Марсианская научная лаборатория
Исследование Солнечной системы
Современный этап исследований Солнечной системы предполагает изучение не только планет, но и наиболее отдаленных объектов в пределах влияния Солнца. Исследования касаются не только самой системы, но и ее взаимодействия с галактикой и другими вселенскими структурами. Освоение Солнечной системы в настоящее время невозможно без использования мощнейших оптических приборов наземного и орбитального расположения, а также высокотехнологичных космических аппаратов, передающих на Землю самую последнюю информацию о небесных телах.
Советские станции на Марсе
Советская программа исследования Марса ставила своей целью высадить космонавтов на Красную планету. Однако к этой цели вел очень долгий путь, который человечество не осилило до сих пор.
Фрагмент теплового изображения марсианской поверхности, полученного с помощью прибора "Термоскан”, установленного на станции «Фобос», из материалов Института космических исследований АН СССР.
После целой серии неудач 1 ноября 1962 г. стартовала советская станция «Марс-1», которая направилась в сторону Красной планеты.
В ходе полета она передала множество ценной информации, однако через несколько месяцев связь со станцией была потеряна. К началу 70-х гг. в СССР было создано новое поколение марсианских станций, состоявших из спускаемого аппарата и искусственного спутника Марса.
|
|
|
В мае 1971 г. с космодрома Байконур стартовали станции «Марс-2» и «Марс-3», которые спустя полгода вышли на цель. Из-за ошибки в расчетах СА «Марс-2» разбился о марсианскую поверхность, однако СА «Марс-3» 2 декабря 1971 г. совершил мягкую посадку и передал на Землю первый видеосигнал. К сожалению, в районе посадки бушевала пыльная буря, и видеосигнал не получалось расшифровать, а марсоход и другая научная аппаратура не подавали признаков жизни.
Через 2 года СССР отправил к Марсу две пары межпланетных станций, которые дублировали друг друга: искусственные спутники «Марс-4», «Марс-5» и спускаемые аппараты «Марс-6», «Марс-7». К сожалению, свою миссию смогла выполнить только станция «Марс-5», которая вышла на орбиту Красной планеты и передала 60 изображений марсианской поверхности.
Институт космических исследований Академии наук СССР (ныне Российской академии наук). Монтажный зал. В центре – макет космического аппарата «Фобос.
В 1988 г. к спутнику Марса Фобосу были отправлены 2 советские станции «Фобос-1» и «Фобос-2». Вторая станция достигла цели и выполнила часть программы научных исследований, передав на Землю фотографии Марса и Фобоса с близкого расстояния. Однако, в конце марта 1989 г., прямо перед сбросом спускаемых аппаратов на Фобос связь со станцией была потеряна.
|
|
|
Спускаемый аппарат «Марс-3»
СА отделялся до выхода спутника на орбиту Красной планеты и совершал мягкую посадку на ее поверхность. После этого с посадочной платформы спускался шагающий марсоход, который должен был начать исследование грунта планеты.
Космические аппараты «Викинг»
Основной задачей этой исследовательской программы был поиск на поверхности Марса следов жизни, для чего спускаемые аппараты оснастили самой современной аппаратурой.
Программа «Викинг» выросла из гораздо более амбициозного проекта «Вояджер», предусматривавшего высадку американских астронавтов на Марс, от которой в 1971 г. НАСА отказалось из-за сокращения финансирования. Космический аппарат «Викинг» состоял из орбитального блока, созданного на основе станции «Маринер-8», и спускаемого аппарата.
Главной задачей орбитального блока АМС было доставить спускаемый аппарат на Марс и обеспечить его связь с Землей. Технически намного проще ретранслировать сигнал с Марса на Землю через спутник на ареоцентрической орбите, чем напрямую. Конечно, спускаемые аппараты «Викинг» имели возможность связываться с Землей напрямую, но скорость передачи данных была бы ниже в 10 раз. Кроме того, на ОБ «Викинг» была размещена научно-исследовательская аппаратура: 2 телекамеры, инфракрасный спектрометр для регистрации водяных паров и инфракрасный радиометр для составления тепловой карты планеты. Делая витки над Марсом на высоте 150 км, орбитальный блок не только обеспечивал связь, но и выполнял собственную научную программу исследований. Спускаемый аппарат был оснащен еще более солидно.
|
|
|
Кроме оборудования для биологического эксперимента, он нес на себе две фототелевизионные установки, приборы для метеорологических исследований, газовый хроматограф и рентгеновский флуорисцентный спектрометр. В конце августа — начале сентября 1975 г. АМС «Викинг-1» и «Викинг-2» успешно стартовали с космодрома Канаверал и спустя почти год их спускаемые аппараты сели на поверхность Красной планеты.
Оба СА передали на Землю цветные фотографии Марса и взяли пробы грунта, которые показали, что в месте посадки он состоит из глины, содержащей огромное количество железа. Именно этим и объясняется красный цвет поверхности Марса. Спускаемые аппараты проработали до начала 80-х гг., но следов жизни на планете им обнаружить не удалось.
|
|
|
Поиск жизни
Биологические исследования СА «Викинг» включали в себя четыре эксперимента. Эксперимент по газообмену обнаружил высокий уровень выделения кислорода. «Проращивание» марсианского грунта в питательном бульоне сперва обнаружило газы и увеличение двуокиси углерода, почти как у земной почвы, но затем все быстро прекратилось. Регистрация поглощения изотопа углерода 14С также не дала однозначных результатов — на Земле микроорганизмы хорошо усваивают углекислый газ, но на Марсе этот эксперимент дал неоднозначный результат — углерод то усваивался, то нет. Четвертый эксперимент, по обнаружению органических веществ, дал отрицательный результат. В итоге, был сделан вывод, что жизни на Марсе нет.
Марсоходы НАСА
Проект НАСА «Марс эксплорейшн ровер» предусматривал отправку на Красную планету двух марсоходов, главной их целью должен был стать поиск следов жидкой воды. Наличие таких запасов критически важно для будущих пилотируемых полетов на Марс.
Новый марсоход, созданный к началу 2002 г., представлял собой шестиколесную тележку, на которой было смонтировано научное оборудование и ходовая часть. Два совершенно идентичных ровера «МЭР-А» и «МЭР-Б» были готовы к запуску в астрономическое окно 2002 г. Оставалось дать им имена, для чего был объявлен общенациональный конкурс среди школьников. Его победителем стала русская девочка Софи Коллиз, в раннем возрасте удочеренная американской семьей. Она предложила назвать марсоходы «Спирит» («Дух») и «Оппортьюнити» («Возможность»). Летом 2003 г. с интервалом почти в месяц ракеты-носители «Дельта-2» вывели оба марсохода в околоземное пространство и направили в сторону Красной планеты. Спустя полгода роверы благополучно опустились на марсианскую поверхность. Ученые специально выбирали места их посадки так, чтобы вероятность найти воду или ее следы была максимальной. «Спирит» был посажен в 180-километровом кратере Гусева, куда впадает русло древней пересохшей реки. Здесь 5 марта 2004 г. в ходе бурения аппарат обнаружил следы воды.
Предположения ученых подтвердились — миллионы лет назад Марс действительно был живой планетой! «Оппортьюнити» опустился на поверхность с противоположной стороны планеты. Местом его посадки было выбрано плато Меридиана. Здесь предполагалось наличие гематита — минерала железа, часто встречающегося в гидротермальных жилах.
Исследования, проведенные марсоходом, подтвердили, что в древности плато было покрыто водой. Ресурс работы обоих аппаратов составлял всего 90 марсианских суток. Однако, «Спирит» функционировал до 2010 года, а «Оппортьюнити» и сегодня продолжает исследовать Марс, раскрывая новые тайны Красной планеты.
В ходе этой миссии НАСА в 2012 г. на Красную планету был доставлен тяжелый марсоход третьего поколения «Кьюриосити» размером с крупную легковую машину.
Работающий сейчас на поверхности Марса «Кьюриосити» в несколько раз больше своих предшественников «Спирит» и «Оппортьюнити». Перед этой автономной химической лабораторией весом почти в 1 тонну стоит несколько основных задач: выяснить была ли на Марсе в прошлом жизнь и подготовить высадку астронавтом на Красной планете. В результате проведенных «Кьюриосити» исследований ученые установили, что в прошлом на Марсе существовали благоприятные для простых микроорганизмов условия жизни.
Марсианская научная лаборатория
Установленная на марсоходе химическая лаборатория SAM состоит из трех инструментов. Квадрупольный массанализатор исследует образцы газов как в атмосфере, так и выделяемых при нагревании проб грунта. Газовый хроматограф определяет точный химический состав обнаруженной газовой смеси. Настраиваемый лазерный спектрометр определяет наличие метана.
Главной задачей этого набора инструментов было обнаружение на Марсе органики, и SAM справился со своей задачей на Красной планете был обнаружен газ метан, который может быть продуктом биологической активности -и-следовательно, признаком наличия жизни.
Полет человека на Марс
Пилотируемый полет на Марс является давней мечтой ученых и конструкторов, однако финансовые и технические проблемы раз за разом заставляют откладывать эту значимую для всего человечества экспедицию. Тем не менее, несомненно, что освоение человеком Марса — дело нашего ближайшего будущего.
Советские конструкторы под руководством С. Королева работали над советской программой пилотируемого полета на Марс с 1960 г., старт корабля с экипажем был запланирован на 1971 г., однако «лунная гонка» в конце концов, заставила отказаться от реализации данного проекта. Конечной целью американской программы «Аполлон» также был Марс, а Луна должна была стать всего лишь промежуточным этапом. В самом начале XXI века НАСА начало работу над программой «Созвездие», целью которой был полет астронавтов на Марс, но из-за недостатка финансирования она была закрыта.
В рамках многолетней программы «Крысы пустыни» НАСА создает и испытывает модули, технику и роботов для будущей работы на других планетах. Жилой модуль на подвижной шагающей базе — роботе «Атлет» (Анедородный шестиногий внеземной исследователь)
Однако специалисты НАСА продолжают разработку техники и оборудования, которые будут необходимы астронавтам для жизни и работы на других планетах в рамках программы «Исследования и технологии в пустыне» (Desert RATs — «Крысы пустыни»), и твердо уверены, что смогут отправить людей на Марс в течение ближайших 15-20 лет. Более того, с 2010 г. в НАСА разрабатывают проект «Столетний космический корабль», который предусматривает отправку колонистов на Марс в один конец, без возможности вернуться назад на Землю. Такой подход серьезно сокращает средства на экспедицию, первую партию добровольцев планируется отправить в 2030 г.
Роскосмос также планирует организовать пилотируемый полет на Марс до середины нашего столетия. С 2007 по 2011 гг. совместно с Российской Академией наук и ЕКА он провел эксперимент «Марс-500», в рамках которого 6 добровольцев 500 дней находились в замкнутом пространстве, имитирующем условия экспедиции на Марс.
Тем временем к марсианскому проекту подключились негосударственные коммерческие структуры, которые готовы взять на себя бремя расходов по отправке человека на Красную планету. Ближе всех к реализации этой идеи подошла американская частная аэрокосмическая компания SpaceX, планирующая осуществить полет на Марс, модифицировав свой уже существующий пилотируемый многоразовый космический корабль «Дракон V2».
Межпланетные станции «Венера»
В середине XX в. многие верили, что на Венере, постоянно покрытой облаками, которые мешают рассмотреть ее поверхность, существует жизнь. Мало кто предполагал, что за непрозрачной атмосферой скрываются самые экстремальные условия в Солнечной системе.
Первый успешный полет советский станции к Венере состоялся в 1966 г. «Венера-2» пролетела мимо планеты, а «Венера-3» благополучно отправила спускаемый аппарат в ее атмосферу, став космическим аппаратом, став первым рукотворным устройством, который достиг поверхности соседней планеты. В следующем году ее достигла станция «Венера-4». СА отделился от главного модуля и обе части станции начали спуск на ночной стороне поверхности. На высоте 26 км парящий под куполом парашюта спускаемый аппарат стал передавать телеметрические данные. В течение 96 минут на Земле получали бесценную информацию о свойствах венерианской атмосферы. За время передачи температура вокруг СА увеличилась до 271°C, давление возросло до 18 атмосфер, и связь с аппаратом прервалась.
Спускаемый аппарат «Венера-3» был разработан исходя из того, что температура на планете не превышает 60°С. Он не мог выдержать почти двухчасового спуска в раскаленной атмосфере планеты и испарился бы задолго до достижения поверхности. СА «Венера-4» был готов к высоким венерианским температурам, но ученые ничего не знали о чудовищном давлении, которое и расплющило аппарат на высоте десятков километров.
Вымпел СССР, доставленный на Венеру АМС «Венера-4» в 1967 г.
В 1969 г. на Венеру отправились станции «Венера-5» и «Венера-6» с усовершенствованными спускаемыми аппаратами, которые должны были сесть на ночной стороне планеты. Но, как в прошлый раз, оба СА были раздавлены страшным давлением еще в полете. Конструкторы учли все особенности неприветливой планеты, и 25 декабря 1970 г. СА «Венера-7» наконец совершил мягкую посадку на Венеру. Спустя 5 лет к планете отправились новые станции, «Венера-9» и «Венера-10». Они состояли из СА и орбитального модуля, который, в отличие от предыдущих станций, оставался в космосе и служил для связи с Землей. Обе станции после посадки проработали почти час и передали первые черно-белые фотографии венерианской поверхности. В 1982 г. «Венера-13» и «Венера-14» провели серию самых сложных исследований за всю историю изучения планеты. Оказалось, что облака, покрывающие планету, состоят из серной кислоты.
Кроме того, были получены цветные фотографии поверхности и неба Венеры. А в 1983 г. «Венера-15» и «Венера-16» при помощи радиолокационных системам в течение нескольких месяцев картографировали Венеру.
Межпланетные станции «Вега»
Космическая станция «Вега» состояла из двух основных частей — пролетного блока, предназначенного для изучения кометы Галлея, и спускаемого аппарата для исследования Венеры. На пролетном блоке было размещено огромное количество научного оборудования, созданного учеными СССР, Франции, ФРГ, Австрии, Венгрии, Чехословакии и Польши. Землянам впервые предоставилась возможность изучить ядро кометы, для чего на борту «Веги» установили в том числе и телекамеры. Спускаемый аппарат АМС состоял из двух частей: аэростатного атмосферного зонда и посадочного модуля.
Аэростат был оборудован аппаратурой для изучения метеоусловий планеты, посадочный модуль — большим количеством аппаратуры, в том числе и грунтозаборным устройством с буром. В конце 1984 г. АМС «Вега-1» и «Вега- 2» стартовали к Венере. Спустя полгода станции приблизились к планете и, после отделения спускаемых аппаратов, легли на траекторию сближения с кометой Галлея, которое было назначено на 1986 г. При спуске СА «Вега-1» на высоте 17 км сработал сигнализатор посадки, который запустил работы всего научного оборудования, рассчитанного на изучение поверхности планеты. Посадка СА «Вега-2» прошла более успешно. Автоматика работала как часы, и ученым удалось получить результаты анализа пробы грунта в месте посадки.
Оба ПА опустились на ночную поверхность Венеры на равнине Русалки. Главное внимание ученых все же было приковано к аэростатам. После отделения от СА в течение нескольких минут зонд наполнялся гелием, после чего лег в дрейф в атмосфере Венеры. В течение 46 часов он пролетел более 11 тыс. км, передавая на Землю данные о температуре, давлении, скорости ветра и освещенности. Как только зонд «Вега-1» закончил свою работу, на вахту заступил аэростат АМС «Вега-2». Оба СА плыли на высоте около 50 км, в наиболее плотном слое венерианской облачности. Ученые справедливо предполагали, что именно здесь особенно ярко проявляются процессы суперротации атмосферы Венеры — стремительное вращение, в 20 раз превышающее скорость вращения планеты. Из-за этого феномена на венерианской поверхности ни на минуту не затихает ураган огромной силы.
Оба пролетных аппарата после отстыковки СА у Венеры получили дополнительное ускорение и направились на рандеву с кометой. В 1986 г. «Вега-1» и «Вега-2» передали на Землю огромное количество научной информации о комете Галлея, в том числе и снимки ее ядра. Оказалось, что оно состоит из обычного льда и пылевых частиц.
НАСА исследует Меркурий
Поскольку Меркурий является одним из самых труднодостижимых объектов нашей системы, чтобы пролететь к нему с околоземной орбиты, необходимо погасить значительную часть орбитальной скорости Земли при помощи гравитационного маневра у Венеры.
Все эти сложности привели к тому, что за все время космических исследований к казалось бы близкой планете с Земли было отправлено всего две станции, которые в пути исследовали Венеру. В 1973 г. стартовал зонд НАСА «Маринер-10», последний в целой серии одноименных автоматических станций, изучавших планеты Солнечной системы. Выполнив гравитационный маневр у Венеры, АМС в марте 1974 года в первый раз пролетела мимо Меркурия, передав на Землю первые фотографии этой планеты. «Маринер-10» совершал пролет мимо планеты еще дважды, осенью того же года и в 1975 году, проведя фотосъемку 40 % ее поверхности. Так ученые узнали, что внешне Меркурий очень похож на Луну — его поверхность была покрыта глубокими кратерами. «Маринер-10» выяснил, что Меркурий почти лишен атмосферы, днем его поверхность разогревается до 180 °С, а ночью остывает до - 180 оС. Тем не менее, этот мир оставался одним из самых малоизученных среди планет нашей системы.
Спустя 30 лет НАСА отправило к этой планете АМС «Мессенджер», которая после трех пролетов мимо планеты вышла на меркурианскую орбиту в 2011 г. и оставалась там свыше 4 лет. В течение первого года работы станция полностью картографировала Меркурий. «Мессенджер» тщательно изучил химический состав планеты, поверхность которой, как оказалось, днем может разогреваться до 430 оС. Тем не менее, ученые предполагают, что в глубоких кратерах, куда не проникает солнечный свет, может сохраняться лед, т.е. на Меркурии может быть вода.
В 2018 г. к Меркурию отправилась совместная европейско-японская станция «Бепи-Коломбо».
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 96; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!