4.3. Радиолокация тел Солнечной системы

Марс-7
«М-73П» №51
Марс-7
ЗаказчикСоветская космическая программа
ПроизводительМашиностроительный завод имени С. А. Лавочкина
Задачиисследование Марса, посадка на планету
СпутникСолнца
Стартовая площадкаБайконур 81/23
Ракета-носительПротон-К / Блок Д 281-01
Запуск9 августа 1973 20:00:17 UTC
Выход на орбиту9 марта 1974
Длительность полёта212 суток
Сход с орбитыСвязь поддерживалась до 25 марта 1974
NSSDC ID1973-053A
SCN6776
Технические характеристики
Масса3880 кг (844 кг спускаемый аппарат)
Источники питанияОрбитальный аппарат — солнечные панели.

«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
  • 2 Задачи и цели полёта
      2.1 Пролётным аппаратом
  • 2.2 Спускаемым аппаратом
  • 3 Реализация проекта
  • 4 Полёт
      4.1 Управление полётом
  • 5 Выполнение программы полёта
      5.1 Научные результаты
  • 5.2 Результаты
  • 6 См. также
  • 7 Примечания
  • 8 Ссылки
  • 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.

    Марс 2000

    Марс-2000 – это судно на воздушной подушке, которое может использоваться для транспортировки людей по водной поверхности, а также над заснеженным грунтом или льдом.

    Марс-2000 – это судно на воздушной подушке скегового типа. На судне установлены надувные борты и скеги. В носовой и боковых частях судна установлены гибкие ограждения.

    Судно имеет необычный дизайн, его очертания чем-то напоминают самолет с широким фюзеляжем. Судно объединяет в себе ходовую рубку, удобный салон, моторный и багажный отсеки. Марс-2000 создан на основе последних разработок в области самолетостроения и судостроения. Форма судна близка к катамаранной за счет сочетания конструкции корпуса и скегов на бортах.

    Надувные борты и скеги являются некой «изюминкой» суден типа «Марс».

    Надувные борты и скеги помогают удерживать судно над водой благодаря гидростатическим силам, они обеспечивают непотопляемость и плавучесть судна. Также эти элементы конструкции способствуют ограничению выхода воздуха из воздушной подушки, также они создают клиренс и выполняют функцию кранцев.

    Конструкция надувных скегов выполнена таким образом, что позволяет изменять в них давление во время движения. Также для обеспечения дополнительной безопасности на судне имеется запасная камера, которая может быть использована в случае повреждения основной. Корпус выполнен из специального алюминиевого сплава 1561, также установлена пластмассовая надстройка и гибкие элементы из материала У1п1р/ап.

    Судно выполнено с учетом современных требований технической эстетики. Ходовая рубка находится в носовой части надстройки, для удобства она отделена от пассажирского салона специальной переборкой. Высадку пассажиров можно осуществлять через боковые двери, как с правого, так и с левого борта.

    Салон для пассажиров находится посредине надстройки и имеет размеры 4,5x3x2 м. Салон оборудован удобными креслами. Багажный отсек находится в кормовой части, там же находится и туалет, моторный отсек. В моторном отсеке находятся 4 воздушных нагнетателя (с их помощью происходит подача воздуха в воздушную подушку), главные двигатели, а также системы их обслуживания.

    Движительно-рулевой комплекс находится в кормовой части судна и состоит из двух воздушных винтов. Управление судном обеспечивается за счет системы вертикальных и горизонтальных рулей.

    Также на судне имеются якоря, устройства для швартовки и буксировки, подъема и спуска судна; судовые системы — кондиционер, вентиляторы, система отопления; средства противопожарной защиты, сигнальные огни, средства связи и навигации. Класс — *0 1,2/0,4 СВП. Все оборудование отвечает требованиям Правил Российского речного регистра.

    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.

    Радиолокации пора осваивать космос

    Радиолокации пора осваивать космос

    В 1946 году специалисты Венгрии и США впервые осуществили прием отраженных радиолокационных сигналов при облучении Луны. С тех пор спутница нашей Земли непрерывно изучается с помощью радиолокационных установок, которые непрерывно совершенствуются. Радиолокация помогла не только точно измерить расстояние до Луны, но и высказать целый ряд предположений о ее строении и характере поверхности. Нетрудно понять, насколько необходима была эта информация для посадки на поверхность Луны советских автоматических межпланетных станций и космических кораблей «Апполон» с исследователями на борту.

    В 1961 году ученым СССР, США и Англии удалось получить отраженные сигналы при радиолокации Венеры. В советской печати подробно освещались результаты этих работ, за которые коллектив ученых во главе с академиком В. В. Котельниковым был удостоен Ленинской премии.

    Дальнейшими этапами развития космической радиолокации были успешные опыты по исследованию Марса и даже Юпитера в 1963 году. Насколько трудно было осуществить эти эксперименты, позволяют судить такие цифры. Расстояние до Юпитера 1 200000 000 километров, задержка обратного сигнала 1 час 6 минут, время за которое накапливался слабый отраженный сигнал — свыше 20 часов. Представляете себе, сколько труда было вложено в создание такого чувствительного радиолокатора, который смог бы «поймать» цель, удаленную на такое огромное расстояние? И все-таки наши советские специалисты смогли решить и эту задачу.

    Ученые и радиоспециалисты США осуществили успешный эксперимент по радиолокации Солнца. И в этом случае слабый эхо-сигнал пришлось накапливать 17 минут. Значительное время для радиолокации, где счет идет на миллионные доли секунды. В этом эксперименте удалось получить данные о характере радиоизлучения Солнца, о движении массы солнечной короны и о скорости солнечного ветра.

    Всем, кто внимательно следит за ходом работ по исследованию космического пространства, должна быть известна та важная роль, которую играет радиолокация. Вывод космических кораблей на орбиту, слежение за траекторией их полета, мягкая посадка межпланетных станций и приземление космических кораблей с экипажем на борту, даже поиск уже приземлившихся или приводнившихся кораблей — вот далеко не полный перечень задач, выполняемых радиолокационными станциями.

    Сближение космических кораблей на орбите, стыковка, путешествие американского корабля «Апполон» к Луне и обратно показывают, какого высокого уровня достигла современная радиолокация.

    И, наконец, совсем недавно, в 1970 году, был проведен блестящий космический эксперимент, в ходе которого советская автоматическая станция «Луна-16» доставила на Землю образцы лунного грунта. Точность выведения станции на орбиту, управление ее полетом, организация бурения и возвращение «Луны-16» на Землю удивили всех, кто следил за ходом этого уникального эксперимента. Даже осторожные в оценках специалисты на этот раз в статьях и комментариях на страницах газет не скупились на восторженные отзывы.

    Значительная часть вполне заслуженных похвал должна быть отнесена и к радиолокации. С ее помощью специалисты контролировали запуск космического корабля, следили за совпадением истинной траектории с расчетной. Данные радиолокаторов послужили исходным материалом для расчета маневра коррекции траектории. Радиовысотомер помог станции осуществить мягкую посадку на поверхность Луны. Те же радиолокаторы, что провожали «Луну-16» в трудный полет, встретили ее на обратном пути и «привели» в точку приземления. Так что успешный исход грандиозного эксперимента — это подлинный триумф радиолокации.

    Все мы постепенно привыкаем к жизни в космическом веке. Информацию о запуске очередного спутника серии «Космос» с большим трехзначным номером теперь уже печатают где-то на третьей-четвертой страницах центральных газет. Вы помните заголовок сообщения о полете очередного космического корабля с экипажем на борту? «На работу в космос!» Рядом с привычным словом «работа» даже слово «космос» начинает терять свою романтическую окраску. Да, в приземном космосе человечество переходит к работе, а космические разведчики — беспилотные аппараты — уходят к другим планетам солнечной системы. На околоземных орбитах вспыхивают огни сварки, по Луне колесит деловитый исследователь — «Луноход-1». Эта очень симпатичная машина, в которой соединились и привычные для нас, землян, формы, и детали машин, созданные воображением фантастов, проводит механический и химический анализ лунных пород, изучает рельеф поверхности Луны, словом, трудится изо всех сил.

    Ну а как работает в космосе радиолокация? Мы уже говорили, что ни один запуск космического аппарата не обходится без участия радиолокационных станций. Но этим роль радиолокации не ограничивается. В недалеком будущем на космических орбитальных аппаратах предполагается устанавливать радиолокационные станции, которые позволят не только проводить научные исследования, но и помогут решить важные народнохозяйственные задачи.

    Некоторое представление об областях применения радиолокаторов может дать приводимый ниже перечень, составленный по материалам зарубежной печати.

    1. Сельское и лесное хозяйство: исследование плотности растительного покрова, распределение лесных массивов, лугов и полей, определение вида почв, их температуры и влажности, контроль за состоянием ирригационных систем, обнаружение пожаров.

    2. География: определение структуры землепользования, распределение и состояние транспорта и систем связи, развитие систем переработки природных ресурсов, топография и геоморфология.

    3. Геология: определение состава пород и их структуры, стратиграфия осадочных пород, поиск минеральных месторождений, отработка техники разведки полезных ископаемых.

    4. Гидрология: исследование процессов испарения влаги, распределение и инфильтрация осадков, изучение стока грунтовых вод и загрязнения водных поверхностей, определение характера снегового и ледового покрова, наблюдение за водным режимом главных рек.

    5. Океанография: определение рельефа волнующейся поверхности морей и океанов, картографирование береговой линии, наблюдение за биологическими явлениями, проведение ледовой разведки.

    Пока еще очень трудно говорить о конкретных схемах космических радиолокаторов, которые будут проводить эти исследования, но уже сейчас можно представить тот огромный объем работы, который им предстоит выполнить.

    Если Вы на основании приведенного перечня прикинете, хотя бы приблизительно, сколько людей так или иначе связано с радиолокацией, то наберется довольно большая армия людей, которые знают, что такое радиолокатор, как он работает и что он может сделать. Но значительно большее число людей ежедневно сталкивается с радиолокацией, даже и не подозревая, что…

    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.

    Место отправления на Марс

    полет на марс, высадка на марс, посадочный модуль

    Вид с посадочного модуля Phoenix

    Многие любители космоса интересуются, какое же расстояние от Луны до Марса, и это неспроста. Дело в том, что будущие экскурсии на Марс, в одной из которых может быть примете участие и вы, вероятнее всего будут осуществляться именно с поверхности Луны. Однако невозможно установить точное расстояние, ведь планеты находятся в постоянном движении. Кроме того, условное расстояние от Марса до Луны принято считать по расстоянию до Земли. Погрешность будет измеряться в тысячах километров и важна только для специалистов, планирующих ваш полет. Примерное расстояние может составить от 55 до 400 млн км в зависимости от удаленности планет друг от друга. Сколько же лететь до Марса в таком случае? От 5 месяцев до полутора лет.

    карта марса, полет на марс, джованни скиапарелли

    Карта Марса, составленная Джованни Скиапарелли

    Огромный вклад в исследования Марса внес известный астроном Джованни Скиапарелли. Он первым описал наличие морей и каналов на Марсе, которые в действительности являются участками суши. Его многочисленные наблюдения и описания красной планеты положили начало абсолютно новой эпохе в исследовании не только Марса, но и других планет, и дали мощный толчок для последующего освоения космоса.

    А каким будет ваш полет на Марс, уважаемые читатели? Вы уже выбрали достопримечательности, которые хотите посетить? Рассказывайте об этом в комментариях, делитесь статьей с друзьями и не забывайте подписываться на обновления сайта, чтобы не пропустить ничего интересного. Это была вторая часть материала, посвященного Марсу. С первой вы можете ознакомиться по ссылке.

    Примечания

    1. 12
      [1] Архивная копия от 23 июля 2020 на Wayback Machine Космические аппараты серии М-73
    В этой статье использованы только первичные либо аффилированные источники.

    Информация должна быть основанной на независимых вторичных источниках, иначе могут появиться сомнения в нейтральности или значимости информации, в результате чего она может быть удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на вторичные авторитетные источники.

    Рейтинг
    ( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями: