссия, запущенная 23 июля 2020 года, которая включала орбитальный аппарат, посадочный модуль и 240-килограммовый (530 фунтов) марсоход вместе с пакетом развертываемых и удаленных камер. [110] Tianwen-1 вышел на орбиту 10 февраля 2021 года, а марсоход Zhurong успешно приземлился 14 мая 2021 года и был развернут 22 мая 2021 года. [6] Zhurong находился в эксплуатации в течение 347 марсианских дней и преодолел 1921 метр по Марсу. [111]
Миссия NASA Mars 2020 была запущена 30 июля 2020 года на ракете United Launch Alliance Atlas V с мыса Канаверал . Она основана на конструкции Mars Science Laboratory . Научная полезная нагрузка сосредоточена на астробиологии . [112] Она включает в себя марсоход Perseverance и списанный вертолет Ingenuity . В отличие от старых марсоходов, которые полагались на солнечную энергию, Perseverance работает на ядерной энергии, чтобы выживать дольше своих предшественников в этой суровой, пыльной среде. Марсоход размером с автомобиль весит около 1 тонны, с роботизированной рукой, которая достигает около 7 футов (2,1 м), зум-камерами, химическим анализатором и буром. [113] [114]
Пройдя 293 миллиона миль (471 миллион км) до Марса в течение более чем шести месяцев, Perseverance успешно приземлился 18 февраля 2021 года. Его первоначальная миссия установлена как минимум на один марсианский год, или 687 земных дней. Он будет искать признаки древней жизни и исследовать поверхность красной планеты. [115] [116]
По состоянию на 19 октября 2021 года Perseverance зафиксировал первые звуки с Марса. Записи состояли из пяти часов порывов марсианского ветра, хруста колес марсохода по гравию и жужжания двигателей, когда космический корабль перемещает свою руку. Звуки дают исследователям подсказки об атмосфере, например, о том, как далеко распространяется звук на планете. [ необходима цитата ]
Миссия NASA Europa Clipper к Юпитеру и Европа , космический зонд NASA Psyche к богатому металлами астероиду 16 Психея и ESA Hera к Дидимосу совершит облет Марса в феврале 2025 года, мае 2026 года и марте 2025 года соответственно, в гравитационном снаряде, предназначенном для замедления и перенаправления космического корабля. [117]
Другие концепции будущих миссий включают полярные зонды, марсианские самолеты и сеть небольших метеорологических станций. [126] Долгосрочные области исследования могут включать марсианские лавовые трубки, использование ресурсов и электронные носители заряда в горных породах. [130] [131]
Исследование Марса человеком было стремлением с самых первых дней современной ракетной техники; Роберт Х. Годдард считает, что идея достижения Марса вдохновила его на изучение физики и техники космических полетов. [132] Предложения об исследовании Марса человеком делались на протяжении всей истории освоения космоса . В настоящее время существует множество активных планов и программ по отправке людей на Марс в течение следующих десяти-тридцати лет, как государственных, так и частных, некоторые из которых перечислены ниже.
Исследование космоса человеком Соединенными Штатами было определено как долгосрочная цель в Видении исследования космоса, объявленном в 2004 году тогдашним президентом США Джорджем Бушем-младшим . [133] Планируемый космический корабль Orion будет использоваться для отправки человеческой экспедиции на Луну Земли к 2020 году в качестве трамплина к экспедиции на Марс. 28 сентября 2007 года администратор НАСА Майкл Д. Гриффин заявил, что НАСА намерено отправить человека на Марс к 2037 году. [134]
2 декабря 2014 года директор NASA Advanced Human Exploration Systems and Operations Mission Джейсон Крусан и заместитель администратора программ Джеймс Ройтнер объявили о предварительной поддержке «Доступного проекта миссии на Марс» компании Boeing, включая радиационную защиту, центробежную искусственную гравитацию, пополнение расходных материалов в пути и посадочный модуль, который может возвращаться. [135] [136] Ройтнер предположил, что при наличии достаточного финансирования предлагаемую миссию можно будет ожидать в начале 2030-х годов. [137]
8 октября 2015 года НАСА опубликовало свой официальный план исследования и колонизации Марса человеком. Они назвали его «Путешествие на Марс». План состоит из трех отдельных фаз, ведущих к полностью устойчивой колонизации. [138]
28 августа 2015 года НАСА профинансировало годовое моделирование для изучения эффектов годичной миссии на Марсе на шести ученых. Ученые жили в биокуполе на горе Мауна-Лоа на Гавайях с ограниченной связью с внешним миром и им разрешалось выходить наружу только в скафандрах. [140] [141]
Планы NASA по исследованию Марса человеком развивались в ходе выполнения проекта NASA Mars Design Reference Missions — серии проектных исследований для исследования Марса человеком.
В 2017 году внимание НАСА переключилось на возвращение на Луну к 2024 году в рамках программы «Артемида» , за которой может последовать полет на Марс.
Долгосрочной целью частной корпорации SpaceX является создание регулярных полетов на Марс для обеспечения колонизации. [142] [143] [144] С этой целью компания разрабатывает Starship , космический корабль, способный доставлять экипаж на Марс и другие небесные тела, вместе с его ускорителем Super Heavy . В 2017 году SpaceX объявила о планах отправить два беспилотных Starship на Марс к 2022 году, за которыми последуют еще два беспилотных полета и два пилотируемых полета в 2024 году. [143] Ни один из этих полетов еще не произошел по состоянию на август 2024 года.
Планируется, что Starship будет иметь полезную нагрузку не менее 100 тонн [145] и спроектирован для использования комбинации аэроторможения и реактивного спуска с использованием топлива, произведенного на Марсианском объекте ( утилизация ресурсов на месте ). [143] По состоянию на 2024 год программа разработки Starship прошла несколько комплексных испытательных полетов и движется к полной возможности повторного использования. Планы SpaceX включают массовое производство Starship и первоначальное обеспечение пополнения запасов с Земли и утилизацию ресурсов на месте на Марсе, пока марсианская колония не достигнет полной самодостаточности. Любая будущая миссия человека на Марс, вероятно, будет проходить в оптимальном окне запуска на Марс, которое происходит каждые 26 месяцев. [146] [147]
Mars Direct , недорогая человеческая миссия, предложенная Робертом Зубриным , основателем Марсианского общества , будет использовать тяжелые ракеты класса Saturn V , такие как Ares V , чтобы пропустить орбитальное строительство, рандеву LEO и лунные топливные хранилища. Измененное предложение, названное « Mars to Stay », предполагает не возвращать первых исследователей-иммигрантов немедленно, если вообще когда-либо (см. Колонизация Марса ). [133] [134] [148] [149]
Сложность, сложность и длительность миссий на Марс привели ко многим неудачам миссий. [150] Высокий уровень неудач миссий, пытающихся исследовать Марс, неофициально называют «Проклятием Марса» или «Марсианским проклятием». [151] Фраза «Галактический упырь» [152] или «Великий галактический упырь» относится к вымышленному космическому монстру, который существует на диете из марсианских зондов , и иногда в шутку используется для «объяснения» повторяющихся трудностей. [153] [154] [155] [156]
Два советских зонда были отправлены на Марс в 1988 году в рамках программы «Фобос» . «Фобос-1» работал нормально, пока ожидаемый сеанс связи 2 сентября 1988 года не состоялся. Проблема была связана с ошибкой программного обеспечения, которая деактивировала двигатели ориентации «Фобоса-1», в результате чего солнечные батареи космического корабля больше не были направлены на Солнце, что привело к разрядке батарей «Фобоса-1». «Фобос-2» работал нормально на протяжении всего своего круиза и фазы выхода на орбиту Марса 29 января 1989 года, собирая данные о Солнце, межпланетной среде, Марсе и Фобосе. Незадолго до заключительной фазы миссии — во время которой космический корабль должен был приблизиться на расстояние 50 м к поверхности Фобоса и выпустить два посадочных модуля, один из которых был мобильным «хоппером», а другой — стационарной платформой — связь с «Фобосом-2» была потеряна. Миссия завершилась, когда 27 марта 1989 года не удалось успешно перехватить сигнал космического корабля. Причиной сбоя была признана неисправность бортового компьютера. [ необходима цитата ]
Всего несколько лет спустя, в 1992 году, Mars Observer , запущенный NASA, потерпел неудачу при приближении к Марсу. Mars 96 , орбитальный аппарат, запущенный 16 ноября 1996 года Россией, потерпел неудачу, когда запланированное второе включение четвертой ступени Block D-2 не произошло. [157]
После успеха Global Surveyor и Pathfinder, в 1998 и 1999 годах произошла еще одна волна неудач, когда японский орбитальный аппарат Nozomi и Mars Climate Orbiter , Mars Polar Lander и пенетраторы Deep Space 2 НАСА все потерпели различные фатальные ошибки. Mars Climate Orbiter был отмечен за смешение американских обычных единиц с метрическими , в результате чего орбитальный аппарат сгорел при входе в атмосферу Марса. [158]
Европейское космическое агентство также пыталось посадить два зонда на поверхность Марса; Beagle 2 , посадочный модуль британского производства, который не смог должным образом развернуть свои солнечные батареи после приземления в декабре 2003 года, и Schiaparelli , который летал вместе с ExoMars Trace Gas Orbiter . Контакт с посадочным модулем Schiaparelli EDM был потерян за 50 секунд до приземления. [159] Позже было подтверждено, что посадочный модуль врезался в поверхность на высокой скорости, возможно, взорвавшись. [160]
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )Если спутник выйдет на орбиту Красной планеты, индийское космическое агентство станет четвертым в мире после США, России и Европы, осуществившим успешную миссию на Марс.
