9 ноября 2011 года в космос отправилась первая в XXI веке российская автоматическая межпланетная станция «Фобос-Грунт» с весьма серьезной задачей: доставить на Землю грунт со спутника Марса Фобоса. Старт увенчался успехом, но уже на втором шаге - отлете с околоземной орбиты - начались проблемы.
Тайны Солнечной системы
Фобос - это картофелеобразное космическое тело, вращающееся на высоте примерно 6000 км над поверхностью Марса в плоскости, близкой к экваториальной. Несмотря на сходство с бесформенными астероидами, Фобос обладает другой плотностью, иными спектральными характеристиками и некоторыми особенностями орбиты. Существуют две основные гипотезы его возникновения: захват пролетающего астероида или выброс грунта с Марса в результате катастрофического столкновения. Ни одна из гипотез не находит полного подтверждения. В любом случае ученые признают, что его грунт должен содержать как марсианскую породу, выброшенную в космос ударами астероидов по Марсу, так и древнее протовещество, из которого формировалась вся Солнечная система. Поэтому грунт Фобоса может рассказать об эволюции не только Марса, но и всех окрестных планет, в том числе и Земли.
Такой межпланетная станция «Фобос-Грунт» была представлена на авиакосмическом салоне в Ле-Бурже. 2011 год
Станция «Фобос-Грунт» проектировалась с учетом последних достижений техники по модульной негерметичной многоступенчатой схеме. Такая платформа рассматривалась в перспективе как основа будущих космических программ от Меркурия до Юпитера. Компоновка позволяла широко варьировать состав полезной нагрузки, двигательную установку, менять назначение и программу будущих аппаратов. Таким образом, «Фобос-Грунт» выполнял не только научные, но и технологические задачи и должен был стать первой испытательной ласточкой в ряду разнообразных межпланетных зондов, которые готовило НПО им. С.А. Лавочкина.
Молчание на орбите
Программа полета предполагала выведение космического аппарата на опорную низкую околоземную орбиту с высшей точкой в 360 км. Там он в автоматическом режиме должен был сориентироваться сначала по Солнцу, чтобы солнечные батареи начали питание бортовой сети, затем более точная ориентация достигалась по звездам. Звездная ориентация позволяла выдать маршевой двигательной установке первый импульс для выхода на переходную эллиптическую орбиту с высшей точкой 4162 км. Перелет от Земли к Марсу можно считать самым легким и простым этапом программы полета «Фобос-Грунт». Потом предстояло выйти на марсианскую орбиту, сбросить маршевую двигательную установку с тяжелым топливным баком и только затем приступить к сближению с Фобосом.
Темные прожилки на поверхности Марса - это соль. Возможно, оставшаяся после испарения водоемов
После посадки на Фобосе ожидалась напряженная и сложная работа. Сбор грунта и отправка его к Земле были лишь частью задачи. На поверхности спутника оставалась долгоживущая станция, предназначенная для длительной исследовательской работы. Возвратиться на Землю предстояло совсем небольшому модулю массой 7 кг, который доставил бы 100–200 г инопланетного грунта . Вместе с ним вернулись бы образцы бактерий и других живых существ, впервые в истории совершившие межпланетный перелет .
Ночью 9 ноября 2011 года ракета-носитель «Зенит-2SБ» вывела «Фобос-Грунт» на опорную орбиту. Через 2,5 часа ожидалось первое включение маршевой двигательной установки.
Институт космических исследований даже разместил обращение к астрономам- любителям мира: посмотреть на полет «Фобос-Грунта» и подтвердить вспышку запущенного двигателя. Но вспышки так никто и не дождался. Двигатели молчали, и станция молчала, хотя продолжала лететь, обратив свои солнечные батареи к дневному светилу.
Последний привет
На следующих витках еще удавалось поймать телеметрию с бортового передатчика. Инженеры и программисты по скупым цифрам пытались понять причины сбоя, писали программу повторного запуска двигательной установки. Но на вторые сутки после старта прекратилась и передача телеметрии.
Низкая орбита позволяла держаться «Фобос-Грунту» в полете еще несколько недель, но пусковое окно к Марсу закрывалось гораздо быстрее. Надежды на успешный пуск к Красной планете таяли с каждым днем, однако создатели межпланетной станции продолжали борьбу, пытаясь наладить с кораблем устойчивую связь.
Ответ от станции удалось получить только через две недели, 23 ноября. Во время пролета над освещенной стороной Земли, когда солнечные батареи могли питать бортовую сеть, из Австралии смогли получить информацию. Анализ всех данных показал, что «Фобос-Грунт» находится в аварийном режиме работы и его бортовой вычислительный комплекс работает только тогда, когда есть солнечный свет на батареях. «Фобос-Грунт» вошел в плотные слои земной атмосферы 15 января 2012 года на 1097-м витке вокруг Земли. Он распался где-то над Тихим океаном или Южной Америкой.
Мощные ветры «выточили» причудливые ландшафты Красной планеты
МУЗЕЙ
Выход в «Космос»
Куда движется российская космонавтика? Получить наглядный ответ на вопрос вскоре можно будет в легендарном павильоне «Космос» на ВДНХ. В следующем году здесь разместится Центр «Космонавтика и авиация», создаваемый при участии Объединенной ракетно-космической корпорации (ОРКК). Центр - это музей и интерактивная площадка для знакомства с перспективными отечественными технологиями освоения космоса. В экспозиции будут представлены макеты космической техники. Здесь также установят симулятор марсианского корабля - познавательный аттракцион для школьников. Будет работать интерактивный лекторий.
Гибельная частица
Главной причиной аварийного пуска признали недостатки конструкции космического аппарата. Первоначальный сбой бортового вычислительного комплекса был вызван воздействием космической радиации - тяжелой заряженной частицы. Такие частицы не редкость в космосе - что в межпланетном пространстве, что на околоземной орбите. Из-за высоких энергий подобных частиц защититься от них практически невозможно. Для повышения надежности обычно используют два бортовых вычислительных комплекса, которые страхуют друг друга.
«Фобос-Грунт» располагал дублированным бортовым вычислительным комплексом, в котором использовалась электроника военного назначения. Космическая электроника имеет высокую стоимость, поэтому конструкторы вынуждены были прибегнуть к такому выбору из-за ограниченности бюджета. В чем конструкторы бортового вычислительного комплекса просчитались, так это во внутренней компоновке. Два дублированных полукомплекта вычислительного комплекса располагались близко друг к другу в параллельных плоскостях. В результате одна космическая частица пробила оба полукомплекта сразу и привела к прекращению программы полета и перезагрузке компьютера.
Согласно заключению госкомиссии, авария произошла вследствие недооценки фактора космического пространства разработчиками и создателями межпланетной станции.
Жизнь продолжается
Таким образом, виновными назвали разработчиков космического аппарата, которые выбрали слабые микросхемы и не предусмотрели возможности связи на низкой околоземной орбите. При этом никто не вспомнил, что их решения определялись не их желанием или компетенцией, а бюджетом и очень жесткими сроками.
Результатом полета «Фобос-Грунта» стали перенос и отмена последующих межпланетных миссий, которые готовились к реализации на его платформе: полет к астероиду Апофис отменили, посадку на Венеру перенесли на 15 лет, неясна судьба нескольких марсианских проектов, в том числе «Марс-Грунт».
Ровер для второго этапа миссии «ЭкзоМарс» будет выглядеть так
Сейчас Россия поддержала европейскую программу «ЭкзоМарс» и в ней надеется взять свой марсианский реванш. Но и программу «Фобос-Грунт» нельзя считать стопроцентной потерей.
Работа над проектом стала практической школой для молодого поколения инженеров предприятия. У этих ребят было не так много опытных учителей, но им пришлось решать уникальные для отечественной космонавтики конструкторские задачи. На базе сканирующего лазерного дальномера и стереоскопической телекамеры была разработана система посадки. Проектировались различные варианты манипуляторного грунтозаборного устройства под управлением искусственного интеллекта . Оказавшись на Фобосе, аппарат смог бы без указания с Земли выбирать наиболее интересные образцы грунта . Результаты этих работ и приобретенные знания должны найти воплощение в новой станции «Фобос-Грунт-2», она включена в Федеральную космическую программу на 2016-2025 годы под названием «Экспедиция-М». Активная подготовка станции к полету начнется только после успешной посадки «Луны-25» в 2019-м и европейского марсохода «ЭкзоМарс» в 2021 году.
ИССЛЕДОВАНИЯ
Проект «ЭкзоМарс»
Совместный проект Роскосмоса и Европейского космического агентства (EKA)
состоит из двух этапов. Первый этап начался в текущем году. С помощью российской ракеты «Протон-М» к Марсу доставлен орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter
, который займется выявлением на поверхности Красной планеты источников метана и других газов. Одновременно будет проведен эксперимент по посадке на поверхность Марса тестового модуля «Скиапарелли». Начало второго этапа намечено на 2021 год - на Марс высадится ровер.
В ходе первого этапа миссии «ЭкзоМарс» орбитальный модуль отправит на поверхность планеты тестовый посадочный зонд «Скиапарелли». На этом аппарате почти не будет научного оборудования
Проект ММХ (Япония)
Японское космическое агентство объявило о возможной миссии по исследованию марсианских лун и сбора образцов грунта с Фобоса для возврата его на Землю. Миссия стартует в 2022 году, а завершится пять лет спустя.
Проекты доставки образцов грунта с Марса
Хотя привезти на Землю образцы грунта Марса или его лун пока не удалось, проекты подобных миссий разрабатываются в разных странах. Например, существовал американский проект марсохода MAX-С , который должен был собирать образцы грунта для последующего их возвращения на Землю. Образцами марсианского грунта интересуется Китай, планируя миссию на 2030 год. Собственные разработки есть и у Франции.
Фото: ESA / ATG medialab, Pline, Mirecki (CC-BY-SA), NASA / JPL-Caltech / Univ. of Arizona, ESA–G. Porter, NASA / JPL-Caltech / Univ. of Arizona, ESA / ATG medialab
АМС «Фобос» – советские автоматические межпланетные станции , предназначенные для того, чтобы изучать Марс и Фобос. «Фобос» стал последней советской программой по изучению Марса и его спутников. Проект стал результатом сотрудничества с рядом западных научных центров в рамках программы АМС «Вега », руководство разработкой осуществлял академик Сагдеев.
Серия состояла из двух аппаратов, аналогичных по своему строению. «Фобосы» проектировались как универсальные аппараты для изучения планет Солнечной системы и малых небесных тел. Конструкция самого аппарата оставалась неизменной, должны были меняться только приборы и запас топлива. В программе полета было предусмотрено десантирование на поверхность Фобоса исследовательские зондов «ДАС» (долгоживущая автономная станция) и «ПРОП-Ф».
«ПрОП-Ф» - автоматическая самоходная мини-станция, задачей которой было исследование Фобоса. Этот робот-попрыгунчик, весом 43 кг, должен был быть десантирован на Фобос 5 апреля 1989 года с космического аппарата Фобос-2.
- Испытательный макет в музее НПО им. Лавочкина
- Схема передвижения ПрОП-Ф на Фобосе
Старт АМС «Фобос-1» произошел 7 июля 1988 года. 29 августа 1988 года произошёл программный сбой, в результате вместо выполнения команды включения гамма-спектрометра было выполнено выключение пневмосистемы стабилизации и ориентации станции. Аппарат перестал ориентировать солнечные батареи относительно Солнца, из-за чего через некоторое время аккумуляторы разрядились. В результате аппарат не вышел на запланированный сеанс связи 2 сентября 1988 года. В дальнейшем установить контакт с аппаратом пытались в течение сентября-октября, 3 ноября 1988 года было сделано официальное заявление о прекращении попыток связи с АМС.
Наиболее значимыми стали исследования «Фобоса-1», осуществленные с помощью телескопа «Терек». Стало возможным одновременное наблюдение наименее изученных до той поры слоев атмосферы Солнца - хромосферы, короны и переходного слоя. Удалось получить уникальную информацию о структуре и динамике этих областей. На снимках с телескопа можно отчетливо увидеть сложную структуру плазменных образований в атмосфере Солнца.
- АМС «Фобос»
- Схема аппарата
- Автоматическая космическая станция «Фобос» (модель),Государственный Политехнический музей (г.Москва)
- Почтовый блок СССР. Международный космический проект «Фобос», 1989
Фобос 2
АМС «Фобос-2» была запущена 12 июля 1988 года с космодрома Байконур. 29 января 1989 года аппарат вышел на орбиту искусственного спутника Марса. После двух последующих коррекций орбиты произошло разделение двигательной установки и самого аппарата, после чего, примерно 4-5 апреля 1989 года, должно было произойти приближение к Фобосу и высадка посадочных станций. Но 27 марта аппарат не вышел на запланированный сеанс связи, как удалось установить, аппарат потерял стабилизацию и хаотично вращался. О прекращении попыток выйти на связь со станцией было объявлено 15 апреля 1989 года.
В ходе миссии «Фобос-2» был успешно завершен первый этап («Небесная механика») составления высокоточной теории движения спутника Марса Фобоса и уточнению значения его гравитационной постоянной. Была проведена съемка Фобоса с различным ракурсом и с разных расстояний. Была также проведена съёмка марсианской поверхности с помощью радиометрспектрометра «Термоскан».
К сожалению основная цель экспедиции (высадка на поверхность Фобоса исследовательских зондов) не была достигнута. Но изучение Марса, Фобоса и космического пространства, совершенные аппаратом за 57 дней нахождения на марсианской орбите, способствовали получению уникальных научных данных о тепловых характеристиках Фобоса, плазменном окружении Марса, взаимодействии его с солнечным ветром.
С 1975 года по 1988 к Марсу не был отправлен ни один космический аппарат, таким образом в марсианских хрониках образовалось пустое окно продолжительностью более 12-ти лет.
Из космических проектов СССР в этот период стоит отметить проект «Вега», в котором одним удачным выстрелом (точнее двумя, «Вега-1» и «Вега-2») были убиты два зайца: Венера и редкая в наших краях гостья — комета Галлея. Каждым из двух аппаратов на Венеру был сброшен посадочный модуль и аэростатный зонд, а затем впервые в истории с близкого расстояния была исследована комета Галлея.
США удовлетворённые результатами миссии «Викинг», работали над другими проектами. В частности, был реализован великолепный проект «Вояджер», в котором благодаря имевшему место «параду планет» удалось убить одним выстрелом сразу четырёх зайцев: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В проекте так же участвовало два космических аппарата, «Вояджер-1» до сих пор посылает радиосигналы с расстояния почти 20 миллиардов(!) километров. Но, вернёмся к теме исторической хроники исследования Марса.
Хронология марсианских миссий.
К 1988-му году в СССР был подготовлен проект «Фобос». Из названия ясно, что его основной целью было исследование одного из двух спутников красной планеты — Фобоса.
Программа «Фобос» (1988 г.)
Как вышло на практике:
Фобос-1.
"Фобос-1" и "Фобос-2". Космический аппарат третьего поколения серии Ф1 (масса 5 т). Проектировался как базовая модель для самых разных космических миссий. В отличие от предыдущих, этот КА имел свой разгонный блок.
1 сентября — потеря сигнала КА. Оказалось, что в отправленной без предварительного тестирования на симуляторе команде была ошибка (пропущена буква «V»), из-за этого вместо включения спектрометра произошло отключение системы ориентации солнечных панелей. Аккумуляторы станции разрядились, связь была потеряна.
Результат: Менее чем за месяц работы этот космический аппарат успел передать почти 150 снимков солнца в рентгеновском диапазоне, что позволило наиболее детально, на тот момент времени, изучить различные слои солнечной атмосферы.
Фобос-2.
29 января 1989 г. — выход на орбиту искусственного спутника Марса. Полёт к Марсу прошёл не совсем гладко — бортовой компьютер регулярно зависал, так же отказал один из радиопередатчиков (всё та же проблема с качеством микросхем, о чём шла речь во второй части ).
Фобос на фоне Марса
Несколько корректировок орбиты (последняя — 21 марта) для синхронизации с движением Фобоса и приближением к нему. Исследование и фотографирование Марса, а затем Фобоса с расстояний 860, 320 и 25 марта — 190 км.
Сброс станций на Фобос был запланирован на 4 апреля, но 27 марта контроль над управлением КА был безвозвратно потерян. Ещё некоторое время принимался слабый сигнал из которого можно было догадаться, что аппарат хаотически вращается.
Скорее всего в очередной раз произошло зависание бортового компьютера, причём на этот раз основного и запасного каналов, соответственно, потеря ориентации и закручивание станции в пространстве.
Вторая, менее вероятная причина — попадание в аппарат микрометеорита. Как оказалось, вслед за Фобосом стелется шлейф космической пыли и микрочастиц.
"НЛО" на последнем снимке, КА "Фобос-2"Третья, совсем маловероятная причина — вмешательство инопланетян. Такая причина обсуждалась особенно бурно в то время, поскольку на фоне успехов СССР в других космических программах хроническое невезение в марсианских исследованиях стало выглядеть уже подозрительно. Масла в огонь подбросили последние фотографии, полученные с «Фобоса-2», на которых просматривалось странное вытянутое образование недалеко от спутника красной планеты, которое при некотором воображении можно было принять за корабль инопланетян. Говорили даже, что сам Фобос — это космическая станция марсиан, стоящая на страже планеты и атакующая мирные космические аппараты землян (американских «Викингов» они, правда, не тронули).
Однако, странный объект на снимках удалось объяснить техническими причинами — это тень от Фобоса на поверхности Марса, которая вследствие движения самого Фобоса и КА по орбите над планетой растягивается на снимке, так как использовавшаяся телекамера работала по принципу сканирования изображения, что занимало некоторое время, за которое тень успевала переместиться.
Mars Observer (1992 г.)
КА Mars Observer - самый дорогой проект NASA (960 длн. долл.) Масса - 2,5 т.
Один из самых дорогостоящих проектов NASA — почти миллиард долларов. И хотя связь с этим КА была потеряна за пару дней до выхода на орбиту искусственного спутника Марса, эти деньги нельзя считать выброшенными на ветер — новейшие космические технологии, разработанные специально для этой миссии, были использованы в последующих проектах.
Марсианский сфинкс. Фото КА "Viking-1"
Научная аппаратура, которой был напичкан Mars Observer («Наблюдатель за Марсом»), охватывала почти весь диапазон электро-магнитных волн. Этот КА должен был в течение минимум четырёх лет находиться на около-полярной орбите красной планеты и сканировать её всеми имевшимися на борту приборами. Помимо подробной карты поверхности и прочих научных данных, учёные с нетерпением ждали подробных фотографий района «Кидония», где находится «Марсианский сфинкс» — «Лицо», впервые увиденное «Викингом-1» в 76-ом году.
Так же на борту «Обсервера» находился ретранслятор, предназначенный для передачи на Землю сигналов посадочного блока российского КА «Марс-96», подготовка к запуску которого уже велась.
Хронология событий:
- 25 сентября 1992 года Mars Observer был запущен в космос ракетоносителем «Титан-3».
- Почти через год — 22 августа 1993 года, согласно заложенной программе, станция начала подготовку двигателей (наддув баков) к торможению, для выхода на предварительную эллиптическую орбиту. Система связи на этот момент была отключена.
- 24 августа должно было состояться торможение, но станция на связь не вышла. Считается, что этот КА взорвался из-за превышения давления в топливных баках по причине отказа регулятора наддува, хотя фанаты теории о марсианской цивилизации обвиняли NASA в умышленном выводе КА из строя (чтобы не дать сфотографировать сфинкса).
Mars Global Surveyor (MGS)
Mars Global Surveyor. Масса - 770 кг.
12 сентября 1997 года — выход на первоначальную очень вытянутую орбиту ИСМ с периодом обращения 45 часов, апогеем 54026 км и перигеем 262 км.
В течение следующих полутора лет КА осуществлял плавный переход на запланированную орбиту с использованием техники аэродинамического торможения (aerobraking) — торможение об верхние слои атмосферы, для этого перигей орбиты был опущен до 110 км. В определённый момент у аппарата даже слегка погнулась солнечная батарея, из-за чего перигей пришлось срочно приподнять. Во время выполнения этих манёвров уже начали проводиться некоторые исследования.
В марте 1999-го достигнута нужная орбита — почти круговая, от полюса до полюса, средняя высота 378 км, период 118 минут. При этом MGS каждый раз пролетает над меридианом, на котором около 14:00 по местному времени, то есть освещённость поверхности под ним всегда одна и та же. Через 7 «солов» (марсианских суток) и 88 оборотов по орбите аппарат возвращается практически на исходный меридиан, только со смещением 59 км. Таким образом, в течение следующих почти двух лет он сканирует марсианскую поверхность.
31 января 2001 — завершено выполнение основной задачи миссии — полное картографирование поверхности Марса, но работа продолжалась до ноября 2006 года. За всё время Mars Global Surveyor сделал 240 000 фотографий, с его помощью подробно изучено магнитное поле Марса (оно не сплошное, как на Земле, а концентрируется в очагах, большинство из которых находится в южном полушарии), исследованы сезонные климатические изменения, движения атмосферных потоков, влияние пыльных бурь на формирование ландшафта, произведена оценка количества замёрзшей воды в полярных шапках, убедительно доказано существование рек и водоёмов в прошлом, найдены признаки протоков жидкой воды в настоящее время..
Ещё MGS оказался первым в истории КА, сфотографировавшим другие КА, прибывшие позже: Mars Odyssey, Mars Express, а так же марсоход Spirit. Последний виден на снимке в виде точки, зато неплохо различим его след.
Что касается пресловутого лица на Марсе, то вот как его увидел MGS, более «глазастый», чем его предшественник «Викинг-1»:
Сравнение фотографий марсианского сфинкса, полученных "Viking-1" и "Mars Global Surveyor". Долгожданное фото с более высоким разрешением развеяло все иллюзии - сфинкс оказался обычной скалой, плюс игра света, тени и воображения.
2 ноября 2006 года — последний сеанс связи. Связь была потеряна из-за перегрева и, как следствие, выхода из строя аккумулятора под воздействием прямых лучей Солнца, а это, в свою очередь явилось «следствием цепочки событий, произошедших из-за программной ошибки, допущенной ещё за несколько месяцев до этого» — сказал зам. директора НАСА по технике Перкинс.
Марс-96. Масса без топлива - 6275 кг (рекорд среди межпланетных космических станций)
Через 5 часов — падение в Тихий океан. Причина аварии — преждевременное срабатывание разгонного блока ракетоносителя «Протон». Очередная неудача теперь уже не Советского Союза, а России в хронике освоения Марса.
Этот КА состоял из орбитального модуля, двух небольших посадочных станций, и двух «проникателей», которые должны были с разгону пробуриться в марсианский грунт на глубину около 5 метров, оставив на поверхности передатчик с панорамной телекамерой и научной аппаратурой.
Схема сброса «проникателей» и посадочных станций:
Проект оригинальный, но к сожалению не состоялся. Стоит добавить, что внутри покоящегося в данный момент на дне океана между островом Пасхи и Южной Америкой космического аппарата находится почти 300 грамм плутония.
Pathfinder и Sojourner. Масса - 890 кг, обошёлся в 260 млн. долларов
«Марсопроходец» — КА «эконом-класса», без орбитального модуля — состоял только из посадочного модуля и марсохода «Sojourner» (впервые в истории успешного).
В этой миссии была отработана более дешёвая схема приземления: КА вошёл в атмосферу на крейсерской скорости (~8 км/сек), началось торможение лобовым щитом (в течение 2 минут снижение скорости до 400 м/сек), торможение парашютом, перед самой поверхностью включились тормозные двигатели и надулись защитные баллоны.
Аппарат ударился о поверхность со скоростью 20 м/сек, отскочил метров на 15 вверх, попрыгал как мячик ещё около 2 минут и замер. После этого защитные баллоны были спущены, но один спустился не до конца, из-за чего марсоход не мог выехать на поверхность. Но затем всё обошлось — баллон был прижат одним из раскрывающихся лепестков ПМ.
Первый в мире успешный марсоход Sojourner "обнюхивает" глыбу
Mars Pathfinder передал на Землю более 500 фотографий с марсохода и 16 тысяч с ПМ.
ПрОП-М
Для справки: самые первые в истории марсоходы были запущены в 1971-ом году в составе советских КА «Марс-2 и 3», о которых говорилось во второй части данной исторической хроники. Назывались они ПрОП-М (Прибор Оценки Проходимости — Марс). Это была шагающая «машинка» весом меньше 5 кг, соединённая 15-метровым проводом с ПМ, единственной задачей которой являлось измерение плотности грунта.
Если вы читали вторую часть этого обзора то знаете, что эти проекты реализовать не удалось.
Nozomi
Nozomi (по японски "Надежда"). Масса - 540 кг с топливом.
По плану 11 октября 99-го он должен был выйти на орбиту ИСМ и начать выполнение своей основной задачи — изучение средних и верхних слоёв марсианской атмосферы и её взаимодействие с потоком солнечных частиц.
Но в реальности «Нодзоми» добрался до Марса только в январе 2004 года, но на орбиту выйти не смог.
Хроника событий:
Это была первая марсианская программа Японии. Для запуска КА использовался ракетоноситель М-5, слабоватый для прямой отправки станции к Марсу. Поэтому японские инженеры придумали хитрую многоходовую комбинацию из трёх гравитационных манёвров: два облёта вокруг Луны, затем получение ускорения за счёт облёта Земли с «выбросом» КА в нужном направлении. Именно на третьем самом важном этапе «нашла коса на камень» — Nozomi полетел не в ту сторону. Пришлось израсходовать большое количество драгоценного топлива, чтобы хоть как-то исправить положение — было решено отправить КА на наклонную гелиоцентрическую орбиту (вокруг Солнца) с которой после ещё двух сближений с Землёй (в декабре 2002 и в июне 2003-го) станцию всё таки можно будет запустить в сторону Марса.
План практически удался, но из-за вспышки на Солнце в апреле 2002-го нарушилась система энергообеспечения КА, затруднилось управление, в связи с этим при подлёте к Марсу замёрзло топливо в баке тормозного двигателя. Затормозить не удалось и «Нодзоми», как когда-то в 1974-ом Советский аппарат «Марс-4», на полной скорости проскочил мимо планеты и унёсся в космическую даль.
Своей основной цели данный КА не достиг, но за долгое время блужданий передал огромное количество данных о свойствах окружающей космической среды.
Проект Mars Surveyor 98
Этот проект NASA состоял из двух частей: Mars Climate Orbiter — орбитальный модуль для исследования климата и ретрансляции сигналов посадочного модуля, и посадочный модуль Mars Polar Lander. Общий бюджет миссии — 328 млн. долл.
Mars Climate Orbiter
Mars Climate Orbiter. Масса - 343 кг без топлива
КА должен был по отработанной во время предыдущих миссий программе выйти на орбиту, используя технику аэродинамического торможения. Для этого была дана команда двигателям на импульс коррекции траектории, но через несколько минут сигнал станции пропал и больше не возобновлялся.
Оказалось, что была допущена ошибка в программе отправленной с Земли, в которой заложили метрическую единицу измерения вместо футовой, использовавшейся в компьютере аппарата. Из-за этого КА был отправлен на слишком низкую высоту (50-60 км вместо 150) и сгорел в атмосфере.
Mars Polar Lander
Посадочный модуль MPL. Сухая масса – 512 кг
MPL состоял из перелётного и посадочного модулей. Местом посадки была выбрана точка вблизи границы южной полярной шапки Марса. ПМ имел набор инструментов для определения состава атмосферы, погодных условий в данной местности, обзорную стерео-телекамеру, 2-метровый грунто-заборник с камерой, радиоаппаратуру для прямой связи с Землёй и через орбитальные модули.. Так же, перед посадкой он должен был сбросить 2 небольших (по 2,5 кг) «пенетратора», для анализа грунта на некоторой глубине (вдруг там есть вода!).
Пенетратор, проект Deep Space 2
3 декабря окончательная коррекция траектории и начало посадки на Красную планету. Сразу после «примарсианивания» MPL должен был «отзвониться», но этого не произошло. Хотя Mars Climate Orbiter, специально отправленный для ретрансляции сигналов с MPL потерпел крушение, в это время на орбите находился зонд Mars Global Surveyor. Но с его помощью так же не удалось разыскать пропавший модуль.
После расследования причин аварии сразу двух КА был сделан вывод, что на миссию Mars Surveyor 98 был выделен недостаточный бюджет, что повлекло за собой применение более дешёвых, а значит менее надёжных инженерных решений.
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.
Незадолго 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.
В ночь с 8 на 9 ноября 2011 г. (в 00:16:02 по московскому времени) состоялся один из самых ожидаемых стартов «космического» года. С пусковой установки № 1 площадки № 45 космодрома Байконур был осуществлен пуск ракеты-носителя «Зенит-2» с российской автоматической межпланетной станцией «Фобос-Грунт» и интегрированным в нее китайским микроспутником «Инхо-1».
Выведение прошло штатно, первая за 15 лет (!) российская АМС была доставлена на низкую околоземную орбиту (перигей — 206,5 км, апогей — 345,2 км). Данные телеметрии подтвердили раскрытие солнечных батарей аппарата и построение солнечной ориентации (при этом ось зонда направлена на Солнце, солнечные батареи освещены и дают ток).
В 02:56:43 над Бразилией планировалось первое включение маршевой двигательной установки (МДУ) «Фобос-Грунта», что позволило бы сформировать промежуточную эллиптическую орбиту с апогеем 4162 км. Перед включением МДУ аппарат должен был определить свое положение в пространстве и, используя двигатели малой тяги, построить так называемую трехосную ориентацию.
Второе включение МДУ было запланировано на 05:03:44 (над Тихим океаном). В результате его утром 9 ноября «Фобос-Грунт» должен был выйти на гиперболическую траекторию отлета от Земли.
К сожалению, всё пошло не так, как планировалось… Уже на третьем витке с ожидаемой промежуточной орбиты никаких сигналов получено не было.
Приключения начинаются… и заканчиваются
На пресс-конференции накануне пуска руководитель НПО имени С.А. Лавочкина Владимир Хартов рассказал, что при подготовке миссии «Фобос-Грунт» многое делалось впервые — как на борту станции, так и на Земле. Он напомнил, что в мировой практике ни одна межпланетная миссия не обходилась без каких-либо сбоев, и спрогнозировал: «У нас тоже может быть много приключений». Эти слова оказались пророческими…
Утром 9 ноября на Байконуре руководитель Роскосмоса Владимир Поповкин сообщил журналистам, что «Фобос-Грунт» не смог покинуть опорную орбиту. «Двигательная установка не сработала — не было ни первого, ни второго включения. Это говорит о том, что, по всей видимости, он не смог переориентироваться с Солнца на звездные датчики, и умная машина не дала команду на включение…»
«По результатам обработки и анализа данных будут подготовлены и заложены на борт необходимые программы и уставки для повторного включения маршевых двигателей, — говорилось в заявлении пресс-секретаря Роскосмоса, опубликованном в середине этого дня. — Уточненный анализ параметров орбиты и запаса энергетики на борту показал, что такие команды должны быть выданы в течение двух недель». Несмотря на первоначальную надежду и оптимизм, 9 ноября получить телеметрию с аппарата не удалось. Проблема со связью возникла из-за того, что основной бортовой радиокомплекс X-диапазона и работающие с ним наземные пункты не планировалось использовать при нахождении КА на низкой околоземной орбите. По плану первый сеанс связи с его помощью должен был состояться уже на отлетной траектории, после входа станции в зону радиовидимости российских средств утром 9 ноября.
На опорной же орбите передать команду на борт в X-диапазоне было просто нечем. Угловая скорость цели, тем более вблизи перигея траектория, была настолько большой, что на нее не могли навестись не только 70-метровые антенны дальней космической связи, но и доработанные специально для этого пуска 12-метровые антенны «Спектр-X» на Байконуре и в Медвежьих Озерах, которые должны были использоваться на расстоянии до нескольких миллионов километров от Земли. Чтобы связаться с аварийной АМС, нужно было модернизировать наземные пункты, в частности расфокусировать антенны, чтобы получить из узкого луча широкую диаграмму направленности и «поймать» аппарат.
Только после приема с борта информации о фактическом состоянии систем аппарата можно было готовить повторную попытку старта с низкой орбиты.
9-го и в ночь на 10 ноября предпринимались попытки «услышать» борт и передать ему командно-программную информацию. Днем 10 ноября к приему была привлеченастанция Европейского космического агентства в Перте (Австралия) — она оказалась удачно расположена с точки зрения перекрытия «глухих» витков, причем КА проходил над ней вблизи апогея и на свету. Увы, «Фобос-Грунт» молчал и не отзывался на команды, хотя съемка с отечественных пунктов оптического наблюдения показала ожидаемую в сложившейся ситуации солнечную ориентацию.
Вечером 10 ноября с Байконура была предпринята попытка отдать команду непосредственного исполнения. «Фобос-Грунт» должен был включить систему внешнетраекторных измерений — как своего рода автономную «пищалку», индикатор того, что он способен принимать и исполнять команды. И снова неудача…
В первые дни полета на основании анализа орбитальных элементов на «Фобос-Грунт», публикуемого американским Объединенным центром космических операций (JSpOC), многим экспертам казалось, что перигей орбиты медленно поднимается. Поскольку о преднамеренном маневрировании речь идти не могла, складывалось впечатление, что «Фобос-Грунт» пытается поддерживать солнечную ориентацию, и работа двигателей малой тяги столь «удачно» возмущает орбиту.
Последующий анализ показал, что с 9 по 18 ноября определяемые JSpOC орбиты шли с заметным разбросом параметров, при этом высота перигея оставалась почти неизменной, в то время как апогей ожидаемо уменьшался. Еще более непонятным оказался участок с 18 по 21 ноября, когда по американским данным прочитывался уверенный рост перигея почти на 3 км (если отсчитывать его от сферической Земли, т. е. избавиться от широтной зависимости!). А 21 ноября все эти загадочные эволюции внезапно прекратились, и изменение орбиты «Фобос-Грунта» стало соответствовать движению пассивного тела с почти неизменным баллистическим коэффициентом.
Тем временем 14 ноября Владимир Поповкин впервые после стар -та прокомментировал обстановку с «Фобос-Грунтом»: «Причину [ситуации] понять до сих пор очень тяжело, потому что мы не можем получить с него телеметрию. Сейчас специалисты ведут целый ряд попыток закладки программ…».
22 ноября заместитель руководителя Роскосмоса Виталий Давыдов объявил, что телеметрии с борта по-прежнему нет, а поэтому «…нужно быть реалистами. Раз мы так долго связь с ним не смогли установить, то шансов на то, что мы эту экспедицию сейчас осуществим, очень мало».
В тот же день ЕКА объявило о последней серии попыток услышать «Фобос-Грунт» через станцию Перт в ночь с 22 на 23 ноября. Было запланировано пять сеансов связи, продолжительность каждого не превышала 6−7 минут. А дальше, словно в кино, — в самый последний момент случилось чудо! Австралийская станция, дооснащенная специальной передающей антенной с 3-ваттным передатчиком, впервые смогла «достучаться» до молчавшего российского зонда. Из Перта на скорости 7 бит/с была послана командная последовательность для включения передатчика — и только что вышедший из тени аппарат отозвался: ответный сигнал несущей частоты сразу был получен!
В ночь с 23 на 24 ноября из Перта удалось выдать команды и получить «аварийный» кадр телеметрии с радиокомплекса X-диапазона. Стало ясно, что передатчик запитан и работоспособен, но детали «вытащить» не удалось — возможно, из-за того, что при прохождении через декодер европейской станции данные «портились».
24 ноября в 16:05 при прохождении КА низко над горизонтом на свету удалось получить полный «аварийный» кадр с помощью станции на Байконуре. Он отражал состояние отдельных блоков радиокомплекса перелетного модуля, рабочие напряжения на шинах радиокомплекса, температуры на отдельных его элементах — всё было в норме. Удалось также выяснить, что шина обмена данными с бортовым комплексом управления находится в работоспособном состоянии. Кроме того, кадр содержал историю переключения между основным и резервным передатчиком. 
Всё это, однако, не дало новой существенной информации для анализа аварийной ситуации и поиска выхода из нее. А все дальнейшие попытки выйти на связь с аппаратом с Байконура и из Австралии и получить телеметрию уже в полном объеме от бортового комплекса управления успеха не имели…
В ночь на 29 ноября специалисты предприняли попытку выдать с европейской станции в Перте команду на включение двигателей ориентации «Фобос-Грунта» с целью поднять его орбиту и сделать более удобной работу с аппаратом штатными средствами. Но и эти попытки успеха не принесли.
Как стало известно позже, 29 ноября произошло отделение от «Фобос-Грунта» фрагмента размером около 15 см. Неизвестно, произошло ли это вследствие попыток включения двигателей, но, по одной из версий, фрагмент мог отделиться от аппарата после взрыва химического источника тока на маршевой двигательной установке.
2 декабря ЕКА объявило о прекращении поддержки миссии «Фобос-Грунт» с использованием своих наземных станций, признав дальнейшие попытки бесперспективными. В тот же день российские специалисты решились на последнее средство — попытаться выдать «вслепую» серию команд на включение маршевой двигательной установки аппарата в надежде, что в результате удастся поднять его орбиту!
8 декабря Владимир Хартов впервые после старта рассказал о технических проблемах, возникших при попытках связи с аппаратом на низкой орбите, а также озвучил возможные причины нештатной ситуации: «Это могла быть тяжелая программная ошибка, случившаяся в тех режимах, которые не могли быть смоделированы на Земле. Разница между реальной жизнью и моделированием могла сказаться таким образом, что возникла непредвиденная ситуация, поставившая машину в тупик. Могла быть и чисто аппаратная причина: на момент потери связи со станцией мы включили питание нескольких агрегатов, и это теоретически, при наличии повреждений в процессе выведения, могло вызвать временные нарушения электропитания. Но это всё версии, официальные причины должна установить специально созданная комиссия».
Следует уточнить, что, по сообщениям источников в НПО им. С.А. Лавочкина, на наземных стендах воспроизвести ситуацию с «Фобос-Грунтом» не удалось.
10 декабря пресс-служба Роскосмоса опубликовала следующее сообщение: «Федеральным космическим агентством создана Межведомственная комиссия по анализу причин нештатной ситуации, возникшей 9 ноября с.г. в процессе вывода КА «Фобос-Грунт» на отлетную траекторию к Марсу. Председателем назначен Ю.Н. Коптев, председатель научно-технического совета государственной корпорации «Ростехнологии».
Кроме того, принято решение о создании совместной с Министерством обороны России оперативной группы по контролю схода с орбиты космического аппарата «Фобос-Грунт»."
На настоящий момент официальная информация: обломки аппарата упали в Тихом океане — в 1250 км западнее острова Веллингтон. НАСА и ЕКА пока не подтвердили и не опровергли эти сообщения.
«Вперед, на Марс!»
Красная планета стала главной целью автоматических станций еще на заре космической эры. До полета «Маринера-4» в 1965 г. ученые были практически уверены в наличии на Марсе растительной жизни, а кое-кто даже надеялся найти руины древних цивилизаций. 
КА «Фобос-Грунт» в рабочем положении (Рисунок НПО Им. С.А. Лавочкина) К сожалению, с миссиями к Красной планете и советским исследователям не везло. Из всех отправленных к Марсу зондов лишь четыре частично справились с задачей. Первым из них был «Марс-2» (1971 г.), который вышел на орбиту вокруг Марса и провел съемку поверхности, но снимки получились неудачными из-за пылевой бури. Кроме того, 27 ноября 1971 г. на Марс был десантирован первый в истории спускаемый аппарат, который, увы, разбился при посадке.
Больше повезло «Марсу-3»: его спускаемый аппарат 2 декабря 1971 г. впервые в мире совершил мягкую посадку на поверхность Красной планеты. Но вскоре после посадки связь с аппаратом была потеряна, и панораму Марса люди увидели лишь в 1976 г. (американские зонды «Ви-кинг-1» и «Викинг-2»).
Сразу четыре советских станции отправились к Марсу в 1973 г. «Марс-4» из-за сбоя в работе бортовой ЦВМ пролетел мимо, но успел сделать хорошие снимки. «Марс-5» вышел на орбиту вокруг планеты и в основном выполнил исследовательскую задачу. Сигнал спускаемого аппарата «Марса-6» пропал перед посадкой, а «Марс-7», как и «Марс-4», из-за аварии бортовой ЦВМ промахнулся мимо планеты.
Ответить на успех «Викингов» можно было лишь суперамбициозным проектом, например доставкой грунта с Марса. В 1970-е годы такая миссия разрабатывалась, сначала в расчете на использование сверхтяжелой ракеты Н-1 (которую в итоге так и не научили летать), а затем на двухпусковую схему с применением двух ракет «Протон». Увы, проект доставки грунта был закрыт, и в советской марсианской программе наступил перерыв — силы были брошены на изучение Венеры.
Лишь в середине 1980-х годов советские ученые вновь вернулись к исследованиям Марса. На этот раз целью был выбран его спутник — Фобос. К сожалению, две запущенные в 1988 г. станции «Фобос» не смогли выполнить программу. Первый аппарат был потерян на траектории перелета к Марсу из-за неверно поданной команды, а «Фобос-2», долетев до Марса, провел успешную серию наблюдений с орбиты, но потерял связь с Землей перед самой посадкой на Фобос.
16 ноября 1996 г. к Марсу был запущен «Марс-96», сделанный на базе «Фобосов» на сверхусилии, в условиях острой нехватки средств и времени на отработку. Увы, второе включение двигателя разгонного блока — для выхода на отлетную траекторию — не было выполнено, и спустя несколько часов после старта аппарат вошел в атмосферу Земли и разрушился. 
Испытание на виброкомплексе (Фото НПО Им. С.А. лавочкина) Иностранные партнеры — участники проекта «Марса-96» настаивали на повторении пуска в 1998 г. У многих из них остались дубликаты погибших вместе с аппаратом приборов. К сожалению, из-за тяжелой экономической ситуации в России средств на изготовление еще одной тяжелой межпланетной станции и дорогостоящего носителя не нашлось. Часть приборов была отправлена к Марсу в 2003 г. на европейской АМС Mars Express.
В 1997 г. два ведущих российских космических института РАН — Институт геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского (ГЕОХИ) и Институт космических исследований (ИКИ) — согласовали «Научно-технический прогноз развития исследований планет, Луны и малых тел Солнечной системы…». Они предлагали в 1999 г. запустить лунную станцию «Луна-Глоб» с посадочным аппаратом и пенетраторами, в 2001 г. в рамках российско-американской программы «Вместе к Марсу» — «Марс-Астер» (марсоход и пенетраторы), а в 2003 г. — «Фобос-Грунт» с целью доставки вещества Фобоса. В целях экономии АМС должны были создаваться под запуск ракетами среднего класса. Они должны были иметь в основе одну универсальную платформу, а в качестве маршевого двигателя — электрореактивные двигатели (ЭРД) малой тяги. В первом, лунном проекте эта платформа должна была пройти всесторонние испытания.
Планетная секция Совета по космосу РАН утвердила программу и 24 октября 1997 г. направила в Совет по космосу запрос на включение в план опытно-конструкторских работ (ОКР) на 1998 г. двух проектов — «Луна-Глоб» и объединенной миссии «Марс-Фобос-Грунт» с возможностью запуска в 1999 и 2001 гг. соответственно и с выделением на них 20% финансирования научного раздела Федеральной космической программы. В последующие годы планировалось доставить грунт с Луны и отправить туда луноход (в 2004 и 2006 гг. соответственно), участвовать в совместных с НАСА проектах доставки грунта с Марса (2005 г.) и развертывания сети станций на Красной планете (проект InterMarsNet, 2007 г.) и даже доставить образцы вещества с астероида (2008 г.).
Однако ситуация с финансированием «научного» космоса в те годы была крайне тяжелой. После гибели «Марса-96» почти все выделяемые средства было решено направить на программу космических телескопов «Спектр», поскольку иностранные партнеры — участники проектов настаивали на их скорейшем запуске. Отстоять планетную программу, найти всего лишь 600 млн руб. (в тогдашних ценах — около 100 млн долл.) на два ее первоочередных проекта оказалось невозможно.
В апреле 1998 г. Совет по космосу решил оставить в программе до 2005 г. лишь один межпланетный проект, оставив его выбор за учеными. 2 июня планетная секция во главе с директором ГЕОХИ академиком Эриком Михайловичем Галимовым выбрала наиболее сложную, интересную и многобещающую миссию — «Фобос-Грунт" — со стартом в астрономическое окно 2003 г. на ракете «Союз-2».
Из объединенного проекта «Марс-Фобос-Грунт» с целью упрощения и экономии средств был исключен десантируемый на Марс посадочный аппарат с марсоходом. Это позволило сократить стоимость проекта с 370 до 300 млн руб. (без учета РН; около 50 млн долл. по «докризисному» курсу). Но даже в урезанном видепроект доставки образцов с Фобоса должен был стать весомым вкладом отечественной науки в мировую программу исследования Марса.
5 ноября 1998 г. Научно-технический совет Российского космического агентства рекомендовал перевести проект в стадию ОКР с 4-го квартала 1998 г. с переходом к эскизному проектированию с 1999 г. В реальности научно-исследовательские работы были завершены в 1999 г., а эскизное проектирование начато с 2000 г.
В первоначальном варианте «Фобос-Грунт» имел стартовую массу 7250 кг и состоял из трех модулей: орбитально-перелетного, модуля ЭРДУ и блока сбрасываемых баков. С опорной орбиты ИСЗ на начальную гелиоцентрическую орбиту он переводился тремя импульсами бортового ЖРД (жидкостный реактивный двигатель), после чего блок баков сбрасывался. Раскрывались гигантские панели солнечных батарей площадью 60 м 2 — и АМС (автоматическая межпланетная станция) массой уже лишь 2370 кг продолжала полет к Марсу, используя для формирования траектории электрореактивные двигатели малой тяги. На подлете к Красной планете модуль ЭРДУ отделялся, ЖРД выдавал тормозной импульс — и аппарат выходил на орбиту вокруг Марса. Далее следовали этапы сближения, посадки на Фобос и забора грунта с помещением образца во взлетную ракету. Через 1−3 суток после посадки взлетная ракета стартовала к Земле.
Экспедиция должна была начаться в декабре 2004 — июне 2005 г., времени на создание нового аппарата было немного. Между тем львиную долю научного бюджета забирали астрофизические проекты «Спектр» и «Интеграл», а финансирование миссии к Фобосу оставалось в несколько раз ниже необходимого: по 10 млн резко «похудевших» рублей в 2000 и 2001 гг., 14 млн — в 2002 г., 15 млн — в 2003 г. О запуске не только в 2004—2005 гг., но и в 2007 г. уже не могло быть и речи.
К началу 2004 г. проект претерпел кардинальные изменения. «Фобос-Грунт» лишился модуля с электроракетными двигателями: с целью сокращения продолжительности перелета было решено использовать для выхода на межпланетную траекторию маршевую двигательную установку (МДУ), создаваемую на базе РБ «Фрегат», но без собственных систем управления и энергопитания, а также без радиокомплекса. После отделения МДУ доразгон станции, коррекции и торможение у Марса должна была обеспечить собственная двигательная установка КА.
Стартовая масса аппарата выросла до 8120 кг, из которых на перелетный модуль приходилось 590 кг, а масса возвращаемого аппарата составляла 110 кг. Для исследований по трассе перелета и на поверхности Фобоса АМС могла нести комплект научной аппаратуры (до 50 кг) и дополнительную полезную нагрузку (120 кг). В качестве последней рассматривались четыре малые марсианские метеостанции массой 15−20 кг. 
Схема выведения ка на отлетную траекторию (НПО Им. С.А. Лавочкина) Научным руководителем проекта был назначен директор ИКИ Лев Матвеевич Зеленый. Стоимость миссии оценивалась в 1,5 млрд руб., что по-прежнему соответствовало 50 млн долл. Старт должен был состояться в октябре 2009 г., возвращение — в июле 2012 г. Реализация проекта «Фобос-Грунт» в этом варианте фактически началась с 2005 г. В 2006 г. в НПО им. С.А. Лавочкина (генеральный конструктор и генеральный директор — Георгий Максимович Полищук, главный конструктор проекта — Максим Борисович Мартынов) было закончено макетирование основных узлов и приборов АМС, проведены первые вибрационные испытания космического аппарата в сборе. Изготовление серии из десяти технологических макетов началось в 2007 г.
Однако весной 2007 г. проект снова был изменен. 26 марта было подписано Соглашение о сотрудничестве в области совместных российско-китайских исследований Марса, которое предусматривало запуск на российской АМС попутного китайского зонда. В связи с этим потребовалось ввести дополнительный элемент конструкции — разделяемую ферму между МДУ и перелетным модулем, внутри которой и разместили китайский микроспутник. Как следствие, потребовалась доработка маршевой ДУ, дополненной сбрасываемым блоком баков, бортового комплекса управления, элементов системы электроснабжения и др. Последнее принципиальное изменение в проект внесли в апреле 2009 г., когда была прекращена разработка малой метеорологической станции для посадки на Марс.
Запуск аппарата по-прежнему планировался на осень 2009 г., но буквально за два месяца до расчетной даты Федеральное космическое агентство приняло решение перенести его на астрономическое окно 2011 г. Официальной причиной была неготовность манипуляторного комплекса производства ИКИ. Неофициальной — общая неготовность аппарата и, в частности, его бортового комплекса управления.
Вскоре после этого, в январе 2010 г., сменилось руководство НПО им. С.А. Лавочкина. Виктор Владимирович Хартов и его команда предприняли деятельные усилия для доработки проекта. В январе 2011 г. была завершена сборка «Фобос-Грунта» и начались его электрические испытания, а в феврале-марте состоялись термовакуумные. Заключительные испытания и операции с космическим аппаратом в Химках проходили с мая по август. 29 сентября на Байконур была доставлена его маршевая двигательная установка, а 17 октября самолетом Ан-124−100 привезли и собственно «Фобос-Грунт».
Конструкция АМС «Фобос-Грунт»
«Фобос-Грунт» создавался на базе нового унифицированного многоцелевого модуля «Флагман». АМС выполнена по сложной многоступенчатой схеме с последовательным отделением отработавших блоков и состоит из следующих компонентов:
— маршевая двигательная установка (МДУ) выведения со сбрасываемым блоком баков (СББ), предназначенная для формирования отлетной траектории, ее коррекций и выхода на начальную орбиту искусственного спутника Марса (ИСМ);
— переходная ферма (ПФ), внутри которой закреплен адаптер с китайским спутником «Инхо-1»;
— перелетный модуль (ПМ), который является основным структурным и рабочим элементом АМС до момента старта с Фобоса;
— возвращаемый аппарат (ВА) для взлета с поверхности Фобоса, старта и перелета к Земле и формирования траектории входа спускаемого аппарата в атмосферу Земли;
— спускаемый аппарат (СА) для торможения в атмосфере и доставки на Землю герметичного контейнера с образцами грунта Фобоса.
«Кто виноват и что делать?»
Главной задачей миссии было установить механизм возникновения Фобоса: образовался ли он вместе с Марсом или был захвачен позже
из пояса астероидов. Это позволило бы обосновать модель формирования Солнечной системы. Из двух марсианских лун Фобос был выбран еще и потому, что он ближе к Марсу, чем Деймос, и на нем может находиться марсианский грунт, выбиваемый с поверхности планеты при падении метеоритов.
Сейчас, после более чем 20-летнего перерыва в отечественных межпланетных исследованиях, проект «Фобос-Грунт» кажется слишком амбициозным. Аппарат должен был не только долететь до спутника и сесть на его поверхность, но и вернуться. Подобный полет к Луне длится две недели; многолетнюю экспедицию с возвратом никто еще не делал, и даже в США они только задумывались.
Необходимо учитывать, однако, что в те годы, когда «закладывался» проект «Фобос-Грунт», еще были свежи воспоминания об исключительно успешных миссиях к Венере и комете Галлея (проект «Вега»), и экспедиция за грунтом спутника Марса выглядела вполне решаемой, хотя и сложной задачей. Глядя же из дня сегодняшнего, мы должны признать, что запущенные в 1984 г. «Веги» стали последними вполне успешными отечественными межпланетными миссиями. То есть к моменту реального развертывания работы над «Фобос-Грунтом» из российской космонавтики ушло целое поколение специалистов, которые имели опыт создания автоматических станций и их управления на межпланетных траекториях. Передать свой опыт им было некому — молодые ученые и инженеры в начале и в середине 1990-х в космическую отрасль почти не приходили.
Многому в проекте «Фобос-Грунт» приходилось учиться с нуля — и сразу же на очень сложной миссии. Плюс к этому то и дело менялась конструкция аппарата. После появления китайского «попутчика» пришлось почти полностью перекраивать проект и переходить с «Союза» на «Зенит». Возможно, в ходе этих многочисленных изменений и возникли предпосылки той ошибки, которая не позволила аппарату улететь от Земли.
В качестве основной причины неудачи можно назвать недофинансирование именно научной составляющей космической отрасли. Финансирование космической науки составляет всего 7% от бюджета Ро-скосмоса, причем эти средства распределяются между всеми научными разработками. К примеру, стоимость всех работ по проекту «Фобос-Грунт» за все 15 лет составила примерно 170 млн долл., да и те в основном были выделены лишь в последние пять лет. Для сравнения: стоимость американских научных разработок по марсоходу Curiosity (проект Mars Science Laboratory), который 26 ноября 2011 г. успешно стартовал к Красной планете, составила 2 млрд долл.
Одного лишь энтузиазма и целеустремленности для современной космонавтики недостаточно. Чтобы станции не застревали на околоземных орбитах, а спутники не падали в оке-
ан, нужны испытательные стенды, тщательная многократная отработка всех систем, и главное — грамотная организация работ и опытные специалисты. Нужна школа, где осуществляется связь поколений и передается наработанный на ряде последовательных проектов опыт. Из-за тотального недофинансирования 1990-х последовательность нарушилась, а талантливые и энергичные специалисты, которые сейчас могли быть руководителями среднего звена, покинули отрасль, не подготовив себе смену.
Логичней, с точки зрения наработки опыта, было бы начать с подготовки лунных миссий, создав в первую очередь относительно недорогой зонд, на котором можно было бы отработать и новую платформу, и технологию связи и управления, и способы взаимодействия специалистов. В реальности получилось всё наоборот — сперва, чуть ли не с нуля создавали сложнейшую межпланетную станцию, а лунный проект на ее базе отнесли на 2015 год… В итоге молодые специалисты, конечно же, получили опыт, но слишком дорогой ценой.
Гибель «Фобос-Грунта» заставляет вновь и вновь задавать одни и те же вопросы:
Не станет ли пятилетний перерыв до следующего старта таким же фатальным, какими стали промежутки перед «Марсом-96» и особенно «Фобос-Грунтом»?
Как изменятся сроки осуществления новых проектов, которые предполагалось реализовать на отработанной в полете платформе «Фобос-Грунта»?
Будет ли предпринята попытка осуществить проект «Фобос-Грунт» (пусть и в урезанном варианте) через четыре года (надеяться на повторение попытки в следующее астрономическое окно можно было бы только во времена С.П. Королева и Г. Н. Бабакина)?
Захотят ли иностранные партнеры еще раз рискнуть разместить свою научную аппаратуру на российских аппаратах?
Может ли Россия вообще претендовать на статус ведущей космической державы, не запустив ни одной межпланетной станции?
И, как всегда, ясно лишь одно: если кто-то и осилит эту дорогу, то только идущий. Если строить много межпланетных станций и запускать их как можно чаще (начав, например, с лунных аппаратов) — успех придет.
Александр Ильин
,
«Новости космонавтики»,
специально для ТрВ-Наука
ОТ РЕДАКЦИИ
В начале января нового года глава Роскосмоса Владимир Поповкин в интервью газете «Известия» сказал, в частности, следующее:
— То есть степень риска миссии «Фобоса» была понятна, но деваться было некуда?
— Иного пути просто не было. Сегодня нет ясности, почему не запустилась двигательная установка «Фобос-Грунта». Непонятны также частые сбои с нашими аппаратами в тот период, когда они летят над теневой для России стороной Земли — там, где мы не видим аппарат и не принимаем с него телеметрию. Не хочется никого обвинять, но сегодня есть очень мощные средства воздействия на космические аппараты, возможности применения которых нельзя исключать."
Зарубежные СМИ оперативно отреагировали на эти слова, посчитав их — с достаточным на то основанием — намеком на Соединенные Штаты Америки. Газета New York Times связала это заявление с «растущим антиамериканизмом российской политики», однако отметила, что «замечание г-на Поповкина резко контрастирует с духом сотрудничества, отличающим современную гражданскую космическую деятельность России, которая ведется в сотрудничестве с НАСА, Европейским космическим агентством и другими зарубежными партнерами» .
Еще более ироничен журнал Time, который в довольно язвительной статье отмечает, что «США ничего бы не выиграли, а потеряли бы очень много, если бы начали выкидывать фокусы с российским марсианским зондом — особенно сейчас, когда мы зависим от ракет Роскосмоса, чтобы перевозить нас на построенную НАСА Международную космическую станцию».
Русскоязычный Интернет также откликнулся на слова руководителя Роскосмоса, однако реакция была двоякой: нашлись и сторонники теории «заговора» и те, кто видит в сказанной фразе угрозу дальнейшему развитию космических исследований. Ведь именно благодаря помощи НАСА и ЕКА (не говоря уже о множестве любителей астрономии по всему миру) удалось найти «Фобос-Грунт» и попытаться провести с ним сеанс связи. На борту станции, кроме российских, были установлены и зарубежные приборы, в том числе — эксперимент БИОФОБОС, начатый по инициативе Американского планетного общества. Да и не секрет, что научный космос в последние годы во многом выживал за счёт международной кооперации, основанной на многолетнем опыте работы. Но если вместо благодарности услышать плохо скрытое обвинение в злом умысле — какие связи смогут это выдержать?
Могут возразить, что НАСА — агентство гражданское, тогда как Владимир Поповкин наверняка имел в виду другие ведомства и, возможно, говорил даже не о «Фобос-Грунте». Безусловно. Но, к сожалению, в мире броских новостей и глобальных информационных сетей уже не до тонких различий в смыслах.
1. «Нам предстоит определиться с целесообразностью пилотируемых миссий» 09.01.2012 http://www.izvestia.ru/news/511 258
2. Russian Official Suggests Weapon Caused Exploration Spacecraft’s Failure, by Andrew E. Kramer, 10.01.2012 http://
Загрузка...