Советский космический аппарат Марс 3 совершил посадку на планету Марс 2 декабря 1971 года
Марс 3 — советская автоматическая межпланетная станция четвертого поколения. Запущена в СССР по советской космической программе Марс. Марс 3 предназначена для исследования Марса.
Межпланетная станция Марс 3 разработана в НПО имени Лавочкина, она состояла из орбитальной станции — искусственного спутника и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией. Система управления, массой 167 кг и потребляемой мощностью 800 ватт, разработана и изготовлена НИИ автоматики и приборостроения.
Станция Марс 3 была запущена в космос с космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя Протон К 28 мая 1971 года в 18:26:30 по московскому времени. Полет к Марсу продолжался более 6 месяцев. 8 июня и в ноябре 1971 года были успешно проведены коррекции траектории движения.
2 декабря 1971 года была проведена третья коррекцию траектории. Коррекция была выполнена с помощью бортовой автоматики без использования наземных средств. Система автономной астроориентации станции обеспечила ее ориентацию и определила положение станции относительно Марса. Полученные данные были автоматически введены в бортовую электронно-вычислительную машину, которая рассчитала величину и направление корректирующего импульса и выдала необходимые команды для проведения коррекции. После проведения третьей коррекции станция вышла на траекторию, проходящую на расстоянии 1500 км от поверхности Марса.
Спускаемый аппарат станции Марс 3 совершил первую в мире мягкую посадку на поверхность Марса 2 декабря 1971 года. Посадка началась после третьей коррекции межпланетной траектории полета и отделения спускаемого аппарата от орбитальной станции. Перед отделением станция Марс 3 была сориентирована так, чтобы спускаемый аппарат после отделения мог двигаться в требуемом направлении. Отделение произошло в 12 часов 14 минут московского времени 2 декабря, когда космический аппарат подлетал к планете, до торможения орбитальной станции и перехода его на орбиту спутника Марса.
Через 15 минут сработал твердотопливный двигатель перевода спускаемого аппарата с пролетной траектории на траекторию встречи с Марсом. Получив дополнительную скорость, равную 120 м/с (432 км/ч), спускаемый аппарат направился в расчетную точку входа в атмосферу. Затем система управления, размещенная на ферме, развернула спускаемый аппарат коническим тормозным экраном вперед по направлению движения, чтобы обеспечить правильно ориентированный вход в атмосферу планеты. Для поддержания спускаемого аппарата в такой ориентации во время полета к планете была осуществлена гироскопическая стабилизация. Раскрутка аппарата по продольной оси проводилась с помощью двух малых твердотопливных двигателей, установленных на периферии тормозного экрана. Ферма с системой управления и двигателем перевода, ставшая теперь ненужной, была отделена от спускаемого аппарата.
Полет от разделения до входа в атмосферу продолжался около 4,5 часов. По команде от программно-временного устройства были включены два других твердотопливных двигателя, также расположенных на периферии тормозного экрана, после чего вращение спускаемого аппарата прекратилось. В 16 часов 44 минуты спускаемый аппарат вошел в атмосферу под углом, близким к расчётному, со скоростью около 5,8 км/с, и началось аэродинамическое торможение. В конце участка аэродинамического торможения ещё на сверхзвуковой скорости полёта по команде датчика перегрузки с помощью порохового двигателя, расположенного на крышке отсека вытяжного парашюта, был введен вытяжной парашют. Спустя 1,5 с с помощью удлинённого заряда разрезался торовый парашютный отсек, и верхняя часть отсека (крышка) была уведена от спускаемого аппарата вытяжным парашютом. Крышка, в свою очередь, ввела основной парашют с зарифленным куполом. Стропы основного парашюта крепились за связку твердотопливных двигателей, которые уже крепились непосредственно к спускаемому аппарату.
Когда аппарат затормозился до околозвуковой скорости, то по сигналу от программно-временного устройства была проведена разрифовка — полное раскрытие купола основного парашюта. Спустя 1-2 с был сброшен аэродинамический конус и открылись антенны радиовысотомера системы мягкой посадки. За время спуска на парашюте в течение нескольких минут скорость движения снизилась примерно до 60 м/с (216 км/ч). На высоте 20-30 метров по команде радиовысотомера был включен тормозной двигатель мягкой посадки. Парашют в это время был уведен в сторону другим ракетным двигателем, чтобы его купол не накрыл автоматическую марсианскую станцию. Спустя некоторое время двигатель мягкой посадки выключился, и спускаемый аппарат, отделившись от парашютного контейнера, опустился на поверхность. При этом парашютный контейнер с двигателем мягкой посадки с помощью двигателей малой тяги был уведен в сторону. В момент посадки толстое пенопластовое покрытие защитило станцию от ударной нагрузки. Посадка была осуществлена между областями Электрида и Фаэтонтия.
Мягкая посадка на планета Марс является сложной научно-технической задачей. Во время разработки станции Марс 3 рельеф поверхности Марса был изучен слабо, сведений о грунте было крайне мало. Кроме того, атмосфера очень разрежена, возможны сильные ветры. Конструкция аэродинамического конуса, парашютов, двигателя мягкой посадки выбраны с учетом работы в широком диапазоне возможных условий спуска и характеристик марсианской атмосферы, причём их вес минимальный.
В течение 1,5 минут после посадки автоматическая марсианская станция готовилась к работе, а затем начала передачу панорамы окружающей поверхности, но через 14,5 секунд трансляция прекратилась. Станция передала только первые 79 строк фототелевизионного сигнала (правый край панорамы). Полученное изображение представляло собой серый фон без единой детали.
Орбитальная станция СССР после отделения спускаемого аппарата выполнила 2 декабря 1971 года торможение и вышла на нерасчетную орбиту искусственного спутника Марса с периодом обращения 12 суток 16 часов 3 минуты, планировалась орбита с периодом обращения 25 часов. О причинах выхода на нерасчетную орбиту нет сведений из авторитетных источников. 23 августа 1972 года ТАСС СССР сообщил о завершении программы полета. Станция свыше 8 месяцев осуществляла комплексную программу исследования планета Марс. За это время станция совершила 20 оборотов вокруг планеты. Станция Марс 3 продолжала исследования до исчерпания азота в системе ориентации и стабилизации.
