5 ноября 2013 г. в 14:38 индийского стандартного времени (09:08 UTC) с первой пусковой установки Космического центра имени Сатиша Дхавана (Satish Dhawan Space Centre, SDSC) в Шрихарикоте был осуществлен успешный пуск ракеты-носителя PSLV-XL ?С25 с индийской АМС Mangalyaan, предназначенной для исследования Марса с орбиты его спутника.
     Официальное название проекта - Mars Orbiter Mission (MOM), но сам КА получил в СМИ название Mangalyaan, которое произносится 'Мангальян' и означает на санскрите и на хинди просто 'марсианский зонд'. Это второй индийский аппарат для работы в дальнем космосе после лунного спутника Chandrayaan-1 (что, в свою очередь, означает 'лунный зонд';) и первый отправленный к Марсу. Если все пройдет успешно, Индия станет четвертой в мире державой, исследующей Красную планету космическими средствами. Ранее это удавалось только СССР, США и Европейскому космическому агентству; японский аппарат Nozomi не получилось вывести на орбиту вокруг Марса, а китайский 'Инхо' погиб вместе с российским 'Фобос-Грунтом'.

MANGALYAAN (ИНДИЯ)

     Весьма надежный индийский носитель PSLV в пятый раз использовался в усиленном варианте XL - с шестью стартовыми твердотопливыми ускорителями PSOM-XL. Такая ракета с номером С11 дебютировала 22 октября 2008 г. при запуске лунного зонда Chandrayaan-1, а затем использовалась для выведения тяжелых геосинхронных аппаратов GSat-12 и IRNSS-1A и спутника RISAT-1 на солнечно-синхронную орбиту. Носитель имел стартовую массу 320 т при высоте 44.4 м; КА был укрыт под обтекателем диаметром 3.2 м и длиной 8.3 м.
     Во всех случаях, кроме последнего, целевой орбитой была геопереходная с апогеем на высоте 21000-23000 км - наибольшим возможным с полезным грузом массой от 1380 до 1426 кг. Практически такая же орбита выведения была предусмотрена и для КА Mangalyaan массой 1337 кг.
     В момент старта включился центральный твердотопливный блок S139 и четыре из шести ускорителей. Две оставшиеся 'боковушки' заработали через 25 секунд после отрыва, на высоте 2.7 км, когда ракета начала маневр по тангажу и стала ложиться на азимут 104њ. На 50-й секунде завершили работу, а еще через 20 сек были сброшены первые четыре ускорителя. Оставшиеся два отделились в момент Т+1:32, когда PH достигла высоты 39.7 км и летела со скоростью 2024 м/с (в инерциальной системе отсчета, то есть с включением 'дармовой' прибавки 452 м/с от вращения Земли).

MANGALYAAN (ИНДИЯ)

     Через 113 сек после старта завершила работу первая ступень, и на высоте около 58 км произошло включение второй жидкостной ступени PL40. В Т+3:22 на высоте 113 км был сброшен головной обтекатель. Вторая ступень отключилась в момент времени Т+4:25; через секунду была запущена твердотопливная третья ступень HPS3, которая проработала 318 сек. Отделение третьей ступени произошло в Т+9:44 на высоте 195 км; PH к этому моменту набрала близкую к орбитальной скорость - 7731 м/с.
     В трех предыдущих миссиях включение четвертой ступени проводилось в районе нисходящего узла, с тем чтобы большая полуось целевой орбиты находилась вблизи плоскости экватора. Однако для последующего старта к Марсу требовалось, чтобы перигей находился над Южным полушарием, а апогей над Северным, а для этого надо было увеличить баллистическую паузу примерно на 24 минуты. Расчетный аргумент перигея для запуска 5 ноября составлял 282.55њ вместо 178њ для ранее выполненных стартов.
     Чтобы обеспечить такую схему полета, потребовалось увеличить ресурс командных приборов и доработать алгоритмы системы управления на пассивном участке, а также нарастить емкость аккумуляторных батарей и обеспечить тепловой режим 4-й ступени, отсека системы управления и самого КА. Для каждой из дат в пределах астрономического окна с 28 октября до 19 ноября была подготовлена отдельная циклограмма с соответствующим временем старта и протяженностью пассивного участка.
     Для контроля включения и работы 4-й ступени и отделения КА были развернуты два временных измерительных пункта на арендованных судах индийского торгового флота: основной - на корабле Nalanda и второй - на Yamuna. Как раз из-за них не удалось провести пуск в день начала астрономического окна, как планировалось изначально. Вследствие непогоды в Тихом океане (по неофициальной информации, в действительности задержка была вызвана неисправностью бортового комплекса телеметрической аппаратуры на одном из кораблей) корабль Nalanda прибыл на Фиджи лишь 21 октября и не успевал занять к 28 октября расчетную рабочую точку вблизи этого архипелага. Новая дата старта была названа 22 октября; очень кстати она пришлась на вторник, который в хинди, как и в латыни и во французском, является днем Марса - мангалвар.
     Итак, по циклограмме для пуска 5 ноября баллистическая пауза заканчивалась ровно через 35 минут после старта. В этот момент два двигателя четвертой ступени L2.5 включились на 519 секунд и обеспечили выведение на целевую эллиптическую орбиту. Наконец, через 44 мин 17 сек после старта Mangalyaan отделился от четвертой ступени на орбите с объявленными параметрами (в скобках - расчетные);

     - наклонение - 19.27њ (19.2њ±0.2њ);
     - высота в перигее - 248 км (250±5);
     - высота в апогее - 23550 км (23500±675).

     В каталоге Стратегического командования США аппарату были присвоены номер 39370 и международное обозначение 2013-060А.
     Запуск Mars Orbiter Mission стал третьим успешным индийским пуском в 2013 г. и 25-й миссией PSLV с 1993 г., причем 24-й успешной подряд. Следующий пуск запланирован на февраль 2014 г.: носителю с номером С23 будет доверено вывести французский спутник SPOT-7.


     Чтобы отправиться к Красной планете, Mangalyaan выполнил семь (!) маневров - б, 7, 8, 10, 11, 15 и 30 ноября. По плану пять маневров имели целью последовательный подъем апогея, а в последнем КА должен был достичь заданной отлетной скорости. Первые три маневра прошли успешно, однако четвертый был выполнен не полностью, что потребовало введения в баллистическую схему одного дополнительного включения. Седьмой маневр вывел Mangalyaan на траекторию полета к Марсу.
     Первый подъем орбиты был как бы 'пристрелочным'. Маршевый двигатель зонда был включен 6 ноября в 19:47 UTC и проработал 416 сек, добавив к скорости КА около 134 м/с. В результате апогей был поднят до 28825 км при высоте перигея 252 км.

MANGALYAAN (ИНДИЯ)

     Второй маневр состоялся 7 ноября в 20:48:51 UTC. На этот раз двигатель проработал 570.6 сек, высота апогея увеличилась до 40186 км, а период обращения был доведен до полусуточного. 8 ноября в 20:40:43 был выполнен третий маневр: после 707 сек работы ДУ высота апогея достигла 71636 км, а период приблизился к 24 часам.
     Все эти коррекции сопровождались отработкой определенных функций для автономных режимов работы, необходимых при выдаче последнего импульса и при выходе на орбиту вокруг Марса. При четвертом маневре 10 ноября в 20:36 UTC, целью которого было добавить еще 130 м/с и поднять апогей примерно до 100000 км, проверялся режим с одновременным включением основной и резервной обмотки электромагнитного клапана маршевого двигателя, и неожиданно это привело к прекращению подачи топлива в двигатель. В соответствии с заложенной логикой КА попытался продолжить исполнение маневра на ЖРД ориентации, но выдал приращение скорости лишь в 35 м/с и поднял апогей с 71623 до 78276 км.

MANGALYAAN (ИНДИЯ)

     Выводы были сделаны: в дальнейшем катушки будут использоваться лишь последовательно. Из-за сбоя специалисты были вынуждены запланировать дополнительный подъем орбиты, который был успешно проведен 11 ноября в 23:33:50 UTC. Время работы двигателя составило 303.8 сек, апогей увеличился до 118642 км, а период - до 46 часов.
     Шестой и последний подъем орбиты был проведен 15 ноября в 19:57:00 UTC. Двигатель проработал 243.5 секунд, высота апогея увеличилась до 192874 км, а период достиг 91 часа. Общие затраты топлива на эти маневры составили около 350 кг.
     19 ноября в процессе тестирования бортовой аппаратуры индийские специалисты включили камеру МСС и сделали с ее помощью первые снимки. На фотографии с высоты 67 975 км видны Индия, Тибет, Аравийский полуостров, восточное Средиземноморье и восток Африки. Разрешение снимка оценили в 3.5 км на пиксель. В последующие дни проводились дальнейшие тесты научных приборов и служебных систем АМС. Замечаний к ним не было.

19 ноября, первый тестовый снимок Mars Orbiter Mission

MANGALYAAN (ИНДИЯ)

     30 ноября в 19:00 был выполнен программный разворот КА, а в 19:19 UTC вблизи перигея орбиты маршевый двигатель 'Мангальяна' включили с целью выдачи расчетного импульса 648 м/с для ухода от Земли в сторону Марса. Фактически он отработал 1328.89 сек, истратив 198 кг топлива, и выдал приращение скорости 647.96 м/с.
     3 декабря в 19:44 UTC Mangalyaan покинул сферу действия Земли на расстоянии 925000 км от планеты и стал спутником Солнца. С удалением от Земли КА перешел на бортовую антенну среднего усиления MGA. С ее помощью он поддерживал контакт с центром управления ISRO через индийскую станцию дальней связи Бялалу с ее 32-метровой и 18-метровой антеннами.
     11 декабря в 01:00 UTC была выполнена первая коррекция траектории путем включения двигателей ориентации на 40.5 сек. В этот день расстояние от Земли составляло 2.9 млн км.
     Межпланетный перелет Mars Orbiter Mission осуществляется по эллипсу, близкому к гоманновскому, то есть к траектории с минимальной характеристической скоростью, и будет продолжаться около 300 суток - до 24 сентября 2014 г. При подлете к Красной планете в ближайшей к Марсу точке траектории АМС еще раз включит маршевый двигатель и перейдет на эллиптическую орбиту с параметрами:

     - наклонение -150.0њ;
     - высота в перицентре - 365 км;
     - высота в апоцентре - примерно 80000 км;
     - период обращения - 76.72 часа;
     - прямое восхождение восходящего узла - 61.4њ;
     - аргумент перицентра - 203.5њ.

     Ожидается, что Mangalyaan проработает на орбите вокруг Марса не менее 160 суток.


     Одной из основных задач первого индийского полета к Марсу является освоение технологий, необходимых для проектирования и строительства межпланетных станций, а также для управления ими.
     Успех миссии Chandrayaan-1 вселил уверенность в индийских специалистов и вдохновил их на новые проекты исследования планет Солнечной системы. Следующей индийской АМС должна была стать лунная станция Chandrayaan-2, однако марсианский зонд ее опередил. Почему же это произошло?
     Вторая индийская лунная миссия задумывалась как совместная российско-индийская. Аппараты Chandrayaan-2 и 'Луна-Ресурс' должны были стартовать к Луне в связке на новой индийской ракете GSLV Mk.II. Оба они выходили на полярную окололунную орбиту, затем российский зонд совершал посадку в районе южного полюса. На борту его размещался индийский мини-луноход массой 15 кг.
     Такая схема была закреплена межагентским соглашением, заключенным в ноябре 2007 г. Однако после аварии GSLV Mk.II в первом запуске в апреле 2010 г. программу пришлось пересмотреть с существенным уменьшением массы зондов, что вызвало непонимание и недовольство российской стороны. К моменту краха 'Фобос-Грунта' в конце 2011 г. пересмотр российской лунной программы уже начинался, и гибель станции его только ускорила.
     Под тем предлогом, что индийский носитель более не обеспечивал достаточной грузоподъемности, Россия отказалась от использования GSLV Mk.II и 'пересадила' свою миссию на 'Союз'. На основе бывшей станции 'Луна-Ресурс' началась разработка аппарата 'Луна-Глоб 1' (сегодня - 'Луна-Глоб Посадочный') для отработки посадки в полярных районах Луны.
     Индийские специалисты задались естественным вопросом: не стоит ли им разработать собственный посадочный аппарат или изучить возможность получить его из друтого источника, например из NASA? В январе 2013 г. стало известно, что Индия намерена осуществить проект Chandrayaan-2 самостоятельно, включая и разработку собственного посадочного аппарата. Формальное решение об этом было принято в августе 2013 г.; предполагается, что запуск состоится примерно через три года.
     Что же касается индийской миссии к Марсу, то ее концептуальная проработка началась в 2008 г., а реальные работы по проверке технических решений, проектированию платформы и научной аппаратуры велись с 2010 г. с прицелом на запуск в начале 2016 г. После развала совместной лунной программы эти работы были ускорены.

MANGALYAAN (ИНДИЯ)

     2 марта 2012 г. на торжественной церемонии открытия индийского отделения Марсианского общества выдающийся научный специалист в области космоса П.С.Агравал (Р.С. Agrawal) объявил, что долгожданный проект индийской автоматической станции для полета на Марс находится в стадии разработки. 'Далеко вперед продвинулось проектирование полезной нагрузки, - отметил он. - В июне запланирована демонстрация модели двигателя зонда'.
     16 марта 2012 г. индийский парламент утвердил бюджет на 2012-2013 финансовый год (ф.г.), в котором впервые были предусмотрены значительные средства на марсианский проект, позволяющие изготовить и запустить зонд в конце 2013 г. Тем не менее индийский кабинет во главе с премьер-министром Манмоханом Сингхом санкционировал миссию к Марсу лишь 3 августа, а объявлено было это решение 15 августа 2012 г.
     Общая разрешенная стоимость MOM (не включая цену носителя) была определена в 4.5 млрд индийских рупий - 72 млн $ по курсу на 30 ноября 2013 г. Фактическое бюджетное финансирование миссии MOM в 2011-2012 ф.г. составило 10 млн рупий, в 2012-2013 ф.г. - уже 1250 млн, а на 2013-2014 ф.г. было выделено 1675 млн рупий.
     Напомним, российский проект 'Фобос-Грунт' обошелся нашей стране приблизительно в 5 млрд рублей (160 млн $), а американский MAVEN - тоже спутник Марса с довольно узкими научными задачами, стартовавший вслед за MOM, - 'потянул' на 485 млн $.


     Аппарат создавался на основе проверенной платформы I-1K, которая использовалась на спутниках серии Insat и в лунной миссии Chandrayaan-1. Были внесены лишь необходимые изменения, касающиеся двигательной установки (необходимость обеспечить возможность ее запуска у Марса после десятимесячного перелета), запасов топлива, связи и систем энергопитания.
     Стартовая масса Mangalyaan - 1337 кг, из них 852 кг приходится на топливо (НДМГ и смесь окислов азота), размещенное в баках объемом 390 литров. Корпус зонда, поставленный компанией Hindustan Aeronautics Ltd., состоит из алюминиевых и углепластиковых сэндвич-панелей. Система терморегулирования пассивная.
     Маршевый жидкостный двигатель LAM тягой 100 фунтов (440 Н) используется для старта с околоземной орбиты и торможения возле Марса. Стабилизацию КА при его работе и малые коррекции обеспечивают восемь ЖРД ориентации тягой по 5 фунтов (22 Н).
     Солнечная батарея состоит из трех секций размером 1.8x1.4 м каждая и способна выдать 840 Вт на орбите у Красной планеты. В системе электропитания имеется также литий-ионный аккумулятор емкостью 36 А-ч.

MANGALYAAN (ИНДИЯ)

     В системе управления, ориентации и стабилизации Mangalyaan используются процессор MAR31750, два звездных датчика (основной и резервный) французской фирмы Sodern, грубый аналоговый солнечный датчик с девятью чувствительными головками и специальный датчик засветки солнечных батарей, а также два комплекта гироприборов и акселерометров IRAP. В качестве исполнительных устройств выступают четыре маховика-гиродина, разгружаемые малыми ЖРД.
     Телекоммуникационная система работает в S-диапазоне и включает два приемопередатчика с твердотельными усилителями на 230 Вт и три антенны: низкого усиления LGA, среднего MGA и высокого HGA (соответственно Low, Medium и High Gain Antenna), причем отражатель последней имеет диаметр 2.2 м. Максимальная скорость передачи данных составляет 40 кбит/с. В бортовом ЗУ может храниться до 32 Гбит информации. Данные передаются и принимаются Индийской сетью дальней космической связи (Indian Deep Space Network).
     Так как управление в реальном времени с Земли на межпланетных расстояниях невозможно, система управления станции позволяет ей действовать с высокой степенью автономности, самостоятельно обнаруживая неисправности и обеспечивая сохранение работоспособности КА.

MANGALYAAN (ИНДИЯ)

21 марта 2013 г. в ходе четвертой сессии американо-индийской рабочей группы по сотрудничеству в области гражданской космонавтики в Вашингтоне было достигнуто соглашение о сотрудничестве в будущих лунных и марсианских проектах. Однако лишь 24 июня стороны объявили, что ближайшим предметом этого сотрудничества станет обеспечение средствами американской Сети дальней связи полета КА Mangalyaan к Марсу в те периоды времени, когда аппарат находится вне зоны видимости индийской станции. Взамен американцы просили доступ к данным 'метанового' датчика MSM.

MANGALYAAN (ИНДИЯ)

     Основные цели миссии можно разделить на две группы:

     1. Технологические задачи:

     • Разработка аппарата, способного стартовать с околоземной орбиты к Марсу, пережить межпланетный полет, выйти на орбиту Красной планеты и проработать на ней некоторое время;
     • Освоение технологий связи с межпланетными зондами, навигации, планирования и управления миссиями;
     • Возможность автоматического парирования нештатных ситуаций.

     2. Научные цели:

     • Исследование атмосферы планеты и поверхностных особенностей Марса, его морфологии и минералогии.

     На борту Mangalyaan установлено пять научных приборов для наблюдения за марсианской поверхностью, атмосферой и экзосферой, простирающейся до апоцентра орбиты зонда. Полезная нагрузка, состоящая из камеры, двух спектрометров, радиометра и фотометра, имеет массу всего около 15 кг.

MANGALYAAN (ИНДИЯ)