«Фобос-Грунт» — российская автоматическая межпланетная станция (АМС), предназначалась для доставки образцов грунта со спутника Марса, Фобоса, на Землю, определения физико-химических характеристик грунта Фобоса, исследований происхождения спутников Марса, процессов взаимодействия его атмосферы и поверхности, взаимодействия малых тел Солнечной системы с солнечным ветром Вместе с АМС «Фобос-Грунт» маршевая двигательная установка должна была доставить на орбиту Марса китайский микроспутник «Инхо-1».
АМС была запущена 9 ноября 2011 года, однако в результате нештатной ситуации, когда не произошло расчётного срабатывания маршевой двигательной установки перелётного модуля, межпланетная станция не смогла покинуть окрестности Земли, оставшись на низкой околоземной орбите. 15 января 2012 года АМС сгорела в плотных слоях земной атмосферы.
История проекта
После неудачного запуска АМС «Марс-96» Российской академией наук были сформулированы новые предложения по дальнейшему исследованию дальнего космоса — проекты «Луна-Глоб» (изучение Луны); «Марс-Астер» (марсоход) и «Фобос-Грунт». Из них наиболее адекватным возможностям отечественной космонавтики и в то же время достаточно новаторским был признан «Фобос-Грунт», который в 1998 году был утверждён в качестве основного межпланетного проекта на ближайшую перспективу. Для экспедиции к Фобосу предусматривалась разработка космического аппарата умеренной размерности, который можно было бы вывести на орбиту с помощью РН «Союз». Поскольку требуемая масса в любом случае превышала возможности носителя, доразгон к Марсу и другие транспортные операции предполагалось осуществлять с помощью экономичных электрореактивных двигателей (ЭРД) малой тяги. Старт «Фобос-Грунта» планировался на 2004 год, возвращение — на 2008 год.
В силу финансовых обстоятельств проект был полностью пересмотрен в 2004 году. Прежде всего было решено делать на основе более лёгкой негерметичной платформы «Навигатор» разработки НПО Лавочкина, что позволяло полностью отказаться от ЭРД, значительно упрощало схему экспедиции и сокращало её сроки. Фактическая реализация проекта началась с 2005 года. В 2006 было закончено макетирование основных узлов и приборов «Фобос-Грунт» и проведены первые вибрационные испытания космического аппарата в сборе. Изготовление серии ещё десяти технологических макетов начато в 2007 году.
Запуск первоначально назначался на октябрь 2009 года«Фобос-Грунт» проверит гипотезу о космическом происхождении жизни «РИАНОВОСТИ», 18 июня 2009 г., а затем был отложен на ноябрь 2011 года. Как заявил глава института космических исследований РАН Лев Зелёный, это не связано с финансированием, а необходимо для дополнительных испытаний в связи с недоработанностью станцииЗапуск станции «Фобос-Грунт» к спутнику Марса отложен до 2011 года «РИА новости», 21 сентября 2009 г.. По сообщению Роскосмоса, указанное решение основано на необходимости обеспечения максимальной надёжности операций по выполнению основной задачи миссии — забора и доставки грунта с поверхности Фобоса — и минимизации всех возможных рисков. По неофициальным данным сообщается, что система контроля полёта «Фобос-Грунта» может не выдержать длительной миссии, а также решено было установить сразу три манипулятора: первый производства НПОЛ, для мягких пород грунта, второй производства ИКИ РАН, для мягко-твёрдых пород, и наконец третий, польский «CHOMIK» для твёрдых и скальных пород. Эти манипуляторы позволят взять любые образцы, от камней и кусков скал до пыли.
Место для посадки российской автоматической станции на спутник Марса помогал выбирать аппарат Европейского космического агентства (ЕКА) «Марс-экспресс».
Перспективы На базе «Фобос-Грунт» планировалось создать серию АМС: «Луна-Глоб», «Венера-Д», «Марс-НЭТ», «Апофис-П», «Апофис-Грунт». Также в продолжение программы «Биориск» планировалась отправка микроорганизмов к Марсу с последующим возвращением их на ЗемлюКомар выжил в открытом космосе «РИА Новости», 17.02.2009 г..
Задачи экспедиции
исследование физико-химических характеристик вещества Фобоса; исследование особенностей орбитального и собственного вращения Фобоса; исследование вещества Фобоса, доставленного на Землю, в лабораторных условиях; исследование Фобоса с посадочного аппарата; исследование Фобоса и окружающего пространства с орбитального аппарата; исследование физических условий околопланетной среды Марса; исследование происхождения марсианских спутников; мониторинг сезонных и климатических вариаций атмосферы и поверхности Марса; исследование крупномасштабных динамических процессов на поверхности и в атмосфере Марса.
Планировавшаяся схема экспедиции
Автоматическая межпланетная станция запускается с космодрома Байконур на эллиптическую орбиту, близкую к расчётной, имеющей перигей 207 км, апогей 347 км и наклонение 51,4°. Через 2,5 часа полёта (1,7 витка орбиты) предполагалось перевести на эллиптическую орбиту 250×4150…4170 км, с периодом обращения 2,2 часа. Спустя ещё 2,3 часа ожидалось выведение АМС на межпланетную траекторию Земля—Марс.
Несмотря на заявление Роскосмоса о необходимости обеспечения максимальной надёжности при выполнении основной задачи миссии, не был конструктивно решён вопрос о приёме в реальном времени телеметрической информации о включениях маршевой двигательной установки при выведении автоматической межпланетной станции на отлётную траекторию к Марсу. Оба включения двигательной установки были запланированы над Южной Америкой, вне зоны видимости российских наземных измерительных пунктов. В связи с этим в ходе подготовки к запуску на странице проекта «Фобос-Грунт» на сайте Института космических исследований Российской академии наук появилось обращение к зарубежным коллегам с просьбой о помощи в наблюдении за работой двигательной установки аппарата с помощью оптических приборов (телескопов), что позволило бы убедиться в функционировании двигательной установки и получить надёжный прогноз положения космического аппарата при входе в зону видимости российских наземных измерительных пунктов.
По достижении Марса АМС должна была выйти на эллиптическую орбиту с апоцентром ~ 80 тыс. км, после чего перелётный модуль переводится на низкую орбиту наблюдения и дистанционных исследований Марса в течение нескольких месяцев. Затем выводится на квазисинхронную орбиту у Фобоса и после выбора подходящего места для посадки выдаёт тормозной импульс и совершает посадку на поверхность Фобоса. В течение нескольких дней проводится изучение окрестностей места посадки, забор образцов, загрузка их в капсулу возвращаемого аппарата. После этого стартует с Фобоса и дожидается стартового окна на околомарсианской орбите. Перелётный модуль («РК ПМ») остаётся на поверхности и продолжает изучение Фобоса. Полёт возвращаемого аппарата («РК ВА») к Земле занимает около года. По возвращении к Земле спускаемый аппарат, несущий капсулу с образцами, совершает аэродинамическое торможение в атмосфере Земли и беспарашютную посадку на полигоне Сары-Шаган в Казахстане.
Этапы экспедиции 2012 г. 29 сентября — прибытие к Марсу: торможение и выход на 3-суточную орбиту искусственного спутника Марса; отделение ; отделение микроспутника Инхо-1 и раскрытие его солнечных батарей; отделение перелётного модуля от переходной фермы;
2013 г. февраль — прибытие к Фобосу: сближение и посадка на Фобос (предполагаемое место посадки — см. фото); взятие проб грунта; отделение от ПМ и старт возвращаемого аппарата с Фобоса и выход на околомарсианскую орбиту; 2013 г. сентябрь — отлёт к Земле; 2014 г. август — прибытие ВА к Земле: отделение спускаемого аппарата (капсулы) от ВА; вход в атмосферу Земли; аэродинамическое торможение СА с 12 км/с до 30 м/с; приземление СА на полигоне Сары-Шаган в Казахстане (арендован Россией);
Общее время экспедиции — 3 года. Масса доставляемого грунта — 100—200 граммов.
Устройство аппарата
Аппарат стартовой массой ~13 200 кг состоит из маршевой двигательной установки (далее МДУ), обеспечивающей выход на траекторию полёта к Марсу и торможение на орбите вокруг Марса, перелётного модуля сухой массой 590 кг и возвращаемого аппарата массой 215 кг. Центральным элементом, или каркасом, аппарата является восьмигранная призматическая конструкция перелётного модуля. На гранях призмы размещается бортовая служебная и научная аппаратура. Электропитание комплекса осуществляется от двух прикреплённых к перелётной ступени панелей солнечных батарей.
Массовая сводка АМС Общая масса АМС: 13505 кг
Спускаемый аппарат: 7 кг Возвращаемый аппарат: 287 кг, в том числе заправка: 139 кг сухая масса: 148 кг Приборный отсек перелетного модуля: 550 кг ДУ перелетного модуля: 1270 кг, в том числе заправка: 1058 кг сухая масса: 212 кг Переходная ферма с системами отделения: 150 кг Субспутник «Инхо-1»: 115 кг Маршевая ДУ без СББ: 7750 кг, в том числе рабочая заправка: 7015 кг конечная масса: 735 кг Сбрасываемый блок баков (СББ): 3376 кг, в том числе рабочая заправка: 3001 кг конечная масса: 375 кг
Научная аппаратура Список научного оборудования: Геофизические приборы Комплекс газового хроматографа (ИКИ, ГЕОХИ, , , ) Гамма-спектрометр (ГЕОХИ) Нейтронный-спектрометр (ИКИ, ЕКА) Мёссбауэровский-спектрометр (ИКИ, ) Лазерный времяпролётный масс-спектрометр (ИКИ, ) Масс-спектрометр вторичных ионов (ИКИ) Гамма-спектрометр (ИКИ) Эшелле-спектрометр (ИКИ, ) Спектрометр «Люлин-Фобос» (, ИМБП, ) Гравиметр (ИКИ, ГЕОХИ) Сейсмометр (ИКИ, ИФЗ, ГЕОХИ) Термодетектор (ГЕОХИ, ИПМ) Длинноволновый планетный радар (ИРЭ РАН) Детектор космической пыли (ГЕОХИ) Плазменно-пылевые приборы Плазменный комплекс (ИКИ, , , , ) Детектор космической пыли (ГЕОХИ) Небесно-механические приборы Ультрастабильный осциллятор (ИКИ) Детектор положения Солнца (ИКИ, ЛИТМО, ИНФРАТРОН) Служебные приборы КНА Система информационного обеспечения КНА (ИКИ) Грунтозаборный комплекс (НПО им. Лавочкина, ИКИ, НПОЛ, )Телекамеры высокого разрешения Астробиологические эксперименты Эксперимент — межпланетный полёт живых организмов (Роскосмос, НПО им. Лавочкина, Планетарное общество) Суммарная масса научной аппаратуры: 50 кг.
Стоимость Стоимость проекта «Фобос-Грунт» — около 5 миллиардов рублей. Стоимость самого космического аппарата составила 1 млрд 200 млн рублей.
АМС «Фобос-Грунт» была застрахована на полную стоимость в страховой компании «Русский страховой центр», страховая сумма составила 1 млрд 200 млн рублей.
Хронология проекта
Ход работ над аппаратом 2010 20 декабря — доставка китайского микроспутника «Инхо-1»; 2011 январь — сборка и электрические испытания; февраль-март — термовакуумные испытания; май-август — заключительные испытания и операции с космическим аппаратом; 17 октября — доставка из г. Химки на космодром БайконурСтанция «Фобос-Грунт» доставлена на Байконур //gazeta.ru, 17.10.2011; 6 ноября — доставка с АМС «Фобос-Грунт» на № 1 11П877-CM площадки № 45 космодрома Байконур // roscosmos.ru; 7 ноября — начало работ по графику второго стартового дня на СК площадки № 45, набор стартовой готовности РН // roscosmos.ru; 8 ноября — зарядка аккумуляторных батарей АМС, контроль температуры и давления в космической головной части РН // roscosmos.ru; заседание Государственной комиссии по результатам 3-дневных испытаний РН на СК и принятие положительного решения о готовности РН к заправке компонентами топлива и пуску // roscosmos.ru.
Хронология экспедиции
2011 г. 9 ноября — запуск и ожидаемое выведение на траекторию полёта к Марсу:
00:16:02.871 (МСК) — ракета «Зенит-2SБ» с межпланетной станцией «Фобос-грунт» стартовала с космодрома Байконур.
00:27:31 (+688 с) — отделение АМС от ракеты-носителя (орбита близка к расчётной). Раскрытие панелей солнечных батарей АМС, приём телеметрической информации наземными измерительными пунктами, завершение построения ориентации межпланетной станции по Солнцу, заряд аккумуляторных батарей.