Назначение КА

Космические аппараты серии 'Фобос' предназначены для проведения комплексных исследований объектов Солнечной системы: спутника Марса Фобос (дистанционно и при контакте) - путем сближения с ним вплоть до состояния 'бреющего полета' над его поверхностью и десантирования на нее стационарного и подвижного исследовательских зондов (ДАС и ПРОП-ФП); планеты Марс (с подлетной траектории и с орбиты ИСМ); Солнца; межпланетного пространства, а также в области астрофизики. Серия 1Ф, созданная в рамках международного проекта 'Фобос', состоит из двух аппаратов: КА 'Фобос-1' (1Ф ?101) и КА 'Фобос-2' (1Ф ?102), частично отличающихся по составу целевой (научной) аппаратуры. Предусмотрено одновременное применение обоих аппаратов в одной экспедиции. Дублирование аппаратов призвано повысить общую надежность выполнения целевой задачи и несколько расширить исследовательские задачи экспедиции.

Запуски аппаратов осуществлены: 'Фобос-1' -7.07.1988 г., 'Фобос-2' - 12.07.1988 г.

В программу экспедиции входило:

 Проведение ЛКИ вводимого в эксплуатацию космического аппарата нового поколения, разработанного как универсальный космический аппарат для проведения комплексных исследований планет и малых тел Солнечной системы.

 Выполнение научной программы, предусматривающей решение следующих задач:

На трассе перелета
- изучение Солнца в рентгеновском (КА 'Фобос-1'), ультрафиолетовом и видимом диапазонах (КА 'Фобос-1,-2');
- получение трехмерной стереоскопической структуры солнечной хромосферы и короны;
- определение состава солнечного ветра;
- изучение характеристик межпланетных ударных волн;
- локализация космических гамма-всплесков.

На орбитах вокруг Марса
- уточнение параметров орбитального движения Фобоса и его физических свойств;
- зондирование поверхности и атмосферы Марса в видимом, ультрафиолетовом, инфракрасном и гамма-диапазонах;
- изучение структуры магнитосферы Марса, определение параметров магнитного поля;
- изучение Солнца и межпланетного пространства. При сближении с Фобосом
- телевизионная съемка поверхности Фобоса с высоким разрешением;
- определение химического, минералогического состава поверхности Фобоса, его физических свойств;
- изучение внутреннего строения Фобоса, его радиофизических характеристик;
- десантирование на его поверхность долгоживущей автономной станции (ДАС - КА 'Фобос-1,-2') и передвижного зонда (ПРОП-ФП - КА 'Фобос-2').

Космический Аппарат

Космический аппарат серии 1Ф, разработан как унифицированный базовый аппарат для осуществления многоцелевых и разноплановых экспедиций с целью исследования планет и малых тел (комет, астероидов, спутников планет) Солнечной системы. Аппарат спроектирован так, что его конструкция и состав систем служебного модуля остаются практически неизменными при смене в выборе объекта изучения (Марс, Венера, Луна или другие, в том числе малые, тела). Переоснащения, связанные с изменением цели и научной программы экспедиции, касаются, в основном, запасов топлива и состава исследовательских средств и состава научной аппаратуры.

Конструкция аппарата предусматривает возможность размещения на нем, одновременно или выборочно, технических средств дистанционного зондирования (радиолокаторы, телескопы и т.д.), а также десантируемых исследовательских зондов (спускаемых аппаратов, малых станций, пенетраторов и т.д.). Важнейшая 'проектно заложенная' особенность аппарата - возможность его маневрирования в непосредственной близости от поверхности небесных тел, обладающих слабым гравитационным полем. Космический аппарат состоит из орбитального блока (ОБ) и автономной двигательной установки (АДУ). В верхней части орбитального блока предусмотрено размещение на специальной платформе полезной нагрузки, определяемой задачами межпланетной экспедиции. Для экспедиции в рамках международного проекта 'Фобос' полезной нагрузкой для КА серии 1Ф являлись отделяемые исследовательские зонды ДАС и ПРОП-ФП. На этой же платформе размещена научная аппаратура для исследования Солнца и средненаправленная антенна автономной радиосистемы.

КА 'Фобос' конструктивно значительно отличается от своих предшественников - автоматических космических аппаратов, предназначенных для планетных исследований (КА 'Венера', 'Вега', 'Марс'). Силовым элементом конструкции КА 'Фобос' стал герметичный торовый приборный отсек, к которому снизу пристыковывается автономная двигательная установка (АДУ), а сверху - отсек научной аппаратуры (цилиндрический приборный отсек).

Такая компоновка позволяет добиться наименьшей массы собственно конструкции аппарата и минимальных моментов инерции, от которых зависит его маневренность. Благодаря принципу многоступенчатости в процессе полета удается освободиться от уже отработавших элементов - 'сброс' АДУ позволяет на определенном этапе 'включиться в работу' ранее закрытой ею и размещенной в торовом приборном отсеке служебной и научной аппаратуре, необходимой для сближения с Фобосом и проведения программы его исследований.

Научные результаты

Наиболее значимым в реализации научной программы КА 'Фобос-1' стали результаты экспериментов, выполненных при помощи солнечного телескопа 'Терек'. Ученые смогли одновременно наблюдать наименее изученные до этого времени слои солнечной атмосферы - хромосферу, корону и переходный слой. Получена уникальная информация о структуре и динамике этих слоев. На изображениях, полученных с помощью регистрирующей системы, отчетливо видна сложная структура плазменных образований в солнечной атмосфере. Новые данные позволили понять динамику (от нескольких минут до месяца) различных образований в атмосфере Солнца при температурах от десятков тысяч до десятков миллионов градусов.

Это необходимо, чтобы выяснить механизмы освобождения энергии Солнца при различных процессах и многое другое. С Земли получить подобную информацию невозможно. Было сделано более 140 рентгеновских снимков Солнца.

В полете КА 'Фобос-2' успешно завершилась первая фаза эксперимента, получившего название 'Небесная механика', по построению высокоточной теории движения Фобоса и уточнению его гравитационной постоянной. Получены уникальные снимки Фобоса, сделанные с различных ракурсов и расстояний. Съемка поверхности Марса радиометрспектрометром 'Термоскан' дала, в том числе, неожиданный результат в виде обнаружения на полученных снимках веретенообразной тени Фобоса на поверхности Марса, что вызвало массу догадок и гипотез.

Экспедиция закончилась, не выполнив основного этапа доставки на поверхность Фобоса спускаемых аппаратов. Тем не менее, исследования Марса, Фобоса и околомарсианского пространства, выполненные КА 'Фобос-2' в течение 57 дней на этапе орбитального движения вокруг Марса, позволили получить уникальные научные результаты о тепловых характеристиках Фобоса, плазменном окружении Марса, взаимодействии его с солнечным ветром. Например, по величине потока ионов кислорода, покидающих атмосферу Марса, обнаруженных при помощи спектрометра ионов, установленного на КА 'Фобос-2', удалось оценить скорость эрозии атмосферы Марса из-за взаимодействия с солнечным ветром. Эти измерения чрезвычайно важны для исследования истории воды на Марсе и марсианской атмосферы. До экспедиции КА 'Фобос-2' об околомарсианском пространстве было известно меньше, чем о свойствах про-странства около значительно более удаленных планет - Меркурия, Юпитера, Сатурна. Полученные данные являются хорошей основой для создания инженерной модели Фобоса, необходимой для последующих экспедиций к этому спутнику Марса.

Изображения Фобоса показывают, что этот космический объект имеет неправильную форму, которая приблизительно может быть аппроксимирована эллипсоидом, размеры составляют 13,3х11,1х9,3 км. Большая ось эллипсоида направлена на Марс. Орбита спутника практически круговая с радиусом-вектором 9.378 км (2,76хRм). Плоскость орбиты близка к экваториальной плоскости Марса и наклонена под углом -24? к плоскости эклиптики. Период обращения Фобоса вокруг Марса 7 ч. 39 мин.

Одна из наиболее интересных характеристик Фобоса - либрация. Фобос является весьма интересным объектом среди известных синхронно вращающихся спутников планет Солнечной системы, так как имеет большую амплитуду либрации.

Фобос имеет множество глубоких почти прямых параллельных борозд шириной 100-200 м и глубиной 10-20 м. Некоторые из этих полос имеют длину до 30 км. Почти все эти протяженные полосы начинаются вблизи самого большого кратера на Фобосе - Стикни, диаметр которого 10 км, что составляет более одной трети диаметра Фобоса.

Измерения спектральных характеристик, выполненные в проекте "Фобос-2", а также ранее выполненные измерения, показали, что спектры отражения Фобоса сильно отличаются от спектров, полученных по наблюдениям Марса, а также от спектров углистых хондритов и других астероидных аналогов. Полученные в последнее время научные результаты показывают, что спутники Марса не принадлежат к астероидам класса С, (к которому ранее относили Фобос и Деймос). Спектр Фобоса более напоминает астероид класса Т, хотя и не в полной аналогии. Минералогическая интерпретация тел класса Т неоднозначна. В одной из работ, основанной на результатах проекта "Фобос-2", было высказано предположение, что поверхностные слои Фобоса могут представлять собой смесь материала, богатого углистыми соединениями (D-класс), переработанного космическими излучениями.

Результаты измерений отражательных характеристик показывают, что на поверхности спутника Марса не содержится связанной воды. Однако, существуют оценки, согласно которым термодинамические условия на этом спутнике таковы, что вода может задержи-ваться на некоторой глубине. Выяснение вопроса о присутствии воды (или гидратированных молекул) на Фобосе является чрезвычайно важным не только с научной, но и с практической точки зрения.

Измерения, выполненные КА "Викинг" и "Фобос-2", указывают, что повышенная плотность пылевых частиц вблизи орбит Фобоса наиболее вероятно связана с выбросом мате-риала с поверхности спутников Марса при бомбардировке микрометеоритами. В результате выполненного недавно численного анализа было показано, что при формировании пылевого тора важную роль играют орбитальные резонансы, вызванные влиянием Марса и вариациями давления солнечной радиации. Исследование этой проблемы важно не только с точки зрения понимания эволюции реголита на поверхности марсианских спутников, но и для изучения условий вблизи Марса, для планирования к нему перспективных экспедиций.

Имеющиеся данные о физических и химических характеристиках Фобоса не позволя-ют в настоящее время сделать выбор между различными теориями его происхождения. Существуют несколько предположений. Многие авторы полагают, что Фобос, также как и второй спутник Марса Деймос, либо захваченный астероиды, либо, в соответствии с эволюционной теорией, аккумулированные тела на марсианских орбитах.

Полученные данные до сих пор остаются уникальными, открывающими новый этап исследований Марса, который продолжается, хотя и не без потерь, усилиями международно-го научного сообщества.