Автоматические межпланетные станции "Марс-2, 3"

• доставка спускаемого аппарата в околопланетную область и обеспечение требуемых условий по баллистике для проникновения СА в атмосферу  Марса;
• осуществление посадки исследовательского зонда (автоматической марсианской станция - АМС) на поверхность планеты; 
• создание с помощью орбитального аппарата долговременно функционирующего в околопланетном пространстве искусственного спутника Марса;
• получение фотоснимков определённых участков поверхности Марса и фотопанорамы поверхности планеты в районе посадки;
• определение типа пород грунта и распределения в них некоторых химических элемен-тов;
• изучение рельефа поверхности, радиояркостной температуры поверхностного слоя и его диэлектрической проницаемости;
• определение распределения водяного пара по диску планеты; 
• измерения плотности, давления и температуры атмосферы на различных высотах в процессе спуска, определение газового состава атмосферы;
• определение прочностных характеристик грунта и его несущей способности;
• уточнение фигуры планеты и характеристик магнитного поля Марса;
• определение радиационной обстановки;
• продолжение исследования свойств межпланетного пространства.

Конструктивно "Марс-2" и "Марс-3" были аналогичны и дублировали друг друга на случай возможного сбоя. На аппаратах находились 2 фототелевизионные камеры с различными фокусными расстояниями для фотографирования поверхности Марса, а на "Марсе-3" также аппаратура "Стерео" для проведения совместного советско-французского эксперимента по изучению радиоизлучения Солнца на частоте 169 МГц. В составе каждого КА был орбитальный отсек и спускаемый аппарат.

Основные устройства орбитального отсека: приборный отсек, блок баков двигательной установки, корректирующий реактивный двигатель с агрегатами автоматики, солнечная батарея, антенно-фидерные устройства и радиаторы системы терморегулирования. Спускаемый аппарат - автоматическая марсианская станция (АМС), оборудованная 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. Автоматическая марсианская станция была снабжена приборно-парашютным контейнером, аэродинамическим тормозным конусом и соединительной рамой, на которой размещен ракетный двигатель.

В спускаемом аппарате была установлена аппаратура для измерения температуры и давления атмосферы, масс-спектрометрического определения химического состава атмосферы, измерения скорости ветра, определения химического состава и физико-механических свойств поверхностного слоя, а также для получения панорамы с помощью телевизионных камер.            

Впервые в истории аппарат с Земли совершил мягкую посадку на поверхность планеты Марс

2 декабря 1971 года спускаемый аппарат АМС «Марс-3» после включения собственной двигательной установки и торможения вошел в атмосферу под углом -14.5 градусов и после спуска на парашюте впервые в истории совершил мягкую посадку на поверхность Марса между областями Электрис и Фаэтонис в районе с координатами 45о ю.ш. и 158 о з.д. Спуск в атмосфере до поверхности Марса занял немногим более 3 минут. Передача видеоинформации после посадки со спускаемого аппарата велась около 20 секунд, а затем внезапно прекратилась. Проведенный анализ показал, что наиболее вероятной причиной отказа дальнейшей передачи видеосигнала могла быть пылевая буря, бушевавшая в тот момент на Марсе.

В ходе полета космических аппаратов «Марс-2, -3» по трассе Земля – Марс и с орбиты искусственного спутника Марса проведены следующие наблюдения и измерения:

• с помощью спектрометров ионов и электронов выполнены измерения энергии частиц солнечного ветра, получены данные по составу частиц, выполнены измерения температуры и скорости отдельных компонентов солнечной плазмы;
• измерены яркостные температуры вдоль трассы спутника, которые изменялись от +13° до   –93°С. В районе северной полярной шапки зафиксирована температура около –110°С;
• получены данные о температуре грунта на глубине 30÷50 см. Установлено, что на этой глубине температура грунта не испытывает суточных колебаний;
• получены данные о диэлектрической проницаемости грунта вдоль трассы спутника;
• определено содержание углекислого газа в вертикальном столбе атмосферы и давление у поверхности в различных областях, которое составило 5,5 ÷ 6 мбар;
• измерена высота облаков пыли во время пылевой бури, которая составила ~10 км;
• измерено содержание водяного пара в атмосфере Марса;
• проведены измерения параметров межпланетных магнитных полей;
• с помощью ультрафиолетового фотометра регистрировалось солнечное излучение, рассеянное атомами водорода и кислорода в верхней атмосфере Марса.

Кроме того, с помощью научной аппаратуры, установленной на ОА «Марс-3»:

• проведено радиопросвечивание в сантиметровом диапазоне атмосферы Марса, получены характеристики ионосферы планеты;
• по снимкам, выполненным с большого расстояния, уточнено оптическое сжатие планеты, построены профили рельефа по изображению края диска, выявлена слоистая структура марсианской атмосферы;
• с применением французского прибора «Стерео» проведено исследование радиоизлучения Солнца, при этом изучалась пространственная структура, направленность и механизм процесса излучения.

Для проведения исследований, как на трассе перелета, так и на орбите искусственного спутника Марса, на орбитальном аппарате установлены научные приборы:

• прибор ИВ 2 для изучения распределения водяного пара по диску планеты;
• ультрафиолетовый спектрометр УФС-1 для определения газового состава и плотности атмосферы;
• ФКМ-71 для изучения рельефа по распределению СО2, определения распределения концентрации газа в атмосфере, яркостной температуры планеты и атмосферы;
• радиочастотный радиометр РА-71 для определения диэлектрической проницаемости, поляризации и температуры поверхности планеты;
• трехкомпонентный магнитометр СГ-70 для измерения магнитного поля по трассе перелета и вблизи планеты;
• РИЭП-2801 для измерения потоков электронов и протонов на трассе перелета и у планеты;
• КС-18-5М для регистрации космических излучений и радиационных поясов планеты.

Для получения изображений марсианской поверхности на борту орбитального аппарата внутри торового приборного отсека установлено фототелевизионное устройство. Собственно ФТУ состоит из двух фотоаппаратов. Один из них – ФТУ-II – короткофокусный с фокусным расстоянием 52 мм предназначен для обзорной съемки. Он снабжен четырьмя сменными светофильтрами: красным, зеленым, синим и оранжевым. Для детальной съемки предназначен другой фотоаппарат – ФТУ-III – с фокусным расстоянием 350 мм, перед которым установлен оранжевый светофильтр. Съемка проводится на неперфорированную фотопленку шириной 25,4 мм циклами по 12 кадров. Шторный фотозатвор обеспечивает выдержку 1/50 секунды. Пленка каждого фотоаппарата рассчитана на 440 кадров.
После съемки пленка подвергается химической обработке и сушке. Изображения с проявленной пленки считываются специальным фототелевизионным устройством в различных режимах. В просмотровом режиме каждый кадр передается в виде 250 строк по 250 элементов, в режиме номинальной четкости – 1000×1000, а в режиме с максимальной чет-костью – 2000×2000. Время передачи одного кадра во время воспроизведения по сантиметровой радиолинии в просмотровом режиме составляет 140 секунд, а в режиме номинальной четкости (1000×1000) ~35 минут.
Воспроизведение изображений с ФТУ можно вести и по дециметровой радиолинии. При этом время передачи одного кадра существенно возрастает.