Марс-4

Марс-4
Автоматическая межпланетная станция «Марс-4» М-73С № 52
Заказчик	Советская космическая программа
Производитель	Машиностроительный завод имени С. А. Лавочкина
Задачи	исследование Марса
Спутник	Солнца
Выход на орбиту	10 февраля 1974
Запуск	21 июля 1973 19:30:59 UTC
Ракета-носитель	Протон 8К82К/РБ 11С824
Стартовая площадка	Байконур
Длительность полёта	204 дня
NSSDC ID	1973-047A
SCN	06742
Технические характеристики
Масса	общая: 4000 кг, сухая: 2270 кг
Элементы орбиты
Эксцентриситет	0,23
Наклонение	2,2°
Период обращения	556 дней
Апоцентр	1,63 а. е.
Перицентр	1,02 а. е.

«Марс-4» — советская автоматическая межпланетная станция серии М-73 из программы «Марс» запущенная 21 июля 1973 года в 19:30:59 UTC. Серия М-73 состояла из четырёх АМС, предназначенных для изучения планеты Марс. Космические аппараты «Марс-4» и «Марс-5» (модификация М-73С), должны были выйти на орбиту вокруг Марса и обеспечивать связь с автоматическими марсианскими станциями, которые несли АМС «Марс-6» и «Марс-7» (модификация М-73П). Вследствие нарушения в работе одной из бортовых систем тормозная двигательная установка не включалсь, и АМС «Марс-4» прошла около планеты на расстоянии 1844 км от ее поверхности. Аналогичная парная АМС «Марс-5» вышла на орбиту вокруг Марса.

Техничеcкие характеристики

Основным конструктивным элементом ОА, к которому крепятся агрегаты КА, 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. 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 счет 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.

Масса

Общая масса КА «Марс-4» составила 4000 кг, в том числе сухая масса пролётного аппарата — 2187 кг. Масса научной аппаратуры орбитального аппарата (с ФТУ) — 117,8 кг. Корректирующая двигательная установка КА «Марс-4» заправлена 1692,47 кг топлива: 590,47 кг горючего и 1102,0 кг окислителя. Запас азота для газовых двигателей системы ориентации — 82,1 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.^[1] Так, для проверки и уточнения тепловых расчетов созданы специальные вакуумные установки, оснащенные имитаторами солнечного излучения. Аналог автоматических КА прошел 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.^[1]

Задачи и цели полета

Тестирование систем аппарата.

• Создание долговременно функционирующего в околопланетном пространстве искусственного спутника Марса, воспринимающего и передающего на Землю информацию с АМС, десантированных на марсианскую поверхность КА М-73П;
• Обеспечение второго включения АМС в работу спустя сутки после посадки;
• Выполнение научной программы, во многом совпадающей с программой, выполняемой пролетными аппаратами М-73П:

1) Получение цветных фотоснимков определенных участков поверхности Марса;

2) Изучение распределения водяного пара по диску планеты;

3) Определение газового состава и плотности атмосферы;

4) Изучение рельефа по распределению СО2, определения распре¬деления концентрации газа в атмосфере, яркостной температуры планеты и атмосферы;

5) Определение диэлектрической прони¬цаемости, поляризации и температуры поверхности планеты;

6) Измерения магнитного поля по трассе перелета и вблизи планеты;

7) Измерения потоков электронов и протонов на трассе перелета и у планеты;

8) Исследования инфракрасного спектра планеты в области 1,5 — 5,5 мкм (в частности, для поиска органических соединений);

9) Поляриметрических исследований планеты с целью определения структуры поверхности;

10) Исследования спектров собственного свечения атмосферы Марса;

11) Регистрации космических излучений и радиационных поясов планеты.

Реализация проекта

Все космические аппараты серии М-73 успешно прошли весь цикл наземных испытаний. Запуски этих автоматических космических аппаратов в соответствии с советской программой исследования космического пространства и планет солнечной системы осуществлены в июле — августе 1973 г.^[1]

Ракета-носитель

Для выведения КА серии М-73 использована четырёхступенчатая ракета-носитель «Протон-К» стартовой массой 690 тонн, укомплектованная такими же составляющими, как при запуске КА серии М-71.

Полёт

Взаимное расположение Земли и Марса в 1973 г. требовало, чтобы скорость полета КА была более высокой — на 250—300 м/сек больше, чем в 1971 г. Определяемые возможностями существующих средств выведения ограничения по общей массе полезного груза, выводимого на межпланетную траекторию, привели к необходимости применения так называемой двухпусковой схемы полета. Согласно ей, задачи доставки спускаемого аппарата и создания искусственного спутника Марса выполняются двумя разными аппаратами. С учетом необходимости их совместной работы на определенном этапе экспедиции (при функционировании АМС на марсианской поверхности) будущий спутник Марса стартует раньше второго аппарата. Отличие схем их полета существенно лишь на завершающих этапах.

Каждый из этих аппаратов дублирован, поэтому в экспедиции принимает участие четыре КА: Марс-4, Марс-5, Марс-6 и Марс-7. Участки выведения на межпланетные траектории и дальнейший полет вплоть до сближения с Марсом у всех аппаратов идентичны как между собой, так и с соответствующими этапами полета в 1971 году.

Управление полётом

Для работы с КА серии М-73 использован наземный радиотехнический комплекс «Плутон», расположенный на НИП-16 близ Евпатории. При приеме 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.^[1] 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.

Выполнение программы полета

КА «Марс-4» («М-73С» № 52) запущен с левой пусковой установки площадки № 81 космодрома Байконур 21 июля 1973 года в 22 часа 30 минут 59,2 секунды ракетой-носителем «Протон-К». С помощью трех ступеней ракеты-носителя «Протон-К» и первого включения ДУ разгонного блока КА выведен на промежуточную ОИСЗ высотой 174x162 км. Вторым включением ДУ разгонного блока через ~ 1 час 20 минут пассивного полета осуществлен переход КА на траекторию полёта к Марсу. В 23 часа 49 минут 28,4 секунды КА отделился от разгонного блока. Через 204 суток после старта, 10 февраля 1974 года КА пролетел на расстоянии 1844 км от поверхности Марса. За 27 минут до этого момента были включены однострочные оптико-механические сканеры — телефотометры, с помощью которых проведена съемка панорам двух областей поверхности Марса (в оранжевом и красно-инфракрасном диапазонах). За две минуты до перицентра подлетной гиперболы включено фототелевизионное устройство с короткофокусным объективом. Проведен один 12-кадровый цикл съемки Марса с пролетной траектории на дальностях 1900/2100 км в масштабе 1:5000000. Снимки получались хорошего качества. Вследствие неисправности ФТУ с длиннофокусным объективом, обнаруженной за 5 дней до подлета, при пролёте это фототелевизионное устройство не включалось. Кроме того, после пролёта КА оказался на некоторое время в радиотени от планеты, что позволило провести двухчастотное радиопросвечивание атмосферы Марса. В ходе полета КА «Марс-4» по трассе Земля — Марс с помощью спектрометров ионов и электронов были выполнены измерения энергии частиц солнечного ветра, состава частиц, температуры и скорости отдельных компонентов солнечной плазмы, а также проведены измерения параметров межпланетных магнитных полей.

Научные результаты

КА «Марс-4» провел фотографирование Марса с пролетной траектории. На фотоснимках поверхности планеты, отличающихся весьма высоким качеством, можно различить детали размером до 100 м. Это ставит фотографирование в число основных средств изучения планеты. При его помощи с использованием цветных светофильтров путем синтезирования негативов получены цветные изображения ряда участков поверхности Марса. Цветные снимки также отличаются высоким качеством и пригодны для ареолого-морфологических и фотометрических исследований.

С помощью двухканального ультрафиолетового фотометра с высоким пространственным разрешением получены фотометрические профили атмосферы у лимба планеты в недоступной для наземных наблюдений области спектра 2600—2800 A.

Результаты

Программа полета КА «Марс-4» не выполнена.

См. также

• Марс-5 — советская автоматическая межпланетная станция из серии КА «Марс».
• Марс-6 — советская автоматическая межпланетная станция из серии КА «Марс».
• Марс-7 — советская автоматическая межпланетная станция из серии КА «Марс».
• Список космических аппаратов с рентгеновскими и гамма-детекторами на борту

Ссылки

• Ежегодник БСЕ за 1975 год
• На сайте НАСА
• V.G. Perminov The Difficult Road to Mars Воспоминания разработчика амс Марс и Венера

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3 4} Космические аппараты серии Марс-71 НПО им. С. А. Лавочкина