«Викинги» на Марсе

влиянием адиабатического нагревания и охлаждения. Для поля ветра характерно наличие ночью горизонтальной составляющей (порядка 100 м/с), направленной в основном в сторону вращения планеты, а днем (при скорости до 150 м/с) — в противоположную сторону. Учет наличия аргона привел к изменению температуры, достигающей 20 К.

Выше упомянуты лишь некоторые аспекты исследований состава и физики верхних атмосфер Венеры и Марса, выявляющие необходимость дальнейшего изучения состава и строения атмосфер при помощи наиболее надежных средств прямых измерений. Обратимся теперь к детальному обсуждению предварительных результатов, полученных при помощи АМС «Викинг-1, -2».

Осуществлению двух миссий по программе АМС «Викинг» целью которой были исследования атмосферы и поверхности Марса путем вывода двух орбитальных аппаратов на орбиты искусственных спутников Марса (ИСМ) и посадка двух спускаемых аппаратов (СА) на поверхность планеты, предшествовали длительные поиски наиболее подходящих районов посадки.

1. Поиски мест посадки

Поиски мест посадки для АМС «Викинг-1, -2» были тесно связаны с общей проблемой топографии поверхности Марса. Билле и Феррари [19] на основе использования данных радиорефракционных, наземных радарных, спектральных и оптических измерений, а также применения методики Фурье-анализа (учтены гармоники вплоть до двенадцатой) определили основные параметры глобальной топографии Марса. Согласно [19], средний радиус планеты составляет 3389,91 ±0,009 км, а средняя плотность равна 3,9332±0,0018 г/см³. Центр фигуры Марса смещен относительно центра масс на 2,92±0,25 км. Топографическая сплющенность составляет (—3,994±0,077) ·10^-3 и равна сплющенности, обусловленной гравитационными факторами и вращением планеты, если принять угловую скорость вращения 77 580 с (21 ч 33 мин), которая сильно отличается от наблюдаемой угловой скорости, что свидетельствует о значительном нарушении гидростатического равновесия. Этот факт побуждает выразить сомнения относительно надежности всех полученных ранее оценок момента инерции Марса, поскольку они основаны на использовании уравнения Дарвина—Радау, предполагающего гидростатическое равновесие.

Радарные наземные наблюдения Марса в сантиметровом диапазоне, выполненные в мае — июле 1976 г., позволили получить сведения о шероховатости и отражательной способности марсианской поверхности для трех потенциальных мест посадки спускаемого аппарата АМС «Викинг-1» [107]. Шероховатость характеризуется распределением углов наклона элементов поверхности с горизонтальной протяженностью порядка 1–10 м. Данные измерений отражательной способности служат индикатором плотности поверхностного слоя грунта толщиной порядка нескольких сантиметров.

Результаты, полученные в работе [107], показали, что шероховатость поверхности в точке посадки СА «Викинг-1» (47,5° з. д., 22,4° с. ш.) больше средней, а отражательная способность близка к средней. Определение свойств поверхности в точке с координатами 43,4° з. д., 23,4° с. ш. привело к выводу, что этому участку соответствуют аномальные радарные характеристики, указывающие на очень сильную мелкомасштабную шероховатость и (или) очень низкую плотность грунта. Малое отношение сигнала к шуму по данным наблюдений первоначально предполагавшейся основной точки посадки (34° з. д., 19,5° с. ш.) свидетельствует о том, что этот участок обладает шероховатостью, которая по крайней мере вдвое превышает среднюю. Поскольку радарные данные связаны с большим пространственным осреднением, важное значение имеет их совместное использование вместе с изображениями, характеризующими детальную структуру рельефа поверхности.

Выполненный в работе [31] анализ полученного с АМС «Маринер-9» изображения высокого разрешения области Chryse, где планировалась посадка СА АМС «Викинг-1», обнаружил не выявленные ранее на Марсе формы рельефа. Следы выветривания, наличие расчлененных и скульптурированных склонов, линейных гребней в форме террас свидетельствуют о значительной эоловой трансформации плоскогорий и мез. Каналы, которые «вытекают» из бассейна Chryse и имеют более крупные размеры, нерепрезентативны по сравнению с типичными каналами флювиального происхождения, поскольку в этом случае первоначальные структуры рельефа сильно искажены под влиянием ветровой эрозии. Присутствие кратеров указывает на то, что эоловая трансформация флювиальных форм рельефа произошла сотни миллионов лет назад. На отдельных участках поверхности наблюдается высокая концентрация малых кратеров.

Анализ наиболее подходящих мест для посадки спускаемого аппарата АМС «Викинг» (для каждого СА выбирались основная и запасная точки), начатый на основе использования наземных радарных данных и изображений поверхности Марса, которые были получены при помощи АМС «Маринер-9», был завершен в июне—июле 1976 г. с использованием изображений с орбитального аппарата «Викинг-1». Рассмотрение всей совокупности данных наблюдений привело к выводу, что основная точка посадки «Викинга-1» в районе Chryse более изменчива в геологическом отношении и более опасна, чем предполагалось первоначально.

Это вынудило предпринять поиски другой точки, которая была окончательно выбрана на 47,5° з. д. и 22,4° с. ш. на основе компромисса между выбором характеристик места посадки по данным анализа изображений с орбиты и наземным радарным данным, характеризующим шероховатость марсианской поверхности и плотность верхнего слоя грунта. Окончательно выбранная точка посадки находится на расстоянии около 900 км к северо-западу от первоначальной основной точки. В работе [71] подробно описаны данные наблюдений всех исследовавшихся точек посадки и характеристики их рельефа.

Данные доплеровского радиослежения со спускаемого аппарата АМС «Викинг-1» за первые несколько суток функционирования СА позволили осуществить предварительное определение координат СА на поверхности Марса (22,27° с. ш., 48,00° з. д.), радиуса планеты в точке посадки (3389,5 км) и ориентации оси вращения Марса относительно среднего экватора Земли: прямое восхождение равно 317,35°±0,06°, а склонение 52,71 ±0,1° [78].

АМС «Викинг-1 и 2» были запущены 20 августа и 5 сентября 1975 г. соответственно. 19 июня и 7 августа 1976 г. эти АМС были выведены на орбиты ИСМ. Периапсис орбиты АМС «Викинг-1» (период обращения равен 24,6 часа, а угол наклона 37,74°) располагался вблизи точки посадки спускаемого аппарата с координатами 19,5° с. ш., 34° з. д. Расстояние орбитального аппарата (ОА) от центра планеты в периапсисе составляет 4900 км, а в апоапсисе — 36 000 км. Синхронная орбита обеспечивает прохождение ОА над СА на каждом витке на расстоянии около 1500 км, что позволяет принимать данные со спускаемого аппарата в течение промежутка времени до 40 мин. Принимаемая информация запоминается и вскоре после этого передается на Землю. Продолжительность ежедневных сеансов связи со спускаемым аппаратом составляет около одного часа, а передача научных данных, получаемых при помощи аппаратуры ОА, происходит почти непрерывно.

Потребовалось четыре недели для телевизионной съемки поверхности Марса с орбиты и анализа результатов съемки (а также наземных радарных данных) прежде, чем было принято решение о посадке СА, которая была совершена в бассейне Chryse Planitia в точке с координатами 22,5° с. ш., 48,0° з. д. 20 июля 1976 г. в 11 ч 53 мин по среднему Гринвичскому времени (рис. 1)[1]. Сразу после посадки были получены два панорамных изображения поверхности, принятые на Земле примерно через час [103]. В этот момент местное время составляло примерно 16 ч, а время года соответствовало лету северного полушария спустя 7 марсианских суток после дня летнего равноденствия.

Таблица 2 характеризует всю совокупность научных экспериментов. Соффен и Снайдер [103] детально описали особенности конструкции орбитальных отсеков АМС «Викинг», которые представляют собой усовершенствованную модификацию АМС «Маринер», а также конструкцию СА. Охарактеризовано функционирование АМС по мере их движения к Марсу, а также упомянуто об основных особенностях научной аппаратуры.

Как отметили Мазурский и Крабилл [72], поиск места посадки для спускаемого аппарата АМС «Викинг-2» был более продолжительным, чем в случае АМС «Викинг-1». Еще с орбитального аппарата АМС