Исследование планеты Марс с помощью космических аппаратов
Страница 6
Роботизированный комплекс Beagle 2 – это произведение инженерного искусства, авторами которого являются германская DLR, российский "Трансмаш" и итальянская Techniospacio. В состав его входит манипулятор со стереокамерой, микроскопом, точильно-сверлильным рабочим органом и "кротом" – полуавтономным ползающим сборщиком образцов. На Марсе, где буквально все породы покрыты ржавчиной, необходимо сначала избавиться от неё, а уже потом вести измерения. Для этого предусмотрены две возможности.
Первая состоит в том, что поверхность камня фрезеруется, а затем на очищенной площадке высверливается полым сверлом отверстие и забирается образец диаметром 2 мм и длиной 10 мм. Вторая заключается в использовании "крота" по имени Pluto, который выползает из своего "домика", перемещается со скоростью около 1,5 мм/с на расстояние до 3 метров и зарывается в грунт под защитой какого-нибудь камня. Обратно он возвращается за счёт сматывания кабеля на катушку, неся в своей "пасти" неокисленный образец.
в) АМЕРИКАНСКИЙ ПРОЕКТ MARS EXPLORATION ROVER
Американским вкладом в план 2003 г. является пара марсоходов MER (Mars Exploration Rover), способных проходить до 100 метров в сутки. Пуск двух станций значительно увеличивает шансы на успех и – в наиболее благоприятном случае – позволит исследовать сразу два района Марса.
Если сравнить задачи и состав научной аппаратуры КА MER с полезной нагрузкой Beagle 2 – сходство просто бросается в глаза. "Американцы" также оснащаются панорамной камерой, микроскопом и спектрометром Мёссбауэра, манипулятором с пятью степенями свободы и даже шлифовальным устройством RAT для удаления ржавчины на участке диаметром 47 мм.
Когда летом 2000 г. было принято решение о создании этих аппаратов, задача казалась относительно простой. Нужно повторить посадку знаменитой станции Mars Pathfinder (1996 – 1997) с другой полезной нагрузкой – марсоходом с комплексом научной аппаратуры Athena, разработка которого велась уже несколько лет. Но ровер массой 150 кг оказался великоват для разработанной ранее подсистемы обеспечения посадки. Понадобились бóльшие по размеру парашюты и посадочные амортизаторы, и на их отработку ушло немало времени.
Как бы там ни было, в феврале 2002 г. начался этап сборки и лётных испытаний. Старт КА планируется 30 мая и 27 июня 2003 года, прибытие на Марс – 4 января и 8 февраля 2004 года соответственно. Каждый марсоход рассчитан на 3 месяца непрерывной работы на поверхности красной планеты.
Что порадовало разработчиков осенью 2001 г., так это выход на орбиту вокруг Марса станции Mars Odyssey. Марсоход MER в принципе может связываться с Землёй напрямую, но это очень медленный канал. Чтобы передать "картинку", нужен орбитальный ретран-слятор. В штатном режиме для этого используется ретранслятор на "Одиссее", и он, по-видимому, будет работоспособен. Его может заменить Mars Express, а в самом крайнем случае – Mars Global Surveyor (но к этому моменту станции исполнится уже 8 лет, и доживёт ли "Глобал Сервейор" до весны 2004 г., никто не поручится).
г) ПРОЕКТЫ 2005 – 2011 ГОДОВ
В нижеприведённой таблице перечислены перечень аппаратов и сроки их работы в период с 2005 по 2018 годы, согласно материалам планирования загрузки Сети дальней связи (DSN).
КА
Запуск
|
Завершение работы
|
Задача и результаты выполнения
| |
Mars
Reconnaissance Orbiter (США)
Mars Smart Lander 2007 (США)
Mars Competed Scout 2007 (США)
Mars CNES Orbiter 2007 (Франция)
Mars Netlander (Франция)
Mars АSI/NASA Telecommunications Orbiter 2007 (Италия – США)
Mars ASI/NASA Science Orbiter 2009 (Италия – США)
Mars CNES MSR Lander 2011 (Франция – США)
Mars CNES MSR Orbiter 2011 (Франция – США)
|
17.08.2005
04.09.2007
04.09.2007
09.09.2007
09.09.2007
09.09.2007
04.10.2009
30.10.2011
30.10.2011
|
27.02.2016
19.08.2010
19.11.2008
11.08.2008
(12.08.2010)
–
09.08.2018
29.08.2012
10.09.2014
22.07.2014
|
КА для высокодетальной съёмки поверхности Марса, изучения следов воды на его поверхности и выполнения атмосферной программы станции МСО.
Мобильная долговременная автоматическая научная лаборатория. Отработка технологии посадки в заданную точку и подготовка к экспедиции по доставке грунта.
Конкурсный попутный проект. Рассматриваются варианты марсианского самолёта, сети малых посадочных зондов и др.
КА для дистанционного зондирования Марса с орбиты спутника и ретрансляции данных с аппаратов Netlander.
Сеть из четырёх малых посадочных аппаратов для изучения динамики атмосферы и внутренней структуры Марса методом сейсмозондирования
Спутник-ретранслятор TeleMars для передачи научной информации с сети Netlander и других посадочных аппаратов. Возможен попутный запуск германского микроспутника.
КА, оснащённый радиолокатором с синтезированием апертуры для детальной съёмки Марса.
Посадочный аппарат комплекса по доставке марсианского грунта.
Орбитальный аппарат комплекса по доставке марсианского грунта.
|
д) ВЫСАДКА АСТРОНАВТОВ СОСТОИТСЯ В 2019 ГОДУ?
14 – 16 сентября 1998 г. в Институте космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) состоялось международное совещание под названием "Экспедиция к Марсу", организованное РКК "Энергия", ИКИ РАН и Планетарным обществом США.
Казалось бы, трудно было выбрать для этого более неподходящее время и место. Всерьёз обсуждать перспективы пилотируемой марсианской экспедиции в России в дни жестокого кризиса? Но, если подходить не с позиций сегодняшнего дня, то ясно, что ни в России, ни в США такая экспедиция невозможна без политического решения, которое с тем большей вероятностью будет положительным, чем более обоснованными и менее дорогостоящими будут предложения разработчиков и учёных. А значит, совещание в ИКИ прошло не зря. Ведь как российские, так и американские проекты находятся на сугубо предварительном этапе разработки. И взаимное ознакомление с работами друг друга, их прямой диалог помогают и нашим, и американцам "нащупать" оптимальные варианты.
Два основных доклада с подробным изложением предлагаемых сценариев марсианской экспедиции сделали Л.А.Горшков (РКК "Энергия") и Д.Кук (Douglas R. Cooke, Космический центр им. Джонсона, NASA).
Л.А.Горшковым был представлен проект пилотируемой марсианской экспедиции РКК "Энергия", основанный на опыте более чем 30-летних исследований "королёвской" фирмы. Проект является инициативной разработкой, не утверждённой на уровне РКА.
Класс ДУ для межпланетного перелёта – ЭРДУ. Ядерный ракетный двигатель менее эффективен и мало приемлем с политической точки зрения. В качестве источника энергии для ЭРДУ рассматривается не ядерный реактор, а солнечные батареи.
При использовании ЭРДУ необходимая начальная масса комплекса получается порядка 400 тонн. Наилучшим вариантом по носителю было бы использование РН класса "Энергия" – для сборки комплекса нужны только пять пусков носителя и четыре стыковки, причём такой сложный объект, как марсианский посадочный аппарат со взлётной ракетой, выводится за один пуск.
Марсианский комплекс состоит из солнечного буксира массой 210 – 250 т с запасом рабочего тела 160 т, жилого (орбитального) модуля массой 80 т и посадочного аппарата массой около 60 т. В состав последнего входит взлётная ракета массой около 25 т. Жилой модуль включает в себя радиационное убежище с каютами членов экипажа, средства жизнеобеспечения и завод по производству пищи, командный пост и аппаратуру управления полётом, привода солнечных батарей, шлюзовую камеру. В состав солнечного буксира входят центральный модуль, топливный модуль с баками рабочего тела (ксенон), панели с большим количеством двигателей, многократно резервированных, система управления ЭРДУ. Солнечные батареи расположены в форме ромба со стороной 400 м и строятся на основе ферм с плёночными электрическими преобразователями.