Планету Марс исследовали дистанционно с помощью космического корабля. Зонды, отправленные с Земли, начиная с конца 20-го века, привели к значительному увеличению знаний о марсианской системе, сосредоточенных в первую очередь на понимании ее геологии и потенциала обитаемости . [1] [2] Инженерные межпланетные путешествия сложны, и исследование Марса часто терпит неудачу, особенно на ранних этапах. Примерно шестьдесят процентов всех космических кораблей, предназначенных для Марса, вышли из строя еще до завершения своих миссий, а некоторые вышли из строя еще до начала наблюдений. Некоторые миссии были встречены с неожиданным успехом, например, марсоходы-близнецы Spirit и Opportunity , которые работали годами сверх своих спецификаций. [3]
На поверхности Марса находятся два действующих марсохода: марсоходы Curiosity и Perseverance , оба эксплуатируются американским космическим агентством NASA . Настойчивость сопровождал вертолет Ingenuity , который ищет места для изучения Настойчивости . [4] Марсоход «Чжуронг» , входящий в состав миссии «Тяньвэнь-1 » Китайского национального космического управления (CNSA) [5] [6] был активен до 20 мая 2022 года, когда он вошел в спячку из-за приближающихся песчаных бурь и марсианской зимы; Ожидалось, что марсоход выйдет из спячки в декабре 2022 года, но по состоянию на апрель 2023 года он не двигался и предположительно находится в постоянном бездействии. [7]
Планету исследуют семь орбитальных аппаратов: Mars Odyssey , Mars Express , Mars Reconnaissance Orbiter , MAVEN , Trace Gas Orbiter , марсианская миссия Hope и орбитальный аппарат Tianwen-1 , которые предоставили огромное количество информации о Марсе. Таким образом, в настоящее время Марс исследуют 10 аппаратов: 2 марсохода, 1 вертолет и 7 орбитальных аппаратов.
Планируются различные миссии по возврату образцов с Марса, такие как возвращение образцов с Марса НАСА-ЕКА, которые соберут образцы, которые в настоящее время собирает марсоход Perseverance . [8]
Следующие миссии, которые, как ожидается, прибудут на Марс:
Марс издавна был предметом интереса человечества. Ранние телескопические наблюдения выявили изменения цвета на поверхности, которые были связаны с сезонной растительностью, а очевидные линейные особенности были приписаны разумному замыслу. Дальнейшие телескопические наблюдения обнаружили две луны, Фобос и Деймос , полярные ледяные шапки и объект, ныне известный как гора Олимп , самая высокая гора Солнечной системы . Открытия усилили интерес к изучению и исследованию Красной планеты. Марс — это каменистая планета, похожая на Землю , которая образовалась примерно в то же время, но имеет лишь половину диаметра Земли и гораздо более тонкую атмосферу ; у него холодная и пустынная поверхность. [9]
Один из способов классифицировать поверхность Марса - это тридцать « четырехугольников », каждый из которых назван в честь выдающейся физико-географической особенности внутри этого четырехугольника. [10] [11]
Окна запуска марсианской экспедиции с минимальной энергией происходят с интервалом примерно в два года и два месяца (в частности, 780 дней, синодический период планеты по отношению к Земле). [14] Кроме того, самая низкая доступная энергия передачи варьируется примерно в 16-летнем цикле. [14] Например, минимум произошел в период запуска в 1969 и 1971 годах, достигнув пика в конце 1970-х годов и достигнув еще одного минимума в 1986 и 1988 годах. [14]
Начиная с 1960 года, Советы запустили серию зондов к Марсу, включая первые запланированные пролёты и жёсткую ( ударную ) посадку ( Марс 1962B ). [20] Первый успешный облет Марса состоялся 14–15 июля 1965 года кораблем НАСА « Маринер-4» . [21] 14 ноября 1971 года «Маринер-9» стал первым космическим зондом, вышедшим на орбиту другой планеты, когда он вышел на орбиту вокруг Марса. [22] Объем данных, возвращаемых зондами, резко увеличился по мере совершенствования технологий. [20]
Первыми контактировали с поверхностью два советских зонда: спускаемый аппарат «Марс-2» 27 ноября и спускаемый аппарат «Марс-3 » 2 декабря 1971 года — «Марс-2» вышел из строя во время спуска, а «Марс-3» примерно через двадцать секунд после первой мягкой посадки на Марс . [23] «Марс-6» потерпел неудачу во время спуска, но в 1974 году вернул некоторые искаженные атмосферные данные. [24] Запуски НАСА в 1975 году программы «Викинг» состояли из двух орбитальных аппаратов, каждый из которых имел посадочный модуль, который успешно приземлился в 1976 году. «Викинг-1» оставался в рабочем состоянии в течение шесть лет, Викинг 2 на троих. Спускаемые аппараты «Викинг» передали первые цветные панорамы Марса. [25]
Советские зонды «Фобос-1» и «Фобос-2» были отправлены на Марс в 1988 году для изучения Марса и двух его спутников, уделяя особое внимание Фобосу. «Фобос-1» потерял связь по пути к Марсу. «Фобос-2», хотя и успешно сфотографировал Марс и Фобос, потерпел неудачу до того, как был готов выпустить два спускаемых аппарата на поверхность Фобоса. [26]
Марс имеет репутацию сложной цели для освоения космоса; только 25 из 55 миссий до 2019 года, или 45,5%, были полностью успешными, а еще три частично успешны и частично провалились. [ нужна цитата ] Однако из шестнадцати миссий с 2001 года двенадцать увенчались успехом, и восемь из них все еще действуют.
Миссии, которые преждевременно завершились после Фобоса 1 и 2 (1988 г.), включают (более подробную информацию см. В разделе «Трудности зонда»):
После неудачи орбитального аппарата Mars Observer в 1993 году НАСА Mars Global Surveyor вышла на орбиту Марса в 1997 году. Эта миссия имела полный успех, поскольку основная картографическая миссия завершилась в начале 2001 года. Контакт с зондом был потерян в ноябре 2006 года во время его третьей миссии. расширенная программа, проведённая в космосе ровно 10 лет. Летом 1997 года аппарат НАСА Mars Pathfinder с роботизированным исследовательским аппаратом Sojourner приземлился в Долине Ареса на Марсе, вернув множество изображений. [27]
Орбитальный аппарат НАСА Mars Odyssey вышел на орбиту Марса в 2001 году. [28] Гамма-спектрометр Odyssey обнаружил значительное количество водорода в верхних метрах или около того реголита на Марсе. Считается, что этот водород содержится в крупных отложениях водяного льда. [29]
Миссия Европейского космического агентства (ЕКА) «Марс-Экспресс» достигла Марса в 2003 году. На ней находился спускаемый аппарат «Бигль-2 », о котором не было слышно после того, как его выпустили, и который был объявлен потерянным в феврале 2004 года. «Бигль-2» был обнаружен в январе 2015 года с помощью камеры HiRise. о марсианском разведывательном орбитальном аппарате (MRO) НАСА, который благополучно приземлился, но не смог полностью развернуть свои солнечные панели и антенну. [30] [31] В начале 2004 года команда планетарного Фурье-спектрометра Mars Express объявила, что орбитальный аппарат обнаружил метан в марсианской атмосфере, потенциальную биосигнатуру . В июне 2006 года ЕКА объявило об открытии Марсианским экспрессом полярных сияний на Марсе . [32]
В январе 2004 года марсоходы -близнецы НАСА под названием «Спирит » (MER-A) и «Оппортьюнити» (MER-B) приземлились на поверхность Марса. Оба достигли и превзошли все свои научные цели. Среди наиболее значимых научных достижений было убедительное доказательство того, что когда-то в прошлом на обоих местах приземления существовала жидкая вода. Марсианские пылевые дьяволы и ураганы время от времени очищали солнечные панели обоих марсоходов, тем самым увеличивая срок их службы. [33] Ровер Spirit (MER-A) был активен до 2010 года, когда он перестал отправлять данные, потому что застрял в песчаной дюне и не смог переориентироваться для подзарядки батарей. [8]
10 марта 2006 года зонд НАСА Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) прибыл на орбиту для проведения двухлетнего научного исследования. Орбитальный аппарат начал составлять карту марсианской местности и погоды, чтобы найти подходящие места для посадки для предстоящих миссий посадки. MRO сделало первое изображение серии активных лавин вблизи северного полюса планеты в 2008 году. [34]
Во время пролета в 2007 году «Розетта» приблизилась к Марсу на расстояние 250 км. [35] Dawn пролетела мимо Марса в феврале 2009 года для гравитационной помощи на пути к исследованию Весты и Цереры . [36]
«Феникс» приземлился в северном полярном регионе Марса 25 мая 2008 года. [37] Его роботизированная рука погрузилась в марсианский грунт, и 20 июня 2008 года было подтверждено наличие водяного льда. [38] [39] Миссия завершилась 2510 ноября 2008 г., после потери связи. [40] В 2008 году стоимость транспортировки материала с поверхности Земли на поверхность Марса составляла примерно 309 000 долларов США за килограмм . [41]
Миссия Марсианской научной лаборатории была запущена 26 ноября 2011 года и доставила марсоход Curiosity на поверхность Марса 6 августа 2012 года по всемирному координированному времени . Он крупнее и совершеннее марсоходов, его скорость достигает 90 метров в час (295 футов в час). [42] Эксперименты включают лазерный химический пробоотборник, который может определить состав горных пород на расстоянии 7 метров. [43]
Орбитальный аппарат MAVEN был запущен 18 ноября 2013 года, а 22 сентября 2014 года он был выведен на ареоцентрическую эллиптическую орбиту высотой 6200 км (3900 миль) на высоте 150 км (93 мили) над поверхностью планеты для изучения ее атмосферы. Цели миссии включают в себя определение того, как атмосфера и вода планеты, которые, как предполагается, когда-то были существенными, со временем исчезли. [44]
Индийская организация космических исследований (ISRO) запустила свою миссию по орбитальному аппарату Марса (MOM) 5 ноября 2013 года и вывела его на орбиту Марса 24 сентября 2014 года. Индийская организация ISRO является четвертым космическим агентством, достигшим Марса, после советского космического агентства. программа НАСА и ЕКА. [45] Индия успешно вывела космический корабль на орбиту Марса и стала первой страной, сделавшей это в своей первой попытке. [46]
Орбитальный аппарат ExoMars Trace Gas прибыл на Марс в 2016 году и развернул испытательный посадочный модуль Schiaparelli EDM . «Скиапарелли» разбился на поверхности, но во время спуска с парашютом он передал ключевые данные, поэтому испытание было признано частичным успехом. [47]
Ниже приводится краткий обзор исследования Марса, ориентированного на орбитальные аппараты и пролеты; см. также посадка на Марс и марсоход .
В период с 1960 по 1969 год Советский Союз запустил девять зондов, предназначенных для достижения Марса. Все они потерпели неудачу: трое при запуске; три не смогли достичь околоземной орбиты; один во время запуска для вывода космического корабля на трансмарсианскую траекторию; и два на межпланетной орбите.
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 «Корабль 4» и «Корабль 5» соответственно) . ). После запуска насосы третьей ступени на обеих пусковых установках не смогли создать достаточное давление для начала воспламенения, поэтому парковочная орбита Земли не была достигнута. Перед входом в атмосферу космический корабль достиг высоты 120 км.
Mars 1962A был миссией по облету Марса, запущенной 24 октября 1962 года, а Mars 1962B - предполагаемой первой миссией посадки на Марс, запущенной в конце декабря того же года (1962). Оба потерпели неудачу либо из-за разрушения при выходе на околоземную орбиту, либо из-за взрыва верхней ступени на орбите во время сгорания, чтобы вывести космический корабль на трансмарсианскую траекторию. [8]
Марс 1 (1962 Бета Ню 1), автоматический межпланетный космический корабль, запущенный к Марсу 1 ноября 1962 года, был первым зондом советской программы зондирования Марса , вышедшим на межпланетную орбиту. Марс-1 должен был пролететь мимо планеты на расстоянии около 11 000 км и сделать снимки поверхности, а также отправить обратно данные о космическом излучении , воздействиях микрометеоритов и магнитном поле Марса , радиационной среде, структуре атмосферы и возможных органических соединениях. . [48] [49] Была проведена шестьдесят одна радиопередача, сначала с двухдневными интервалами, а затем с пятидневными интервалами, из которых было собрано большое количество межпланетных данных. 21 марта 1963 года, когда космический корабль находился на расстоянии 106 760 000 км от Земли по пути к Марсу, связь прервалась из-за отказа системы ориентации его антенны. [48] [49]
В 1964 году оба запуска советских зондов: «Зонд 1964А» 4 июня и «Зонд-2» 30 ноября (часть программы «Зонд ») закончились неудачей. У «Зонда 1964А» произошел сбой при запуске, а связь с «Зондом-2», направлявшимся к Марсу, была потеряна после маневра на полпути в начале мая 1965 года .
В 1969 году в рамках программы зондирования Марса Советский Союз подготовил два идентичных 5-тонных орбитальных аппарата под названием М-69, получивших в НАСА название « Марс 1969А» и «Марс 1969В» . Оба зонда были потеряны из-за осложнений, связанных с запуском недавно разработанной ракеты «Протон». [50]
СССР намеревался создать первый искусственный спутник Марса, который превзойдет планируемые американские марсианские орбитальные аппараты «Маринер-8» и «Маринер-9» . В мае 1971 года, через день после того, как «Маринер-8» вышел из строя при запуске и не смог выйти на орбиту, « Космос 419» (Марс 1971С) , тяжелый зонд советской марсианской программы М-71, также не смог запуститься. Этот космический корабль проектировался исключительно как орбитальный аппарат, тогда как следующие два зонда проекта М-71, « Марс-2» и «Марс-3» , представляли собой многоцелевые комбинации орбитального аппарата и посадочного модуля с небольшими лыжными вездеходами , которые стали первыми планетоходами за пределами космоса. Луна. Они были успешно запущены в середине мая 1971 года и достигли Марса примерно семь месяцев спустя. 27 ноября 1971 года спускаемый аппарат Марса-2 совершил аварийную посадку из-за неисправности бортового компьютера и стал первым искусственным объектом, достигшим поверхности Марса. 2 декабря 1971 года спускаемый аппарат «Марс-3» стал первым космическим кораблем, совершившим мягкую посадку , но его передача была прервана через 14,5 секунды. [51]
Орбитальные аппараты «Марс-2» и «Марс-3» отправили обратно относительно большой объем данных, охватывающий период с декабря 1971 года по март 1972 года, хотя передача продолжалась до августа. К 22 августа 1972 года, отправив обратно данные и в общей сложности 60 фотографий, «Марс-2» и «Марс-3» завершили свои миссии. Изображения и данные позволили создать карты рельефа поверхности и предоставили информацию о марсианской гравитации и магнитных полях . [52]
В 1973 году Советский Союз отправил на Марс еще четыре зонда: орбитальные аппараты «Марс-4 » и «Марс-5» , а также комбинации пролетных и посадочных модулей «Марс-6» и «Марс-7» . Все миссии, кроме «Марса-7», прислали данные, причем «Марс-5» оказался наиболее успешным. «Марс-5» передал всего 60 изображений, прежде чем из-за потери давления в корпусе передатчика миссия завершилась. Посадочный модуль «Марс-6» передал данные во время спуска, но потерпел неудачу при столкновении. «Марс-4» пролетел мимо планеты на расстоянии 2200 км, вернув один ряд изображений и данных радиозатмения , что стало первым обнаружением ночной ионосферы на Марсе. [53] Зонд «Марс-7» преждевременно отделился от несущего корабля из-за проблемы в работе одной из бортовых систем ( ориентации или ретро-ракеты) и промахнулся от планеты на 1300 километров (8,7 × 10 −6 а.е.). [ нужна цитата ]
В 1964 году Лаборатория реактивного движения НАСА предприняла две попытки достичь Марса. «Маринер-3» и «Маринер-4» были идентичными космическими кораблями, предназначенными для совершения первых облетов Марса. «Маринер-3» был запущен 5 ноября 1964 года, но кожух, окружающий космический корабль на вершине ракеты, не открылся должным образом, что обрекло миссию на провал. Три недели спустя, 28 ноября 1964 года, «Маринер-4» успешно стартовал в 7,5 - месячное путешествие к Марсу. [ нужна цитата ]
«Маринер-4» пролетел мимо Марса 14 июля 1965 года, предоставив первые фотографии другой планеты крупным планом. На снимках, постепенно воспроизводимых на Землю с небольшого магнитофона на зонде, были видны ударные кратеры. Он предоставил радикально более точные данные о планете; По оценкам , приземное атмосферное давление составляло около 1% от земного, а дневная температура - -100 ° C (-148 ° F). Никакого магнитного поля [54] [55] или марсианских радиационных поясов [56] обнаружено не было. Новые данные означали модернизацию запланированных тогда марсианских посадочных модулей и показали, что жизни там будет труднее выжить, чем предполагалось ранее. [57] [58] [59] [60]
НАСА продолжило программу «Маринер», выпустив еще одну пару зондов, пролетающих мимо Марса, « Маринер-6» и «Маринер-7» . Их отправили в следующее окно запуска, и они достигли планеты в 1969 году. Во время следующего окна запуска программа «Маринер» снова потерпела потерю одного из пары зондов. «Маринер-9» успешно вышел на орбиту Марса, став первым космическим кораблем, когда-либо сделавшим это, после сбоя во время запуска его родственного корабля « Маринер-8» . Когда «Маринер-9» достиг Марса в 1971 году, он и два советских орбитальных аппарата («Марс-2» и «Марс-3») обнаружили, что по всей планете идет пылевая буря. Диспетчеры миссии использовали время, потраченное на ожидание утихания шторма, чтобы встретиться с зондом и сфотографировать Фобос . Когда шторм утих настолько, что поверхность Марса можно было сфотографировать «Маринером-9», полученные снимки стали существенным шагом вперед по сравнению с предыдущими миссиями. Эти изображения были первыми, которые предоставили более подробные доказательства того, что жидкая вода когда-то могла течь по поверхности планеты. Они также, наконец, распознали 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 это самая высокая гора ( точнее, вулкан ) на любой планете во всей Солнечной системе , и привело к ее реклассификации в качестве Олимп Монс . [ нужна цитата ]
Программа «Викинг» запустила на Марс космические корабли «Викинг-1» и «Викинг-2» в 1975 году; Программа состояла из двух орбитальных аппаратов и двух посадочных модулей — это были второй и третий космические корабли, успешно приземлившиеся на Марс.
Основными научными задачами миссии спускаемого аппарата были поиск биосигнатур и наблюдение метеорологических , сейсмических и магнитных свойств Марса. Результаты биологических экспериментов на борту посадочных модулей «Викинг» остаются неубедительными, а повторный анализ данных «Викинга», опубликованный в 2012 году, предполагает наличие признаков микробной жизни на Марсе. [61] [62]
Орбитальные аппараты «Викинг» обнаружили, что большие потоки воды прорезали глубокие долины, разрушали бороздки в скальных породах и преодолевали тысячи километров. Области разветвленных ручьев в южном полушарии позволяют предположить, что когда-то шел дождь. [63] [64] [65]
Mars Pathfinder — американский космический корабль, который приземлил 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 вездехода под названием Sojourner , который был первым марсоходом, совершившим посадку на Марс. работают на поверхности Марса. [66] [67] В дополнение к научным целям, миссия Mars Pathfinder была также «проверкой концепции» различных технологий, таких как система приземления с подушками безопасности и автоматическое предотвращение препятствий, которые позже использовались марсоходами для исследования Марса . [66]
После отказа орбитального аппарата НАСА Mars Observer в 1992 году НАСА 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 перевода своей орбиты с кругового эллипса на круговую траекторию вокруг планеты космический корабль приступил к своей основной картографической миссии в марте 1999 года. Он наблюдал за планетой с низкой, 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 г. и выполнил несколько расширенных этапов миссии, пока связь не была потеряна в 2007 г. [68]
Миссия изучила всю марсианскую поверхность, атмосферу и недра и вернула больше данных о Красной планете, чем все предыдущие миссии на Марс вместе взятые. Данные заархивированы и остаются общедоступными. [69]
Среди ключевых научных открытий Global Surveyor сфотографировал овраги и особенности селевых потоков, которые позволяют предположить, что в настоящее время на поверхности планеты или вблизи нее могут существовать источники жидкой воды, похожие на водоносный горизонт . Подобные каналы на Земле образованы текущей водой, но на Марсе температура обычно слишком низкая, а атмосфера слишком тонкая, чтобы поддерживать жидкую воду. Тем не менее, многие учёные предполагают, что жидкие грунтовые воды иногда могут выходить на поверхность Марса, разрушать овраги и каналы и скапливаться на дне, прежде чем замерзнуть и испариться. [70]
Показания магнитометра показали, что магнитное поле планеты не генерируется глобально в ядре планеты, а локализуется в определенных участках земной коры. Новые данные о температуре и изображения крупным планом марсианского спутника Фобоса показали, что его поверхность состоит из порошкообразного материала толщиной не менее 1 метра (3 фута), образовавшегося в результате миллионов лет ударов метеороидов. Данные лазерного альтиметра космического корабля позволили ученым получить первые трехмерные изображения ледяной шапки северного полюса Марса в январе 1999 года. [71]
Неисправное программное обеспечение, загруженное на корабль в июне 2006 года, привело к тому, что через несколько месяцев космический корабль неправильно сориентировал свои солнечные панели, что привело к перегреву батареи и последующему выходу из строя. [72] 5 ноября 2006 г. MGS потеряла связь с Землей. [73] НАСА прекратило попытки восстановить связь 28 января 2007 года. [74]
В 2001 году к Марсу прибыл орбитальный аппарат НАСА Mars Odyssey . Его миссия — использовать спектрометры и формирователи изображений для поиска свидетельств прошлой или настоящей воды и вулканической активности на Марсе. В 2002 году было объявлено, что гамма-спектрометр и нейтронный спектрометр зонда обнаружили большое количество водорода , что указывает на наличие огромных отложений водяного льда в верхних трех метрах марсианской почвы в пределах 60° широты от южного полюса. [ нужна цитата ]
2 июня 2003 года « Марс-экспресс» Европейского космического агентства отправился с космодрома Байконур на Марс. Корабль «Марс-Экспресс» состоит из орбитального аппарата «Марс-Экспресс» и стационарного спускаемого аппарата «Бигль-2» . Посадочный модуль нес на роботизированной руке устройство для копания и самый маленький масс -спектрометр , созданный на сегодняшний день, а также ряд других устройств, предназначенных для точного анализа почвы под пыльной поверхностью в поисках биосигнатур и биомолекул . [ нужна цитата ]
Орбитальный аппарат вышел на орбиту Марса 25 декабря 2003 года, а «Бигль-2» в тот же день вошел в атмосферу Марса. Однако попытки связаться с посадочным модулем не увенчались успехом. Попытки установить связь продолжались в течение всего января, но в середине февраля «Бигль-2» был объявлен потерянным, и Великобритания и ЕКА начали совместное расследование. Орбитальный аппарат Mars Express подтвердил наличие водяного льда и льда из углекислого газа на южном полюсе планеты, а НАСА ранее подтвердило их присутствие на северном полюсе Марса. [ нужна цитата ]
Судьба посадочного модуля оставалась загадкой до тех пор, пока он не был обнаружен нетронутым на поверхности Марса на серии изображений с Марсианского разведывательного орбитального аппарата . [75] [76] На изображениях видно, что две из четырех солнечных панелей космического корабля не развернулись, что заблокировало антенну связи космического корабля. «Бигль-2» — первый британский и первый европейский зонд, совершивший мягкую посадку на Марс. [ нужна цитата ]
Миссия НАСА по исследованию Марса (MER), начатая в 2003 году, представляла собой роботизированную космическую миссию с участием двух марсоходов Spirit (MER-A) и Opportunity (MER-B), которые исследовали геологию поверхности Марса. Научная цель миссии состояла в том, чтобы найти и охарактеризовать широкий спектр горных пород и почв, которые содержат ключ к разгадке прошлой активности воды на Марсе. Миссия была частью программы НАСА по исследованию Марса, которая включает в себя три предыдущих успешных спускаемых аппарата: два спускаемых аппарата программы «Викинг» в 1976 году; и зонд Mars Pathfinder в 1997 году .
Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) — многоцелевой космический корабль, предназначенный для ведения разведки и исследования Марса с орбиты. Космический корабль 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. [78]
MRO содержит множество научных инструментов, таких как камера HiRISE , камера CTX, CRISM и SHARAD . Камера HiRISE используется для анализа форм 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 кораблей посредством ежедневного мониторинга марсианской погоды и условий поверхности, поиска будущих посадочных площадок и тестирования новой телекоммуникационной системы, которая позволяет отправлять и получать информацию с беспрецедентной скоростью передачи данных по сравнению с предыдущими. Марсианский космический корабль. Передача данных на космический корабль и обратно происходит быстрее, чем все предыдущие межпланетные миссии вместе взятые, и позволяет ему служить важным спутником-ретранслятором для других миссий. [ нужна цитата ]
25 февраля 2007 года космический зонд ЕКА «Розетта» к комете 67P/Чурюмова-Герасименко пролетел в пределах 250 км от Марса с помощью гравитационной рогатки , предназначенной для замедления и изменения направления космического корабля. [79]
Космический корабль НАСА Dawn в 2009 году использовал гравитацию Марса, чтобы изменить направление и скорость на пути к Весте , а также протестировал камеры Dawn и другие инструменты на Марсе. [80]
8 ноября 2011 года Роскосмос запустил амбициозную миссию под названием « Фобос-Грунт» . Он состоял из посадочного модуля, целью которого было доставить на Землю образец с марсианского спутника Фобоса и вывести на орбиту Марса китайский зонд «Инхо-1» . Миссия «Фобос-Грунт» потерпела полный отказ в управлении и связи вскоре после запуска и осталась на низкой околоземной орбите , а затем упала обратно на Землю. [81] Спутник «Инхуо-1» и спутник «Фобос-Грунт» 15 января 2012 года совершили разрушительный вход в атмосферу и окончательно распались над Тихим океаном. [82] [83] [84]
Миссия Марсианской научной лаборатории НАСА с марсоходом под названием Curiosity была запущена 26 ноября 2011 года [85] [86] и приземлилась на Марсе 6 августа 2012 года на планете Эолис Палус в кратере Гейла . Ровер оснащен инструментами, предназначенными для поиска прошлых или настоящих условий, имеющих отношение к прошлой или настоящей обитаемости Марса. [87] [88] [89] [90]
MAVEN НАСА — это орбитальный аппарат для изучения верхних слоев атмосферы Марса. [91] Он также будет служить в качестве спутника-ретранслятора для автоматических посадочных модулей и вездеходов на поверхности Марса. MAVEN был запущен 18 ноября 2013 года и достиг Марса 22 сентября 2014 года .
Миссия Mars Orbiter , также называемая Mangalyaan , была запущена 5 ноября 2013 года Индийской организацией космических исследований (ISRO). [92] Он был успешно выведен на марсианскую орбиту 24 сентября 2014 года. Миссия представляет собой демонстрацию технологий, и в качестве дополнительной цели она также будет изучать марсианскую атмосферу. Это первая миссия Индии на Марс, и благодаря ей ISRO стало четвертым космическим агентством, успешно достигшим Марса после Советского Союза, НАСА (США) и ЕКА (Европа). Он был завершен с рекордно низким бюджетом в 71 миллион долларов, [93] [94] что сделало его наименее дорогостоящей миссией на Марс на сегодняшний день. [95] Миссия завершилась 27 сентября 2022 г. после потери контакта.
ExoMars Trace Gas Orbiter — это орбитальный аппарат для исследования атмосферы, созданный в сотрудничестве ЕКА и Роскосмоса. Он был выведен на орбиту Марса 19 октября 2016 года, чтобы лучше понять метан ( CH
4) и другие следовые газы, присутствующие в марсианской атмосфере, которые могут свидетельствовать о возможной биологической или геологической активности. Посадочный модуль Schiaparelli EDM был разрушен при попытке приземлиться на поверхность Марса. [96]
В августе 2012 года НАСА выбрало InSight , спускаемый аппарат стоимостью 425 миллионов долларов с зондом теплового потока и сейсмометром, для определения глубокой внутренней структуры Марса. [97] [98] [99] InSight успешно приземлился на Марсе 26 ноября 2018 года. [100] Insight собрал ценные данные об атмосфере, [101] поверхности [102] и недрах планеты [103] . Миссия Insight была объявлена завершенной 21 декабря 2022 года.
Два летающих спутника CubeSight под названием MarCO были запущены вместе с InSight 5 мая 2018 года [104] для обеспечения телеметрии в реальном времени во время входа и приземления InSight . CubeSats отделились от ракеты-носителя Atlas V через 1,5 часа после запуска и направились к Марсу по собственной траектории. [105] [106] [107]
Объединенные Арабские Эмираты запустили миссию «Надежда на Марс» в июле 2020 года на японском ракете-носителе H-IIA . [108] Он был успешно выведен на орбиту 9 февраля 2021 года. Он изучает марсианскую атмосферу и погоду.
«Тяньвэнь-1» — китайская миссия, запущенная 23 июля 2020 года, которая включала в себя орбитальный аппарат, посадочный модуль и 240-килограммовый (530 фунтов) вездеход, а также пакет развертываемых и удаленных камер. [109] «Тяньвэнь-1» вышел на орбиту 10 февраля 2021 года, а марсоход «Чжужун» успешно приземлился 14 мая 2021 года и был развернут 22 мая 2021 года . [6] «Чжужун» находился в эксплуатации 347 марсианских дней и преодолел расстояние 1921 метр по Марсу. [110]
Миссия НАСА «Марс-2020» стартовала 30 июля 2020 года на ракете Atlas V United Launch Alliance с мыса Канаверал . Он основан на конструкции Марсианской научной лаборатории . Научная нагрузка сосредоточена на астробиологии . [111] В него входят марсоход Perseverance и списанный вертолет Ingenuity . В отличие от старых марсоходов, которые работали на солнечной энергии, Perseverance работает на ядерной энергии, чтобы выжить дольше, чем его предшественники, в этой суровой и пыльной среде. Ровер размером с автомобиль весит около 1 тонны, имеет роботизированную руку длиной около 7 футов (2,1 м), камеры с зумом, химический анализатор и перфоратор. [112] [113]
Пройдя 293 миллиона миль (471 миллион км), чтобы достичь Марса в течение более шести месяцев, Perseverance успешно приземлился 18 февраля 2021 года. Его первоначальная миссия рассчитана как минимум на один марсианский год, или 687 земных дней. Он будет искать признаки древней жизни и исследовать поверхность Красной планеты. [114] [115]
По состоянию на 19 октября 2021 года Perseverance зафиксировал первые звуки с Марса. Записи состояли из пяти часов порывов марсианского ветра, скрипа колес марсохода по гравию и жужжания двигателей, когда космический корабль двигает рукой. Звуки дают исследователям подсказки об атмосфере, например, о том, как далеко звук распространяется по планете. [ нужна цитата ]
Миссия космического зонда НАСА «Психея» к богатому металлами астероиду 16 «Психея» совершит облет Марса в мае 2026 года с помощью гравитационной рогатки , предназначенной для замедления и перенаправления космического корабля. [116]
Другие концепции будущих миссий включают полярные зонды, марсианские самолеты и сеть небольших метеорологических станций. [127] Долгосрочные области исследований могут включать марсианские лавовые трубы, использование ресурсов и носители электронного заряда в горных породах. [133] [134] Еще одна возможность — микромиссии, такие как размещение небольшого космического корабля на ракете «Ариан-5» и использование лунной гравитации для достижения Марса. [135]
Исследование Марса человеком было мечтой с самых первых дней современной ракетной техники; Роберт Х. Годдард считает, что идея достижения Марса вдохновила его на изучение физики и техники космических полетов. [136] Предложения по исследованию 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 человеком космоса Соединенными Штатами было определено как долгосрочная цель в « Концепции освоения космоса» , объявленной в 2004 году тогдашним президентом США Джорджем Бушем . [137] Планируемый космический корабль «Орион» будет использоваться для отправки человеческой экспедиции на Луну к 2020 году в качестве трамплина для экспедиции на Марс. 28 сентября 2007 года администратор НАСА Майкл Д. Гриффин заявил, что НАСА намерено отправить человека на Марс к 2037 году. [138]
2 декабря 2014 года директор миссии НАСА по передовым человеческим исследовательским системам и операциям Джейсон Крузан и заместитель помощника администратора по программам Джеймс Ройтнер объявили о предварительной поддержке «Доступного проекта миссии на Марс» Boeing , включая радиационную защиту, центробежную искусственную гравитацию, пополнение запасов расходных материалов в пути. и посадочный модуль, который может вернуться. [139] [140] Ройтнер предположил, что, если будет обеспечено адекватное финансирование, предлагаемую миссию можно будет ожидать в начале 2030-х годов. [141]
8 октября 2015 года НАСА опубликовало свой официальный план исследования человеком и колонизации Марса. Они назвали его «Путешествие на Марс». План реализуется в три отдельных этапа, ведущих к полностью устойчивой колонизации. [142]
28 августа 2015 года НАСА профинансировало годовое моделирование для изучения последствий годовой миссии на Марс для шести ученых. Ученые жили в биодоме на горе Мауна-Лоа на Гавайях и имели ограниченную связь с внешним миром, и им разрешалось выходить на улицу только в скафандрах. [144] [145]
Планы НАСА по исследованию Марса человеком развивались в рамках Справочных миссий НАСА по проектированию Марса , серии проектных исследований по исследованию Марса человеком.
В 2017 году фокус НАСА сместился на возвращение на Луну к 2024 году с помощью программы «Артемида» , вслед за этим проектом может последовать полет на Марс.
Долгосрочной целью частной корпорации SpaceX является организация регулярных полетов на Марс для обеспечения колонизации. [146] [147] [148] С этой целью компания разрабатывает Starship , космический корабль, способный доставлять экипаж на Марс и другие небесные тела, вместе с его ракетой-носителем Super Heavy . В 2017 году SpaceX объявила о планах отправить на Марс два беспилотных корабля Starship к 2022 году, а затем еще два полета без экипажа и два полета с экипажем в 2024 году. [147] Планируется, что Starship будет иметь полезную нагрузку не менее 100 тонн. [149] Звездолет спроектирован так, чтобы использовать комбинацию аэроторможения и спуска с движущей силой, используя топливо, произведенное на Марсе ( утилизация ресурсов на месте ). [147] По состоянию на середину 2021 года в рамках программы разработки Starship прошли успешные испытания нескольких прототипов Starship. [150]
Mars Direct , недорогая пилотируемая миссия, предложенная Робертом Зубриным , основателем Марсианского общества , будет использовать тяжелые ракеты класса Saturn V , такие как Ares V , чтобы избежать строительства орбиты, встречи на околоземной орбите и лунных топливных складов. Модифицированное предложение, получившее название « Марс, чтобы остаться », предполагает не возвращение первых исследователей-иммигрантов немедленно, если вообще когда-либо (см. « Колонизация Марса »). [137] [138] [151] [152]
Сложность, сложность и продолжительность миссий на Марс привели ко многим неудачам миссий. [153] Высокий процент неудач миссий по исследованию Марса неофициально называют «марсианским проклятием» или «марсианским проклятием». [154] Фраза «Галактический Вурдалак» [155] или «Великий Галактический Вурдалак» относится к вымышленному космическому монстру, который питается марсианскими зондами , и иногда в шутку используется для «объяснения» повторяющихся трудностей. [156] [157] [158] [159]
Два советских зонда были отправлены на Марс в 1988 году в рамках программы Фобос . «Фобос-1» работал нормально, пока 2 сентября 1988 года не произошел ожидаемый сеанс связи. Проблема была связана с ошибкой программного обеспечения, из-за которой были отключены 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 полета и фазы вывода на орбиту Марса 29 января 1989 года, собирая данные о Солнце, межпланетной среде, Марсе и Фобосе. Незадолго до заключительного этапа миссии, во время которого космический корабль должен был приблизиться на расстояние 50 м к поверхности Фобоса и выпустить два спускаемых аппарата, один - мобильный «бункер», другой - стационарную платформу, - контакт с « Фобосом-2» был потерян. Миссия завершилась, когда 27 марта 1989 года не удалось успешно поймать сигнал космического корабля. Причиной неудачи была определена неисправность бортового компьютера. [ нужна цитата ]
Всего несколько лет спустя, в 1992 году, Mars Observer , запущенный НАСА, потерпел неудачу при приближении к Марсу. «Марс-96» , орбитальный аппарат, запущенный Россией 16 ноября 1996 года, потерпел неудачу, поскольку не произошел запланированный второй запуск четвертой ступени блока Д-2. [160]
После успеха Global Surveyor и Pathfinder в 1998 и 1999 годах произошла еще одна волна неудач, когда японский орбитальный аппарат Нозоми , марсианский климатический орбитальный аппарат НАСА , марсианский полярный посадочный модуль и аппараты Deep Space 2 столкнулись с различными фатальными ошибками. Марсианский климатический орбитальный аппарат был известен тем, что смешивал традиционные единицы измерения США с метрическими единицами , в результате чего орбитальный аппарат сгорал при входе в атмосферу Марса. [161]
Европейское космическое агентство также пыталось посадить два зонда на поверхность Марса; Beagle 2 , посадочный модуль британской постройки, который не смог должным образом развернуть свои солнечные батареи после приземления в декабре 2003 года, и Schiaparelli , который управлялся орбитальным аппаратом ExoMars Trace Gas Orbiter . Контакт с посадочным модулем Schiaparelli EDM был потерян за 50 секунд до приземления. [162] Позже было подтверждено, что спускаемый аппарат на высокой скорости ударился о поверхность и, возможно, взорвался. [163]
{{cite web}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )Если спутник будет вращаться вокруг Красной планеты, индийское космическое агентство станет четвертым в мире после агентств США, России и Европы, осуществившим успешную миссию на Марс.