Автоматические межпланетные станции "Марс-4, 5, 6, 7"

• для аппаратов М-73П
• доставка СА 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;

• изучение распределения водяного пара по диску планеты; 
• определение газового состава и плотности атмосферы;
• изучение рельефа поверхности; 
• определение яркостной температуры атмосферы и распределения концентрации газа в атмосфере,
• определение диэлектрической проницаемости, поляризации и температуры поверхности планеты;
• измерение магнитного поля по трассе перелета и вблизи планеты;
• исследование электрического поля в межпланетной среде и у планеты;
• изучение пространственной плотности метеорных частиц;
• исследование солнечного ветра при перелете;
• исследование спектра и состава солнечных космических лучей;
• регистрация космических излучений и радиационных поясов планеты.

• измерения плотности, давления и температуры атмосферы по высоте;
• измерения, связанные с определением химического состава атмосферы;
• исследования  типа поверхностных пород и распределения в них некоторых элементов;
• измерения скорости ветра и плотности газа;
• получение двухцветной стереоскопической телепанорамы места посадки АМС;
• определение механических характеристик поверхностного слоя грунта.

• 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;

• получение цветных фотоснимков определенных участков поверхности Марса;
• изучение распределения водяного пара по диску планеты;
• определение газового состава и плотности атмосферы;
• изучение рельефа по распределению СО2, определения распределения концентрации газа в атмосфере, яркостной температуры планеты и атмосферы;
• определение диэлектрической проницаемости, поляризации и температуры поверхности планеты;
• измерения магнитного поля по трассе перелета и вблизи планеты;
• измерения потоков электронов и протонов на трассе перелета и у планеты;
• исследования инфракрасного спектра планеты в области 1,5 – 5,5 мкм (в частности, для поиска органических соединений);
• поляриметрических исследований планеты с целью определения структуры поверхности;
• исследования спектров собственного свечения атмосферы Марса;
• регистрации космических излучений и радиационных поясов планеты.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «МАРС-4» М-73С №52

Космический аппарат «Марс-4» («М-73С» №52) предназначен для проведения исследований планеты Марс и околопланетного пространства с орбиты искусственного спутника планеты.
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.
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 пролете это фототелевизионное устройство не включалось.
Кроме того, после пролета 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.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЛКИ
Программа полета КА «Марс-4» не выполнена.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «МАРС-5» («М-73С» №53)

Космический аппарат «Марс-5» («М-73С» №53) предназначен для проведения исследований планеты Марс и околопланетного пространства с орбиты искусственного спутника планеты. Общая масса КА «Марс-5» составила 4000 кг. Масса научной аппаратуры орбитального аппарата (с ФТУ) – 117,8 кг. Корректирующая двигательная установка заправлена 1705,2 кг топлива: 594,9 кг горючего и 1110,3 кг окислителя. КА «Марс-5» («М-73С» №53) запущен с правой пусковой установки площадки №81 космодрома Байконур 25 июля 1973 года в 21 час 55 минут 48,3 секунды ракетой-носителем «Протон-К». Старт к Марсу осуществлен вторым включением двигательной установки разгонного блока Д через ~ 1 час 20 минут пассивного полета по промежуточной околоземной орбите высотой 177,5х163,3 км. В 23 часа 14 минут 52,2 секунды произошло отделение КА от разгонного блока.
12 февраля 1974 года, через 202 суток после старта и за 5,5 часов до максимального сближения с Марсом, включен сеанс 6Р, в котором выполнены навигационные измерения планеты, результаты которых обеспечили проведение автономной коррекции (W=45,6 м/с) по результатам этих измерений. Через 4 часа в перицентре подлетной гиперболы еще раз включена двигательная установка, с помощью которой КА «Марс-5» 12 февраля 1974 года выведен на орбиту искусственного спутника планеты с параметрами:

высота в перицентре 1760 км,
высота в апоцентре 32586 км,
наклонение ~35,
период 1492,5 минуты (24 час 52 минуты 24 секунды) при расчетном периоде 1440 минут.
Импульс торможения составил 1198,45 м/с.

21 ноября 1973 года с использованием системы космической автономной навигации провели третью коррекцию траектории движения.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЛКИ

Программа полета КА «Марс-5» выполнена не в полном объеме. Однако, несмотря на короткий срок активного существования КА «Марс-5», в ходе межпланетного перелета и с орбиты ИСМ с его помощью проведены следующие наблюдения и измерения:
• во время полета по трассе Земля - Марс с помощью спектрометров ионов и электронов выполнены измерения энергии частиц солнечного ветра, состава частиц, температуры и скорости отдельных компонентов солнечной плазмы;
• проведено двухчастотное радиопросвечивание атмосферы Марса, получены оценки давления в нижней атмосфере, а также характеристики ионосферы планеты;
• проведена съемка поверхности Марса с помощью ФТУ (108 кадров) и телефотометров (4 панорамы);
• проведены исследования свойств поверхности и грунта по их радиационным характеристикам, получены спектры гамма-излучения марсианских пород;
• с помощью инфракрасного радиометра измерены яркостные температуры грунта вдоль трассы полета спутника;
• с помощью инфракрасного спектрофотометра получено несколько сотен спектров в интервале от 2 до 5 мкм, с помощью которых определялись состав марсианского грунта и его структура;
• измерено содержание водяного пара в атмосфере Марса;
• с помощью фотометра обнаружено наличие озона в атмосфере Марса;
• получены детальные данные о температуре верхней атмосферы планеты;
• проведены измерения параметров межпланетных магнитных полей и магнитного поля Марса.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «МАРС-6» («М-73П» №50)

Космический аппарат «Марс-6» («М-73П» №50) предназначен для доставки исследовательского зонда (АМС) на марсианскую поверхность. Общая масса КА «Марс-6» составила 3880 кг, из них масса научной аппаратуры орбитального отсека – 114 кг, спускаемого аппарата – 1000 кг. Корректирующая двигательная установка заправлена 598,5 кг топлива: 210,4 кг горючего и 388,1 кг окислителя.
Масса спускаемого аппарата при входе в атмосферу – 844 кг.
Масса автоматической марсианской станции после посадки – 355 кг, из них масса научной аппаратуры – 19,1 кг.
КА «Марс-6» (М-73П №50) запущен с левой пусковой установки площадки №81 космодрома Байконур 5 августа 1973 года в 20 часов 45 минут 48 секунд ракетой-носителем «Протон-К». С помощью трех ступеней ракеты-носителя «Протон-К» и первого включения ДУ разгонного блока КА выведен на промежуточную ОИСЗ высотой 174,9х162,9 км. Вторым включением ДУ разгонного блока через ~ 1 час 20 минут пассивного полета осуществлен переход КА на траекторию полёта к Марсу. В 22 часа 04 минуты 09,6 секунды КА отделился от разгонного блока.
13 августа 1973 года выполнена первая коррекция траектории движения. При закладке уставок снялась готовность первого канала БЦВМ САУ, однако при проведении сеанса коррекции она восстановилась. Импульс коррекции составил 5,17 м/с, время работы двигателя на малой тяге – 3,4 секунды, расход топлива – 11,2 кг.
Почти сразу же отказал первый комплект бортового магнитофона ЭА-035. Ситуацию исправили переключением на второй комплект. Однако всего лишь через месяц после старта, 3 сентября 1973 года, на аппарате отказала телеметрия, в результате чего стало невозможно получать информацию в режиме непосредственной передачи по дециметровому каналу, а по сантиметровому можно было передавать информацию только в режиме воспроизведения, причем только информацию с ФТУ и видеомагнитофона. Пришлось изменить технологию управления, и в течение всего перелета выдавать все команды по два-три раза «вслепую», контролируя их прохождение только по косвенным признакам.

Через 15 минут после отделения сработал тормозной двигатель СА, а спустя 3,5 часа спускаемый аппарат вошел в атмосферу Марса со скоростью 5600 м/с. Угол входа составил –11,7?. Сначала торможение шло за счет аэродинамического экрана, а через 2,5 минуты при достижении скорости 600 м/с была введена в действие парашютная система.
На этапе парашютного спуска на высотах от 20 км до поверхности и ниже проводились измерения температуры и давления, а также определялся химический состав атмосферы. В течение 150 секунд результаты передавались на пролетный аппарат, но полезная информация выделена только из сигнала от радиокомплекса СА. Сигнал с КД 1, включенного за 25 минут до входа в атмосферу, был очень слабый, поэтому информацию с него расшифровать не удалось.

Весь участок спуска — от входа в атмосферу и аэродинамического торможения до снижения на парашюте включительно — продолжался 5,2 минуты. Во время спуска не было цифровой информации с прибора МХ 6408М, зато с помощью приборов «Зубр», ИТ и ИД была получена информация о перегрузках, изменении температуры и давления.
Непосредственно перед посадкой связь с СА потеряна. Последняя полученная с него телеметрия подтвердила выдачу команды на включение двигателя мягкой посадки.
Новое появление сигнала ожидалось через 143 секунды после пропадания, однако этого не произошло.
СА произвел посадку в точке с координатами 23.9° ю.ш. и 19.5° з.д. (на границе Жемчужной Земли и Земли Ноя).
Однозначно причину неудачного завершения работы с СА определить не удалось. К наиболее вероятным версиям относятся:
-аппарат разбился, в том числе, по причине отказа радиокомплекса, 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);
-к аварийной ситуации привело превышение амплитуды колебаний аппарата под действием марсианской бури в момент включения двигателей мягкой посадки.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЛКИ
Программа полета КА «Марс-6» выполнена частично. Осуществлено десантирование СА на поверхность Марса.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «МАРС-7» («М-73П» №51)

Космический аппарат «Марс-7» («М-73П» №51) предназначен для доставки исследовательского зонда (АМС) на марсианскую поверхность.
Запуск двух одинаковых аппаратов «Марс-6» и «Марс-7» планировался не только для повышения общей надежности выполнения целевой задачи, но и для исследования поверхности Марса в двух различных районах планеты.
Общая масса КА «Марс-7» составила 3880 кг, из них масса научной аппаратуры орбитального отсека – 114 кг, спускаемого аппарата – 1000 кг. Корректирующая двигательная установка заправлена 598,5 кг топлива: 210,4 кг горючего и 388,1 кг окислителя.
Масса спускаемого аппарата при входе в атмосферу – 844 кг.
Масса автоматической марсианской станции после посадки – 355 кг, из них масса научной аппаратуры – 19,1 кг.
КА «Марс-7» («М-73П» №51) запущен с правой пусковой установки площадки №81 космодрома Байконур 9 августа 1973 года в 20 часов 0 минут 17,5 секунды ракетой-носителем «Протон-К». Старт к Марсу осуществлен вторым включением двигательной установки разгонного блока Д через ~ 1 час 20 минут пассивного полета по промежуточной околоземной орбите высотой 189х162 км. В 21 час 20 минут 35,3 секунды произошло отделение КА от разгонного блока.
КА «Марс-7» подлетел к Марсу 9 марта 1974 года – раньше, чем «Марс-6», – спустя 212 суток после старта. Уже при закладке уставок на вторую коррекцию не сформировалась готовность первого и третьего каналов БЦВМ С530. Причина та же, что и на остальных аппаратах серии М-73 - отказ ПЗУ команд в БЦВМ из-за транзистора 2Т312.
Решающее негативное влияние на исход экспедиции оказали неправильно рассчитанные уставки на разворот КА перед отделением спускаемого аппарата. По этой причине СА по пролетной траектории прошел в 1400 км от поверхности Марса и ушел в просторы космоса. Целевая задача КА «Марс-7» не была выполнена, хотя, совершая автономный полет, СА еще какое-то время сохранял работоспособность и передавал информацию на пролетный аппарат по радиолиниям КД-1 и РТ-1.
С пролетным аппаратом «Марса-7» связь поддерживалась до 25 марта 1974 года.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЛКИ
Программа полета станции «Марс-7» не выполнена. 

Изучение Марса в 1973-1974 гг, когда четыре советских КА «Марс-4», «Марс-5», «Марс-6» и «Марс-7» практически одновременно достигли окрестностей планеты, приобрело новое качество.
Научные исследования, проведенные КА «Марс-4, 5, 6, 7», разносторонни и обширны. КА «Марс-4» провел фотографирование Марса с пролетной траектории. Искусственный спутник Марса КА «Марс-5» передал на Землю новые сведения об этой планете и окружающем ее пространстве; с орбиты спутника получены качественные фотографии марсианской поверхности, в том числе цветные. Спускаемый аппарат «Марса-6» совершил посадку на планету, впервые передав на Землю данные о параметрах марсианской атмосферы, полученные во время снижения. КА «Марс-6» и «Марс-7» исследовали космическое пространство с гелиоцентрической орбиты. КА «Марс-7» в сентябре-ноябре 1973 года зафиксирована связь между возрастанием потока протонов и скорости солнечного ветра.
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.

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. Эти профили помогли впервые обнаружить следы озона в атмосфере Марса (данные американских аппаратов «Маринер-6, 7, 9» по озону относились к твердой поверхности полярной шапки), а также заметное аэрозольное поглощение даже в отсутствии пылевых бурь. С помощью этих данных можно вычислить характеристики аэрозольного слоя. Измерения содержания атмосферного озона позволяют оценить концентрацию атомарного кислорода в нижней атмосфере и скорость его вертикального переноса из верхней атмосферы, что важно для выбора модели, объясняющей стабильность существующей на Марсе атмосферы из углекислого газа. Результаты измерений на освещенном диске планеты могут быть использованы для изучения ее рельефа.
Исследования магнитного поля в околомарсианском пространстве, проведенные КА «Марс-5», подтвердили вывод, сделанный на основании аналогичных исследований КА «Марс-2,-3», о том, что вблизи планеты существует магнитное поле порядка 30 гамм (в 7-10 раз больше величины межпланетного невозмущенного поля, переносимого солнечным ветром). Предполагалось, что это магнитное поле принадлежит самой планете, и «Марс-5» помог получить дополнительные аргументы в пользу этой гипотезы.
Предварительная обработка данных КА «Марс-7» об интенсивности излучения в резонансной линии атомарного водорода Лайман-альфа позволила оценить профиль этой линии в межпланетном пространстве и определить в ней две компоненты, каждая из которых вносит приблизительно равный вклад в суммарную интенсивность излучения. Полученная информация даст возможность вычислить скорость, температуру и плотность втекающего в солнечную систему межзвездного водорода, а также выделить вклад галактического излучения в линии Лайман-альфа. Этот эксперимент выполнялся совместно с французскими учеными.
По аналогичным измерениям с борта КА «Марс-5» впервые непосредственно измерена температура атомарного водорода в верхней атмосфере Марса. Предварительная обработка данных показала, что эта температура близка к 350°К.
Спускаемый аппарат «Марса-6» проводил измерения химического состава марсианской атмосферы при помощи масс-спектрометра радиочастотного типа. Вскоре после раскрытия основного парашюта сработал механизм вскрытия анализатора, и атмосфера Марса получила доступ в прибор. Предварительный анализ позволяет сделать вывод, что содержание аргона в атмосфере планеты может составлять около одной трети. Этот результат имеет принципиальное значение для понимания эволюции атмосферы Марса.
На спускаемом аппарате осуществлялись также измерения давления и окружающей температуры; результаты этих измерений весьма важны как для расширения знаний о планете, так и для выявления условий, в которых должны работать будущие марсианские станции.
Совместно с французскими учеными выполнен также радиоастрономический эксперимент – измерения радиоизлучения Солнца в метровом диапазоне. Прием излучения одновременно на Земле и на борту космического аппарата, удаленного от нашей планеты на сотни миллионов километров, позволяет восстановить объемную картину процесса генерации радиоволн и получить данные о потоках заряженных частиц, ответственных за эти процессы. В этом эксперименте решалась и другая задача – поиск кратковременных всплесков радиоизлучения, которые могут, как предполагается, возникать в далеком космосе за счет явлений взрывного типа в ядрах галактик, при вспышках сверхновых звезд и других процессах.