Марс вблизи

Вывод на околомарсианские орбиты советских и американских космических аппаратов, оснащенных взаимодополняющими комплексами научных приборов, их одновременное длительное функционирование и обмен информацией между советскими и американскими учеными еще в процессе проведения эксперимента явились крайне благоприятными условиями для значительного прогресса в изучении Марса.

Орбитальные аппараты станций «Марс-2» и «Марс-3» были выведены на существенно различные орбиты вокруг Марса, что предопределялось задачами исследования как самой планеты, так и характеристик окружающей ее космической среды. Обе станции приближались к Марсу на минимальное расстояние около 1500 километров, а максимальное удаление от планеты станции «Марс-2» было 25 тысяч километров, а станции «Марс-3» — более 200 тысяч километров.

При полете к Марсу со станции «Марс-2» была сброшена капсула, доставившая на планету вымпел с изображением Герба Советского Союза.

Спускаемый аппарат станции «Марс-3» совершил посадку между областями Электрис и Фаэтонтис. Телевизионные сигналы его панорамных камер были приняты в расчетное время одновременно по двум независимым каналам, причем уровень сигнала был высокий, без помех, однако передача сигналов быстро прекратилась.

На борту советских искусственных спутников Марса проводилось 11 научных экспериментов. Семь из них связаны с изучением самой планеты, три — с измерениями параметров межпланетной среды и один, выполнявшийся совместно с французскими учеными, — с исследованием радиоизлучения Солнца.

Наиболее важны, конечно, сведения о самой планете — именно для этого посылались станции к Марсу. Сюда относятся измерения температуры поверхности и грунта Марса, исследование его рельефа, состава и строения атмосферы. Ученые впервые получили возможность в течение длительного времени наблюдать Марс с близкого расстояния.

Приборы, установленные на борту автоматических аппаратов, выделяли на поверхности участки размером от 6 до 50 километров. С Земли же при аналогичных наблюдениях с помощью оптических телескопов удается выделять участки размером 500—1000 километров, а наземные радиотелескопы принимают излучение от всего диска сразу. Понятно, почему искусственные спутники Марса позволяют исследовать планету более детально, чем это можно делать с Земли. Почти все приборы станции ориентированы так, что при прохождении перицентра (минимальное расстояние от поверхности) они «смотрят» на планету. Спутник в это время движется со скоростью около 4 километров в секунду, и поверхность Марса просматривается приборами от края до края примерно за полчаса.

Инфракрасный радиометр, принимающий излучение планеты в области волн длиной 8—40 микрон, измерял температуру поверхности вдоль трассы полета. Температура менялась от плюс 13 градусов Цельсия до минус 93 градусов. А в области северной полярной шапки температура падала еще ниже — до минус 110 градусов Цельсия.

Знать температуру на поверхности Марса в разных широтах и в разное время интересно, во-первых, потому, что это одна из главных климатических характеристик, а во-вторых, по изменениям температуры в течение суток и от места к месту можно судить о свойствах материала, из которого состоит грунт.

Низкие ночные температуры означают, что поверхность Марса очень быстро остывает после захода Солнца и, следовательно, теплопроводность грунта мала. Количественные оценки показывают, что она соответствует сухому песку или сухой пыли в разреженной атмосфере. Марсианские «моря» (темные области) оказываются в среднем теплее, чем «континенты» (светлые области). Различие температур, достигающее 10 градусов, объясняется тем, что у «морей» меньше отражательная способность, они больше поглощают солнечной энергии и сильнее нагреваются. В отдельных случаях более темные «морские» районы медленнее остывают после захода Солнца и, следовательно, имеют более теплопроводный грунт.

С помощью инфракрасного фотометра измерено давление у поверхности Марса. Оно оказалось примерно в 200 раз меньше, чем на Земле.

Когда наши станции вышли на орбиты, над Марсом бушевала пылевая буря. Месяц вся планета была закрыта плотными облаками пыли, поднятой с поверхности. Измерения, проведенные инфракрасным фотометром в декабре, показали, что высота этих облаков составляет около 10 километров над средним уровнем поверхности. Над более высокими областями слой облаков тоньше, над низкими — толще.

Пылевые бури на Марсе — мощное и пока еще загадочное явление.

Фотометр показал, что содержание водяного пара в течение всего периода исследований не превышало пяти микрон осажденной воды — в тысячи раз меньше, чем в земной атмосфере.

Марс оказался еще более сухой планетой: раньше наземным наблюдателям иногда удавалось обнаружить на нем до 50 микрон осажденной воды. Трудно сказать сейчас, случайно совпал сухой период с пылевой бурей или имеется какая-то связь между этими событиями.

Два эксперимента на станциях «Марс-2» и «Марс-3» предназначены для исследования верхней атмосферы Марса. Наблюдения показали, что вблизи поверхности атмосфера Марса состоит в основном из углекислого газа, однако на высоте около 100 километров под действием солнечного ультрафиолетового излучения он распадается на молекулу угарного газа и атом кислорода. Такой же процесс распада водяного пара приводит к появлению атомов водорода, которые в шестнадцать раз легче атомов кислорода. Вот почему выше 300—400 километров атмосфера на Марсе становится в основном атомарноводородной. Все же следы кислорода отмечаются на всех витках орбиты вплоть до высоты 700—800 километров, где его концентрация равна всего ста атомам в кубическом сантиметре. Плотность более легкого водорода падает очень медленно, уменьшаясь от 10 тысяч атомов в кубическом сантиметре около планеты до 100 атомов и даже меньше на расстоянии в 10 тысяч километров. Измерения на таких больших удалениях проводились в специальных сеансах на станции «Марс-3».

Что касается температуры верхней атмосферы, то в области высот от 100 до 200 километров она возрастает, а выше остается постоянной. Примерно такая же картина наблюдается и в верхних атмосферах Земли и Венеры. Как это ни странно, верхняя атмосфера Марса больше похожа на верхнюю атмосферу Венеры, нежели на земную.

Станция «Маринер-4» в 1965 году не обнаружила собственного магнитного поля у Марса. Однако она пролетала тогда на расстоянии 9100 километров от поверхности планеты. Станции же «Марс-2» и «Марс-3» пролетали на удалении всего 1500 километров. Вплоть до этого расстояния с помощью чувствительного ферро-зондового магнитометра вблизи планеты проводились измерения магнитного поля. Обнаружены своеобразные изменения магнитного поля, в 8 раз превышающие уровень межпланетного фона. Интенсивность поля с приближением к Марсу возрастала по всем трем компонентам магнитометра. Нельзя исключить, что Марс обладает собственным слабым магнитным полем дипольного характера. Однако необходим дополнительный анализ данных измерений, чтобы более уверенно ответить на этот вопрос, чрезвычайно важный для понимания природы планеты.

Снимки, выполненные на «Марсе-3» с больших расстояний, позволяют уточнить оптическое сжатие планеты (отличающееся от динамического), строить профили рельефа по изображению края диска на участках большой протяженности, получить цветные изображения диска Марса путем синтезирования фотоизображений, сделанных с различными светофильтрами.

На полученных фотоснимках обнаружены интересные сумеречные явления, в частности свечение атмосферы приблизительно за 200 километров за линией терминатора (границей дня и ночи), изменения цвета поверхности вблизи терминатора. На некоторых снимках прослеживается слоистая структура марсианской атмосферы.