Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

а) РОССИЙСКИЙ ПРОЕКТ “ФОБОС-ГРУНТ”

Со времён "Марса-96" о российских проектах исследования планет с использованием АМС фактически ничего не было слышно. Причина ясна – почти полное отсутствие финансовой поддержки отрасли со стороны государства. Тем не менее, российские учёные продолжали работать в этом направлении.

В 1997 году секция Совета РАН по космосу "Планеты и малые тела Солнечной системы" выделила три важнейших направления для космических исследований: изучение Луны, малых тел Солнечной системы и Марса. В соответствии с каждым направлением были открыты НИР по трём перспективным проектам:

• "Луна-Глоб" – исследование внутреннего строения Луны с использованием пенетраторов;

• "Фобос-Грунт";

• "Марс-Астер" – создание марсохода.

В мае 1998 г. из трёх проектов было предложено выбрать один для продолжения проработки на уровне ОКР и включения его в Федеральную космическую программу на период 2000 – 2005 гг. На заседании секции 2 июня 1998 года был выбран проект "Фобос – Грунт" ("Ф – Г").

В самых общих чертах, этот проект предусматривает создание межпланетного аппарата, способного совершить перелёт к Марсу, посадку на его естественный спутник Фобос, взятие образца грунта и доставку его на Землю. Преимущество такого проекта перед остальными предложенными для обсуждения состоит в следующем:

• в лабораторных условиях на Земле образцы внеземного вещества могут быть изучены гораздо лучше, чем это возможно на поверхности планеты или при дистанционных исследованиях; пока такой возможности у учёных не было (кроме изучения лунного грунта);

• с технической точки зрения, полёт к естественным спутникам Марса проще, чем к другим малым телам Солнечной системы. С них целесообразно начинать новую линию космических исследований – экспедиций к малым телам с целью доставки на Землю образцов их веществ;

• ранее в проекте "Фобос" (1988 – 1989) были решены многие технические вопросы полёта к спутникам Марса и получены новые научные данные о Фобосе. Таким образом, будет обеспечена преемственность решений;

• в последнее время вокруг исследований Марса сложилась широкая международная кооперация, включающая космические агентства и научные организации многих стран. Проект "Ф – Г" может стать важным самостоятельным российским элементом этой кооперации.

Основные задачи проекта "Ф – Г" сводятся к следующим:

• определить происхождение спутников Марса – Фобоса и Деймоса и их отношение к Марсу;

• решить, является ли Фобос захваченным астероидом или телом, имеющим "генетическую" связь с Марсом; полученные результаты могут быть использованы при исследовании спутниковых систем других планет;

• выяснить, каковы физические и химические характеристики спутников Марса, их внутреннее строение, особенности орбитального и собственного вращения;

• доставить образец реликтового (первичного) вещества на Землю.

С учётом сложности экспедиции и чтобы "не терять время", предполагается проведение научных экспериментов по исследованию Фобоса, Марса и межпланетного пространства на всех участках перелёта. Сюда должны войти:

• исследование атмосферы и поверхности Марса;

• исследование околопланетной среды в окрестностях Марса и Фобоса (пылевая и газовая составляющие);

• исследование взаимодействия солнечного ветра с телами Солнечной системы;

• технические исследования (поведение новых систем в длительном полёте).

Кроме того, после посадки на поверхности спутника останется долгоживущая станция с комплектом научной аппаратуры для проведения ряда исследований.

В состав бортовой научной аппаратуры АМС "Ф – Г" войдут панорамная ТВ-камера, гамма-спектрометр, нейтронный детектор, сейсмометр, температурный анализатор, фотометр пылевой среды, анализатор космической пыли, генератор доплеровских измерений и ряд других. Стартовая масса всего аппарата составит около 7250 кг, масса на момент выхода на гелиоцентрическую орбиту – 2370 кг. В качестве носителя предполагается использовать РН типа "Союз" или "Днепр".

Старт аппарата к Марсу планируется в декабре 2004 – июне 2005 года. Носитель выводит КА на опорную круговую орбиту ИСЗ, после чего аппарат разгоняется с использованием бортового ЖРД. Переход на начальную гелиоцентрическую орбиту осуществляется с помощью трёхимпульсного манёвра. После выработки топлива блок баков отделяется. Затем раскрываются панели солнечных батарей и включается электроракетная двигательная установка (ЭРДУ). Аппарат начнёт медленный доразгон на гелиоцентрическом участке траектории, чтобы достичь Марса, уравнять скорость со скоростью орбитального движения планеты и выйти в плоскость марсианского экватора. По первоначальным расчётам длительность перелёта к Марсу составляла порядка 800 суток (в этом случае перелётная траектория включает два активных участка). Однако оптимизация траектории не завершена, и в настоящее время считается, что перелёт может быть сокращён за счёт иной баллистической схемы до 450 – 500 суток.

Н

Рисунок 15. Схема перелёта АМС "Фобос – Грунт".

езадолго перед встречей с Марсом модуль ЭРДУ, выполнив свою задачу доразгона, отделяется. В перицентре пролётной траектории бортовой ЖРД выдаёт тормозной импульс, и аппарат выходит на эллиптическую орбиту искусственного спутника Марса (ИСМ). Далее с этой орбиты аппарат переходит на так называемую круговую орбиту наблюдения, плоскость которой лежит в плоскости марсианского экватора, на 300 км выше орбиты Фобоса. В течение трёх недель с этой орбиты будут выполнены навигационные наблюдения Фобоса (уточнение параметров его орбиты и орбиты самого аппарата). Какая-то часть времени будет отдана научным наблюдениям Фобоса и Марса.

Наконец, начнётся последовательное сближение с Фобосом, методика которого, в принципе, уже рассчитана и частично отработана при подлёте советской АМС "Фобос-2" к Фобосу в январе – марте 1989 г.

Сближение с Фобосом включает два основных этапа:

• орбитальное сближение;

• непосредственное сближение.

На первом этапе КА выходит на квазисинхронную орбиту. Находясь на ней, аппарат в относительном движении обращается вокруг Фобоса с периодом, равным периоду обращения этого спутника вокруг Марса (Фобос всегда повёрнут к планете одной стороной).

Сближение и посадка на Фобос из-за малой силы гравитации на спутнике (менее 0,001 земной) представляет, по сути дела, операцию встречи и стыковки. В течение 1,5 – 2 часов аппарат в автономном режиме осуществит непосредственное сближение с Фобосом с использованием ДУ малой тяги. После выдачи последнего импульса скорость сближения КА со спутником составит около полуметра в секунду. В непосредственной близости от поверхности начнётся этап причаливания. С борта в сторону поверхности "выстреливаются" и заглубляются в грунте несколько "гарпунов", связанных с платформой аппарата гибкими тросиками. Далее КА с выключенными ДУ садится на поверхность. В момент касания срабатывают прижимные двигатели, а бортовые "лебёдки" выбирают глубину натяжения тросиков. Аппарат оказывается надёжно зафиксированным на поверхности.

Через некоторое время после посадки на аппарате приводится в действие грунтозаборное устройство. Взятые образцы грунта (реголита) массой около 170 г из устройства перегружаются в спускаемый аппарат (СА), входящий в состав взлётной ракеты (ВР). СА герметично закрывается, и грунтозаборное устройство отводится в сторону, чтобы не мешать старту ракеты с платформы.

Через 1 – 3 суток после посадки ВР должна стартовать с Фобоса на траекторию перелёта к Земле. После ухода от поверхности Фобоса на безопасное расстояние ВР разворачивается с помощью двигателей стабилизации на заданный угол; затем маршевый двигатель отрабатывает импульс для ухода возвращаемого аппарата на траекторию перелёта к Земле.

После старта на Фобосе останется орбитально-перелётный модуль (ОПМ) с научной аппаратурой, или так называемая долгоживущая станция. Сбор и передачу на Землю научных данных станция должна будет вести не менее трёх месяцев с момента посадки на Фобос.

Перелёт ракеты к Земле продлится около 280 дней. За это время она будет периодически выходить на связь с наземными станциями, сбрасывая телеметрию и принимая команды, и отрабатывать коррекции траектории двигателями малой тяги. За сутки до входа в атмосферу Земли будет проведена последняя коррекция, обеспечивающая попадание СА в заданный район на поверхности. За 15 минут до входа в атмосферу от ракеты отделится СА массой 12 кг.

Возвращение СА с образцами грунта на Землю произойдёт ориентировочно в мае – июне 2008 года.

б) ЕВРОПЕЙСКИЙ ПРОЕКТ MARS EXPRESS

Mars Express с посадочным аппаратом Beagle 2 должен быть запущен с Байконура РН "Союз – Фрегат" в период 23 мая – 2 июня 2003 года. Ориентировочно 26 декабря 2003 г. зонд Beagle 2 должен выполнить посадку с подлётной траектории в районе 11° с.ш. и 270° з.д., а станция выйдет на орбиту спутника Марса. Стартовая масса орбитального аппарата 1190 кг, сухая масса с установленными приборами – 680 кг, масса Beagle 2 – 60 кг. Приборный комплекс состоит из камеры высокого разрешения HRSC, картирующего спектрометра OMEGA, фурье-спектрометра PFS, радара MARSIS для зондирования коры планеты до глубины в несколько километров, атмосферного спектрометра SPICAM и анализатора нейтральных атомов ASPERA. С помощью бортового радиопередатчика будет выполняться эксперимент по радиозондированию MaRS. Многие из этих экспериментов перенесены на Mars Express с "Марса-96". В разработке проекта принимают участие 25 компаний из 15 стран Европы.

Mars Express должен проработать на орбите по крайней мере один марсианский год (до декабря 2005 г.), но топлива несёт на двойной срок. Программа работы Beagle 2 на поверхности рассчитана на 6 месяцев, дополнительная программа – до конца первого марсианского года (669 местных или 687 земных суток). Связь с Землёй будет вестись через ретранслятор на КА Mars Express или Mars Odyssey.

Одной из основных задач Beagle 2 является (впервые после пионерских экспериментов на посадочных аппаратах Viking) поиск химических признаков жизни на Марсе, прошлой или современной. Две другие – исследовать геологию, минеральный и химический состав в точке посадки, изучить погоду и климат.

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).

д) ВЫСАДКА АСТРОНАВТОВ СОСТОИТСЯ В 2019 ГОДУ?

Характеристики

Список файлов реферата