АМС Солнечной системы. Часть 1. Меркурий, Венера, Марс.

Автор: Кулькова Светлана 14.04.2011 13:04

Интересное

В марте этого года впервые в истории Меркурия земная автоматическая межпланетная станция (АМС) вышла на его орбиту. Этот аппарат является одним из многих посланников Земли, которые трудятся вдали от своих создателей и расширяют наши познания о Солнечной системе.

За уже более полувековую историю освоения космоса ученые смогли вывести исследовательские зонды к практически всем крупным планетам нашей системы. Многие закончили свою миссию, передав на Землю много ценных данных, а другие продолжают работать, помогая нам изучать строение и происхождение "блуждающих звезд" с близкого расстояния.

Постараемся быть наиболее краткими в описании космических миссий. Правда не всегда это будет получаться, поскольку ученые стараются выжать максимум из предоставленных возможностей зонда. Не будем рассматривать прошлые, уже законченные, миссии, а просто "слегка" пройдемся по списку исследовательских аппаратов, которые в данный момент дотошно сканируют, фотографируют, замеряют и бороздят просторы Солнечной системы. Думаете их немного?

МЕРКУРИЙ.

Маринер-10, 1974

Меркурий является одним из самых трудно достижимых объектов Солнечной системы: чтобы перебраться с околоземной на околомеркурианскую орбиту, нужно погасить значительную часть орбитальной скорости Земли, которая составляет примерно 30 км/с. В настоящее время ни один аппарат не способен на прямой перелёт к Меркурию, и обычно применяется сложная стратегия из многочисленных гравитационных манёвров.

Новым аппаратом, запущенным для изучения Меркурия, спустя много лет стал MESSENGER (англ. MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging), запущеный в 2004 году в сторону планеты. Спустя почти 7 лет, совершив 2 пролета рядом с планетой в 2008 и 2009 годах, "Мессенджер" вышел на околополярную орбиту вокруг Меркурия 18 марта 2011 года. "Мессенджер" не только восполнит пробелы в съемке планеты "Маринером-10", но и более детально изучит структуру магнитного поля, элементный состав коры и верхнего слоя поверхности планеты, а также определит состав атмосферы.

Мессенджер, 2011

Планируется, что новый аппарат проработает на орбите около года.
Официальный сайт миссии http://messenger.jhuapl.edu/

Уже сейчас разрабатывается следующая станция для Меркурия. Два космических агентства - ESA (Европа) и JAXA (Япония) - совместно готовят миссию зонда "BepiColombo", который состоит из двух космических аппаратов Mercury Planetary Orbiter (MPO будет исследовать поверхность и глубины планеты) и Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO будет наблюдать за магнитосферой). Запуск BepiColombo планируется на 2014 год.

ВЕНЕРА.

Венера довольно интенсивно исследовалась с помощью космических аппаратов. С февраля 1961 года к планете направлялись советские аппараты серии «Венера» (1961-1983), «Вега» (1984—1986), американские «Маринер» (1962, 1967, 1973), «Пионер-Венера-1» (1978-1992), «Пионер-Венера-2» (1978), «Магеллан» (1990-1994), европейский «Венера-экспресс» (действует с 2006 года), японский «Акацуки» (2010).

Условия на планете довольно жесткие - давление у поверхности превышает земную в 93 раза, а температура около 400-500°C - поэтому зондам удавалось, после посадки на поверхность, проработать лишь нескольких часов. В 2016 году Роскосмос планирует запуск более живучего зонда, который проработает на поверхности планеты как минимум сутки.

Сегодня действующий аппарат на орбите Венеры это "Венера-экспресс" (англ. Venus Express), зонд Европейского космического агентства (ESA), выведенный венерианскую орбиту 11 апреля 2006 года. Изначально планировалось, что изучение Венеры продлится по крайней мере 500 земных суток (около двух венерианских дней). Однако миссия была трижды продлена: сначала до начала мая 2009, затем до 31 декабря 2009 года, а затем до 31 декабря 2012 года. Главная загадка, в разрешении которой ученые надеются продвинуться с помощью Venus Express, заключается в том, почему планета, очень похожая на Землю по возрасту, размеру и массе, имеет совершенно иную историю.

Венера-экспресс, 2006

Официальный сайт миссии http://www.esa.int/SPECIALS/Venus_Express/

Четыре из семи научных приборов Venus Express являются модификациями аналогичных инструментов, установленных на марсианском Mars Express, работающий в настоящее время на орбите Марса. Различия между ними состоят в основном в средствах связи и теплозащите. Последняя играет для Venus Express особенно важную роль, ведь Венера в полтора раза ближе к Солнцу, чем Марс, а значит поток солнечного тепла у нее в четыре раза интенсивнее.

В 2010 году Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) направило к Венере зонд PLANET-C (Venus Climate Orbiter, известный также под именем "Акацуки"). 7 декабря 2010 года аппарат приблизился к Венере, однако манёвр выхода на орбиту планеты окончился неудачей, аппарат на орбиту не вышел.  Основной целью "Акацуки" является изучение венерианской атмосферы, ее активности, состава и структуры Венеры в течении 2-х лет с орбиты.

Акацуки, 2010

Сейчас рассматривается возможность повторной попытки выхода на орбиту Венеры через 6 лет, когда аппарат снова приблизится к планете. Официальный сайт миссии http://www.jaxa.jp/projects/sat/planet_c/index_e.html


На 2013 год Европейское космическое агенство (ESA) планирует запустить еще один исследовательский зонд для изучения происхождения и истории эволюции атмосферы Венеры "European Venus Explorer" ("Европейский исследователь Венеры"). Он будет состоять из двух спутников: Венерианский полярный спутник (ВПС) и Венерианский эллиптический спутник (ВЭС), которые совершат витки вокруг Венеры на различных орбитах, а один из которых выпустит воздушный шар, который сам во время своего путешествия по атмосфере выпустит несколько микро-зондов.

В свою очередь Российское космическое агентство собирается к 2016 году подготовить космический аппарат для изучения атмосферы и поверхности Венеры, а также выяснения причин  исчезновения воды с этой планеты. Аппарат назван "Венера-Д" и состоит из орбитального блока, спускаемого аппарата и двух аэростатных зондов, которые должны проработать около недели в атмосфере.

МАРС.

Многолетняя история изучения Марса в телескопы привлекла особое внимание к этой планете многочисленных космических зондов с Земли. В поисках ответа на вопрос "Есть ли жизнь на Марсе?" с 1960 года к планете устремились аппараты разных стран: американские "Маринеры" (1964-1971), серия советских зондов "Марс" (1960-1974), американские АМС "Викинг" и "Викинг-2" (1976-1982), советские аппарты АМС "Фобос" и "Фобос-2" (1988, миссия частично выполнена), "Mars Global Surveyor" (NASA, 1996-2006), первый успешный марсоход Sojourner миссии "Mars Pathfinder" (NASA, 1996), посадочный модуль Phoenix миссии "Mars Lander" ("Феникс", NASA, 2008). Последние три аппарата NASA успешно выполнили свои миссии и передали на Землю много ценных данных об эволюции Красной планеты.

Сайт "Марсианской программы NASA" http://mars.jpl.nasa.gov/programmissions/missions/

Жаль было потерять такие аппараты как советские "Фобосы" (1988), американскую миссию "Mars Surveyor 98" (включала в себя два аппарата - "Mars Climate Orbiter" и "Mars Polar Lander"), "Deep Space-2" (NASA, 1999), японский "Нодзоми" (JAXA, 1998) и европейский "Бигль-2" (ESA, 2006, посадочный модуль "Mars Express"). Станции не выполнили своей задачи, потерпев аварию на орбите Марса.

В настоящий момент на Марсе активно действуют три космические станции и два марсохода.

В октябре 2001 года на орбиту Марса был выведен АМС NASA "2001 Mars Odyssey". Собранные им данные указывали, что под поверхностью Красной планеты есть залежи водяного льда, что подтвердилось позже исследованиями на северном полюсе планеты, проведенными спускаемым зондом "Феникс" ("Phoenix", NASA) в 2008 году.

Марс-Одиссей, 2001

С помощью камеры THEMIS (Thermal Emission Imaging System), установленной на борту "MO-2001", получена самая точная, из существующих, карта Марса с пространственным разрешением 100 метров.

Также в задачи аппарата входила оценка радиационной обстановки вблизи Марса, что пригодится для будущих пилотируемых экспедиций, и получение данных для планирование мест посадки следующих АМС.

В настоящее время она продолжает успешно функционировать и выполняет роль своеобразного реле связи с  марсоходами. Станция "Марс-Одиссей" отработала значительно дольше запланированного срока и уже побила рекорд работы на околомарсианской орбите (прежний рекорд значился за Mars Global Surveyor 1997-2006).

Сайт миссии http://mars.jpl.nasa.gov/odyssey/index.cfm

Межпланетный зонд Европейского космического агентства (ESA) "Mars Express" вращается по орбите Марса с декабря 2003 года. "Mars Express" состоял из двух модулей - орбитального и спускаемого. Спускаемый модуль "Бигль-2" после посадки на поверхность так и не вышел на связь и считается потерянным. Орбитальный модуль по-прежнему находится в работоспособном состоянии и проводит фотосъемку поверхности планеты и дистанционное зондирование Марса.

Марс-Экспресс, 2003

С помощью специальной камеры HRSC (High Resolution Stereo Camera) зонд позволил ученым сконструировать и представить трехмерные модели марсианских ландшафтов, что позволит изучить рельеф Марса и понять, как именно вели себя потоки марсианской воды и реки раскаленной марсианской лавы. С помощью этих же снимков наконец-то поставили точку в происхождении знаменитого "Лица на Марсе", которое долго не давало покоя многим уфологам с 70-х годов прошлого века. Как оказалось это все лишь игра света и тени.

Прибором OMEGA на борту станции проведено также минералогическое картирование значительной части планеты. Также зонд обнаружил в атмосфере Марса небольшое содержание метана, что может свидетельствовать о наличии жизни на планете. "Марс Экспресс" также проводит сканирование атмосферы, чтобы восстановить ее структуру и температурный профиль.

Сайт марсианской миссии ESA http://www.esa.int/export/SPECIALS/Mars_Express/index.html


В 2004 году в рамках программы "2003 Mars Exploration Rovers" на планету, в разные районы Марса, были высажены две станции с идентичными по своей конструкции марсоходами - Spirit (в кратере Гусева) и Opportunity (на плато Меридиана). Основной задачей марсоходов было обнаружение доказательств наличия в прошлом больших масс воды (океанов и морей) на Красной планете, с чем они успешно справились. Изначально планировалось, что их миссия продлится три месяца, однако по истечении этого срока она многократно продлевалась.

Марсоход Спирит/Оппортьюнити, 2004

"Оппортьюнити" пока работает без сбоев и продолжает исследовать Марс. А вот "Спирит", поездив по просторам 5 лет (к этому моменту из шести колес одно уже было сломано, а оставшиеся пять начинали пробуксовывать), в апреле 2009 года увяз в песке, но продолжал работать как "стационарная научная платформа" еще год, пока его не погрузили в спящий режим на марсианскую зиму. Если до лета 2011 года со "Спиритом" не удасться связаться, то его миссия будет официально завершена.

Работа, которую проделали эти два весьма живучих марсохода, очень объемная, что достойна отдельной статьи.
Подробнее об их задачах и достижениях можно почитать на официальной страничке миссии http://marsrover.nasa.gov/home/

Однако наибольшее достижение роверов Spirit и Opportunity лежит все-таки в области инженерии, чем в исследовании марсианских просторов. Spirit проехал по Марсу 7,7 километра, а Opportunity – 26,5 километра, или в общей сложности 33 километра, при этом они почти в 30 раз смогли превысить расчетный срок своей работы. Миссия, планировавшаяся на трехмесячный срок, продлилась семь лет. И в этом их главная заслуга!

Пополнивший орбитальную группировку с марта 2006 года "Марсианский разведовательный спутник" NASA (MRO - Mars Reconnaissance Orbiter) в значительной степени расширил наши представления о планете и пролила свет на различные периоды истории Марса.

MRO, 2006

Приборы аппарата позволили изучить распределение воды (в виде льда, пара в атмосфере, жидкости в верхнем слое поверхности), дали обширную информацию о цикличности ледниковых периодов и современных процессах, происходящих на Марсе. С камеры высокого разрешения HiRISE (High Resolution Imaging Science) мы получаем великолепные снимки поверхности Марса, позволяющие различить детали до 30 см.

Сайт миссии http://marsprogram.jpl.nasa.gov/mro/
Снимки с камеры http://hirise.lpl.arizona.edu/

Аппарат, проработав на орбите 5 лет, до сих пор находится в отличном состоянии и выполняет не только основную миссию по контролю окружающей среды Марса, но и вместе с Mars Odyssey обеспечивает связь с марсоходами "Спирит" и "Оппортьюнити". MRO, в частности, следил за посадкой модуля "Феникс" в 2008 году. А также обследовал места возможной посадки для будущей миссии NASA марсохода Curiosity (Mars Science Laboratory).

В настоящее время готовятся несколько проектов для дальнейшего изучения Марса. Самые обсуждаемые сейчас это "Фобос-грунт" (Россия) и "Mars Science Laboratory" (NASA).

Амбициозный план России по доставке грунта со спутника Марса Фобос, планируется осуществить с помощью межпланетной станции "Фобос-грунт". Запуск к Марсу многократно переносился с 2004 года из-за дополнительных испытаний, но сейчас вроде бы утвердили дату на конец 2011 года.

Дело Spirit и Opportunity продолжит куда больший по размерам и возможностям марсоход Mars Science Laboratory – MSL («Марсианская научная лаборатория»), планируемый запуск которого назначен на конец 2011 года. Этот колесный робот NASA, получивший имя Curiosity (рус. "Любознательность") будет весить в четыре раза больше и нести на себе в десять раз больше приборов, чем любой из этих марсоходов.

Сайт миссии http://marsprogram.jpl.nasa.gov/msl/

Сравнение марсоходов Mars Science Laboratory (2011), Spirit (2004) и Sojourner (1997)

В второй части нашего путешествия с автоматическими зондами Солнечной системы мы расскажем о межпланетных станциях, которые исследуют планеты за Поясом Астероидов - от Юпитера до Плутона: