Ошибки мировой космонавтики

Таким образом, из семи добравшихся до Марса советских автоматических межпланетных станций в историю космических побед вошел только «Марс-3», чей посадочный аппарат совершил первую в мире мягкую посадку на поверхность Красной планеты, но даже ему не удалось выполнить все намеченные задачи полностью.
А ведь были и еще неудачные запуски. После того как в 1961 году АМС «Венера-1» испытала серьезные трудности, было решено запускать межпланетные аппараты в связках. В таких случаях несколько станций (две, три или даже, как было описано выше, четыре) стартовали с интервалом в несколько дней и страховали друг друга на случай отказа систем одной из них. Запуск «Марса-1» состоялся в ноябре 1962 года, и на тот момент уже считалось «дурным тоном» отправлять станции в такие далекие путешествия в одиночку. Как же получилось, что к Марсу он подошел один, без товарищей?
На самом деле программа предполагала работу связки из трех аппаратов. Запуски поочередно состоялись 24 октября, 1 ноября и 4 ноября 1962 года. Лишь запущенный 1 ноября добрался до Марса и теперь известен нам как «Марс-1», остальные два потерпели аварии. Старт 24 октября закончился взрывом последней ступени ракеты-носителя, вследствие чего космический аппарат не смог покинуть околоземную орбиту. Похожая история приключилась и 4 ноября, но тогда обошлось без взрыва, а лишь преждевременно выключился разгонный двигатель. Причиной этого послужила недостаточная устойчивость оборудования второй ступени ракеты-носителя к вибрациям. Данный случай отлично демонстрирует, что при отправке космических аппаратов далеко от Земли на любом этапе, даже на старте, могут возникнуть серьезные проблемы, и наличие дублирующих станций оправдано.
В окно 1971 года до Марса не смог добраться еще один космический аппарат, получивший название «Космос-419». 10 мая того года он был успешно выведен на околоземную орбиту, но так там и остался из-за ошибки программиста. Аппарат должен был совершить один виток по околоземной орбите (это занимает 1,5 часа), а затем должен был включиться двигатель разгонного «Блока Д» для выхода на трассу к Марсу. Ошибка, допущенная в программном коде, впоследствии характеризовалась как «самая грубая и непростительная». Таймер для запуска двигателя оказался установленным не на полтора, а на 150 часов. Без своевременного запуска двигателя «Космос-419» остался на околоземной орбите, где провел двое суток, после чего 12 мая вошел в земную атмосферу и сгорел в ее плотных слоях.
Так сложилось, что Марс и Венера оказались диаметрально противоположными объектами исследований двух сверхдержав. В СССР после нескольких не самых удачных запусков космических аппаратов к Марсу было решено оставить попытки. Венера и до, и во время, и после запусков в рамках советской марсианской программы представляла больший интерес, чем Красная планета. Настойчивость в изучении Венеры советскими аппаратами была отражена в прозвище «Русская планета», которое она получила в международном сообществе. В США дела обстояли ровно наоборот. Несколько скромных попыток подобраться к Венере не вдохновили на дальнейшие запуски американских исследователей, и они решили сосредоточиться на Марсе.
Чем больше производится запусков космических аппаратов, тем выше вероятность, что что-то пойдет не так. Это правило применимо и к американской марсианской программе. Исследования Красной планеты в США начались, как уже говорилось, с аппаратов серии «Маринер». Первым стал пролетевший мимо Марса «Маринер-4» в 1964 году. Его «коллеги» «Маринер-6» и «Маринер-7» совершили свои пролеты в 1969 году, а в 1971–1972 годах на околомарсианской орбите работал «Маринер-9». Именно этот космический аппарат обнаружил огромную сеть каньонов на поверхности Красной планеты. В названии системы каньонов увековечена исследовательская программа США – они именуются долины Маринер, или долины Маринера.
Успех орбитальных миссий хотелось подкрепить посадкой. Логическим продолжением «Маринеров» становится «Викинг». Американские инженеры тоже решили отправить к Марсу связку из двух космических аппаратов. Два «Викинга» стартовали 20 августа и 9 сентября 1975 года соответственно. Оба были оснащены посадочными и орбитальными аппаратами, оба благополучно добрались до Марса. Миссия оказалось очень успешной: мягкая посадка обоих аппаратов состоялась, почти все научное оборудование получило больше данных, чем планировалось, и проработали они гораздо дольше намеченного срока. 15 ноября 1976 года связь в соответствии с планом полета отключается – 26 ноября грядет противостояние Марса. Это положение, в котором Марс и Земля оказываются с противоположных сторон своих орбит относительно Солнца, и данная конфигурация не позволяет поддерживать радиосвязь. В середине декабря 1976 года связь возобновляется, и после этого «Викинги» работают еще несколько лет. Первым отключается орбитальный аппарат «Викинга-2» (июль 1978 года). Последняя передача данных в рамках этого проекта осуществляется в ноябре 1982 года с посадочного аппарата «Викинга-1». После этого инженеры еще полгода пытались возобновить контакт с ним, но в мае 1983 года было объявлено об официальном завершении миссии.
 
Грандиозный успех не был бы возможным без обнаружения и анализа ошибок, которые могли бы помешать работе. Например, оба посадочных аппарата сели не там, где планировалось изначально. Съемки с околомарсианской орбиты показали, что выбранные заранее места посадок недостаточно безопасны и грозят аппаратам быстрым выходом из строя. Посадки были осуществлены позже запланированных сроков, но в другие, признанные более безопасными районы.
«Викинги» преподнесли сюрприз, подобный тому, с которым столкнулись исследователи Венеры: цвет неба оказался не таким, как ожидалось. По предположениям астрономов считалось, что над камерой зонда будет наблюдаться синяя атмосфера. Дело в том, что цвет неба зависит от толщины слоя атмосферы, через который проходит свет. Разные цвета в среде рассеиваются по-разному. Цвета – это электромагнитные волны разной длины. Сильнее всего рассеивается фиолетовый свет, так как у него самая короткая длина волны. Затем идут цвета по порядку как в радуге – синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый, красный. На Земле днем, когда солнечный свет проходит примерно через 100 км плотной атмосферы, фиолетовое излучение рассеивается на больших высотах и до наблюдателя на поверхности не доходит. Синий также почти не доходит, но немного подкрашивает небо. Темно-синим как раз видят небо пилоты самолетов. Голубой рассеивается у поверхности планеты, и он в основном дает оттенок атмосфере. Зеленый свет проходит сквозь стокилометровую толщу, почти не взаимодействуя с частицами воздуха, и вносит вклад в оттенок неба только слегка. Остальные цвета рассеяться не успевают. В итоге мы имеем голубой цвет с примесями зеленого и синего, которые вместе также дают голубой цвет. Во время заката или восхода солнечному свету нужно проходить по касательной через более толстый слой воздуха (к тому же более плотный у поверхности). Почти все цвета рассеиваются, не дойдя до наблюдателя, только красный и оранжевый создают впечатляющие виды заходящего Солнца, хотя это кажется не совсем логичным. Солнце движется по небу к горизонту равномерно, и у поверхности сильнее всех цветов должен рассеиваться зеленый. Однако зеленое небо никто не наблюдал. Дело в том, что цвет атмосферы – это всегда смесь цветов. К зеленому примешиваются и желтый, и голубой. В итоге небо становится светло-желтым, почти белым, но не зеленым.
На Марсе атмосфера тоньше и менее плотная. Рассеивание должно быть меньше, чем на Земле. Значения давления и плотности у поверхности планеты соответствуют высоте 15–20 км над уровнем моря на Земле. То есть небо там должно быть синим, когда Солнце в зените. Примерные расчеты указывали, что во время восходов и закатов цвет должен смениться на белый. Первые фото «Викинга» показали, что атмосфера Марса красная. Этот цвет дает пыль, которая поднимается воздушными потоками с поверхности и повсюду разлетается. Она представляет собой оксиды железа, а они как раз красного цвета. На закате небо оказалось голубым. Так получилось, потому что радиус Марса в два раза меньше радиуса Земли, так что свету по касательной нужно было пройти меньшее расстояние, чем на Земле.