Первый Штурм Марса

Далее после Луны, были осуществлены также впервые в мире межпланетные полёты к планетам Марс и Венера. Их осуществили соответственно АМС «Марс» и «Венера».
«Марс-1» запущен 1.11.1962; масса 893,5 кг, длина 3,3 м, диаметр 1,1 м.


Соколов, Леонов. "К Марсу"

Полет «Марс-1» дал новые данные о физических свойствах космического пространства между орбитами Земли и Марса (на расстоянии от Солнца 1-1,24 а. е.), об интенсивности космического излучения, напряженности магнитных полей Земли и межпланетной среды, о потоках ионизованного газа, идущего от Солнца, и о распределении метеорного вещества (космический аппарат пересек 2 метеорных потока). Последний сеанс состоялся 21.3.1963 при удалении аппарата от Земли на 106 млн. км. Сближение с Марсом наступило 19.6.1963 (от Марса около 197 тыс. км), после чего «Марс-1» вышел на гелиоцентрическую орбиту с перигелием ~148 млн. км и афелием ~250 млн. км.
«Марс-1» не достиг планеты, но дал бесценный опыт управления аппаратом на межпланетных расстояниях, астронавигации, а также добыл очень ценные данные о состоянии межпланетной среды. Последующие пуски АМС как у нас, так и в США, были уже в значительной степени подготовлены опытом полёта первой АМС – «Марс-1».



Марс-2


«Марс-2» и «Марс-3» запущены 19 и 28 мая 1971 года, совершили совместный полет и одновременные исследования Марса. Вывод на траекторию полета к Марсу осуществлен с промежуточной орбиты искусственного спутника Земли последними ступенями ракеты-носителя. Конструкция и состав аппаратуры «Марс-2» и «Марс-3» существенно отличаются от «Марс-1».




Фото автоматической межпланетной станции «Марс-3», осуществившая с орбиты искусственного спутника Марса комплексную программу исследования планеты.

Спускаемый аппарат станции впервые в истории в декабре 1971 г. совершил мягкую посадку на ее поверхность. Масса «Марс-2» («Марс-3») 4650 кг, конструктивно они аналогичны, имеют орбитальный отсек и спускаемый аппарат. Основные устройства орбитального отсека: приборный отсек, блок баков двигательной установки, корректирующий ракетный двигатель с узлами автоматики, солнечные батареи, антенно-фидерные устройства и радиаторы системы терморегулирования. Спускаемый аппарат оборудован системами и устройствами, обеспечивающими отделение аппарата от орбитального отсека, переход его на траекторию сближения с планетой, торможение, спуск в атмосфере и мягкую посадку на поверхность Марса. Спускаемый аппарат был снабжен приборно-парашютным контейнером, аэродинамическим тормозным конусом и соединительной рамой, на которой размещен ракетный двигатель. Перед полетом спускаемый аппарат был подвергнут стерилизации. Предполагалось, что на Марсе может быть своя форма жизни, которая может пострадать от нашей, земной.

В спускаемом аппарате была установлена аппаратура для измерения температуры и давления атмосферы, масс- спектрометрического определения состава атмосферы, измерения скорости ветра, определения химического состава и физико-механических свойств поверхностного слоя, а также получения панорамы с помощью ТВ камер. Полет космического аппарата к Марсу продолжался более 6 месяцев, с «Марс-2» проведено 153, с «Марс-3» - 159 сеансов радиосвязи, получен большой объем научной информации. На расстояния установка орбитального отсека, и космический аппарат «Марс-2» перешел на орбиту искусственного спутника Марса с периодом обращения 18 ч. 8 июня, 14 ноября и 2 декабря 1971 года проведены коррекции орбиты «Марс-3». Отделение спускаемого аппарата осуществлено 2 декабря в 12 ч 14 мин по московскому времени на расстоянии 50 тыс. км от Марса. Через 15 мин, когда расстояние между орбитальным отсеком и спускаемым аппаратом было не более 1 км, аппарат перешел на траекторию встречи с планетой. Спускаемый аппарат двигался 4,5 ч к Марсу и в 16 ч 44 мин вошел в атмосферу планеты. Спуск в атмосфере до поверхности продолжался немногим более 3 мин.

Спускаемый аппарат совершил посадку (опять впервые в мире!) в южном полушарии Марса в районе с координатами 45° ю. ш. и 158° з. д. На борту аппарата был установлен вымпел с изображением герба СССР. Орбитальный отсек «Марс-3» после отделения спускаемого аппарата двигался по траектории, проходящей на расстоянии 1500 км от поверхности Марса. Тормозная двигательная установка обеспечила переход ее на орбиту спутника Марса с периодом обращения ~12 сут. 19 ч. 2 декабря в 16 ч 50 мин 35 с началась передача видеосигнала с поверхности планеты. Сигнал был принят приемными устройствами орбитального отсека и в сеансах связи 2-5 декабря передан на Землю.

Орбитальные отсеки космических аппаратов свыше 8 месяцев комплексно исследовали Марса с орбит его спутников. Орбитальный отсек «Марс-2» совершил 362 оборота, «Марс-3» - 20 оборотов вокруг планеты. Исследования свойств поверхности и атмосферы Марса по характеру излучения в видимом, инфракрасном, ультрафиолетовом диапазонах спектра и в диапазоне радиоволн позволили определить температуру поверхностного слоя, установить ее зависимость от широты и времени суток; на поверхности выявлены тепловые аномалии; оценены теплопроводность, тепловая инерция, диэлектрическая проницаемость и отражательная способность грунта; измерена температура северной полярной шапки (ниже -110 °С). По данным о поглощении инфракрасной радиации углекислым газом получены высотные профили поверхности по трассам полета. Определено содержание водяного пара в различных областях планеты (примерно в 5 тыс. раз меньше, чем в земной атмосфере). Измерения рассеянной ультрафиолетовой радиации дали сведения о структуре атмосферы Марса (протяженность, состав, температура). Методом радиозондирования определены давление и температура у поверхности планеты. По изменению прозрачности атмосферы получены данные о высоте пылевых облаков (до 10 км) и размерах пылевых частиц (отмечено большое содержание мелких частиц - около 1 мкм). Фотографии позволили уточнить оптическое сжатие планеты, построить профили рельефа по изображению края диска и получить цветные изображения Марса, обнаружить свечение атмосферы на 200 км за линией терминатора, изменение цвета вблизи терминатора, проследить слоистую структуру марсианской атмосферы.

«Марс-4,-5, -6 и -7» запущены 21, 25 июля, 5 и 9 августа 1973 года. Впервые полет по межпланетной трассе одновременно совершили четыре космических аппарата. «Марс-4» и «Марс-5» предназначались для исследования Марса с орбиты искусственного спутника Марса; «Марс-6» и «Марс-7» имели в своем составе спускаемые аппараты. Вывод космического аппарата на траекторию полета к Марсу осуществлен с промежуточной орбиты искусственного спутника Земли. На трассе перелета с космического аппарата регулярно проводились сеансы радиосвязи для измерения параметров движения, контроля состояния бортовых систем и передачи научной информации.

Одновременно с полётом наших «Марс-2» и «Марс-3» совершал свой полёт и космический аппарат США «Маринер». В отличие от наших, на его борту не было спускаемых аппаратов, и его программа исследований была не в пример более скромная, чем советская. Тем не менее, «вскладчину», советские и американские учёные получили с Марса довольно большой массив информации.

Венера

Венера-1

Первыми АМС, достигшими поверхности планеты Венера были также наши АМС «Венера».
Если относительно Марса были очень большие ожидания весьма фантастического характера, то относительно Венеры, никто ничего не мог сказать определённого. Эта планета закрыта плотным покрывалом облаков, как сейчас выяснилось, толщиной несколько десятков километров, и об условиях на её поверхности никто ничего сказать определённого не мог. Чтобы хоть что-то узнать, надо было послать туда космический аппарат, который бы мог достичь поверхности и передать на землю результаты измерений.


Первые два АМС «Венера» были запущены для «разведки пути» соответственно 12.2.1961г. и 12.11.1965г.
Первый прошёл на расстоянии 100 000 км от планеты, а второй на расстоянии 24 000 км.
Космический аппарат «Венера-3» был запущен 16.11.1965 уже с целью достижения поверхности планеты Венера; масса аппарата - 960 кг. Меньшие размеры аппарата по сравнению с «марсианскими» объясняется тем, что Венеру достичь несколько труднее, чем Марса.
Венера-3 имела на своём борту спускаемый аппарат. Посадка на поверхность планеты была предусмотрена с помощью парашютной системы. На борту этого аппарата, как и в случае первых «Лунников» и «Марсов», направляемых впервые в мире к поверхности иного небесного тела, находился вымпел с гербом СССР. Мы и Венеру застолбили первыми!
1.3.1966 космический аппарат достиг поверхности Венеры, осуществив первый в мире перелет на другую планету. Обратите внимание, что Венера, оказалась именно первой планетой, поверхность которой достиг аппарат с Земли! Достижение поверхности Марса было гораздо позже.

Однако, спускаемый аппарат попал в условия, которые никто не мог даже предположить – атмосфера Венеры оказалась неизмеримо более глубокой и жаркой, чем допускали самые смелые ученые. Даже те «особо зверские» параметры атмосферы, которые заложили в создание спускаемого аппарата наши инженеры, оказались многократно перекрыты. Связь со спускаемым аппаратом прервалась до того, как он достиг поверхности – возросшее давление атмосферы и рост температуры вывело из строя аппаратуру. Тоже случилось и со спускаемым аппаратом Венеры-4.

Венера-4

Следующие спускаемые аппараты наших «Венер» были рассчитаны уже исходя из полученных данных. «Венера-5» и «Венера-6» запущены соответственно 5 и 10 января 1969 года; масса аппаратов по 1130 кг. Аппараты снабжены упрочненными спускаемыми аппаратами массой 405 кг с расширенным составом научной и измерительной аппаратуры для продолжения исследований межпланетной среды и атмосферы Венеры.
Спускаемый аппарат «Венеры-5» достиг поверхности в рабочем состоянии, но как впоследствии оказалось, сел он высоко в горах на плато. При радиопросвечивании атмосферы этого небесного тела уже в восьмидесятые годы, оказалось, что на Венере удивительно высокие, по сравнению с земными аналогами, горы.

Последующие пуски наших АМС «Венера» были регулярными - примерно один пуск в синодический период Венеры. Все АМС несли на себе спускаемые аппараты.

Но уже «Венера-9» и «Венера-10» - были космическими аппаратами нового типа.
«Венера-9» запущен 8.6.1975, «Венера-10» - 14.6.1975. Масса аппаратов 4936 и 5033 кг (масса каждого спускаемого аппарата с теплозащитным корпусом 1560 кг). «Венера-9» и «Венера-10» включают в себя космический и спускаемый аппарат. Основной силовой элемент космического аппарата - блок баков, на нижнем днище которых закреплены ракетные двигатели, на верхнем - приборный отсек, выполненный в форме тора. В верхней части космического аппарата находится переходник для крепления спускаемого аппарата. В приборном отсеке размещены системы управления, терморегулирования и другое оборудование. Спускаемый аппарат имеет прочный корпус сферической формы (рассчитан на внешнее давление 10 МПа), покрытый внешней и внутренней теплоизоляцией. В верхней части к спускаемому аппарату крепится аэродинамическое тормозное устройство, в нижней - торовое посадочное устройство.



Автоматическая межпланетная станция «Венера-10» - станция нового поколения, выведенная в октябре 1975 г. на орбиту искусственного спутника Венеры и передавшая первые панорамные изображения поверхности планеты Венера.


В спускаемом аппарате установлены приборы радиокомплекса, оптико- механическое ТВ-устройство, аккумулятор, блоки автоматики, средства терморегулирования, научные приборы. Спускаемый аппарат помещен внутри теплозащитного корпуса сферической формы (диаметр 2,4 м), защищающего его от высоких температур на всем участке торможения. В полете с «Венеры-9» и «Венеры-10» было проведено по две коррекции траектории. За двое суток до подлета к планете от космических аппаратов были отделены спускаемые аппараты, которые совершили мягкую посадку (22 и 25 октября 1975 года) на невидимую в это время с Земли освещенную сторону Венеры. После отделения спускаемых аппаратов космические аппараты были переведены на пролетные траектории, а затем выведены на орбиты искусственных спутников планеты.
Они же стали первыми ИСВ (искусственными спутниками Венеры).
С борта их спускаемых аппаратов были впервые получены изображения поверхности Венеры.




Фото поверхности Венеры



Схема посадки СА АМС «Венера-13 и -14» 1 Разделение СА и ОА за 2 сут до подлета к Венере. 2 Вытяжной парашют. 3 Вход в атмосферу Венеры, баллистический спуск. 4 Парашют увода. 5 Отстрел крышек парашютных отсеков, ввод вытяжного парашюта и парашюта увода. 6 Отвод верхней теплозащитной оболочки, ввод тормозного парашюта. 7 Тормозной парашют. 8 Отстрел нижней теплозащитной оболочки. 9 Отстрел тормозного парашюта. 10 Посадка. 11 Земля. 12 ОА, используемый как ретранслятор.

«Год в звездолёте»

Очевидно, что часть экспериментов в замкнутом пространстве можно было провести на Земле.

Таких экспериментов на Земле было сделано несколько в 60-70 гг. В одном из экспериментов, трое людей провели в такой станции целый год, один из участников написал об этом книгу: «Год в звездолёте».. Эти эксперименты были не только проведены впервые в мире, но и задолго до шумно разрекламированного, но провального эксперимента американцев в конце 90-х, под названием «Биосфера-2».

Советские эксперименты, проведённые ещё в шестидесятые, дали бесценный научный материал, который позволил выделить целый ряд технологий построения систем жизнеобеспечения для межпланетного пилотируемого перелёта и создания долговременных баз в космосе, на Луне и планетах.

Опыт её эксплуатации был в целом успешным, но он омрачился катастрофой при посадке корабля с экипажем этой, первой в мире, орбитальной станции. Из-за аварийной разгерметизации спускаемого аппарата космонавты погибли.

Уже на этой стадии цели и задачи, решаемые американской космической программой и советской, стали существенно расходиться. Советская программа была нацелена на последовательное, непрерывное освоение Космоса. Важной ступенью было создание Большой Орбитальной Станции. Полёт человека на Луну, здесь выпадал из этой последовательности. На этом этапе освоения космоса он мог быть только рекордом ради рекорда.

Первая экспедиция на Луну в Советском Союзе планировалась не как разовое мероприятие, как в США, а как первый шаг по созданию постоянно действующей, научно-исследовательской станции на Луне. Накопив значительный опыт антарктических санно-тракторных экспедиций, Советский Союз серьёзно рассчитывал применить его и на Луне.

Масса полезной нагрузки, которую могла вывести Н-1 на низкую орбиту была меньше, чем американская «Сатурн-5». Если «Сатурн-5» мог вывести 100 тонн, то Н-1 – 95тонн. Отсюда и несколько более скромные параметры.

Последняя схема полёта значительно отличалась от американской – экспедиция обеспечивалась не одним, а двумя пусками Н-1. Первым пуском на окололунную орбиту доставлялся спускаемый аппарат, предназначенный только для перелётов «орбита Луны - поверхность Луны – орбита Луны». Вторым – непосредственно экспедиционный корабль для перелёта на орбиту Луны и обратно. При такой схеме можно было доставить не только значительно большее количество людей на Луну (всего в экспедиции планировалось до 8 человек!), но и значительно большее количество грузов на саму Луну. Это сильно удорожало экспедицию, но и резко повышало её эффективность как за счёт значительного увеличения сроков пребывания экспедиции на Луне, так и за счёт возможности проведения гораздо большего количества экспериментов и исследований. В конечном счёте всё равно планировалось создание постоянно действующей станции на Луне. Посадочные модули должны были стать первыми же помещениями будущего Лунного городка. Подобная схема предполагалась и для программы освоения Марса.

Аварии при испытании Н-1, как заключила комиссия, были результатом «недоведённости» двигателей – из-за спешки (из-за слишком позднего решения об участии СССР в «Лунной гонке») полный цикл разработки и испытаний двигателей для Н-1 был скомкан. Из-за этого, уже в семидесятые, программу создания ракеты Н-1 свернули, хотя она и была практически создана. Посчитали, что американцы к тому времени уже и так опередили СССР, поэтому можно было со спокойной совестью вернуться к генеральному плану поэтапного исследования и освоения космического пространства, а пилотируемый полёт на Луну оставить на то время, когда будет в нем прямая необходимость.

Орбитальные станции

Для этих транспортных кораблей нужны были «порты» – орбитальные станции, возле Земли и Луны. Таким образом, околоземные орбитальные станции, становились первой ступенькой, длинной лестницы в космос, ведущей к созданию постоянной научно-исследовательской станции на Луне. И сам путь к этой самой станции становился вполне ясным.

Полноценное функционирование орбитальных станций было отработано стыковкой двух КК «Союз». После их успешного полёта стало вполне возможным создание полноценной орбитальной станции. Первой станцией стала станция «Салют».




Стыковка "Салют-1" и "Союз-11"


Далее с небольшим перерывом были станции «Салют-3,-4,-5,-6». Был также и «Салют-2» но он летал полностью в беспилотном автоматическом режиме. Станции «Салют 6 и 7» имели два стыковочных узла, что позволяло пристыковывать к станции сразу два аппарата. Эти аппараты могли быть: пилотируемыми кораблями типа «Союз», транспортными грузовыми типа «Прогресс»,




Фото грузового КК «Прогресс-10»


и тяжёлыми космическими аппаратами, выполненными на основе проекта «Алмаз».




В сборочном цеху кораблей "Прогресс"


Пристыковав модуль, который сравним по массе с самой орбитальной станцией, СССР вплотную подошла к разработке больших модульных орбитальных станций. Эта идея была полностью реализована при создании станции «Мир-1».


Фото «Мир-1»
Станция «Скайлэб» против «Салютов».

Американцы в то время, под впечатлением от успеха советского проекта орбитальной станции, также запустили свою орбитальную станцию - «Скайлэб» («Небесная лаборатория»), которая была значительно больше по размерам -90 т и планировалась как значительно более долговечная, чем станции запускаемые в СССР.

Как обычно с американцами, пропагандистского щума вокруг этой станции было просто немерено, а результат, по сравнению с советским, был ничтожным из-за грубых конструктивных просчётов и слабого планирования. В результате изрядную часть времени экспедиции на станцию «Скайлэб», занимались не научными экспериментами, а борьбой за собственное существование и ремонтом станции. Например, время всей первой экспедиции на «Скайлэб» было потрачено даже не на восстановление её работоспособности, а на спасение от гибели.

Заняться научными экспериментами американцы смогли только с середины второй экспедиции из трех.

Интересное дело, но специалисты по идеологическим диверсиям успешно запустили среди нашей интеллигенции дезу именно этого характера, но про наши орбитальные станции! Как водится, провалившись сами, американцы оболгали конкурентов и… для тупиц среди «кухонной интеллигенции» в СССР это сработало. Ну очень сильно колол глаза фактический провал программы «Скайлэб» на фоне успешно и без перерывов осуществляемой программы орбитальных станций в Советском Союзе.

Первое: существенное удешевление всех экспедиций для обслуживания орбитальной станции. Очевидно, чем дольше человек находится на орбите, тем меньше надо запусков.

Последняя советская космическая станция Мир была затоплена по указанию В.В.Путина. Все бесценные научные материалы исследований советских космических станций за более чем 30 лет были безвозмездно переданы американцам.

К тому же они все имели существенный недостаток – эти ракеты-носители были одноразовыми, что для создания баз на Луне и планетах является чудовищно дорогим удовольствием.

Следовало существенно сократить стоимость доставки грузов на окололунную орбиту. Для этого необходимо было создать аппарат многоразового использования, космический буксир, который бы таскал грузы с околоземной орбиты на орбиту окололунную. И нужны были такие двигатели, которые бы выполняли эти же действия, но со значительно меньшими затратами.

Было предложено очень много вариантов с электроракетными двигателями, которые бы питались от ядерного реактора или больших по площади солнечных батарей. Но у них есть очень большой недостаток – малая тяга, которая обрекала на очень долгие «раскрутки» такого аппарата на околоземной орбите, чтобы сообщить ему достаточной скорости для достижения Луны. Двигаясь по спирали, они вынуждены были очень долго находиться внутри радиационных поясов Земли, для грузов это еще приемлемо, но для перелётов людей нужны были двигатели с большей тягой.
Такие характеристики были только у упомянутых выше ядерных ракетных двигателей.




ЯРД РД

Как говорилось ранее, существует три типа ЯРД. Твёрдофазный(ТФ) жидкофазный (ЖФ)и газофазный (ГФ) Наиболее отработанным, и готовым для использования в реальных проектах освоения космоса был первый тип. В США это ЯРД «Нерва-2» у нас – ЯРД РД 0411 и «Байкал-1» производства НПО «Луч». В первом типе делящееся вещество (уран, плутоний) находятся в твёрдом состоянии, и поэтому этот тип и получил своё название – ТФ ЯРД. Лучший ТФ ЯРД из созданных в мире – наш, советский. В отличие от «Нерва-2» с его 8 км/с, наш обеспечивает скорости истечения до 9,5 км/с, к тому же более надёжен и компактен.


Жидкофазный ЯРД можно рассмотреть как переходную ступень к ГФ ЯРД, который даст почти полную свободу передвижения в пределах Солнечной системы – путешествие к самой дальней планете Солнечной системы – Плутону заняло бы около 2 лет. В настоящее время при использовании химических двигателей такая экспедиция затянулась бы на десятилетия, что совершенно неприемлемо. Решение технологических проблем ГФ ЯРД ставил вопрос о полете роботов-автоматов к ближайшим звездным системам, соседям Солнца.

Как же такое было сделано в СССР и США (для сравнения)? Американцы пошли в области создания ядерного двигателя напролом – они создавали полномасштабную модель ЯРД и испытывали его. Денег на это отпускалось в США огромное количество, поэтому учёные там и не задумывались особо об их экономии.
В СССР, который с самого начала планировался как оптимальная система, все было иначе.

Чтобы сделать двигатель, наши инженеры нашли самый экономичный и самый эффективный способ его создания. Они не стали делать полномасштабную модель. Но стали делать маленькие отдельные части этого двигателя и испытывать его во взаимодействии со специально созданным для этих целей экспериментальным Импульсным Графитовым Реактором (ИГР).

Так же поступили и при разработке газофазного ЯРД. К сожалению, последняя разработка была прервана на финальной стадии. Но тем не менее, при возобновлении финансирования этого проекта, газофазный ЯРД будет создан в кратчайшие сроки.

Его характеристики обсуждать рано – работа не доведена до конца, но то, что создавалось, имело проектные скорости истечения газов в 20-40 км/с. Ничего подобного ни у кого в мире не было и близко.

На фото – полностью подготовленная для испытаний ампула газофазного ЯРД. Кстати, существует и конкретный проект того же газофазного ЯРД с комбинированной стабилизацией делящегося вещества в камере позволяет достичь и вовсе фантастических характеристик – скорости истечения до 70 км/с. ЯРД. Такой ЯРД даст вообще полную свободу по перелётам внутри Солнечной Системы. Но это проект не для нынешнего политического режима. Режима предателей и уничтожителей страны.

С запуском первого Искусственного Спутника Земли работы по созданию таких двигателей были поставлены на промышленную основу. Обладая скоростями истечения в сотни и тысячи километров в секунду, они теоретически могли бы разогнать аппарат до скоростей ранее невиданных, доставить грузы за вполне приемлемые сроки до самых дальних уголков

Солнечной системы. Очень важно и то, что по сравнению с химическими, они обладали огромной экономичностью. Но у них был также и существенный недостаток – большое потребление электроэнергии, что означало необходимость наличия на борту очень мощной и компактной электростанции. Такая электростанция, также как и ЯРД, была создана - ядерный реактор серии «Топаз».

Аналогичные же работы велись и в США - реакторы класса SNEP.Но, по признанию самих американских учёных, наш «Топаз» по своим характеристикам далеко обогнал штатовские аналоги. Мы и здесь были первыми в космических технологиях.

Электростанцией могли быть и солнечные батареи. Но для этого эти батареи должны иметь очень высокий КПД. Наши советские учёные решили и эту проблему, намного обогнав в этом, своих американских коллег. В семидесятые годы были разработаны солнечные батареи с фантастическим по тем временам КПД – 25% на основе арсенида галлия, которые впоследствии применялись для электропитания на наших орбитальных станциях «Салют-7» и «Мир-1».