Трудная дорога на Марс

Авария марсианского посадочного модуля «Скиапарелли» все еще расследуется, но по приходящим новостям главным подозреваемым становится программное обеспечение — парашют был сброшен на 41 секунду раньше, посадочные двигатели проработали всего три секунды, и бортовой компьютер, уверенный, что уже стоит на поверхности, даже успел включить научные приборы. Увы, созданные для работы на поверхности, они не смогли собрать полезных данных во время падения с высоты 2-4 километра. Дорога на Марс никогда не была легкой, и успехи последних лет не гарантируют, что и последующие миссии так же будут успешны. Скорее, если опираться на историческую статистику, вероятность успеха марсианской миссии равна примерно одной второй. Всего человечество успело отправить на Марс более 50 аппаратов. Из них не выполнили свою задачу примерно 30 (в зависимости от критериев аварии и способов подсчетов аппаратов получаются разные цифры). На каких же этапах и как они погибали?

Не вышли на орбиту

Первый этап долгого и нелегкого пути на Марс состоит в том, что аппарат выходит на орбиту Земли. Ракеты-носители никогда не будут на 100% надежными, поэтому у каждого марсианского зонда будет шанс потерпеть аварию по их вине.

У советской космонавтики были довольно простые правила сокрытия неудач — если аппарат не выходил на орбиту, то его запуск никак не объявлялся. Если он не мог уйти с орбиты к цели, то его называли «Спутник-» или «Космос-», и сообщали в СМИ, что запуск успешен. И только если межпланетная станция уходила к цели, то ей давали имя по цели полета и номеру по порядку, например, «Марс-1». Поэтому некоторые аппараты получали названия позже, и сейчас известны под несколькими названиями сразу.




1М №1 и 2, они же Марс 1960А и B, стартовавшие в октябре 1960 года, не смогли выйти на околоземную орбиту. Это были однотипные аппараты, задачей которых были исследования Марса с пролетной траектории. В качестве ракеты-носителя использовалась РН «Молния». В одном случае отказала система управления, в другом — двигатель третьей ступени, и оба аппарата поднялись на высоту выше 100 км только на несколько минут.




2М №521 и 522, они же Марс 1969А и B должны были впервые выйти на орбиту вокруг Марса. Они были запущены в марте и апреле 1969 года на РН «Протон». В первом случае разрушился двигатель третьей ступени, и аппарат упал на Алтае, а во втором случае пожар на первой ступени привел к потере управления, аварийному выключению двигателей и падению ракеты-носителя недалеко от старта.




Mariner 8 был одним из двух аппаратов, задачей которых также был первый в истории выход на орбиту вокруг Марса, и был запущен 9 мая 1971 года Но ему тоже не повезло — вторая ступень сразу после включения стала раскачиваться. Когда колебания усилились настолько, что превратились в кувыркание, топливо перестало поступать в двигатель, и ступень с полезной нагрузкой упала в Атлантический океан. Последующее расследование показало, что виновником аварии, скорее всего, стал один диод в цепи усилителя контура системы управления, ответственной за тангаж. Повреждение при монтаже или ремонте не было отловлено на предстартовых тестах, и копеечная деталь убила дорогую межпланетную станцию. Первым вышел на орбиту Марса собрат погибшего, Mariner 9, всего за несколько дней до советских «Марсов» -2 и -3. А Mariner 8 на 2016 год является последней американской межпланетной станцией, потерянной при выведении.

Не ушли с земной орбиты

Как правило, марсианские зонды выходили на промежуточную орбиту вокруг Земли, и уже оттуда разгонялись к Марсу. И не всем это удалось. Из-за того, что промежуточная орбита выбиралась достаточно низкой (это позволяло экономить топливо), эти зонды быстро тормозились и сгорали в атмосфере.




2МВ-4 № 1, он же Марс 1962А, должен был заснять Марс с пролетной траектории и стартовал 24 октября 1962 года. Его должен был отправить к Марсу разгонный блок Л (на фото), но у него на 17 секунде работы разрушился двигатель. Обломки разгонного блока на фоне обострения Карибского кризиса американские радары даже было приняли за баллистические ракеты, но, к счастью, обошлось, и мирная межпланетная станция не стала причиной Третьей мировой войны.

Похожая судьба постигла Марс 2МВ-3 № 1 (Марс 1962B). Старт 4 ноября 1962 прошел успешно, но после включения двигателя разгонного блока программно-временное устройство из-за вибраций преждевременно подало сигнал на выключение двигателя, оставив станцию на низкой земной орбите.




А Космос-419 подвели люди, готовившие к полету разгонный блок Д, стоящий на «Протоне». Станция стартовала 10 мая 1971 года, но из-за ошибки в разряде при программировании бортового компьютера запуск двигателя должен был состояться через сто пятьдесят часов вместо десятков минут, и связка разгонного блока с межпланетной станцией сгорела в атмосфере.

Блок Д также подвел станцию «Марс-96» (запуск 16 ноября 1996 года), которая должна была стать самой тяжелой и самой амбициозной. Причина того, что маневр не был выполнен, неизвестна.




Станция «Фобос-Грунт» (стартовала 9 ноября 2011) должна была разгоняться с низкой околоземной орбиты своими силами. Для этого на нее поставили модифицированный разгонный блок «Фрегат». Но из-за перезагрузки бортового компьютера, вызванной не то тяжелой заряженной частицей, не то ошибкой при программировании, двигатель не включился. Попытки связаться с зондом также успеха не имели, и, спустя два месяца, станция сгорела в атмосфере.

Не долетели до Марса работоспособными

Перелет к Марсу занимает примерно полгода в зависимости от расположения планет и скорости зонда. За это время многое может случиться, и много аппаратов пролетели в районе Марса мертвыми.




Первым к Марсу отправился стартовавший 1 ноября 1962 года «Марс-1», однотипный упомянутым выше 2МВ. Но сразу после выведения на отлетную траекторию аппарат оказался «смертельно болен» — в одном из клапанов системы ориентации началась утечка. Чтобы аппарат не был потерян прямо сейчас, его закрутили. В таком режиме солнечные батареи были постоянно направлены на Солнце, но ориентировать направленную антенну и производить коррекции траектории было невозможно. Последний сеанс связи состоялся на расстоянии 106 миллионов километров, что тогда было рекордом. «Марс-1», вполне возможно в работоспособном состоянии, пролетел мимо Марса 19 июня 1963 года на расстоянии 193 тысячи километров, но с ним не было никакой возможности связаться.




Стартовавший 5 ноября 1964 года Mariner 3 можно отнести и к этой категории аварий, и к предыдущей. Он оказался заперт под не сброшенным обтекателем. Дополнительная масса привела к нерасчетной траектории в миллионах километров от Марса, но это было неважно, потому что «Маринер-3» не смог раскрыть солнечные панели, и спустя восемь часов у него сели аккумуляторы.




Грустная история приключилась с «Зондом-2», который мог бы стать «Марсом-2». Станция успешно стартовала 30 ноября 1964 и вышла на траекторию к Марсу. Но после отделения от разгонного блока не раскрылась одна из солнечных панелей. Предполагая неудачу миссии, станцию назвали «Зондом», мол, она только отрабатывает технологии дальних полетов, а научные задачи являются попутными. Спустя две недели панель сумели раскрыть, встряхивая станцию, но время для коррекции траектории уже было упущено, да и приборы плохо пережили пониженное электропитание и стали отказывать. Последний сеанс связи с «Зондом-2» прошел в мае 1965 года, и он пролетел мимо Марса 6 августа того же года.




Запущенный в июле 1988 года «Фобос-1» летел к спутнику Марса, Фобосу. Спустя полтора месяца из-за ошибки наземного центра управления полетами аппарат потерял ориентацию на Солнце. Связь с ним установить не удалось, и аккумуляторы станции быстро сели, выведя ее из строя уже окончательно.

К этой же группе при желании можно отнести однотипный «Фобос-2», связь с которым пропала уже на финальных этапах сближения с Фобосом и после выполнения довольно большой научной программы.




Всего за три дня до выхода на орбиту Марса была потеряна связь с аппаратом Mars Observer. Предположительно, из-за неправильной конструкции клапана в топливной системе скопились пары топива и окислителя, которые взорвались при попытке выполнить обычную коррекцию траектории, разрушив аппарат.




Зонд «Нодзоми», стартовавший в 1998 году, погиб после долгой и героической борьбы. Сначала прошел нештатно пролет мимо Земли — из-за отказавшего клапана приращение скорости было меньше, чем надо, а топлива было потрачено больше. Но японский ЦУП не сдался — была рассчитана траектория, которая все-таки приведет «Нодзоми» на Марс, пусть и на четыре года позже. Но при подлете к Земле для еще одного гравитационного маневра станция попала под солнечную вспышку, которая вызвала замыкание в электросистеме. Сломался подогреватель, и топливо замерзло. Оно оттаяло достаточно, чтобы станция вышла на траекторию к Марсу после еще двух пролетов Земли, но при подлете к Марсу окончательно замерзло. Лишенный возможности маневрировать «Нодзоми» пролетел в 1000 км от Марса 9 декабря 2003 года.

Не смогли выйти на орбиту/траекторию посадки

Долететь до Марса — это еще далеко не все. Надо выйти на нужную орбиту, если вы — орбитальный зонд, или войти в атмосферу под нужным углом, если вы — посадочный аппарат.




Из-за программной ошибки бортовая ЭВМ «Марса-2» дала команды на неправильную ориентацию спускаемого аппарата. Поэтому он вошел в атмосферу Марса 21 ноября 1971 года под большим углом, чем нужно, и не сумел затормозить. Аппарат разбился где-то в долине Нанеди Земли Ксанфа.




Из-за отказа бортовых компьютеров не произошло торможение у Марса орбитального аппарата «Марс-4». Сблизившись с Марсом до расстояния 1844 км, зонд ушел навсегда, чтобы стать спутником Солнца.




Спускаемый аппарат «Марса-7» не смог выйти на траекторию входа в атмосферу и пролетел мимо Марса. Разные источники называют причиной отказ бортового компьютера или тормозных двигателей.




23 сентября 1999 года из-за путаницы в единицах измерения при разработке аппарата вышел на гораздо более низкую орбиту и быстро сгорел в атмосфере зонд Mars Climate Orbiter. Самое обидное, что ошибку почти заметили и могли исправить, даже созвали совещание о возможности проведения еще одного маневра коррекции траектории, но этот маневр не был выполнен.

Успешно сесть и приступить к работе

Кроме аппаратов, разбившихся при посадке, были и такие, которые успешно сели, но не смогли полностью перейти в рабочую конфигурацию или же замолчали вскоре после успешной посадки, не передав полезных данных.




2 декабря 1971 года успешно совершил посадку, полторы минуты готовился к работе и 14,5 секунд передавал панораму «Марс-3». Увы, после этого он замолчал навсегда, и на панораме мы не можем увидеть ничего сколько-нибудь полезного. Причина неудачи точно неизвестна, предполагаются потеря связи из-за ухода орбитального аппарата или коронный разряд в антенне передатчика.

12 марта 1974 года спускаемый аппарат «Марса-6», аналогичный «Марсу-7» выше, сообщил о том, что дал команду на включение двигателей мягкой посадки, но замолчал после этого навсегда. Причина аварии не установлена.




3 декабря 1999 года передал последнюю телеметрию перед посадкой аппарат Mars Polar Lander. Разделение аппаратов (он летел вместе с небольшими пенетраторами Deep Space 2) и процесс посадки по телеметрии не сообщался. А зря — никаких сигналов ни от главного аппарата, ни от пенетраторов больше не поступало. По основной версии, раскрытие посадочных ног было принято бортовым компьютером за успешную посадку, и аппарат упал с высоты 40 метров и разбился. Молчание пенетраторов, которые были очень простыми устройствами, объяснения не получило.




Так должен выглядеть на Марсе посадочный аппарат Beagle 2 — он успешно сел на поверхность 25 декабря 2003 года, но не смог полностью раскрыться. А по закону подлости антенна находилась в нижнем лепестке и требовала полного раскрытия. Причина аварии была установлена уже в 2015 году, когда аппарат нашли на фотографиях зонда Mars Reconnaissance Orbiter.

Главным источником был вот этот замечательный список в Вики, но и там не без ошибок. В списке не отмечены марсоход ПрОП-М на «Марс-2» и посадочные аппараты «Фобосов», также, на мой взгляд, несправедливо в полную неудачу записан «Марс-5», который сумел проработать 9 дней на орбите.

Источник: geektimes.ru/post/282038/