Астрономия и Космонавтика Коллектив авторов - Современные достижения космонавтики (сборник статей)

Советские автоматические межпланетные станции «Марс-2» и «Марс-3», ставшие искусственными спутниками Марса, в конце 1971 г. завершили программу научных исследований. Приборы станций вели разнообразные наблюдения, которые позволили узнать много нового о «красной» планете. Полная обработка полученных данных и их анализ займут еще немало времени, но первые итоги уже можно подвести. Одновременно с нашими станциями измерения проводились и американским спутником Марса «Маринер-9».

Вывод на околомарсианские орбиты советских и американских космических аппаратов, оснащенных взаимодополняющими комплексами научных приборов, их одновременное длительное функционирование и обмен информацией между советскими и американскими учеными еще в процессе проведения эксперимента явились благоприятными условиями для значительного прогресса в изучении Марса.

Орбитальные аппараты станций «Марс-2» и «Марс-3» были выведены на существенно различные орбиты вокруг Марса, что вызвано задачами исследования как самой планеты, так и характеристик окружающей ее космической среды. Обе станции приближались к Марсу на минимальное расстояние л 1500 км , максимальное удаление от планеты станции — «Марс-2» было 25 тыс . км , а станции «Марс-3» более 200 тыс. км .

При подлете к Марсу со станции «Марс-2» была сброшена капсула, доставившая на планету вымпел с изображением Герба Советского Союза.

Спускаемый аппарат станции «Марс-3» совершил посадку между областями Электрис и Фаэтонтис. Телевизионные сигналы его панорамных камер были приняты в расчетное время одновременно по двум независимым каналам, причем уровень сигнала был высокий, без помех, однако передача сигналов быстро прекратилась. На небольшой части переданной за это время панорамы не обнаруживается заметно различающихся по контрастности деталей. Причины внезапного прекращения передачи не удается однозначно установить. Скорее всего это связано с местными особенностями района посадки, которые совершенно неизвестны, или с происходившей в этот период на планете сильной пылевой бурей.

Нельзя исключить, что пылевая буря закрыла «пеленой» детали поверхности при снятии участка панорамы. Изучение материалов этого сложного "эксперимента продолжается. Успешное осуществление мягкой посадки на поверхность Марса открывает широкие перспективы для исследования этой планеты прямыми методами в недалеком будущем.

На борту советских искусственных спутников Марса проводилось 11 научных экспериментов. Семь из них связаны с изучением самой планеты, три — с измерениями параметров межпланетной среды и один, выполнявшийся совместно с французскими учеными, — с исследованием радиоизлучения Солнца.

По трассе полета к Марсу на станциях «Марс-2» и «Марс-3» регулярно измерялись потоки и энергетические характеристики солнечной плазмы, а также параметры межпланетных магнитных полей. По характеру распространения радиоволн на двух когерентных частотах определялась электронная концентрация в межпланетной среде. На автоматической станции «Mapс-3» при проведении совместного советско-французского эксперимента «Стерео» исследовались пространственная структура, направленность и механизм процесса солнечного излучения.

Измерения ионной компоненты плазмы на трассе полета показали, что возмущения межпланетной плазмы, возникающие при ее взаимодействии с магнитным полем Земли, наблюдаются в антисолнечном направлении на расстояниях до 20 млн . км . В зоне возмущенной плазмы, сносимой потоком «солнечного ветра», обе компоненты плазмы — электроны и ионы испытывают почти периодические колебания скорости. С приближением к Марсу, когда расстояние от Солнца существенно увеличилось, наблюдалось одновременное уменьшение величины электронной концентрации в межпланетной среде. Электронная температура вблизи Марса оказалась в несколько раз меньше, чем вблизи Земли. Многочисленные измерения при помощи магнитометров показали, что величина межпланетного магнитного поля находилась в среднем в пределах 5–6 гамм (1 гамма равна 10 -5эрстед; напряженность магнитного поля Земли составляет около 0,4 эрстед).

Наиболее важны, конечно, сведения о самой планете — именно для этого посылались станций к Марсу. Сюда относятся измерения температуры поверхности и грунта Марса, исследование его рельефа, состава и строения атмосферы. Ученые впервые получили возможность в течение длительного времени наблюдать Марс с близкого расстояния.

В поле зрения приборов, установленных на борту автоматических аппаратов, были участки поверхности размером от 6 до 50 км . С Земли же при аналогичных наблюдениях с помощью оптических телескопов удается выделять участки размером 500—1000 км , а наземные радиотелескопы принимают излучение от всего диска сразу. Понятно, почему искусственные спутники Марса позволяют исследовать планету более детально, чем это можно делать с Земли.

Почти все приборы станций ориентированы так, что при прохождении перицентра (минимальное расстояние от поверхности) они «смотрели» на планету. Спутник в это время двигалея со скоростью около 4 км/сек , и поверхность Марса просматривалась приборами от края до края примерно за полчаса.

Инфракрасный радиометр, принимавший излучение планеты в области волн длиной 8—40 мк , измерял температуру поверхности вдоль трассы полета. Это своего рода дистанционный термометр. Трассы начинались в Южном полушарии, где в исследуемый период подходило к концу марсианское лето, пересекали затем экватор и заканчивались в Северном полушарии. Начальные точки трасс приходились на области, где было еще утро, а конечные — на послеполуденные, вечерние, иногда даже ночные часы. Температура вдоль трасс менялась поэтому в широких пределах: от плюс 13 °C (для 14 часов местного солнечного времени 11-го градуса южной широты) до минус 93 °C (местное время 19 часов, 19-й градус северной широты). А в области северной полярной шапки температура падала еще ниже — до минус 110 °C.

Знать температуру на поверхности Марса в разных широтах и в разное время интересно, во-первых, потому, что это одна из главных климатических характеристик, а во-вторых, по изменениям температуры в течение суток и от места к месту можно судить о свойствах материала, из которого состоит грунт.

Низкие ночные температуры означают, что поверхность Марса очень быстро остывает после захода Солнца, и, следовательно, теплопроводность грунта мала. Количественные оценки показывают, что она соответствует сухому песку или сухой пыли в разреженной атмосфере. Марсианские «моря» (темные области) оказываются в среднем теплее, чем «континенты» (светлые области). Различие температур, достигающее 10°, объясняется тем, что у «морей» меньше отражательная способность, они больше поглощают солнечной энергии и сильнее нагреваются. В отдельных случаях более темные «морские» районы медленнее остывают после захода Солнца и, следовательно, имеют более теплопроводный грунт.