От редактора. В преддверии запуска к Марсу в ноябре 1996 года российской межпланетной станции по программе "Марс-96" журнал "Новости космонавтики" опубликовал обзор предыдущих отечественных программ исследования "красной планеты". В первой части обзора рассказывалось о проектах, разрабатывавшихся в период 1959-1969 гг. Вторая часть повествует о разработках 1970-х и 1980-х годов.
* * *
На Марс!
К. Лантратов. "Новости космонавтики", N 21, 1996
Часть II
5. Автоматические межпланетные станции серии М-71 (3М)
После двух неудач с аппаратами М-69, в начале 1969 г. в НПО имени С.А. Лавочкина началась работа над новыми АМС для исследования Марса серии ЗМ. Учитывая, что конструкция М-69 оказалась крайне неудачной, специалисты НПО разработали принципиально новый аппарат. В его конструкции было использовано некоторое количество удачно разработанных систем аппарата М-69.
Политической целью разработки станции М-71 было опередить Соединенные Штаты с мягкой посадкой на Марс. США планировали решить эту задачу в рамках программы "Викинг", запуски по которой планировались сначала на 1973 г., а в начале 1970 г., когда работа по теме М-71 в НПОЛ уже велась, были перенесены на 1975 г.
Учитывая очень благоприятные баллистические условия при старте к Марсу в 1971 г., конструкторам НПО имени С.А. Лавочкина удалось одним аппаратом решить сразу две задачи: мягкая посадка на Марс спускаемого аппарата и вывод на орбиту искусственного спутника Марса орбитального аппарата. В связи с этими задачами конструктивно межпланетная станция делилась на спускаемый аппарат и орбитальный блок Первоначально планировалось сначала вывести AM. С на орбиту искусственного спутника Марса (ИСМ), а уже с этой орбиты через некоторое время провести оброс спускаемого аппарата. Однако при проработке такого варианта выяснилось, что масса аппарата превышает возможности ракеты 8К82К по запуску к "Красной планете" в 1971 г. Поэтому было принято простое решение: отделить СА еще до выхода на марсианскую орбиту. Тем самым аппарат облегчался примерно на тонну, а следовательно, снижался потребный запас топлива на торможение для перехода на орбиту ИСМ.
Спускаемый аппарат был оснащен приборным контейнером, собственной твердо-топливной двигательной установкой увода, обеспечивающей перевод СА с пролетной траектории на попадающую, аэродинамическим теплозащитным экраном, парашютной системой, амортизационной системой и двигателем мягкой посадки. СА станции М-71 создавался с учетом работ, проведенных по спуску и посадке на Марс в рамках программы М-69. На нем устанавливались телефотометр для передачи панорамы места посадки, комплекс научных приборов для измерения температуры и давления атмосферы планеты, скорости ветра, изучения химического состава атмосферы, химических и физико-механических характеристик грунта Марса. Для того, чтобы изучить грунт планеты в нескольких местах, на СА был установлен шагающий марсоход, управляемый с СА по проводам.
При подлете к Марсу и получив целеуказания от бортовой цифровой вычислительной машины орбитального блока, СА отделялся от ОБ. После ориентации на СА запускалась ТДУ, которая обеспечивала перевод СА на траекторию попадания и необходимый угол входа в атмосферу. Затем СА разворачивался для входа в атмосферу теплозащитным экраном вперед, ДУ проводила его закрутку для стабилизации на этапе аэродинамического торможения и отделялась. СА входил в атмосферу. После этапа аэродинамического торможения по сигналу датчика перегрузки вводилась в действие парашютная система, и отделялся теплозащитный экран. По сигналу радиовысотомера на высоте 20 м запускался твердотопливный двигатель мягкой посадки (ДМП), подвешенный на стропах основного парашюта. Отрабатывался заданный импульс по сигналу акселерометра и парашют отделялся. Еще работающий ДМП обеспечивал его увод от СА, чтобы предотвратить накрытие марсианской станции куполом. Пенопластовая система амортизации СА была рассчитана на гашение ускорения 200 g. После сброса верхнего теплозащитного кожуха и вертикализации за счет раскрытия четырех лепестков, марсианская станция начинала работу с передачи телепанорамы места посадки со скор эстью 512 бит/сек. В промежутках между кадрами панорамы должна была передаваться телеметрическая информация.
Орбитальный блок включал в себя тороидальный приборный отсек, цилиндрический блок баков двигательной установки, корректирующий двигатель с узлами автоматики, раскрывающиеся неориентируемые солнечные батареи, радиаторы системы терморегулирования, антенно-фидерные устройства. На орбитальном блоке впервые на советских автоматических межпланетных станциях была установлена бортовая ЦВМ (ранее только на беспилотных кораблях 11Ф91 "Л-1" устанавливался очень упрощенный вариант БЦВМ - бортовой вычислитель "Аргон-11"). БЦВМ должна была не только управлять служебными и научными системами орбитального блока, но и рассчитывать уставки для входа в атмосферу Марса спускаемого аппарата. С борта ОБ станции, выведенной на орбиту вокруг Марса, планировалось провести изучение состава и характеристик атмосферы планеты, ее поверхности, определить распределение температуры по поверхности Марса. Для получения крупно- и мелкомасштабных изображений поверхности Марса на АМС были установлены длинно- и короткофокусная фототелевизионные установки.
В 1971 г. планировалось вывести на траекторию полета к Марсу две АМС серии 3М (М-71). Однако советское руководство, зная что США в астрономическое "марсианское" окно 1971 г. тоже планируют запустить аппараты на орбиту искусственного спутника Марса, потребовало от НПОЛ опередить американцев. Поэтому на последнем этапе работ над станцией 3М было решено изготовить ее модификацию - 3МС. Этот аппарат предназначался только для создания искусственного спутника Марса. Он представлял собой облегченный вариант 3М и не имел спускаемого аппарата. Станция 3МС также могла ретранслировать данные со спускаемых аппаратов станций 3М, находящихся на Марсе.
Итак, НПОЛ в 1971 г. подготовило три АМС серии 3М. Первая из них-М-71 №170 (3MC) - должна была стать первым искусственным спутником Марса и выйти на орбиту вокруг "Красной планеты" раньше, чем "Маринер-9" (13 ноября 1971 г.). Но ее пуск оказался неудачным. 10 мая 1971 г. в 20:24 ДМВ ракета-носитель 8К82К успешно вывела АМС на орбиту искусственного спутника Земли с параметрами: наклонение 51.5°, высота 145×159 км, период обращения 87.4 мин. Однако на траекторию полета к Марсу станция не перешла, так как не произошло повторного запуска двигателя разгонного блока 11С824 (блок Д). Как выяснилось при разборе неудачи, в бортовую вычислительную машину было введено ошибочное значение времени запуска двигателя блока Д. Из-за ошибки в разряде двигатель должен был запуститься не через несколько десятков минут, как предусматривала программа полета, а через полторы сотни часов. Аппарат с так и не сработавшим блоком Д остался на низкой околоземной орбите. В сообщении ТАСС АМС была названа очередным спутником "Космос 419". Через два дня после запуска, 12 мая 1971 года аппарат вошел в плотные слои земной атмосферы и сгорел.
Примечателен тот факт, что на этой АМС была установлена антенна для проведения советско-французского эксперимента "Стерео". Аналогичная антенна была установлена на аппарате М-71 №172. Французская сторона знала только то, что будут запущены два комплекта аппаратуры "Стерео" Однако, после того как на траекторию полета были выведены две АМС - "Марс-2 и -3", - на одной из них аппаратура "Стерео" "не заработала". Французы полагали, что "Стерео" стоит на двух запущенных станциях (о неудаче с М-71 №170 их, естественно, вовремя не проинформировали). Этот факт советская сторона сначала попыталась объяснить отказом аппаратуры. В действительности же комплект "Стерео" на М-71 №170 никак не мог работать на траектории полета к Марсу, так как уже сгорел в земной атмосфере.
В причинах неудачи с первым М-71 разобрались быстро, исправили программу БЦВМ и 19 мая 1971 г. в 19:22:49 ДМВ выполнили запуск станции типа 3М - М-71 №171. Официально она получила обозначение "Марс-2". Полет этой станции проходил вполне нормально, блок 11С824 отработал успешно и перевел аппарат на траекторию полета к "Красной планете". В ходе полета 17 июня, 20 и 27 ноября проводились коррекции траектории полета АМС. 27 ноября 1971 г. после проведения третьей коррекции перед отделением СА начала работу бортовая ЦВМ с целью выработать уставки на вход спускаемого аппарата в атмосферу Марса. Однако сработала БЦВМ неправильно, в СА были введены ошибочные уставки. Виной тому была программная ошибка в БЦВМ. Как выяснилось потом при разборе неудачи, "Марс-2" шел к "Красной планете" очень точно. Ориентация до отделения СА от орбитального блока практически не отличалась от расчетной ориентации СА для перевода на траекторию попадания. В этом случае до отделения спускаемого аппарата и его закрутки вокруг продольной оси работа системы ориентации станции не требовалась. Однако из-за ошибки в программе БЦВМ восприняла ситуацию неправильно и сформировала уставки, предусматривающие нерасчетную ориентацию АМС перед отделением. Через 15 мин после отделения на СА включилась твердотопливная двигательная установка. Она все-таки обеспечила перевод спускаемого аппарата на траекторию попадания на Марс. Однако угол входа в атмосферу оказался больше расчетного. Спускаемый аппарат слишком круто "зарылся" в марсианскую атмосферу, из-за чего не успел затормозить на этапе аэродинамического спуска. Парашютная система уже ничего не смогла сделать. 27 ноября 1971 г. СА, "прошив" атмосферу "Красной планеты", разбился о поверхность Марса в точке с координатами 4° с.ш. и 47° з.д. (Долина Нанеди в Земле Ксанфа). В сообщении ТАСС, посвященном "Марсу-2", говорилось, что на Марс впервые доставлен "вымпел с изображением Герба СССР". И это - правда: на борту СА действительно был закреплен вымпел. В делах космоса ТАСС тогда не врал. Вымпел вместе с "обеспечивающими доставку средствами", или как их назвал ТАСС - "капсулой", весил несколько сот килограммов. Никакой научной ценности жесткая посадка "вымпела" не имела.
В тот же день 27 ноября 1971 г. в 23:19 ДМВ на орбитальном блоке "Марса-2" включилась корректирующая двигательная установка. Станция перешла на орбиту искусственного спутника Марса с параметрами: наклонение 48.9°, высота 1380×25000 км, период обращения 1078 мин. Орбита была чуть ниже расчетной суточной орбиты с периодом обращения 1440 мин.
Запуск третьей станции серии М-71 (3М №172) состоялся 28 мая 1971 г. в 18:26:30 ДМВ. После успешного выхода на траекторию перелета к Красной планете АМС получила название "Марс-3". 8 июня, 14 ноября и 2 декабря проводились коррекции траектории полета аппарата. 2 декабря 1971 г. в 12:14 ДМВ от станции отделился СА, собственная ДУ которого включилась в 12:29 и обеспечила его перевод на траекторию попадания на Марс. В 16:44 аппарат начал аэродинамическое торможение в атмосфере планеты и в 16:47 совершил мягкую посадку на поверхность Марса в точке с координатами 45° ю.ш. и 158° з.д. (недалеко от северного края кратера Птолемей в Земле Сирен). Как уже говорилось, программа работы СА была составлена так, что первой начинала работать телекамера спускаемого аппарата. В 16:50:35 началась передача видеосигнала с телекамеры СА. Передача продолжалась 20 секунд и резко прекратились. Расшифровке полученная информация не поддавалась. Впрочем, в первые секунды работы телекамеры телевизионная головка должна была еще только выходить из-за защитной шторки. Поэтому за 20 секунд передачи и нельзя было что-то увидеть на поверхности планеты. Но больше никаких сигналов с СА станции "Марс-3" не поступало. Оставалась надежда, что на борту орбитального блока записалась более полная информация. Но переданная 5 декабря с ОБ информация оказалась идентична ретранслированной в реальном масштабе времени. Наиболее вероятной причиной прекращения связи со станцией решили считать неблагоприятные метеоусловия в районе посадки, где бушевала пылевая буря. Однако это могли быть и механические повреждения при посадке, и образование "короны" (электрического пробоя) на передающей антенне, и другие отказы. Так как телеметрия не начала поступать с СА, судить о точной причине умолкания аппарата было нельзя. Поэтому, хотя факт первой мягкой посадки на Марс действительно имел место, но как и в случае с СА "Марса-2", никакой научной информации получено не было. Промолчали и метеокомплекс, и другая научная аппаратура, остался неподвижным марсоход.
2 декабря 1971 г. орбитальный блок станции "Марс-3" перешел на орбиту ИСМ с параметрами: наклонение 48.9°, высота 1500×190700 км, период обращения 15840 мин. Орбита значительно отличалась от расчетной (период обращения в 11 раз превышал номинальный), но позволяла проводить научные исследования. И они были успешно проведены на обоих орбитальных блоках Вся "наука" работала успешно с одним исключением.
С орбиты искусственного спутника Марса станции "Марс-2" и "Марс-3" должны были провести фотосъемку планеты. Однако получаемые на Земле фотографии представляли собой белые пятна с контуром марсианского горизонта. На самой поверхности "Красной планеты" нельзя было различить практически никаких деталей.
Надо отметить, что фототелевизионные установки (ФТУ) для получения изображений имели ограниченный ресурс по времени, определявшийся сроком годности химических реактивов для проявки фотографий на борту. Реактивы, ампулизированные для длительного хранения во время перелета к Марсу, были переведены в рабочее состояние после выхода станций на орбиту вокруг планеты по команде бортовой ЦВМ. В связи с этим ученые просили сделать побольше снимков как можно скорее.
Сначала грешили на сильнейшие пылевые бури глобального масштаба, которые бушевали в это время на Марсе. Но в то же время шли телекартинки с борта американской АМС "Маринер-9", находившейся одновременно с "Марсом-2 и -3" на орбите ИСМ. Они были куда четче, несмотря на пылевые бури. Причина оказалась не в бурях, а в ФТУ "Марсов". Их разработчики использовали неправильную модель Красной планеты. Из-за этого были выбраны неправильные выдержки ФТУ, фотографии получались пересветленными. Ничего поделать тут уже было нельзя. Сделали несколько серий снимков (каждый по 12 кадров) и, убедившись в их практически полной непригодности, от использования ФТУ на аппаратах отказались. А запас пленки на них оставался большой: в каждой ФТУ был запас пленки на 480 снимков, то есть всего две АМС могли в принципе передать на Землю 1920 снимка поверхности Марса.
Остальная научная аппаратура орбитальных блоков "Марса-2 и -3" отработала нормально. Аппараты функционировали на орбите ИСМ более 8 месяцев и прекратили работу практически одновременно, израсходовав бортовой запас азота в системе ориентации 23 августа 1972 г. было передано сообщение ТАСС о прекращении работы с этими АМС.
Полет станций М-71 был омрачен печальным событием 3 августа 1971 г. умер их главный конструктор, руководитель НПО имени С.А. Лавочкина Георгий Николаевич Бабакин. Его приемником на посту главного конструктора НПОЛ стал Сергей Сергеевич Крюков, до этого работавший в ОКБ-1 (ЦКБЭМ).
В целом, несмотря на отказы обоих спускаемых аппаратов станций, космическое руководство СССР считало миссии двух М-71 очень успешными. Никто особо не ожидал, что после стольких неудач при исследовании Марса созданные за два года новые станции смогут принести так много результатов и научных материалов. Серия АМС 3М была признана очень удачной. На ее базе в дальнейшем были разработаны и АМС для исследования Венеры 4В-1, 4В-2, 5ВС и 5ВП, АМС по проекту "Вега" 5ВК, космические аппараты для астрофизических наблюдений с околоземной орбиты 1А "Астрон" и 1АС "Гранат".
6. Автоматические межпланетные станции серии М-73 (3М)
Задачи, которые ставились перед экспедицией М-73, были аналогичны задачам программы М-71. С политической точки зрения, миссия М-73 была последней возможностью опередить американскую программу "Викинг".
Баллистические условия полета на Марс в 1973 г. были хуже, чем в 1971 г. Поэтому доставить в атмосферу планеты спускаемый аппарат и выйти при этом на орбиту ИСМ один и тот же аппарат серии 3М уже не мог. В связи с этим было принято решение опять изготовить две модификации серии 3М:
- 3МП, предназначенный для пролета мимо Марса и сброса на него спускаемого аппарата;
- 3МС, предназначенный для выхода на орбиту ИСМ и ретрансляции данных со спускаемых аппаратов станций 3МП.
Запуск станций 3МС должен был состояться до запуска 3МП, чтобы на момент посадки СА орбитальные блоки 3МС были готовы проводить со спускаемыми аппаратами регулярные сеансы связи.
Конструктивно станция 3МП была точной копией АМС М-71 №171 и №172, а станция 3МС - аппарата М-71 №170. В отличие от программы М-71, в программе М-73 было решено передавать со спускаемого аппарата станций серии 3МП телеметрическую информацию на всем этапе автономного полета начиная от отделения от пролетного блока и до мягкой посадки. На этапе парашютного спуска планировалось провести измерения давления, температуры и химического состава атмосферы Марса. Естественно, планировались сеансы связи с СА и после мягкой посадки на "Красную планету". Должен был шагать по поверхности и шагающий марсоход СА.
В 1973 г. планировалось запустить к Марсу четыре станции: две 3МП (№50 и №51) со спускаемыми аппаратами на пролетную траекторию и две 3МС (№52 и №53) на орбиту ИСМ. За четыре месяца аппараты были отправлены на космодром для предстартовой подготовки. Во время комплексных электрических испытаний на космодроме на станции 3МП №51 произошел отказ в согласующем устройстве БЦВМ. При анализе неисправности выяснилось, что причиной отказа стало изменение технологии производства микросхем, изготавливаемых в Воронеже. С целью увеличения выпуска этого типа радиодеталей было предложено рационализаторское предложение. Оно заключалось в замене напыляемого в микросхемах золотого слоя на алюминиевый. Казалось, при этом характеристики изделия не ухудшались Однако через полгода-год в результате старения на алюминиевом слое образовывались раковины, что служило причиной выхода элемента из строя. Эти микросхемы использовались на всех аппаратах М-73. Анализ ситуации показал, что велика вероятность отказа БЦВМ по вине микросхем и вследствие этого - выход станций М-73 из-под контроля еще на трассе перелета к Марсу.
Времени на замену микросхем на АМС до закрытия астрономического окна 1973 г. не оставалось. Было предложение запуск аппаратов не проводить. Однако сначала Государственная комиссия по программе, а затем и Военно-промышленная комиссия Совмина постановили, несмотря на большую вероятность провала миссии всех четырех аппаратов, провести их пуски в намеченные сроки.
21 июля 1973 г. в 22:30:59 ДМВ стартовала ракета-носитель 8К82К с разгонным блоком 11 С824 и станцией М-73 №52 (3МС). Аппарат получил официальное название "Марс-4". 30 июля 1973 г. была выполнена первая и единственная коррекция траектории движения АМС. В ходе полета станции отказали два из трех каналов БЦВМ. Причина была в той самой микросхеме. В связи с этим вторую коррекцию при подлете к "Красной планете" провести уже не удалось. 10 февраля 1974 г. станция подошла к Марсу. Однако бортовая вычислительная машина не выработала уставок на торможение и переход на орбиту ИСМ, корректирующая двигательная установка АМС не включилась. Поэтому в 18:34 ДМВ аппарат пролетел на высоте 1844 км над средним радиусом Красной планеты (5238 км от центра). Единственное, что он успел сделать, это по команде с Земли в 18:32:41 ДМВ включить свою фототелевизионную установку с короткофокусным объективом "Вега-3МСА". Был проведен один 12-кадровый цикл съемки Марса на дальностях 1900-2100 км в масштабе 1:5000000, последний кадр был снят в 18:38:49.5 ДМВ. Однострочные оптико-механические сканеры ОМС передали также две панорамы планеты (в оранжевом и красно-инфракрасном диапазонах).
25 июля 1973 г. в 21:55:48 ДМВ к "Красной планете" отправилась станция М-73 №53 (3МС, "Марс-5"). 3 августа 1973 г. была выполнена первая (отлетная) коррекция траектории полета аппарата к Марсу, а 2 февраля - вторая (подлетная). 12 февраля 1974 г. около 13:15 ДМВ (за 5.5 часов до максимального сближения) оптико-электронный блок АМС провел автономные измерения углового диаметра и углового положения Марса. По этим данным БЦВМ провела расчет уставок на торможение и переход на орбиту ИСМ. В 18:44:2 5 ДМВ на станции включилась корректирующая двигательная установка, которая отработала тормозной импульс около 1200 м/сек. В результате торможения АМС вышла на орбиту ИСМ с параметрами: наклонение 35°19'17", высота орбиты 1760×32586 км, период обращения 1492.5 мин (расчетная орбита должна была иметь период обращения 1440 мин).
Сразу после выхода на околомарсианскую орбиту по телеметрическим данным была обнаружена негерметичность приборного отсека (ПО) орбитального блока, где располагались электронные блоки служебных систем и научной аппаратуры. Разработчики аппарата предположили, что или на этапе торможения, или сразу после него произошло столкновение аппарата с микрочастицей. Приблизительно было определено место пробоя (приборный отсек или радиатор терморегулирования). Расчет показал, что при таком темпе утечки атмосферы (азот) из ПО и при имеющихся ее запасах срок жизни АМС составит около трех недель. Поэтому в спешном порядке началось выполнение научной программы. Со станции были переданы фототелевизионные изображения Марса с разрешением до 100 м, проведены серии исследований поверхности и атмосферы планеты. Фотосъемки проводились в пяти сеансах (17, 21, 23, 25 и 26 февраля). В каждом сеансе кроме 21 февраля проводились два 12-кадровых цикла съемок Марса: один в масштабе 1:5000000 с помощью ФТУ с короткофокусным объективом "Вега-3МСА" и один в масштабе 1500000 с помощью ФТУ с длиннофокусным объективом "Зуфар-2СА" 21 февраля проводилась съемка ФТУ с объективом "Вега-3МСА" Жемчужного залива - одного из предполагаемых районов посадка СА аппаратов "Марс-6 и -7" Всего было израсходовано 108 кадров при общем запасе 960 кадров (по 480 в каждой из ФТУ) Однако не все кадры удавались. Всего со станции "Марс-5" было получено 15 нормальных снимков с помощью ФТУ с короткофокусным объективом "Вега-3МСА" и 28 снимков с помощью ФТУ с длиннофокусным объективом "Зуфар-2СА"
С помощью сканеров ОМС 21, 23, 24 (две) и 28 февраля удалось получить 5 телепанорам. Последний сеанс связи с АМС, в котором была передана телепанорама Марса, состоялся 28 февраля 1974 г. После этого из-за падения давления ниже минимально допустимого уровня практически никакой научной информации со станции "Марс-5" получить было невозможно.
Первая станция серии 3МП (М-73 №50), объявленная ТАССом как "Марс-6", была запущена 5 августа 1973 г. в 17:45:48 ДМВ 13 августа 1973 г. в 02:45 ДМВ была выполнена коррекция траектории движения АМС. Через несколько дней после нее на аппарате отказал радиокомплекс, передающий телеметрическую и научную информацию от служебных и научных систем пролетного блока. На пролетном блоке остались работоспособными передатчик и два приемника. Благодаря им на станцию были переданы команды по подготовке к спуску СА, а на Землю - телеметрическая и научная информация со спускаемого аппарата после его отделения от пролетного блока. Бортовая ЦВМ правильно выдала уставки для входа СА в атмосферу планеты. 12 марта 1974 г. на расстоянии 48000 км до Марса за 35 часа до входа в атмосферу произошло отделение от АМС спускаемого аппарата. После ориентации СА в пространстве на нем была запущена корректирующая ДУ. В 11:53:38 СА вошел в атмосферу Марса. На этапе парашютного спуска на высотах от 20 км до поверхности и ниже были проведены измерения температуры, давления и определялся химический состав атмосферы. Раскачка на этом этапе спускаемого аппарата была выше принятого в расчетах значения. Непосредственно перед посадкой связь с СА была потеряна. Последнее, что было передано с СА, была команда на включение двигателя мягкой посадки (11:58:20 ДМВ). СА произвел посадку в точке с координатами 23.9° ю.ш. и 19.5° з.д. (Долина Самара на границе Жемчужной Земли и Земли Ноя). Однозначно причину неудачной посадки выяснить не удалось. Возможно, аппарат разбился или отказал радиокомплекс, хотя скорость спуска и работа двигателя мягкой посадки соответствовали расчетным (аппарат был рассчитан на ударное ускорение при посадке 180 g, а в периферийных местах до 240 g). Может быть, посадка СА произошла в неудачном районе со сложным рельефом, хотя это менее вероятно.
 Спускаемый аппарат КА М-73 №50 (“Марс-6”) |
Информация с СА передавалась на пролетный блок "Марса-6", который ретранслировал ее на Землю. Планировавшаяся для ретрансляции станция "Марс-5" к тому времени уже отказала, поэтому с СА был возможен лишь один сеанс связи.
Последний аппарат по программе М-73 (3МП №51, "Марс-7") был запущен 9 августа 1973 г. в 17:00:17 ДМВ. 16 августа 1973 г. около 23:00 ДМВ была выполнена коррекция траектории движения АМС. В ходе полета на станции остался работоспособным лишь один комплект радиосистемы. Аппарат подошел к Марсу 9 марта 1974 г. - раньше, чем "Марс-6". БЦВМ станции выработала уставки на вход спускаемого аппарата в атмосферу Марса. Однако автоматика СА эти уставки "не восприняла". Спускаемый аппарат хоть и отделился от пролетного блока, но через 15 мин после отделения двигательная установка перевода СА на попадающую траекторию не включилась. В результате спускаемый аппарат прошел в 1300 км от поверхности Марса по пролетной траектории и ушел в просторы космоса Целевая задача станцией не была выполнена.
7. Нереализованные проекты 4М и 5М
В 1969-1971 гг., когда в НПОЛ вовсю велась работа над станциями серии 3М, параллельно началась проработка аппаратов 4М для более глубокого изучения Марса. Это должен был быть аппарат, чем-то напоминающий серию 3М. В его состав входил орбитальный блок и спускаемый аппарат. Основное отличие заключалось в СА. Он имел форму фары и обладал аэродинамическим качеством. Однако работы по проекту 4М в НПОЛ были быстро свернуты в пользу серии 3М и перспективного аппарата 5М.
Первый вариант станции 5М был предложен в конце 1970 г. Г.Н. Бабакиным. В рамках этого проекта предполагалось сделать тяжелый межпланетный автоматический корабль (ТМАК) для доставки с Марса грунта. Идею о создании такого корабля Г.Н. Бабакин высказал после успеха в сентябре 1970 г. программы доставки грунта с Луны Е-8-5.
Запуск корабля к Марсу должен был осуществляться с помощью ракеты-носителя 11А52 (Н-1). Планировалось запустить ТМАК к Красной планете в астрономическое окно 1975 г., в 1976 г. сесть на Марс, а в 1977 г. вернуть марсианский грунт на Землю.
По первому варианту проекта 5М в НПОЛ был разработан и защищен эскизный проект, начата конструкторская проработка. Однако столь амбициозный проект не получил должной поддержки у руководства советской космической отрасли и в политическом руководстве СССР. После смерти Бабакина работы по программе 5М были "заморожены", а в 1973 г. в связи с приостановкой работ по носителю Н-1 новый руководитель НПОЛ С.С. Крюков предложил в рамках программы 5М новый вариант аппарата для доставки грунта с Марса.
Новый проект был ориентирован на использование ракеты-носителя 8К82К "Протон-К". Однако даже чисто теоретически с помощью этой РН нельзя было выполнить доставку на Землю марсианского грунта. Поэтому предлагалось провести миссию 5М по двухпусковой схеме.
При первом запуске на орбиту искусственного спутника Земли должен был выйти аппарат 5М-1 вместе с разгонным блоком 11С824 (блок Д). АМС 5М-1 представляла собой спускаемый аппарат для посадки на Марс. Для торможения в атмосфере Красной планеты СА оснащался специальным зонтичным устройством диаметром 12 м, разворачиваемым после запуска на орбите ИСЗ. В состав СА входил аппарат для глубинного бурения, аналогичный аппарату станций Е-8-5М, и взлетная ракета. На взлетной ракете имелась небольшая возвращаемая капсула для посадки на Землю, тоже очень похожая на возвращаемый аппарат станции Е-8-5М. Взлетная ракета на СА оснащалась пассивным агрегатом системы автоматической стыковки, аналогичной системе "Игла" на советских пилотируемых станциях (разработка НИИ ТП под руководством А.С. Мнацаканяна). Для автономного полета на орбитах ИСЗ и ИСМ станции 5М-1 имелся небольшой траекторный модуль, в составе которого входила корректирующая двигательная установка.
Вторым пуском РН 8К82К на околоземную орбиту должен был выводиться аппарат 5М-2 также с разгонным блоком 11С824. АМС 5М-2 представляла собой орбитальный аппарат для исследований с орбиты Марса. В составе аппарата имелись большие топливные баки, корректирующая двигательная установка, активный агрегат системы стыковки.
Экспедиция по программе 5М должна была проходить следующим образом. Первым пуском на орбиту ИСЗ выводится аппарат 5М-1 с разгонным блоком 11С824. На следующий день проводится запуск аппарата 5М-2 с таким же разгонным блоком. На околоземной орбите проходит автоматическая стыковка двух аппаратов, при которой 5М-2, имеющий больший запас топлива, играет активную роль, а 5М-1 - пассивную. Траекторный модуль 5М-1 обеспечивает при стыковке заданную ориентацию 5М-1. После стыковки и проверки бортовых систем два разгонных блока. 11С824 последовательно разгоняют станцию 5М для перехода на траекторию полета к Марсу. При разгоне сначала работает один блок Д, затем станция 5М разворачивается на 180°, и запускается второй разгонный блок. Для выхода станции 5М на орбиту ИСМ используется двигатель и запас топлива орбитального аппарата 5М-2. На ареоцентрической орбите проводятся съемки Марса, по результатам которых выбирается район посадки СА. После этого выполняется снижение апоцентра орбиты над предполагаемым районом посадки, от орбитального аппарата отделяется СА. С помощью собственной тормозной двигательной установки он сходит с орбиты, совершает аэродинамическое и парашютное торможение в атмосфере Марса и выполняет мягкую посадку с помощью реактивной двигательной системы. С поверхности передаются телепанорамы, ведутся научные исследования. При этом орбитальный аппарат выполняет функции ретранслятора. Буровая установка берет пробу грунта и закладывает ампулу с ней в возвращаемый аппарат взлетной ракеты. После завершения научных исследований на Марсе взлетная ракета стартует с поверхности и выходит на орбиту ИСМ. Там орбитальный аппарат совершает маневры сближения и стыкуется к взлетной ракете. Затем ненужная взлетная ракета отстреливается, орбитальный аппарат обеспечивает разгон для перехода станции с орбиты ИСМ на траекторию прямого попадания на Землю. По ходу перелета орбитальный аппарат проводит коррекции, обеспечивающие вход ВА в атмосферу Земли под нужным углом. Возвращаемый аппарат с грунтом со второй космической скоростью входит в земную атмосферу и садится на территории СССР.
Запуск двух станций 5М (четыре пуска 8К82К) планировался на середину ноября 1979 г., прилет к Марсу-на июль 1980 г. Для сокращения времени проведения всей экспедиции (при обычной схеме полета Земля-Марс-Земля она составляла порядка трех лет) рассматривался вариант с пролетом на обратном пути Венеры и выполнения в ее гравитационном поле пертурбационного маневра.
Работы по 5М, получившего "открытое" обозначение М-79, потребовали мобилизации значительно больших сил, чем предыдущие марсианские станции. Поэтому в НПОЛ часть отделов, ранее работавших по венерианской тематике и тематике околоземных военных спутников, а также все отделы лунной тема гики были переориентированы на проект М-79. Ко второй половине 1977 г. в НПОЛ уже была разработана конструкторская документация, шло изготовление экспериментальных и летных аппаратов, начались испытания технологических и электрических макетов. Некоторые затруднения представлялись в плане стерилизации спускаемых на Марс и возвращаемых на Землю с грунтом аппаратов, но и эти проблемы со временем вполне можно было решить.
Однако в конце 1977 г. отношение к проекту 5М у советского руководства изменилось. 10 октября 1977 г. не удалась стыковка космического корабля “Союз-25” (космонавты В.В. Коваленок и В.В. Рюмин) к орбитальной станции “Салют-6”. Это был уже не первый случай отказа системы стыковки “Игла”, однако эта неудача ставила под угрозу срыва заранее объявленные международные пилотируемые полеты. Потому она привлекла такое пристальное внимание руководства СССР. Лично Л.И. Брежнев потребовал, чтобы в экипажи включали опытного космонавта.
В числе причин срыва стыковки Военно-промышленная комиссия отметила низкую надежность системы "Игла". Руководитель НИИ ТП А.С. Мнацаканян был снят со своей должности. Среди прочих рекомендаций, ВПК предложила остановить работу над проектами, предусматривающими использование в своем составе "Иглы" и ее аналогов. Проект 5М, использовавший аналог "Иглы" для стыковки на орбите ИСЗ и ИСМ, подпадал под это решение ВПК. Программа М-79 была объявлена крайне ненадежной. Называлась вероятность выполнения задачи доставки марсианского грунта одной станцией порядка 20%.
Во-вторых, структурные изменения в НПОЛ, проведенные С.С.Крюковым, чрезмерный крен в сторону только одной темы 5М, вызвали отрицательную реакцию сотрудников предприятия. Многие руководящие работники НПОЛ встали в оппозицию к Крюкову.
К тому же еще в апреле 1976 г. курировавший космос в ЦК КПСС и поддерживавший программу 5М Д.Ф. Устинов стал министром обороны и отошел от космических дел. 17 ноября 1977 г. программа 5М была закрыта, а ее главный инициатор и вдохновитель Сергей Сергеевич Крюков снят с должности главного конструктора НПО имени С.А. Лавочкина и переведен на должность первого заместителя генерального конструктора НПО “Энергия”. На место Крюкова был назначен Вячеслав Михайлович Ковтуненко из днепропетровского НПО "Южное". Весь задел по проекту 5М, в том числе и готовые технологические образцы станций и части летных аппаратов, пошли на слом.
8. Автоматические межпланетные станции серии 1Ф
Работа над аппаратами для исследования Фобоса были начаты в НПОЛ еще в 1976 г. Проект 1Ф был предложен С.С. Крюковым в рамках программы углубленного изучения Марса, предполагавшегося для реализации после доставки на Землю грунта "Красной планеты" по теме 5М. Однако работы по созданию нового аппарата шли очень медленно, порой вообще затихая. Сначала все силы на себя отвлек проект 5М, позже в НПОЛ шли работы по созданию венерианского радиокартографа 4В-1, станций для доставки в атмосферу Венеры французской плавающей аэростатной станции на аппарате 5ВП, венерианских орбитальных автоматических станций 5ВС, аппаратов для комплексного изучения Венеры и кометы Галлея 5ВК. Лишь в 1985 г., когда реализация проекта "Вега" уже шла, был поднят вопрос о дальнейшем направлении межпланетных исследований. Как наиболее продвинутый был предложен проект аппарата 1Ф для изучения Марса и Фобоса. Причем этот аппарат планировался как базовый для дальнейших межпланетных миссий для исследования Марса с помощью аэростатов и марсоходов, изучения Луны с полярной орбиты, полетов к астероидам.
 КА 1Ф |
Запуск первой станции новой серии 1Ф №101, названной "Фобос-1", с также новым разгонным блоком 11С824Ф (блок Д-1, разработка и изготовление НПО "Энергия") с помощью РН 8К82К состоялся 7 июля 1988 г. в 20:38:04.306 ДМВ. Для доставки на Фобос на аппарате была установлена "долгоживущая" посадочная станция. При пуске использовалась "пятиступенчатая" схема выведения АМС: на орбиту ИСЗ аппарат выводился с помощью трех ступеней РН 8К82К и первого включения разгонного блока 11 С824Ф (Д-2). Затем на траекторию полета к Марсу аппарат переводился с помощью второго включения блока Д-2 (до полной выработки топлива) и включения автономной двигательной установки аппарата АДУ. 16 июля была проведена первая коррекция траектории полета станции. До 18 августа 1988 г. управление "Фобосом-1", как и "Фобосом-2", велось с ОКИК-16 (бывший НИП-16, Центр дальней космической связи, г. Евпатория), а после этого - из Центра управления полетом ЦНИИМаш (г. Калининград, Московская обл.). 29 августа 1988 г. из-за ошибки в программе, переданной на борт станции для БЦВМ, вместо команды на включение гамма-спектрометра на "Фобос-1" была выдана команда на выключение пневмосистемы ориентации и стабилизации. Аппарат с отключенными исполнительными органами системы ориентации перестал ориентировать солнечные батареи на Солнце, произошел разряд бортовых буферных батарей. В результате 2 сентября при попытке провести следующий сеанс с “Фобосом-1” станция на связь не вышла. Попытки установить с аппаратом связь, предпринятые в течение сентября-октября, успеха не имели. 3 ноября 1988 г. было официально объявлено о прекращении попыток войти в контакт с АМС. Расчетная дата выхода "Фобоса-1" на орбиту ИСМ была 23 января 1989 г.
Вторая станция 1Ф №102 под названием "Фобос-2" была запущена к Марсу 12 июля 1988 г. в 20:01:43.185 ДМВ. Для доставки на Фобос на ней были установлены две посадочные станции - "долгоживущая" и мобильная ("прыгающая").
21 июля 1988 г. и 23 января (первоначально планировалась на 22 января) 1989 г. были проведены коррекции траектории полета АМС. За время полета на аппарате произошел ряд серьезных отказов. 1 ноября 1988 г. на "Фобосе-2" вышел из строя один из двух передатчиков сантиметрового диапазона. В дальнейшем связь велась только через второй передатчик. В ходе полета наблюдались неоднократные самопроизвольные выключения цифровой вычислительной машины бортового вычислительного комплекса, регулярные "зависания" одного из каналов ЦВМ. 29 января 1989 г. в 15:55 ДМВ на станции была включена автономная двигательная установка и аппарат перешел на орбиту ИСМ. Ее параметры, по первому сообщению, были такими: наклонение 1.0°, высота орбиты 850×79750 км, период обращения 76.5 час. Позже были названы уточненные данные: наклонение 1.5°, высота 819×81214 км, период 77 час.
Для перевода станции на орбиту, близкую к орбите Фобоса, были проведены две коррекции орбиты ИСМ: подъем перицентра 12 февраля (0.9°, 6400×81200 км, 86.5 час) и переход на орбиту наблюдения 18 февраля 1989 г. (наклонение 0.5°, высотой - 6280 км, периодом обращения - 8.0 час), на 300 км выше орбиты Фобоса. После этого прошло отделение АДУ от орбитального аппарата. 7, 15 и 21 марта 1989 г. с помощью двигательной установки орбитального аппарата были выполнены маневры синхронизации движения АМС и Фобоса. На орбите ИСМ проведены наблюдения Марса, а после достаточного сближения - и Фобоса. Выполнялась телесъемка Фобоса: 21 февраля с расстояния 860 км, 28 февраля с 320 км и 25 марта 1989 г. с 191 км).
Сближение с Фобосом и сброс посадочных станций были назначены на 4-5 апреля 1989 г. Однако 27 марта во время запланированного сеанса в 18:58 станция на связь не вышла. С 20:51 до 21:03 принимался слабый сигнал в сантиметровом диапазоне волн, однако телеметрическую информацию выделить из него не удалось. По характеру сигнала можно было только определить, что аппарат не стабилизирован и вращается. Дальнейшие попытки войти в радиоконтакт со станцией успехом не увенчались.
Причину потери связи со станцией достоверно выявить не удалось. Наиболее вероятная причина отказа: одновременное "зависание" двух каналов бортовой ЦВМ и, как следствие, потеря ориентации и закрутка аппарата с остаточными на этапах разворотов угловыми скоростями. Другие, менее вероятные причины: столкновение с достаточно крупной метеоритной частицей, электризация аппарата.
По мнению сотрудников НПОЛ, сближение АМС с Фобосом можно было провести значительно раньше - в середине марта, когда аппарат еще работал. Столь медленный подход станции "Фобос-2" к спутнику Марса был излишней осторожностью, ставшей роковой. 15 апреля 198 г. было официально объявлено о прекращении попыток установить связь с аппаратом.
Источники информации 1. "РКК "Энергия". 1946-1996" (под ред. Ю.П. Семенова). 1996
2. Б.Е. Черток, "Люди и ракеты", том 2. 1996
3. Т. Варфоломеев, "Долгий путь к Красной планете". "Апогей" (специальный выпуск газеты •Пропеллер", МАИ). №№6-9, 1993-1995.
4. Фильмы НПО им. С.А. Лавочкина "Автоматическая межпланетная станция М-69", "Космический аппарат М-71", "Проект "Фобос" и "Десант на Фобос" из видеотеки "Видеокосмоса".
5. Личные беседы автора с сотрудниками НПО им. С.А. Лавочкина: В.П. Долгополовым, А.М. Ждановым, О.Г. Ивановским, Е.Н. Масловым, В.П. Никифоровым, В.Г. Перминовым, Г.Н. Роговским.
