§ 4. Посадка на Марс

Скорость сближения с Марсом космического аппарата (скорость падения) минимальна при юмановском перелете и равна Ее можно принять за скорость входа в атмосферу, расчетную высоту которой считают равной 100 км [4.39].

Сравнительно малая скорость входа в атмосферу и, главное, малая плотность атмосферы Марса приводят к благоприятным условиям для посадки космического аппарата. Даже при вертикальном баллистическом входе в атмосферу с параболической скоростью максимальная перегрузка не превысит 50 Это значит, что для автоматических аппаратов не страшен никакой угол входа.

Но оказывается, что и для пилотируемых аппаратов (предельный коэффициент перегрузки равен 10) дело обстоит очень хорошо. Коридор входа даже при баллистическом спуске имеет ширину а при аэродинамическом качестве, равном единице, его ширина составляет При входе в атмосферу Марса со скоростью вчетверо большей, чем местная круговая предельная перегрузка не будет превышена, даже если спускаемый аппарат обладает малым аэродинамическим качеством (меньше единицы) [4 14]. Использование большого аэродинамического качества будет затруднительно, так как потребует больших крыльев

Малая плотность атмосферы Марса делает возможным крутой вход в нее, а значит, было бы возможно и целесообразно осуществить аэродинамическое торможение в нижних, наиболее плотных, слоях атмосферы. Предел тут кладет опасность неожиданной ударной встречи с поверхностью еще до раскрытия парашютной системы из-за незнания нами рельефа Марса. Для увеличения торможения посадочный аппарат снабжается лобовым экраном (аэродинамическим конусом) сравнительно большого диаметра ( у американского аппарата «Викинг»). На последнем этапе посадки, кроме парашютной системы большой площади, необходимо использовать после ее отбрасывания реактивное торможение с помощью бортовой тормозной установки. Лучше совершать посадку в районах, расположенных ниже среднего уровня планеты, где плотность атмосферы больше. Дополнительная трудность заключается в ураганных ветрах, дующих на Марсе Поверхность в районе посадки должна удовлетворять определенным требованиям в отношении свойств грунта и крутизны склонов.

Целесообразно спускать на Марс лишь часть космического аппарата — посадочный отсек или несколько таких отсеков. Сам космический аппарат-носитель может при этом, двигаясь по пролетной гиперболической траектории, не войти в атмосферу Марса, а обо гнуть его или, уже после отделения посадочных отсеков, выйти на орбиту искусственного спутника Марса

Возможен и иной вариант, когда аппарат-носитель выходит на орбиту спутника вместе с посадочными отсеками, которые лишь после этого отделяются от него и совершают спуск в атмосфере. Этот вариант связан с дополнительными энергетическими потерями, так как тормозной импульс должен сообщаться большей массе. Положение дел здесь коренным образом отличается от того, с которым мы встречались при спуске на Луну. Наличие у Марса атмосферы дает преимущество, существенное в случае ограниченности энергетических ресурсов космического аппарата. Однако при спуске с орбиты делается возможным выбор места посадки.

Максимальная перегрузка при баллистическом спуске с низкой орбиты спутника Марса (например, при высадке на Марс людей) — порядка 1,5, в то время как при аналогичном спуске с низкой

орбиты спутника Земли она равна примерно 8. Тепловые же потоки меньше, чем при спуске с околоземной орбиты, в 20 раз [4.38]. Впервые в истории мягкая посадка на Марс была осуществлена 2 декабря 1971 г. В 12 ч 14 мин по московскому времени от советской станции «Марс-3», двигавшейся по пролетной траектории, отделился спускаемый аппарат, который через 15 мин с помощью собственного двигателя перешел на траекторию встречи с планетой. Затем аппарат развернулся, чтобы вход в атмосферу произошел под необходимым углом атаки. мин аппарат вошел в атмосферу, и началось аэродинамическое торможение, закончившееся парашютным спуском.

Рис. 141 Спускаемый аппарат (СА) «Марс 6» (в правой части — разрез) 1 — двигатель увода СА, 2 - двигатель ввода в действие вытяжного парашюта, 3 — антенны связи со станцией на орбите, 4 — парашютный контейнер, 5 — антенна радиовысотомера, 6 — аэродинамический тормозной конус, 7 — приборы и аппаратура системы автоматического управления, 8 — основной парашют, 9 — автоматическая марсианская станция

После сброса аэродинамического конуса на высоте по сигналу от радиовысотомера выключился тормозной двигатель мягкой посадки. Парашют был уведен в сторону другим двигателем. Через мин после посадки в районе между областями Электрис и Фаэтонтис (145° ю. ш. , 158° з. д.) автоматическая марсианская станция была приведена в рабочее состояние, и в мин 35 с началась передача видеосигнала. Сигналы от аппарата были записаны на борту станции «Марс-3», к этому моменту уже перешедшей на орбиту искусственного спутника планеты, и затем переданы на Землю Сигналы были непродолжительными и резко прекратились. Сильнейшая пылевая буря, бушевавшая в это время на Марсе, могла явиться возможной причиной этого печального события.

Аналогичным образом совершалась посадка советской станции «Марс-6» (рис. 141). Главное отличие схемы посадок американских станций «Викинг-1 ,-2» от описанной выше заключалось в том, что

эти станции предварительно выводились на орбиты спутников Марса вместе с орбитальными отсеками, от которых они отделялись через несколько недель, требовавшихся для выбора места посадок.