Посадка на Марс — это посадка космического корабля на поверхность Марса . Из многочисленных попыток посадки на Марс роботизированных беспилотных космических кораблей, десять имели успешные мягкие посадки. Также проводились исследования возможной миссии человека на Марс , включая посадку, но ни одна попытка не была предпринята.
По состоянию на 2023 год Советский Союз , Соединенные Штаты и Китай успешно совершили посадку на Марс. [1] Советский аппарат Mars 3 , приземлившийся в 1971 году, был первым успешным аппаратом, совершившим посадку на Марс, хотя космический аппарат потерпел неудачу через 110 секунд на поверхности. Все остальные попытки советских аппаратов посадить аппарат на Марс потерпели неудачу. [2] Viking 1 и Viking 2 были первыми успешными посадочными аппаратами НАСА, запущенными в 1975 году. Mars Pathfinder НАСА , запущенный в 1996 году, успешно доставил первый марсоход Sojourner . В 2021 году первый китайский посадочный модуль и марсоход Tianwen 1 успешно приземлились на Марсе.
По состоянию на 2021 год все методы посадки на Марс использовали аэрооболочку и парашютную последовательность для входа в атмосферу Марса и спуска, но после того, как парашют отсоединяется, есть три варианта. Стационарный посадочный модуль может спуститься с парашютной оболочки и ехать на тормозных двигателях до самого спуска, но марсоход не может быть обременен ракетами, которые не служат никакой цели после приземления.
Один из методов для более легких марсоходов — заключить марсоход в тетраэдрическую структуру, которая в свою очередь заключена в воздушные подушки . После того, как аэрооболочка сбрасывается, тетраэдр опускается с парашютной задней оболочки на тросе, чтобы воздушные подушки могли надуться. Тормозные ракеты на задней оболочке могут замедлить спуск. Когда он приближается к земле, тетраэдр отпускается, чтобы упасть на землю, используя воздушные подушки в качестве амортизаторов . Когда он останавливается, тетраэдр открывается, обнажая марсоход.
Если марсоход слишком тяжел для использования подушек безопасности, тормозные ракеты можно установить на небесный кран . Небесный кран сбрасывается с парашютной задней оболочки, и по мере приближения к земле марсоход опускается на тросе. Когда марсоход касается земли, он обрезает трос, так что небесный кран (с его все еще работающими ракетами) падает на большом расстоянии от марсохода. И Curiosity , и Perseverance использовали небесный кран для посадки. [3]
Для посадочных модулей, которые даже тяжелее марсохода Curiosity (которому требуется аэрооболочка диаметром 4,5 метра (15 футов)), инженеры разрабатывают комбинированный жестко-надувной сверхзвуковой замедлитель низкой плотности , который может быть диаметром 8 метров (26 футов). Его придется сопровождать пропорционально большим парашютом. [4]
Посадка роботизированного космического корабля , а возможно, когда-нибудь и людей, на Марс — это технологическая проблема. Для благоприятной посадки модуль посадочного модуля должен решать следующие проблемы: [5] [6]
В 2018 году NASA успешно посадило посадочный модуль InSight на поверхность Марса, повторно используя технологию эпохи Viking . [7] Но эта технология не может позволить себе возможность высаживать большое количество грузов, мест обитания, подъемных аппаратов и людей в случае пилотируемых миссий на Марс в ближайшем будущем. Чтобы улучшить и достичь этого намерения, необходимо модернизировать технологии и средства запуска . Некоторые из критериев для посадочного модуля, выполняющего успешную мягкую посадку с использованием современных технологий, следующие: [8] [5]
Начиная с программы Viking, [a] все посадочные модули на поверхности Марса использовали орбитальные космические аппараты в качестве спутников связи для передачи своих данных на Землю. Посадочные модули используют передатчики UHF для отправки своих данных на орбитальные модули, которые затем передают данные на Землю, используя частоты либо X-диапазона , либо Ka-диапазона . Эти более высокие частоты, наряду с более мощными передатчиками и большими параболическими отражателями , позволяют орбитальным модулям отправлять данные гораздо быстрее, чем посадочные модули могли бы передавать данные напрямую на Землю, что экономит драгоценное время на приемных антеннах . [9]
В 1970-х годах несколько советских зондов безуспешно пытались приземлиться на Марсе. Марс-3 успешно приземлился в 1971 году, но вскоре потерпел неудачу. Но американские посадочные модули Viking добрались до поверхности и предоставили несколько лет изображений и данных. Однако следующая успешная посадка на Марс состоялась только в 1997 году, когда приземлился Mars Pathfinder . [10] В 21 веке было несколько успешных посадок, но также было много аварий. [10]
Первым зондом, предназначенным для посадки на Марс, был советский аппарат «Марс-1962Б» , неудачно запущенный в 1962 году. [11]
В 1970 году Советский Союз начал проектирование миссий Mars 4NM и Mars 5NM со сверхтяжелыми беспилотными марсианскими космическими аппаратами. Первым был Marsokhod , с запланированной датой начала 1973 года, а вторым был Mars sample return mission, запланированный на 1975 год. Оба космических аппарата планировалось запустить на ракете N1 , но эта ракета так и не полетела успешно, и проекты Mars 4NM и Mars 5NM были отменены. [12]
В 1971 году Советский Союз отправил зонды Mars 2 и Mars 3 , каждый из которых нес посадочный модуль, в рамках программы марсианского зонда M-71. Посадочный модуль Mars 2 не приземлился и врезался в Марс. Посадочный модуль Mars 3 стал первым зондом, успешно совершившим мягкую посадку на Марсе, но его сбор данных был менее успешным. Посадочный модуль начал передавать данные на орбитальный модуль Mars 3 через 90 секунд после приземления, но через 14,5 секунды передача прекратилась по неизвестным причинам. Причина сбоя могла быть связана с чрезвычайно мощной марсианской пылевой бурей, которая происходила в то время. Каждый из этих космических зондов содержал марсоход PrOP-M , хотя они так и не были развернуты.
В 1973 году Советский Союз отправил на Марс еще два посадочных модуля: Марс-6 и Марс-7 . Посадочный модуль Марс-6 передавал данные во время спуска, но вышел из строя при ударе. Зонд Марс-7 преждевременно отделился от несущего аппарата из-за неполадок в работе одной из бортовых систем ( системы ориентации или тормозных двигателей) и пролетел мимо планеты на расстоянии 1300 км (810 миль).
Миссия по возвращению образцов с двух запусков станции «Марс-5М» (Марс-79) была запланирована на 1979 год, но была отменена из-за сложности и технических проблем. [ необходима цитата ]
В 1976 году два американских зонда Viking вышли на орбиту Марса, и каждый из них выпустил модуль спускаемого аппарата , который совершил успешную мягкую посадку на поверхность планеты. Впоследствии они впервые успешно передали большие объемы данных, включая первые цветные фотографии и обширную научную информацию. Измеренные температуры в местах посадки варьировались от 150 до 250 К (от −123 до −23 °C; от −190 до −10 °F), с изменением в течение дня от 35 до 50 °C (от 95 до 122 °F). Наблюдались сезонные пылевые бури, изменения давления и движение атмосферных газов между полярными шапками. Биологический эксперимент дал возможные доказательства жизни, но они не были подтверждены другими экспериментами на борту.
Во время поиска подходящего места посадки для посадочного модуля «Викинга-2 » орбитальный аппарат «Викинга-1» 25 июля 1976 года сфотографировал рельеф, представляющий собой так называемое « Лицо на Марсе ».
Программа «Викинг» была продолжением отмененной программы «Вояджер» , название которой впоследствии было повторно использовано для пары зондов внешней части Солнечной системы.
Космический аппарат NASA Mars Pathfinder при содействии орбитального аппарата Mars Global Surveyor совершил посадку 4 июля 1997 года. Местом его посадки стала древняя пойма в северном полушарии Марса под названием Ares Vallis , которая является одной из самых скалистых частей Марса. На борту находился крошечный дистанционно управляемый марсоход Sojourner , первый успешный марсоход , который проехал несколько метров вокруг места посадки, исследуя условия и собирая образцы пород вокруг него. Газеты по всему миру публиковали фотографии посадочного модуля, отправляющего марсоход исследовать поверхность Марса таким образом, который никогда ранее не достигался.
До последней передачи данных 27 сентября 1997 года Mars Pathfinder передал 16 500 изображений с посадочного модуля и 550 изображений с марсохода, а также более 15 химических анализов горных пород и почвы и обширные данные о ветрах и других погодных факторах. Результаты исследований, проведенных научными приборами как на посадочном модуле, так и на марсоходе, свидетельствуют о том, что в прошлом Марс был теплым и влажным, с жидкой водой и более плотной атмосферой. Веб-сайт миссии был самым посещаемым до того времени.
Mars 96 , орбитальный аппарат, запущенный 16 ноября 1996 года Россией, потерпел неудачу, когда не произошло запланированного второго включения четвертой ступени Block D-2. 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 НАСАвсе потерпели различные конечные ошибки. Mars Climate Orbiter печально известен тем, что инженеры Lockheed Martin перепутали использование общепринятых единиц измерения США с метрическими , в результате чего орбитальный аппарат сгорел при входе в атмосферу Марса. Из 5–6 миссий НАСА в 1990-х годах сработали только 2: Mars Pathfinder и Mars Global Surveyor, что сделало Mars Pathfinder и его марсоход единственными успешно посадившимися на Марс в 1990-х годах.
2 июня 2003 года Mars Express Европейского космического агентства отправился с космодрома Байконур на Марс. Аппарат Mars Express состоял из Mars Express Orbiter и посадочного модуля Beagle 2. Хотя посадочный зонд не был предназначен для перемещения, он нес на роботизированной руке копательное устройство и наименее массивный спектрометр, созданный на сегодняшний день, а также ряд других устройств для точного анализа почвы под пыльной поверхностью.
Орбитальный аппарат вышел на орбиту Марса 25 декабря 2003 года, и Beagle 2 должен был войти в атмосферу Марса в тот же день. Однако попытки связаться с посадочным модулем не увенчались успехом. Попытки связи продолжались в течение всего января, но Beagle 2 был объявлен потерянным в середине февраля, и было начато совместное расследование Великобританией и ЕКА, которые обвинили главного исследователя Колина Пиллинджера в плохом управлении проектом. Тем не менее, Mars Express Orbiter подтвердил наличие водяного льда и льда из углекислого газа на южном полюсе планеты. Ранее NASA подтвердило их присутствие на северном полюсе Марса.
Признаки посадочного модуля Beagle 2 были обнаружены в 2013 году камерой HiRISE на Mars Reconnaissance Orbiter НАСА , а присутствие Beagle 2 было подтверждено в январе 2015 года, через несколько месяцев после смерти Пиллинджера. Посадочный модуль, похоже, успешно приземлился, но не развернул все свои панели питания и связи.
Вскоре после запуска Mars Express, NASA отправило пару роверов-близнецов к планете в рамках миссии Mars Exploration Rover . 10 июня 2003 года был запущен марсоход NASA MER-A (Spirit) . Он успешно приземлился в кратере Гусева (который, как полагают, когда-то был кратерным озером) 3 января 2004 года. Он исследовал скалы и почву на предмет наличия воды в этой области. 7 июля 2003 года был запущен второй марсоход, MER-B (Opportunity) . Он приземлился 24 января 2004 года в плато Меридиани (где есть большие залежи гематита , указывающие на присутствие воды в прошлом) для проведения аналогичных геологических работ.
Несмотря на временную потерю связи с марсоходом Spirit (вызванную аномалией файловой системы [13] ), задержавшую исследование на несколько дней, оба марсохода в конечном итоге начали исследовать свои места посадки. Марсоход Opportunity приземлился в особенно интересном месте, кратере с выходами коренной породы. В быстрой последовательности члены команды миссии объявили 2 марта, что данные, возвращенные марсоходом, показали, что эти камни когда-то были «пропитаны водой», а 23 марта был сделан вывод, что они были отложены под водой в соленом море. Это стало первым веским прямым доказательством наличия жидкой воды на Марсе в какой-то момент в прошлом.
К концу июля 2005 года Sunday Times сообщила , что марсоходы могли перенести на Марс бактерии Bacillus safensis . По словам одного микробиолога НАСА, эти бактерии могли пережить как путешествие, так и условия на Марсе. Несмотря на попытки стерилизовать оба посадочных модуля, ни один из них не мог быть полностью стерильным. [14]
Будучи разработанными только для трехмесячных миссий, оба марсохода прослужили гораздо дольше, чем планировалось. Spirit потерял связь с Землей в марте 2010 года, через 74 месяца после начала исследований. Opportunity , однако, продолжал проводить исследования планеты, превысив 45 км (28 миль) на своем одометре к моменту потери связи с ним в июне 2018 года, через 173 месяца после начала. [15] [16] Эти марсоходы обнаружили много новых вещей, включая Heat Shield Rock , первый метеорит , обнаруженный на другой планете.
Phoenix был запущен 4 августа 2007 года и приземлился в северной полярной области Марса 25 мая 2008 года. Он известен тем, что был успешно сфотографирован во время посадки, поскольку это был первый случай, когда один космический аппарат запечатлел посадку другого космического аппарата на планету. [17]
.png/1280px-HiRISE_image_of_MSL_during_EDL_(refined).png)
Mars Science Laboratory (MSL) (и марсоход Curiosity ), запущенные в ноябре 2011 года, приземлились в месте, которое сейчас называется « Bradbury Landing », на Aeolis Palus , между Peace Vallis и Aeolis Mons («Гора Шарпа») , в кратере Гейла на Марсе 6 августа 2012 года, 05:17 UTC. [18] [19] Место посадки было в Quad 51 («Yellowknife») [20] [21] [22] [23] Aeolis Palus около основания Aeolis Mons . Место посадки [24] было менее чем в 2,4 км (1,5 мили) от центра запланированного места назначения марсохода после путешествия на 563 000 000 км (350 000 000 миль). [25] 22 августа 2012 года НАСА назвало место посадки « Bradbury Landing » в честь писателя Рэя Брэдбери . [24]
Посадочный модуль Schiaparelli был предназначен для тестирования технологий будущих мягких посадок на поверхность Марса в рамках проекта ExoMars . Он был построен в Италии Европейским космическим агентством (ESA) и Роскосмосом . Он был запущен вместе с ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) 14 марта 2016 года и предпринял попытку посадки 19 октября 2016 года. Телеметрия была потеряна примерно за минуту до запланированного времени посадки, [26] но подтвердила, что большинство элементов плана посадки, включая работу теплового щита, раскрытие парашюта и активацию ракеты, были успешными. [27] Mars Reconnaissance Orbiter позже сделал снимки, на которых, по-видимому, показано место крушения Schiaparelli. [28]
Посадочный модуль InSight от NASA , предназначенный для изучения сейсмологии и теплового потока из глубоких недр Марса, был запущен 5 мая 2018 года. Он успешно приземлился на марсианской равнине Элизий 26 ноября 2018 года. [29]
Марс 2020 от NASA и Тяньвэнь-1 от CNSA были запущены в окне июля 2020 года. Марсоход Perseverance от Mars 2020 успешно приземлился в месте, которое теперь называется « Посадка Октавии Э. Батлер », в кратере Джезеро 18 февраля 2021 года, [30] Вертолет Ingenuity был развернут и совершил последующие полеты в апреле. [31] Посадочный модуль Тяньвэнь -1 и марсоход Чжуронг приземлились в равнине Утопия 14 мая 2021 года, марсоход был развернут 22 мая 2021 года и сбросил удаленную селфи-камеру 1 июня 2021 года. [32]
Планируется, что запуск ESA Rosalind Franklin состоится в конце 2020-х годов, и он будет получать образцы почвы с глубины до 2 метров (6 футов 7 дюймов) и проводить обширный поиск биосигнатур и биомолекул . Также есть предложение о миссии Mars Sample Return от ESA и NASA, которая будет запущена в 2024 году или позже. Эта миссия станет частью Европейской программы Aurora . [ требуется цитата ]
Индийская организация космических исследований (ISRO) предложила включить посадку марсохода и марсоплана в свою миссию Mars Lander примерно в 2030 году вблизи бассейна Эридания . [33]
Когда марсианский посадочный модуль приближается к поверхности, поиск безопасного места посадки становится проблемой. [34]
Кликабельное изображение: Нажатие на метки откроет новую статью.
В преддверии посадки НАСА на Марс в 2020 году бывший планетолог и кинорежиссер Кристофер Райли нанес на карту местоположения всех восьми успешных посадочных площадок НАСА на Марс на их эквивалентные точки на Земле с точки зрения широты и долготы; представив пары фотографий из каждого парного межпланетного местоположения на Земле и Марсе, чтобы привлечь внимание к изменению климата. [35] После успешной посадки марсохода НАСА Perseverance 18 февраля 2021 года Райли призвал добровольцев отправиться и сфотографировать его парное местоположение на Земле в Андегаон-Вади, Савали, в центральном индийском штате Махараштра (18,445° с.ш., 77,451° в.д.). [36] [37] [38] В конце концов слушатель радиопрограммы BBC World Service Digital Planet Гоури Абхирам из Хайдарабада принял вызов и отправился туда 22 января 2022 года, став первым человеком, который сознательно достиг точки на Земле, которая соответствует широте и долготе присутствия робота на поверхности другого мира. [39] Место посадки китайского Tianwen-1 находится на территории Южного Китая, в 40 километрах к юго-западу от Гуйлиня , и его еще предстоит сфотографировать для проекта. [37]
.jpg/1280px-Perseverance_sky_crane_(cropped).jpg)
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )