Чем станут питаться земляне на Марсе?

«Марс-7» («М-73П» №51)
— советская автоматическая межпланетная станция серии М-73 по программе «Марс», запущенная 9 августа 1973 года в 20:00:17 UTC. Серия М-73 состояла из четырёх АМС четвёртого поколения, предназначенных для изучения планеты Марс. Космические аппараты «Марс-4» и «Марс-5» (модификация М-73С), должны были выйти на орбиту вокруг планеты и обеспечивать связь с предназначенными для работы на поверхности автоматическими марсианскими станциями. Спускаемые аппараты с автоматическими марсианскими станциями доставляли космические аппараты «Марс-6» и «Марс-7» (модификация М-73П).

Спускаемый аппарат АМС «Марс-7» после отделения от станции вследствие нарушения в работе одной из бортовых систем прошёл около Марса на расстоянии 1400 км от его поверхности.[1]

Содержание

• 1 Конструкция 1.1 Орбитальный аппарат
• 1.2 Спускаемый аппарат
• 1.3 Масса
• 1.4 Технологическая новизна проекта

Конструкция

Орбитальный аппарат

Основным конструктивным элементом, к которому крепятся агрегаты, в том числе, двигательная установка, панели солнечных батарей, параболическая остронаправленная и малонаправленные антенны, радиаторы холодного и горячего контуров системы обеспечения теплового режима и приборная часть, служит блок топливных баков двигательной установки.[1]

Важное отличие модификаций М-73С и М-73П заключается в размещении научной аппаратуры на орбитальном аппарате: в спутниковом варианте научная аппаратура устанавливается в верхней части блока баков, в варианте со спускаемым аппаратом – на коническом переходном элементе, соединяющем приборный отсек и блок баков.

Для аппаратов экспедиции 1973 года КТДУ модифицирована. Вместо основного двигателя 11Д425.000 установлен 11Д425А, тяга которого в режиме малой тяги составляет 1105 кг (удельный импульс 293 секунды), а в режиме большой тяги — 1926 кг (удельный импульс 315 секунд). Блок баков заменен новым, больших габаритов и объёма за счёт цилиндрической вставки, при этом применены также увеличенные расходные топливные баки. Установлены дополнительные баллоны с гелием для наддува топливных баков. В остальном орбитальные аппараты серии М-73 по компоновке и составу бортовой аппаратуры за небольшим исключением повторяли серию М-71.

Спускаемый аппарат

На орбитальных аппаратах М-73П в верхней части блока топливных баков двигательной установки с помощью цилиндрического переходника и соединительной рамы крепится спускаемый аппарат.

В спускаемый аппарат входят:

• автоматическая марсианская станция (по форме близка к сферической);
• аэродинамический (тормозной) экран;
• контейнер с парашютно-реактивной системой, состоящей из парашюта и двигателя мягкой посадки;
• соединительной рамы с системами, которые управляют движением аппарата на этапе отделения его от орбитального отсека и уводом его с пролетной траектории на «попадающую». После маневра по изменению траектории рама отделяется от спускаемого аппарата.

В спускаемом аппарате была установлена аппаратура для измерения температуры и давления атмосферы, масс-спектрометрического определения химического состава атмосферы, измерения скорости ветра, определения химического состава и физико-механических свойств поверхностного слоя, а также для получения панорамы с помощью телевизионных камер.

Масса

Общая масса КА «Марс-7» составила 3880 кг, из них масса научной аппаратуры орбитального отсека — 114 кг, масса спускаемого аппарата — 1000 кг. Корректирующая двигательная установка заправлена 598,5 кг топлива: 210,4 кг горючего и 388,1 кг окислителя. Масса спускаемого аппарата при входе в атмосферу — 844 кг. Масса автоматической марсианской станции после посадки — 355 кг, из них масса научной аппаратуры — 19,1 кг.

Технологическая новизна проекта

Впервые в практике отечественной космонавтики в одной межпланетной экспедиции одновременно участвовали четыре автоматических космических аппарата. При подготовке экспедиции продолжена начатая для аппаратов серии М-71 модернизация наземных экспериментальной и испытательной баз, командно-измерительного наземного комплекса. Так, для проверки и уточнения тепловых расчётов созданы специальные вакуумные установки, оснащённые имитаторами солнечного излучения. Аналог автоматических КА прошёл в них полный объём комплексных тепловакуумных испытаний, задача которых состояла в проверке способности системы терморегулирования поддерживать температурный режим в заданных пределах на всех этапах эксплуатации.

Сколько идет сигнал до Марса

Управление космическим аппаратом, приближающимся к орбите Марса или находящимся на орбите, обеспечивающим связь на Марсе, с учетом того, сколько идет сигнал до Марса, удаленно – сложный процесс. Радиосигналы, идущие от Земли до Марса, распространяются долго. Во время работы Марсианской научной лаборатории (МНР), планетохода «Кьюриосити» (название происходит от слова curious — любопытный, любознательный) задержка передачи сигналов составляла 13 минут и 48 секунд. Это средний показатель, а минимальное и максимальное значения — 3 и 24 минуты соответственно.

Разница значений связана с тем, что расстояние между Землей и Марсом не всегда одинаковое. Планеты вращаются по эллиптическим орбитам, смещенным относительно Солнца. Их диаметры по величине отличаются.

При минимальном расстоянии Марса от Земли, которое равно 54 550 000 км, сигнал связи, идущий со скоростью 300 000 км/с, достигает приемника через 3 минуты.

Максимальное расстояние при расположении планет по обе стороны от Солнца на наиболее удаленных от центрального светила точках орбит составляет 401 330 000 км. Сигнал будет преодолевать это расстояние в течение 24 минут.

В Европейском центре управления полетами различают разные типы регистрируемого времени – SCET (Spacecraft Event Time), ERT (Earth Receive Time). Первая аббревиатура означает момент времени, во время которого фактически происходит событие на космическом аппарате.

Время события определяется путем прибавления времени прохождения направленного луча со световой скоростью в вакууме (OWLT) к значению времени отправки сигнала. Это значит, сигнал на космическом аппарате будет получен через этот промежуток времени. Также это значение может быть получено вычитанием этого периода от значения полученного сигнала от станции на поверхности Земли, то есть ERT. Это значит, что отправка сигнала с космического аппарата произошла в это время. Вторая аббревиатура соответствует времени возникновения сигнала на Земле, который от Марса, как правило, достигает приёмника за 13 минут.

Перебои связи

Линия между Марсом и Землей, на которой располагаются передающая и принимающая станции, по которой передается радиосвязь, называется LOS – Line of Sight. Когда расстояние между планетами минимальное, прохождению сигналов может ничего не препятствовать. Однако в процессе движения планет солнечной системы по своим орбитам возникают ситуации, когда Солнце, как уже было описано, попадает на эту линию. Оно оказывается на одной линии между станциями, находящимися на двух планетах, и может помешать осуществлению связи.

Оно непомерно воздействует на прохождение радиосигнала, способствуют большой задержке сигнала, а иногда полностью блокирует возможность передачи волн на довольно длительный период, который может исчисляться неделями или месяцами.

Пути решения

Чтобы организовать бесперебойную связь, в том числе во время противостояния двух космических тел может потребоваться модификация сети дальней космической связи (DSN).

Поэтому при планировании сложных систем станций космической связи одной коммуникационной линии будет недостаточно. Для продолжительной и бесперебойной работы станций необходима система спутников, станций космической связи, располагающихся по орбитам Марса и Земли. Три дополнительных спутника, расположенных вокруг Солнца на участках гравитационной устойчивости, могут обеспечить постоянную приемку данных и ее передачу на Марс и на Землю.

Задачи и цели полёта

Спускаемый аппарат.

• доставка СА в околопланетную область и обеспечение требуемых условий по баллистике для проникновения СА в атмосферу Марса;
• осуществление посадки исследовательского зонда (автоматической марсианской станция — АМС) на поверхность планеты;
• выполнение научной программы.

Пролётным аппаратом

• изучение распределения водяного пара по диску планеты;
• определение газового состава и плотности атмосферы;
• изучение рельефа поверхности;
• определение яркостной температуры атмосферы и распределения концентрации газа в атмосфере,
• определение диэлектрической проницаемости, поляризации и температуры поверхности планеты;
• измерение магнитного поля по трассе перелёта и вблизи планеты;
• исследование электрического поля в межпланетной среде и у планеты;
• изучение пространственной плотности метеорных частиц;
• исследование солнечного ветра при перелёте;
• исследование спектра и состава солнечных космических лучей;
• регистрация космических излучений и радиационных поясов планеты.

Спускаемым аппаратом

• измерения плотности, давления и температуры атмосферы по высоте;
• измерения, связанные с определением химического состава атмосферы;
• исследования типа поверхностных пород и распределения в них некоторых элементов;
• измерения скорости ветра и плотности газа;
• получение двухцветной стереоскопической телепанорамы места посадки АМС;
• определение механических характеристик поверхностного слоя грунта.

Полёт

Схема полёта
В полёте КА М-73П («Марс-6 и 7»), предназначенных для доставки спускаемого аппарата, полностью повторяется схема отделения и десантирования СА на марсианскую поверхность, которая была разработана для предшествующей экспедиции М-71. Важнейший этап экспедиции — посадка на марсианскую поверхность — осуществляется следующим образом. Вход спускаемого аппарата в атмосферу происходит в заданном диапазоне углов входа со скоростью около 6 км/с. На участке пассивного аэродинамического торможения устойчивость спускаемого аппарата обеспечивается его внешней формой и центровкой. Орбитальный (пролетный) аппарат после отделения СА и при последующем сближении с Марсом — в этом заключается отличие от схемы полёта М-71 — с помощью гироплатформы разворачивается таким образом, что антенны метрового диапазона повернуты для приёма сигнала со спускаемого аппарата, а остронаправленная антенна — для передачи информации на Землю. После завершения работы с автоматической марсианской станцией аппарат продолжает полёт по гелиоцентрической орбите.

Управление полётом

Для работы с КА серии М-73 использован наземный радиотехнический комплекс «Плутон», расположенный на НИП-16 близ Евпатории. При приёме информации с космических аппаратов на больших расстояниях для повышения потенциала радиолинии применено суммирование сигналов с двух антенн АДУ 1000 (К2 и К3) и одной антенны КТНА-200 (К-6). Выдача команд осуществляется через антенны АДУ 1000 (К1) и П 400П (К8) на второй площадке НИП-16. Обе антенны оснащены передатчиками дециметрового диапазона «Гарпун-4», способными излучать мощность до 200 кВт. С точки зрения сеансного управления КА в логику функционирования бортовых систем внесены некоторые изменения: для аппаратов М-73П исключён типовой сеанс 6Т, предназначенный для торможения и выхода на орбиту спутника Марса.

Как марсоходы управляются с Земли?

Несмотря на то, что планета Марс находится крайне далеко от нас, уже сейчас ее ржавую поверхность бороздят роверы, созданные человеком. Эти маленькие аппараты не только делают полноцветные снимки, но и передают на Землю огромное количество научных данных.

Для того, чтобы мы с вами смогли насладиться панорамными фотографиями марсианского ландшафта, ученые создали настоящую систему, которая позволяет нам отследить весь процесс передачи данных, полученных на Красной Планете.

Итак, чаще всего в процессе передачи данных с Марса участвуют 3 основные фигуры — центр космической связи, расположенный на Земле, спутник, расположенный на орбите Марса и сам марсоход.

Прежде, чем попасть на Землю, данные с марсохода должны были пройти очень долгий путь

Из-за того, что планета Земля очень быстро вращается вокруг своей оси, для обеспечения непрерывного сигнала с Марсом нам необходимо иметь несколько точек для приема и передачи данных. Такие точки называются станциями DSN. Станции расположены в США, Испании и Австралии, и, когда наша планета поворачивается в другую сторону, сигнал просто перебрасывается с одной станции на другую, позволяя ему управлять космическим аппаратом 24 часа в сутки.

Наиболее часто используемой станцией для связи с марсоходами является станция DSN, расположенная недалеко от столицы Австралии, Канберры. Этот комплекс имеет три активные антенны разных размеров: DSS-34 и DSS-45, чьи диаметры составляют 34 метра, и DSS-43, размер которой превышает 70 метров.

В целом, станция выполняет 4 различных функции. Так, для принятия четкого сигнала, идущего от Марса, станция в Канберре должна не просто получать зашифрованные данные, но и следить за возможностью коммуникации между двумя планетами, обрабатывать данные, передавать управляющие команды ученых на марсоход и мониторить системы самой станции DSN.

Станция DSN в Канберре, Австралия

Вся информация, которая должна быть принята на ровер, присылается на станцию DSN, откуда она отправляется в космическое путешествие к далекой «Красной Планете». Сигнал идет до планеты примерно 5-10 минут, при условии, что Марс находится на относительно близком от Земли расстоянии, после чего его ловит орбитальный марсианский спутник, который и отправляет закодированный сигнал на приемник марсохода.

Статья в тему: Еще одна причина, почему мы не должны колонизировать Марс

Все марсоходы оборудованы специальными антеннами, каждая из которых используется для приема и передачи данных. Так, марсоход Curiosity оснащен сразу тремя антеннами, каждая из которых имеет свои собственные функции. LGA-антенна отвечает за прием информации, UHF-антенна чаще всего используется для передачи данных, а оборудование HGA отвечает за прием команд для управления ровером.

Уже заходили в наш Telegram-чат? Как вам?

Иногда марсоход генерирует столько информации, что не всегда есть возможность отправить на Землю все полезные данные. Для того, чтобы решить эту проблему, специалисты НАСА устанавливают приоритеты важности, из-за чего часть данных просто удаляется, не достигнув нашей планеты.

Выполнение программы полёта

КА «Марс-7» («М-73П» № 51) запущен с правой пусковой установки площадки № 81 космодрома Байконур 9 августа 1973 года в 20 часов 0 минут 17,5 секунды ракетой-носителем «Протон-К». Старт к Марсу осуществлен вторым включением двигательной установки разгонного блока Д через ~ 1 час 20 минут пассивного полёта по промежуточной околоземной орбите высотой 189 км. В 21 час 20 минут 35,3 секунды произошло отделение КА от разгонного блока. КА «Марс-7» подлетел к Марсу 9 марта 1974 года — раньше, чем Марс-6, — спустя 212 суток после старта. Уже при закладке уставок на вторую коррекцию не сформировалась готовность первого и третьего каналов БЦВМ С530. Причина та же, что и на остальных аппаратах серии М-73 — отказ ПЗУ команд в БЦВМ из-за транзистора 2Т312. Решающее негативное влияние на исход экспедиции оказали неправильно рассчитанные установки на разворот КА перед отделением спускаемого аппарата. По этой причине СА по пролётной траектории прошел в 1400 км от поверхности Марса и ушёл в просторы космоса. Целевая задача КА «Марс-7» не была выполнена, хотя, совершая автономный полёт, СА ещё какое-то время сохранял работоспособность и передавал информацию на пролетный аппарат по радиолиниям КД-1 и РТ-1. С пролетным аппаратом «Марса-7»

связь поддерживалась до 25 марта 1974 года.

Научные результаты

Аппаратом «Марс-7»

в сентябре — ноябре 1973 года зафиксирована связь между возрастанием потока протонов и скорости солнечного ветра. Предварительная обработка данных КА «Марс-7» об интенсивности излучения в резонансной линии атомарного водорода Лайман-альфа позволила оценить профиль этой линии в межпланетном пространстве и определить в ней две компоненты, каждая из которых вносит приблизительно равный вклад в суммарную интенсивность излучения. Полученная информация даст возможность вычислить скорость, температуру и плотность втекающего в солнечную систему межзвездного водорода, а также выделить вклад галактического излучения в линии Лайман-альфа. Этот эксперимент выполнялся совместно с французскими учеными.

Результаты

Программа полёта станции «Марс-7» не выполнена.

Проект АКС-2000, тип Марс-2000

Перечень всех типов и проектов

·
Все фотографии судов этого проекта

Таблица судов проекта АКС-2000, тип Марс-2000

Сортировать по: Дате постройки

· Месту постройки · Году и месту постройки · Модификации · Последнему названию · Первому названию · Редакторская сортировка

Простой вид списка судов (записи по учётным данным)

Перечень всех типов и проектов

·
Все фотографии судов этого проекта
Сообщить о неточности в описании или названии типа/проекта

Примечания

1. ↑ 12
   [1] Архивная копия от 23 июля 2020 на Wayback Machine Космические аппараты серии М-73