2. Автоматические межпланетные станции серии 2MB

После неудач со станциями 1М и 1ВА ОКБ-1 совместно с Академией наук СССР в первой половине февраля 1961 г. приняли решение провести подробный и тщательных анализ основных параметров станций и их систем и приступить к разработке новой станции с более высокой надежностью. С.П.Королев предложил в качестве следующего этапа изучения планет Солнечной системы создать унифицированную станцию для запусков к Марсу и Венере, получившую обозначение 2MB. Исходя из энергетических возможностей ракеты-носителя 8К78 было решено разработать два типа станций: для фотографирования и радиозондирования планет с небольшого расстояния при пролете и для доставки на поверхности планет спускаемых аппаратов с радиосистемой и научными приборами. Предусматривались модификации таких станций для запуска к Венере и Марсу.

К 30 июля 1961 г. были подготовлены исходные данные для разработки унифицированной станции 2MB. Уже к началу 1962 г. в ОКБ-1 были разработаны рабочие чертежи на четыре типа унифицированной станции:

- 2МВ-1 аппарат для посадки на Венеру;

- 2МВ-2 аппарат для фотографирования и изучения Венеры с пролетной траектории;

- 2МВ-3 аппарат для посадки на Марс;

- 2МВ-4 аппарат для фотографирования и изучения Марса с пролетной траектории.

Модификации были разработаны с максимальной унификацией бортовых систем, узлов и деталей. Все типы станций имели в своем составе герметичный орбитальный отсек, в котором размещались служебные системы (ориентации и коррекции, терморегулирования, управления научной аппаратурой, связи, энергопитания и пр.) и некоторые научные системы, работающие на трассе перелета к планете. Снаружи на отсеке жестко крепились две раскрывающиеся створки панелей солнечных батарей, остронаправленная

АМС 2МВ-4 ("Марс-1"). Рисунок из энциклопедии "Космонавтика". Бог войны так и не дождался советской автоматической станции "Марс-1". Рисунок из газеты 1962 года.

параболическая антенна, грубые и точные датчики ориентации, баллоны со сжатым азотом и газовые двигатели системы ориентации, датчики научной аппаратуры, блоки аварийной радиолинии. К хвостовой части гермоотсека крепился негерметичный отсек корректирующей двигательной установки. В нем стояли корректирующий двигатель, баллоны с компонентами топлива и системой подачи, сопла газовых двигателей ориентации. На концах створок панелей солнечных батарей были закреплены радиаторы системы терморегулирования, передающая и приемная антенны метрового диапазона, антенны для приземного участка полета. К передней части герметичного орбитального отсека крепился специальный отсек. На станциях 2М В-1 и 2 МВ-3 этот отсек представлял собой герметичный корпус с фототелевизионным устройством и научной аппаратурой для дистанционного изучения планеты (например, аппаратура радиозондирования поверхности планеты для определения температуры, влажности, характеристик поверхности на ней и т.п.). На станциях 2МВ-2 и 2МВ-4 крепились спускаемые аппараты (СА), рассчитанные на посадку на поверхности планет. Внутри СА размещались парашютная установка, радиосистема и научные приборы. Снаружи СА покрывался теплозащитным покрытием. На всех вариантах станций 2MB на их специальном отсеке крепилась всенаправленная антенна аварийной радиолинии.

Для отработки систем станций 2MB и их взаимодействия в отличии от аппаратов 1М было предусмотрено изготовление технологических макетов, укомплектованных всеми электрически действующими приборами, а также экспериментальных макетов для отработки теплового режима АМС, процессов ее отделения от разгонного блока и разделения спускаемого аппарата и орбитального отсека.

В сентябре 1962 г. специальными авиарейсами на полигон были доставлены три АМС серии 2MB, предназначенные для исследования Марса: 2МВ-4 №3 и 2МВ-4 №4 для фотографирования с пролетной траектории и 2МВ-3 №1 для посадки на планету. В связи с тремя неудачными запусками в августе-сентябре 1962 г. станций 2MB к Венере и недостатком телеметрической информации, поступающей при этих авариях с борта, было решено установить при первом запуске к Марсу в октябре 1962 г. на четвертой ступени РН 8К78 (блоке Л) дополнительные средства контроля и измерений. В связи с этим пришлось облегчить саму АМС, сняв с нее научную аппаратуру. Таким образом терялась вся научная ценность ее полета.

24 октября 1962 г. состоялся пуск ракеты 8К78 с автоматической межпланетной станцией 2МВ-4 №3. АМС вышла на опорную орбиту искусственного спутника Земли. Однако при запуске двигателя С1.5400.А1 блока Л в его топливно-насосном агрегате из-за неучета сухого трения в вакууме заклинило разогревшуюся рессору. Это привело к взрыву турбонасосного агрегата двигателя через 17 сек после запуска ДУ разгонного блока. 24 обломка станции и блока остались на орбите ИСЗ с наклонением 64.8°, высотой орбиты 485x180 км, периодом обращения 91.8 мин. 29 октября 1962 г. основная часть обломков вошла в плотные слои земной атмосферы.

Расчетная дата пролета станции 2МВ-4 №3 около Марса - 17 июня 1963 г.

30 октября состоялся вывоз ракеты 8К78 со станцией 2МВ-4 №4 на стартовую установку 1-й площадки. На следующий день при комплексных испытаниях станции 2МВ-3 №1 было обнаружено, что по метровой аварийной радиолинии не проходят сигналы в спускаемый аппарат. В тот же день причина отказа была выявлена, дефект в радиосистеме устранен и станция отправлена в барокамеру для испытаний на герметичность.

1 ноября 1962 г. в 14:15 ДМВ северо-восточнее полигона НИИП-5 был проведен высотный ядерный взрыв (на высоте 60 км) с целью проверки возможности прекращения всех видов радиосвязи. Заряд на высоту был доставлен МБР Р-12 (8К63). Эксперимент прошел успешно, на всех диапазонах радиоволн на полигоне стояла полная тишина.

В тот же день 1 ноября в 19:14 ДМВ был осуществлен запуск станции 2МВ-4 №4, которая в сообщении ТАСС была названа "Марс-1". Атмосфера к этому моменту после ядерного взрыва пришла в норму, телеметрический контроль по всем станциям шел без замечаний. Блок Л на этот раз сработал успешно и перевел станцию на траекторию полета к Марсу. Однако сразу после окончания работы разгонного блока стала поступать информация о падении давления в газовых баллонах с азотом системы ориентации аппарата. До полного падения давления по командам с Земли на остатках запаса газа удалось закрутить станцию вокруг оси, направленной на Солнце и перпендикулярной плоскости солнечных батарей АМС. Это обеспечило аппарату режим гироскопической стабилизации и подзарядку буферных батарей системы энергопитания. Благодаря этому связь со станцией продолжалась еще 4 месяца, хотя коррекции траектории полета АМС и связь через остронаправленную антенну были невозможны. Связь велась через малонаправленные антенны метрового диапазона. Контакт со станцией был потерян 21 марта 1963 г. на расстояние 106 млн км. За время полета с АМС проведен 61 сеанс связи. По баллистическим расчетам аппарат пролетел в 197000 км от Марса 19 июня 1963 г., однако получить фотографий планеты при этом, естественно, не удалось.

Как выяснила специальная комиссия, причиной потери азота системы ориентации на станции 2МВ-4 №4 было не полное закрытие клапана азота, изготавливаемого по заказу ОКБ-1 одним из заводов Министерства авиационной промышленности. Расследование показало, что при пайке обмотки электромагнита клапана на седло клапана попадала канифоль. Она-то и мешала полному закрытию клапана. При проверке нескольких подобных клапанов из той же серии канифоль была обнаружена и на их седлах. Вывод комиссии был подтвержден натурными испытаниями клапанов данной серии на заводе-изготовителе.

Последняя станция серии 2MB - 2МВ-3 №1, оснащенная спускаемым аппаратом, - была запущена 4 ноября 1962 г. На этапе работы второй ступени ракеты-носителя 8К78 были зафиксированы отклонения в работе двигательной установки и насоса керосина. Однако к аварии носителя это не привело, и АМС вместе с разгонным блоком Л вышла на опорную орбиту искусственного спутника Земли. Однако при работе разгонного блока Л вследствие преждевременного выпадения штатива программного запоминающего устройства ПЗУ на 33-й секунде работы произошло преждевременное отключение двигателя С1.5400.А1. Причиной этого стала недостаточная вибропрочность штатива при сильных вибрациях второй ступени РН. Станция осталась на орбите ИСЗ с наклонением 64.7°, высотой 200x226 км и периодом обращения 88.7 мин. 5 ноября 1962 г. она вошла в плотные слои земной атмосферы и сгорела.

Расчетная дата посадки на Марс была 21 июня 1963 г.

3. Автоматические межпланетные станции серии 3МВ

Учитывая опыт работ со станциями 2MB в конце 1962 г. были начаты работы над унифицированной АМС следующего поколения, получившей обозначение 3МВ. По аналогии с серией 2MB разрабатывалось четыре модификации станции 3МВ:

- 3МВ-1 аппарат для посадки на Венеру;

- 3МВ-2 аппарат для фотографирования и изучения Венеры с пролетной траектории;

- 3МВ-3 аппарат для посадки на Марс;

- 3МВ-4 аппарат для фотографирования и изучения Марса с пролетной траектории.

Основные мероприятия по повышению надежности станции 3МВ по сравнению с ее прототипом 2MB заключались в дублировании исполнительных органов системы ориентации. На корректирующей двигательной установке станции был смонтирован специальный защитный кожух для улучшения теплового режима хранения компонентов топлива КДУ.

Пуски АМС серии 3МВ было решено начать с проверки всего комплекса в режиме межпланетного зонда с попутным высококачественным фотографированием обратной стороны Луны с пролетной траектории. Первый пуск такого зонда был осуществлен, правда, неудачно, 11 ноября 1963 г. (спутник "Космос-21" - аппарат 3МВ-1 №1)

КА "Зонд-2" (3МВ-4 №2), со слов ТАСС, "запущенный в сторону планеты Марс". Рисунок из фотоальбома "РКК "Энергия" имени С.П Королева", 1994 год.

Первый запуск станции серии ЗМВ к Марсу состоялся в конце ноября 1964 г. Первоначально готовились к исследованиям "Красной планеты" пять аппаратов серии: одна посадочная станция 3МВ-3 (№1) и четыре пролетных "фотографа" 3МВ-4 (№№2, 3, 4 и 6). Однако вовремя подготовить все АМС на полигоне не успели. В самом конце астрономического окна 30 ноября 1964 г. был выполнен пуск лишь станции 3МВ-4 №2, получившей официальное обозначение "Зонд-2". Но после выхода станции на траекторию полета к Марсу на ней не полностью раскрылись солнечные батареи, из-за чего нарушился нормальный режим работы системы электропитания (официальная версия РКК "Энергия" приведенная в книге, посвященной 50-летию предприятия). В сообщении ТАСС указывалось, что "по данным телеметрии, полученным в первых сеансах связи, энергоснабжение на борту станции приблизительно вдвое меньше ожидаемого".

Как рассказывал В.П.Долгополов, на "Зонде-2" не произошла расчековка одной из панелей солнечных батарей. Конструкция зачековки панели была очень простой: металлическая чека в виде стержня соединяла подпружиненную панель в сложенном состоянии у гермокорпуса аппарата. Чека была соединена веревочным тонким фалом с блоком Л. После отделения станции от блока Л, блок за веревочку выдергивал чеку и под действием пружин панель разворачивалась в нормальное рабочее положение. На 3МВ-4 №2 этого не произошло. Чека, судя по всему, не вышла до конца или оборвалась веревка.

По информации РКК "Энергия", солнечные батареи удалось открыть только 15 декабря 1964 г. в результате ряда динамических операций. Но проблемы со станцией это уже решить не могло. Прошли все возможные сроки первой коррекции траектории перелета АМС к Марсу. Нескорректированная траектория полета сильно отличалась от расчетной. Вернуть аппарат на "путь истинный" было уже невозможно. Поэтому выполнить основную целевую задачу - фотографирование с близкого расстояния Марса - станция уже не могла. В ходе ее дальнейшего полета произошли еще целая серия отказов, в результате которых радиоконтакт со станцией был потерян.

Однако по другой версии, высказанной Т.Варфоломеевым в статье "Долгий путь к Красной планете", на станции "Зонд-2" остались в нераскрытом положении радиаторы системы терморегулирования на концах солнечных батарей. В результате, нарушился температурный режим в гермоотсеке станции. Также радиаторы затенили почти 50% площади солнечных батарей. В условиях пониженного электроснабжения не обеспечивалась требуемая мощность сигнала со станции.

19 декабря 1964 г. газета "Правда" со ссылкой на сообщение ТАСС официально объявила, что на станции "Зонд-2" успешно проведено испытание электрических реактивных плазменных двигателей. Тем самым это сообщение служило косвенным подтверждением того, что электропитание на АМС наладилось и возможно было провести такой энергоемкий эксперимент. На станции "Зонд-2" было установлено 6 плазменных двигателей, которые и обеспечили ориентацию аппарата во время сеанса 18 декабря.

По западным данным, связь со станцией "Зонд-2" поддерживалась до 4-5 мая 1965 г., хотя это кажется маловероятным. Расчетная дата пролета Марса и его фотографирования - 6 августа 1965 г.

Остальные три аппарата серии 3МВ, предназначавшиеся для исследования Марса, были доработаны и не использовались по первоначальному назначению. Один провел фотографирование обратной стороны Луны (3МВ-4 №3, "Зонд-3", старт 18 июля 1965 г., пролет Луны 20 июля 1965 г.). Три других исследовали Венеру:

- 3МВ-4 №4; "Венера-2", старт 12 ноября 1965 г., пролет Венеры 27 февраля 1966 г. без связи с Землей;

- 3МВ-3 №1 "Венера-3", старт 16 ноября 1965 г., попадание в Венеру 1 марта 1966 г. без связи с Землей;

- 3МВ-4 №6, "Космос-96", запуск 23 ноября 1965 г., остался на орбите ИСЗ из-за аварии третьей ступени (блок И).

Три последние станции официально уже считались аппаратами, подготовленными к запуску в НПО имени С.А.Лавочкина. Туда в апреле-мае 1965 года была передана межпланетная тематика из ОКБ-1.

В самом начале 1965 г. в ОКБ-1 началась разработка проекта станций 3МВ-5 и 3МВ-6. Первая из них предназначалась для доставки на "Красную планету" спускаемого аппарата, вторая - для фотографирования поверхности планеты с орбиты искусственного спутника Марса. АМС этих серий планировалось запустить в следующее астрономическое окно для старта к Марсу в январе 1967 г. Однако этим планам было не суждено осуществиться, такие станции созданы не были. Работы над аппаратами для исследования Марса продолжились уже в НПО им. С.А Лавочкина. Все остальные отечественные марсианские автоматические межпланетные станции были разработаны там.

Необходимый комментарий: В обозначениях советских автоматических межпланетных станций, созданных в ОКБ-1 и НПО им. С.А.Лавочкина, нет единой системы. Часть проектов при передаче из Подлипок в Химии сохранила свое прежнее обозначение: аппарат для мягкой посадки на Луну Е-6, серия аппаратов на базе Е-6 (Е-6С, Е-6ЛФ, Е-6ЛС), луноход Е-8. Часть аппаратов, разработанных в НПОЛ, получила обозначения, согласующиеся со своими предшественниками: аппараты для доставки лунного грунта Е-8-5 и Е-8-5М, лунная автоматическая орбитальная станция Е-8ЛС. Однако основная часть собственных разработок НПОЛ получала собственные обозначения, никак не сочетающиеся с "королевскими", а, порой, и повторяющие их (в случае со станцией 1М). Так обозначения АМС для исследования Марса, разработка которых велась со второй половины 60-х годов, состояли из порядкового номера разработки и буквы "М". В случае Венеры за номером разработки шла буква "В". Когда в 1976 г. началась разработка аппарата для изучения спутника Марса Фобоса, его обозначили как 1Ф. В случае проведения модификации базового аппарата к его основному обозначению добавлялась или буква (например - 3МС и 3МП на базе 3М, или 5ВС, 5ВП и 5ВК на базе 5В), или цифра (4В-1 и 4В-2 на базе 4В). Такие цифренно-буквенные обозначения использовались в конструкторской документации. При этом существовало еще одно "открытое", в известной степени, параллельное наименование программ. Оно состояло из буквы, обозначающей планету назначения ("М" в случае Марса и "В" для Венеры) и расчетного года запуска, определяемого баллистическими условиями (например: М-69 - запуск станции к Марсу в астрономическое окно 1969 года). Такое обозначение использовалось в официальных документах Госкомиссий по запуску этих станций. Такая система обозначений сохранилась и до сих пор. Аппарат, который будет запущен 16 ноября 1996 г. в чертежах именуется М1, а в документах заседания Госкомиссии - М-96.

4. Автоматические межпланетные станции серии М-69

В НК №7, 1994 уже был короткий рассказ о неудачной попытке запуска двух АМС к Марсу. В связи с тем, что об этих станциях практически нигде ничего не сообщалось ни в России, ни за рубежом, редакция "НК" решила опубликовать некоторые из своих материалов о программе М-69.

Разработка станции для исследования Марса началась в НПО имени С.А.Лавочкина под руководством Г.Н.Бабакина сразу же после передачи сюда межпланетной тематики из ОКБ-1 в апреле 1965 года. Это станция, получившая в НПОЛ обозначение 1М (не путать со станцией 1М разработки ОКБ-1), предназначалась для исследования "Красной планеты" с пролетной траектории. Она принципиально отличалась от аппаратов серии 3МВ, разработанных в "королевском" ОКБ-1. Станция была рассчитана на запуск ракетой 8К78М и весила порядка 1000 кг. Запустить эту АМС должны были во время очередного астрономического окна в январе 1967 года. По проекту 1М было разработано техническое предложение и началось эскизное проектирование.

Тем временем на момент передачи межпланетной тематики в середине 1965 года в ОКБ-1 оставались еще три уже изготовленных и испытанных, но не запущенных аппарата серии 3МВ. Это были одна станция 3МВ-3 со спускаемым аппаратом и две 3МВ-4 для фотосъемки с пролетной траектории. Они создавались для исследований Марса в расчете на запуск в ноябре 1964 года, но так и остались на Земле. Имеющийся задел было решено использовать для пусков к Венере, естественно, с соответствующей доработкой. Две станции ушли к "Утренней Звезде" в ноября 1965 г., одна осталась на орбите ИСЗ. Однако из-за повышения температуры радиосистемы в следствии нарушения теплового баланса еще до подлета двух успешно "ушедших" станций к Венере с ними была потеряна связь. Сам факт пролета Венеры и входа в ее атмосферу спускаемого аппарата не мог удовлетворить ни руководство СССР, а главное - ученых. Поэтому НПО имени С.А.Лавочкина (НПОЛ) было поручено срочно сделать очередные АМС для исследования Венеры "по образу и подобию" аппаратов 3МВ с соответствующей доработкой. Марсианские дела на предприятии пришлось отложить "на потом". Проект 1М был закрыт.

12 июня 1967 с помощью РН 8К78М была запущена первая "лавочкинская" "Венера" (аппарат В-67 №310), получившая в открытой печати номер 4. 18 октября того же года ее спускаемый аппарат вошел в атмосферу "Утренней звезды" и передал первые данные о ней. При запуске второго аппарата (В-67 №311) 17 июня из-за незахолаживания перед стартом ТНА в очередной раз произошел отказ разгонного блока Л и АМС осталась на орбите искусственного спутника Земли как "Космос-167". В дальнейшем станции на базе 3МВ запускались до марта 1972 года.

АМС М-69. Этот и три последующих рисунка выполнены Е.Емельяновым на основании кадров из фильма НПО имени Лавочкина о станции М-69

В НПОЛ после старта В-67 появилась передышка в "венерианских делах", которая была использована для продолжения работ по марсианской тематике. Но теперь уже приходилось ориентироваться на астрономическое окно конца марта 1969 года. С осени 1967 года развернулись работы по проекту М-69 (конструкторское обозначение 2М). Два года перерыва между 1М и 2М оказались к лучшему: теперь конструкторы могли делать аппарат массой уже 5 тонн для запуска с помощью новой РН 8К82К (УР-500К, "Протон-К"). Эта ракета проходила тогда летно-конструкторские испытания. ОКБ-1 использовать этот челомеевский носитель не планировало, опираясь лишь на ракеты собственной разработки. Бабакин же выбирал то, что ему казалось лучше. Запустить 5-тонный аппарат к Марсу было лучше, чем однотонный. В последствии все аппараты НПОЛ выводились на орбиты только РН 8К82К с разгонными блоками серии Д разработки ОКБ-1.

В проекте М-69 рассматривались три варианта исследования Марса: прямое попадание, пролетно-посадочная схема и выход на орбиту искусственного спутника Марса со сбросом на планету спускаемого аппарата.

Первый вариант предполагал прямой перелет, когда станция достигает планеты Марс, входит в атмосферу и совершает посадку на ее поверхность. В этом случае передача на Землю научной информации о планете, ее атмосфере производится непосредственно при снижении и с поверхности Марса после посадки. Однако в этом случае на спускаемом аппарате должен быть установлен очень мощный передатчик, чтобы сигналы от него можно было бы принимать на Земле. Это был бы повтор проектов 2МВ-3 и 3МВ-3.

Второй вариант - пролетно-посадочный - предполагал, что в момент пролета мимо Марса от станции отделяется посадочный аппарат. Он совершит мягкую посадку на планету и передаст научную информацию на пролетный отсек станции для последующей ретрансляции на Землю. Такой вариант был реализован в программе М-73.

По третьему варианту станция после подлета к планете должна была отделить спускаемый аппарат, а орбитальный отсек перешел бы на орбиту искусственного спутника Марса. Находясь на орбите, станция ретранслировала бы научную информацию от спускаемого аппарата и проводила дистанционные исследования планеты. Конечно, последний вариант был наиболее привлекательным. На нем в НОПЛ и остановились.

Конструктивно станция М-69 состояла из орбитального отсека (ОО) и спускаемого аппарата (СА).

Спускаемый аппарат М-69 был сильно похож на посадочный аппарат станций Е-6 для первой мягкой посадки на Луну. Сфера с раскрывающимися лепестками размещалась между двух надувных амортизационных баллонов. СА имел тормозную парашютную систему. Спереди спускаемого аппарата устанавливался аэродинамический конус.

Схема посадки СА была следующая. За несколько часов до подлета к "Красной планете" станция ориентировалась и от нее отделялся СА. Он должен был войти в атмосферу Марса, погасить скорость сначала с помощью аэродинамического экрана, а затем - парашютной системы и совершить мягкую посадку. При посадке амортизирующие баллоны смягчали удар СА о поверхность. После отстрела баллонов и раскрытия лепестков спускаемый аппарат приступал к работе на поверхности.

Но в ходе работ над станцией, как это часто бывает, ее масса сильно выросла по сравнению с планировавшейся и уже не отвечала требованиям по грузоподъемности РН 8К82К. Приходилось чем-то жертвовать. Пожертвовали спускаемым аппаратом. Он со временем был доработан и установлен на АМС М-71, а станция М-69 в начале 1968 года была переориентирована на исследования лишь с орбиты Марса. На месте исчезнувшего СА сверху М-69 появился дополнительный (третий) герметичный приборный отсек.

4.1. Схема полета

После отказа от спуска на Марс изменилась и схема полета станции М-69. Она отличалась от всех предыдущих схем полетов советских АМС к "Красной планете" тем, что станция доразгонялась на конечном этапе запуска за счет собственной двигательной установки. Также впервые управление работой разгонным блоком (блок Д, 11С824) должно было вестись с помощью системы управления самой станции.

Запуск станции М-69 планировалось осуществить с помощью трехступенчатой РН 8К82К (УР-500К) и разгонного блока 11С824 (блок Д). АМС должна была выйти на промежуточную орбиту искусственного спутника Земли, по которой она сделала бы неполный виток. Затем производилось повторное включение блока Д. После выработки топлива в баках блока он отделялся и производился запуск основной двигательной установки самой станции.

За счет ошибок начального вывода станция могла пролететь мимо Марса на расстоянии 400-500 тыс км с большим отклонением по времени прилета. Поэтому в ходе 6-месячного перелета к планете были запланированы две коррекции. Первая должна была проводиться на 40 сутки полета. Коррекция уменьшала рассеивание до 10 тыс км, а ошибку по времени прилета - до 2 часов. За 10-15 суток до подлета станции к Марсу планировалась вторая коррекция. Она снижала ошибку в высоте пролета до 1000 км, а по времени - до 10 минут.

В районе перицентра траектории планировалось третье включение двигателя для перехода станции на эллиптическую орбиту искусственного спутника Марса (ИСМ). Предполагалось, что ее параметры составят: наклонение 40°, высота над поверхностью Марса в апоцентре 34000 км, в перицентре - 1700 км, период обращения 24 часа. Однако в конце 60-х годов гравитационные параметры Марса были известны с недостаточной точностью. В связи с этим, а также из-за ошибок в прогнозе траектории и неточности при проведении коррекций высота в апоцентре орбиты могла составить от 15000 до 75000 км, а в перицентре - от 700 до 2700 км.

Но коррекций сразу же после выхода на ИСМ проводить не планировалось. После точного определения параметров орбиты станция должна была приступить к главной своей задаче: фотографированию поверхности Марса. Одновременно с этим планировалось исследовать характеристики атмосферы Марса и уточнить его радиус путем радиозондирования. Для этого при заходе станции за Марс должна была использоваться остронаправленная параболическая антенна. Сделав первую серию снимков, планировалось снизить высоту перицентра до 500-700 км. На этой орбите должна была проводиться вторая серия фотографирования и сбор других научных данных о Марсе. Вся программа научных исследований на ареоцентрической орбите была рассчитана на 3 месяца.

4.2. Конструкция станции

Основным конструктивным элементом автоматической межпланетной станции М-69 являлся блок баков двигательной установки, имевшей форму шара. На нем были закреплены агрегаты и элементы АМС.

В трех герметичных отсеках разместилась основная часть бортовой аппаратуры. В верхнем отсеке находились электронные блоки научной аппаратуры. На крышке астроотсека монтировались оптические приборы ориентации. Внутри астроотсека была установлена аппаратура системы управления и радиокомплекс. В другом отсеке размещались фототелевизионные установки с тремя фотоаппаратами, химическая буферная батарея, телеметрические и коммутационные блоки.

Снаружи к станции крепились панели солнечных батарей, параболическая антенна, две конические антенны и датчики научных приборов.

Вес автоматической станции М-69 при запуске составлял 4850 кг.

4.3. Двигательная установка

На станции использовалась корректирующе-тормозная двигательная установка (КТДУ), разработанная в ОКБ-2 А.М.Исаева. КТДУ должна была использоваться для выведения станции на траекторию полета к Марсу, двух коррекций орбиты на трассе, торможения при переходе на орбиту ИСМ. Предусматривалась возможность и еще одной коррекции на марсианской орбите. Двигательная установка состояла из жидкостно-реактивного двигателя с турбонасосным агрегатом, системы стабилизации станции по трем каналам (тангажу, рысканью и вращению), в состав которой входили два сопла стабилизации по каналу тангажа, два сопла по каналу рысканья и четыре сопла по каналу вращению, а также блока топливных баков и системы наддува из 9 баллонов с гелием.

Топливо для КТДУ находилось в сферическом баке. Конструктивно бак был разделен на две полости: для окислителя (азотный тетроксид, AT) и горючего (несимметричный диметилгидразин, НДМГ). Конструкция КТДУ обеспечивала ее многократный запуск и работу в условиях невесомости.

4.4. Система терморегулирования

Тепловой режим солнечных батарей, параболической антенны, блоков пневмосистем станции М-69 обеспечивался средствами пассивного терморегулирования (экранно-вакуумная термоизоляция). В приборных отсеках и баках тепловой режим поддерживался активной циркуляционно-воздушной системой терморегулирования с двумя радиационными поверхностями: нагревания и охлаждения.

Радиатор-нагреватель, поглощая солнечный тепловой поток, падающий на его поверхность, подогревал воздух. Находящийся в тени радиатор-охладитель излучал тепло в космическое пространство и охлаждал воздух. Вентиляционный блок создавал непрерывную циркуляцию воздуха в замкнутом тракте. На выходе из отсеков воздушный поток разветвлялся на два параллельных потока: в радиатор нагревания и в радиатор охлаждения. Температура в приборных отсеках поддерживалась путем изменения расхода воздуха из горячего или холодного контуров. Это достигалось поворотом соответствующей заслонки по сигналам блока автоматики или в случае необходимости по радиокоманде с Земли.

4.5. Система ориентации

В состав системы ориентации станции М-69 входили: оптические приборы для захвата Солнца (106к и 124к), звезды Канопус (125к) и Земли(119к и 121к), датчики планеты Марс (ДПАI и ДПАII), логический блок системы управнения, усилитель системы ориентации, блок автоматики пневматической системы и исполнительные органы - газовые микродвигатели. Для повышения надежности работы системы некоторые оптические приборы и все исполнительные органы (микродвигатели) были дублированы.

В качестве опорных светил для ориентации АМС были выбраны Солнце, звезда Канопус и Земля. В течение 6 месяцев полета трехосная ориентация должна была применяться только в сеансах связи. В остальное время станция ориентировалась солнечными батареями на Солнце. Во время полета М-69 на орбите ИСМ предполагалось постоянно применять трехосную ориентацию.

Грубая ориентация станции на Солнца осуществлялась при помощи оптического прибора 124к. При такой ориентации, медленно вращаясь вокруг оси, перпендикулярной плоскости панелей солнечных батарей и направленной на Солнце, станция должна была совершать полет в дежурном режиме. При этом обеспечивалась максимальная освещенность панелей солнечных батарей станции.

Однако для проведения коррекций, торможения и сеансов связи с использованием параболической антенны требовалась более точная ориентации станции. Для ее построения применялись солнечный оптический прибор 106к, оптический прибор 125к для захвата звезды Канопус и оптический прибор 119к для ориентации станции на Землю. Точность ориентации при использовании этих приборов составляла несколько угловых минут.

Установка оптического прибора 119к была проведена таким образом, что его ось была параллельна электрической оси параболической антенны. Когда прибор 119к захватывал Землю, это означало, что параболическая антенна тоже направлена на Землю, обеспечивая устойчивую радиосвязь станции М-69 с Землей.

На станции также были установлены еще два прибора ДПМ, фиксирующие наличие в поле зрения труб датчиков планеты Марс. Эти приборы должны были работать только на освещенной стороне Марса и при переходе линии терминатора подавать команду на включение фототелевизионной установки.

Система ориентации в сеансах коррекции или торможения сначала строила бы базовую координатную плоскость. После этого, используя гироскопический прибор И38, станция двумя разворотами на углы, соответствующие заложенным уставкам; занимала бы необходимое положение в пространстве. Исполнительными органами системы ориентации являлись работающие на азоте микродвигатели. Азот поступал из 10 баллонов с начальным давлением 350 атмосфер. При помощи специальных редукторов это давление снижалось до 6 или 2 атмосфер. Давление в 6 атмосфер планировалось использовать в режиме поиска светил, а давление в 2 атмосферы применялось бы в основном во время дежурной ориентации по Солнцу. Открытие клапанов для подачи азота в микродвигатели производилось по сигналам оптических приборов или от гироскопических устройств.

4.6. Радиотехнический комплекс

Бортовая радиотехническая аппаратура работала в двух диапазонах: в сантиметровом и дециметровом. Этим достигалась устойчивая радиосвязь на всех участках полета. В сантиметровом диапазоне работали два передатчика, в дециметровом диапазоне - три приемника и два передатчика. Один приемник дециметрового диапазона С175 всегда был включен и мог принимать в любое время сигналы с Земли с помощью малонаправленной конической антенны.

Надежная работа радиокомплекса обеспечивалась дублированием по схеме с холодным резервом. При этом к работе попеременно каждые 7 суток подключались бы один из двух приемников дециметрового диапазона. Переключение происходило по командам программно-временного устройства. По такой же логике работали и передатчики. Их переключение происходило через каждые 14 суток.

Приемники и передатчики дециметрового диапазона подключались при помощи антенного переключателя как к малонаправленным коническим антеннам, так и к остронаправленной параболической.

Диаграмма направленности конической малонаправленной антенны была заключена в телесном угле 84°. Ее излучение имело максимум смещения от оси антенны на угол 40°. При этом диаграмма направленности имела вид так называемого "бублика". Конические антенны были расположены таким образом, что при ориентации станции панелями солнечных батарей на Солнце их диаграмма всегда была бы направлена на Землю. В течение первых 40 суток полета к Марсу связь с Землей планировалось осуществлять через мапонаправленную антенну.

В дальнейшем, для обеспечения качественной связи, дециметровые и сантиметровые передатчики должны были быть подключены к параболической антенне. Диаграмма направленности параболической антенны имела ширину 8.5°. Это позволяло значительно повысить информативность радиолинии. Передача на Землю фотокадров поверхности Марса и научной информации планировалось осуществлять сантиметровыми передатчиками, которые подключались бы к параболической антенне. Диаграмма направленности в этом случае имела бы ширину 1°. Надежная передача информации в этом режиме осуществлялась бы в пределах не менее 250 миллионов километров от Земли.

4.7. Система электропитания

Солнечные батареи автоматической межпланетной станции М-69, общей площадью 7 квадратных метров, обеспечивали выработку максимального тока, силой 12 ампер. В систему энергопитания кроме солнечных батарей входили также блок системы питания и контроля, буферная батарея и два статических преобразователя.

Во время полета панели солнечных батарей при помощи системы ориентации должны были направляться перпендикулярно солнечным лучам. В этом режиме небольшая часть электрического тока, вырабатываемая панелями солнечных батарей, обеспечивала бы работу дежурных приборов станции. Остальная часть тока шла бы на зарядку буферной батареи. Солнечный тепловой поток, падающий на 1 квадратный метр, в процессе полета станции менялся от 1200 килокалорий у Земли до 626 килокалорий у Марса. Стабильность выработки электроэнергии обеспечивалась соответствующим переключением отдельных секций солнечный батарей.

Основная часть панелей солнечных батарей состояла из 6 секций. 4 секции были подключены по схеме параллельного включения, а две других секции могли быть подключены к первым четырем по схеме последовательного и параллельного включения. Кроме основных секций солнечных батарей имелись еще две дополнительные секции. Когда напряжение на нагрузке уменьшалось, эти секции подключались последовательно к основному аккумулятору. Подзаряд аккумулятора регулировался подключением или отключением дополнительных секций.

Система энергопитания была рассчитана на все режимы функционирования бортовой аппаратуры в полете и учитывала особенность работы панелей солнечных батарей и аккумулятора.

4.8. Научная аппаратура

Основной научной задачей станций М-69 было фотографирование поверхности Марса. Оно должно было осуществляться при помощи трех фототелевизионных установок (ФТУ). Установки обеспечивали максимальное разрешение на снимках местности 200-500 метров. Применение трех различных цветных светофильтров давало возможность получить снимки Марса в различных лучах. Объективы с фокусным расстоянием в 50 и 350 миллиметров захватывали площадь размером 1500x1500 и 100x100 километров соответственно.

На автоматической межпланетной станции М-69 также была установлена научная аппаратура для проведения широкого комплекса исследований планеты Марс и околопланетного пространства. Радиометр радиочастотный РА69 предназначался для определения температуры поверхности Марса. Измеритель влажности ИВ1 определял содержание водяного пара в атмосфере планеты. Ультрафиолетовый спектрометр УС3 служил для регистрации спектров отраженного от планеты излучения. Инфракрасный Фурье-спектрометр УТВ1 регистрировал излучение атмосферы и подстилающей поверхности планеты. Датчики прибора-регистратора космического излучения КМ69 предназначались для исследования состава и спектра солнечных космических лучей, электронов и протонов. Гамма-спектрометр ГСЗ предназначался для измерения амплитудных гамм-спектров. Масс-спектрометр водорода и гелия УМР2М служил для анализа ионного нейтрального состава атмосферы планеты. Энергоспектрометр заряженных частиц ПЛ18М планировалось использовать для измерения потоков солнечной плазмы. Спектрометр ионов малых энергий РИБ803 предназначался для дифференциальных измерений плотности потока протонов.

В состав научного оборудования входили также коммутаторы и логический блок спецтелеметрии.

4.9. Запуски

Сроки запуска станций М-69 к Марсу определялись астрономическим окном. Максимально благоприятной была дата 22 марта 1969 г. На нее и ориентировались в баллистических расчетах. Для большей вероятности выполнения поставленной задачи было решено готовить к запуску два аппарата М-69.

Работа над первой полностью собственной станцией в НПОЛ шла с большими сложностями и малыми средствами. Большая часть коллектива КБ в то время решала параллельно проблемы доставки на Луну лунохода и возвращения на Землю лунного грунта. Это были более приоритетные задачи, чем исследование "Красной планеты". Этому направлению отдавало предпочтение и руководство СССР, подстегиваемое американскими лунными планами. Но если к Луне пуски возможны каждый месяц, то следующего окна для старта к Марсу пришлось бы ждать более двух лет. Поэтому приходилось спешить, чтобы уложиться в астрономическое окно. Разработка и изготовление станций М-69 велись в постоянном цейтноте.

В связи с задержкой отработки и испытаний М-69 в самом НПОЛ было решено не до конца готовые аппараты отправить на полигон и там завершить все работы. Ситуация напоминала историю с "королевской" станцией 1М. В конце 1968 г., перед самым Новым годом две летных М-69 на самолете были доставлены на Байконур и заняли места в МИКе 92-й площадки рядом с прибывшим туда ранее первым луноходом.

Зима 1968-69 гг. выдалась на космодроме очень суровой. В Ленинске и на многих площадках замерзли и лопнули трубы отопления. Работать приходилось в неотапливаемых корпусах. Причем повторялись те же "детские" болезни, что и у первой советской марсианской станции 1М. У испытателей было очень много нареканий к электронике системы управления и телеметрии AMС. Они были изготовлены на старой элементной базе начала 60-х годов и во время электрических испытаний постоянно отказывали.

Тут же сказалась и неудачная конструкция цилиндрических герметичных приборных отсеков М-69. При отказах в электронике специалистам было очень тяжело добраться до неисправного блока. Приходилось вынимать всю "начинку" из гермоотсека, потрошить ее, добираясь до неисправности, а потом заново все монтировать в гермоотсеке. Из-за этих проблем график полигонных испытаний постоянно срывался и потому проводился по сильно урезанной программе. Испытателям никак не удавалось полностью пройти все участки экспедиции. Всегда где-то случался отказ. Потому у создателей станции не было уверенности в успехе миссии. Сами разработчики М-69 спустя годы признавались, что в разговорах между собой оценивали вероятность долететь до Марса меньше 50%. Уже доразгон при старте с орбиты ИСЗ мог стать непреодолимым препятствием. "М-69 - это был пример того, как не надо делать космический аппарат," - сказал в разговоре с автором статьи В.П.Долгополов.

Несмотря на неутешительные прогнозы успеха экспедиции к Марсу, ВПК приняла решение провести пуски станций в намеченные сроки. Однако дело до станций так и не дошло, что по мнению создателей AMС спасло их от неминуемого провала. "Спасли" отказы носителей.

Первый запуск станции М-69 №521 с помощью РН 8К82К состоялся уже после оптимальной даты старта - 27 марта 1969 г. Через 438.66 сек после контакта подъема на РН самопроизвольно выключился основной блок 8Д48 двигателя 8Д49 третьей ступени ракеты. Это произошло из-за дисбаланса и раздуплексации подшипников ротора турбонасосного агрегата, в результате чего был полностью выбран зазор в газоуплотнительном элементе турбины ТНА. Это привело к возгоранию турбонасосного агрегата.

Расчетная дата выхода на орбиту ИСМ для этой станции была 11 сентября 1969 г.

Вторая попытка запустить станцию М-69 состоялась 2 апреля 1969 г. На РН был установлен аппарат М-69 №522. Он должен был выйти на орбиту ИСМ 15 сентября 1969 г. Но уже через 0.02 сек после запуска произошел взрыв одного из шести двигателей 11Д43 первой ступени РН. Носитель, покачиваясь, медленно поднялся на пяти двигателях над стартовой площадкой. За шестым 11Д43 тянулся черный шлейф. Практически сразу после отрыва от стартового стола ракету повело в сторону взорвавшегося движка. Система управления справлялась с этим возмущающим моментом, но, видимо, произошло перерегулирование. Примерно через 25 сек полета на высоте около километра носитель стал заваливаться на противоположный от аварийного двигателя бок, лег горизонтально. Остальные пять 11Д43 заглохли, но взрыва при этом не произошло, баки всех ступеней выдерживали нерасчетную нагрузку и не прорвались. Носитель продолжал заваливаться, развернувшись уже носом к земле. Развязка наступила на 41 сек полета. Под углом примерно 30° к горизонту ракета врезалась носом в землю примерно в 3 километрах от стартовой установки. Тут же на месте падения вспыхнул огненный шар: топливо ракеты 8К82К самовоспламенилось. Стартовый комплекс к счастью практически не пострадал, хотя в близлежащем МИКе вылетели стекла.

Окончание следует

Источники информации:

1. "РКК "Энергия". 1946-1996" (под ред. Ю.П.Семенова). 1996

2. Б.Е.Черток, "Люди и ракеты", том 2. 1996

3. Т.Варфоломеев, "Долгий путь к Красной планете". "Апогей" (специальный выпуск газеты "Пропеллер", МАИ). №№6-9, 1993-1995.

4. Фильмы НПО им. С.А.Лавочкина "Автоматическая межпланетная станция М-69", "Космический аппарат М-71", "Проект "Фобос" и "Десант на Фобос" из видеотеки "Видеокосмоса".

5. Личные беседы автора с сотрудниками НПО им. С.А.Лавочкина: В.П.Долгополовым, А.М.Ждановым, О.Г.Ивановским, Е.Н.Масловым, В.П.Никифоровым, В.Г.Перминовым, Г.Н.Роговским.

Примечания:

5. Автоматические межпланетные станции серии М-71 (3М)

После двух неудач с аппаратами М-69, в начале 1969 г. в НПО имени С.А.Лавочкина началась работа над новыми АМС для исследования Марса серии 3М. Учитывая, что конструкция М-69 оказалась крайне неудачной, специалисты НПО разработали принципиально новый аппарат. В его конструкции было использовано некоторое количество удачно разработанных систем аппарата М-69.

Политической целью разработки станции М-71 было опередить Соединенные Штаты с мягкой посадкой на Марс. США планировали решить эту задачу в рамках программы "Викинг", запуски по которой планировались сначала на 1973 г., а в начале 1970 г., когда работа по теме М-71 в НПОЛ уже велась, были перенесены на 1975 г.

Учитывая очень благоприятные баллистические условия при старте к Марсу в 1971 г. конструкторам НПО имени С.А.Лавочкина удалось одним аппаратом решить сразу две задачи: мягкая посадка на Марс спускаемого аппарата и вывод на орбиту искусственного спутника Марса орбитального аппарата. В связи с этими задачами конструктивно межпланетная станция делилась на спускаемый аппарат и орбитальный блок. Первоначально планировалось сначала вывести АМС на орбиту искусственного спутника Марса (ИСМ), а уже с этой орбиты через некоторое время провести сброс спускаемого аппарата. Однако при проработке такого варианта выяснилось, что масса аппарата превышает возможности ракеты 8К82К по запуску к "Красной планете" в 1971 г. Поэтому было принято простое решение: отделить СА еще до выхода на марсианскую орбиту. Тем самым аппарат облегчался примерно на тонну, а следовательно, снижался потребный запас топлива на торможение для перехода на орбиту ИСМ.

Спускаемый аппарат был оснащен приборным контейнером, собственной твердотопливной двигательной установкой увода, обеспечивающей перевод СА с пролетной траектории на попадающую, аэродинамическим теплозащитным экраном, парашютной системой, амортизационной системой и двигателем мягкой посадки. СА станции М-71 создавался с учетом работ, проведенных по спуску и посадке на Марс в рамках программы М-69. На нем устанавливались телефотометр для передачи панорамы места посадки, комплекс научных приборов для измерения температуры и давления атмосферы планеты, скорости ветра, изучения химического состава атмосферы, химических и физико-механических характеристик грунта Марса. Для того, чтобы изучить грунт планеты в нескольких местах, на СА был установлен шагающий марсоход, управляемый с СА по проводам.

При подлете к Марсу и получив целеуказания от бортовой цифровой вычислительной машины орбитального блока, СА отделялся от ОБ. После ориентации на СА запускалась ТДУ, которая обеспечивала перевод СА на траекторию попадания и необходимый угол входа в атмосферу. Затем СА разворачивался для входа в атмосферу теплозащитным экраном вперед, ДУ проводила его закрутку для стабилизации на этапе аэродинамического торможения и отделялась. СА входил в атмосферу. После этапа аэродинамического торможения по сигналу датчика перегрузки вводилась в действие парашютная система и отделялся теплозащитный экран. По сигналу радиовысотомера на высоте 20 м запускался твердотопливный двигатель мягкой посадки (ДМП), подвешенный на стропах основного парашюта. Отрабатывался заданный импульс по сигналу акселерометра и парашют отделялся. Еще работающий ДМП обеспечивал его увод от СА, чтобы предотвратить накрытие марсианской станции куполом. Пенопластовая система амортизации СА была рассчитана на гашение ускорения 200g. После сброса верхнего теплозащитного кожуха и вертикализации за счет раскрытия четырех лепестков, марсианская станция начинала работу с передачи телепанорамы места посадки со скоростью 512 бит/сек. В промежутках между кадрами панорамы должна была передаваться телеметрическая информация.

Орбитальный блок включал в себя тороидальный приборный отсек, цилиндрический блок баков двигательной установки, корректирующий двигатель с узлами автоматики, раскрывающиеся неориентируемые солнечные батареи, радиаторы системы терморегулирования, антенно-фидерные устройства. На орбитальном блоке впервые на советских автоматических межпланетных станциях была установлена бортовая ЦВМ (ранее только на беспилотных кораблях 11Ф91 "Л-1" устанавливался очень упрощенный вариант БЦВМ - бортовой вычислитель "Аргон-11"). БЦВМ должна была не только управлять служебными и научными системами орбитального блока, но и рассчитывать уставки для входа в атмосферу Марса спускаемого аппарата. С борта ОБ станции, выведенной на орбиту вокруг Марса, планировалось провести изучение состава и характеристик атмосферы планеты, ее поверхности, определить распределение температуры по поверхности Марса. Для получения крупно- и мелкомасштабных изображений поверхности Марса на AMС были установлены длинно- и короткофокусная фототелевизионные установки.

В 1971 г. планировалось вывести на траекторию полета к Марсу две АМС серии 3М (М-71). Однако советское руководство, зная что США в астрономическое "марсианское" окно 1971 г. тоже планируют запустить аппараты на орбиту искусственного спутника Марса, потребовало от НПОЛ опередить американцев. Поэтому на последнем этапе работ над станцией 3М было решено изготовить ее модификацию - 3МС. Этот аппарат предназначался только для создания искусственного спутника Марса. Он представлял собой облегченный вариант 3М и не имел спускаемого аппарата. Станция 3МС также могла ретранслировать данные со спускаемых аппаратов станций 3М, находящихся на Марсе.

Итак, НПОЛ в 1971 г. подготовило три АМС серии 3М. Первая из них - М-71 №170 (3МС) - должна была стать первым искусственным спутником Марса и выйти на орбиту вокруг "Красной планеты" раньше, чем "Маринер-9" (13 ноября 1971 г.). Но ее пуск оказался неудачным. 10 мая 1971 г. в 20:24 ДМВ ракета-носитель 8К82К успешно вывела АМС на орбиту искусственного спутника Земли с параметрами: наклонение 51.5°, высота 145x159 км, период обращения 87.4 мин. Однако на траекторию полета к Марсу станция не перешла, так как не произошло повторного запуска двигателя разгонного блока 11С824 (блок Д). Как выяснилось при разборе неудачи, в бортовую вычислительную машину было введено ошибочное значение времени запуска двигателя блока Д. Из-за ошибки в разряде двигатель должен был запуститься не через несколько десятков минут, как предусматривала программа полета, а через полторы сотни часов. Аппарат с так и не сработавшим блоком Д остался на низкой околоземной орбите. В сообщении ТАСС АМС была названа очередным спутником "Космос-419". Через два дня после запуска, 12 мая 1971 года аппарат вошел в плотные слои земной атмосферы и сгорел.

Примечателен тот факт, что на этой АМС была установлена антенна для проведения советско-французского эксперимента "Стерео". Аналогичная антенна была установлена на аппарате М-71 №172. Французская сторона знала только то, что будут запущены два комплекта аппаратуры "Стерео". Однако, после того как на траекторию полета были выведены две АМС - "Марс-2 и -3", - на одной из них аппаратура "Стерео" "не заработала". Французы полагали, что "Стерео" стоит на двух запущенных станциях (о неудаче с М-71 №170 их, естественно, вовремя не проинформировали). Этот факт советская сторона сначала попыталась объяснить отказом аппаратуры. В действительности же комплект "Стерео" на М-71 №170 никак не мог работать на траектории полета к Марсу, так как уже сгорел в земной атмосфере.

В причинах неудачи с первым М-71 разобрались быстро, исправили программу БЦВМ и 19 мая 1971 г. в 19:22:49 ДМВ выполнили запуск станции типа 3М М-71 №171. Официально она получила обозначение "Марс-2". Полет этой станции проходил вполне нормально, блок 11С824 отработал успешно и перевел аппарат на траекторию полета к "Красной планете". В ходе полета 17 июня, 20 и 27 ноября проводились коррекции траектории полета АМС. 27 ноября 1971 г. после проведения третьей коррекции перед отделением СА начала работу бортовая ЦВМ с целью выработать уставки на вход спускаемого аппарата в атмосферу Марса. Однако сработала БЦВМ неправильно, в СА были введены ошибочные уставки. Виной тому была программная ошибка в БЦВМ. Как выяснилось потом при разборе неудачи, "Марс-2" шел к "Красной планете" очень точно. Ориентация до отделения СА от орбитального блока практически не отличалась от расчетной ориентации СА для перевода на траекторию попадания. В этом случае до отделения спускаемого аппарата и его закрутки вокруг продольной оси работа системы ориентации станции не требовалась. Однако из-за ошибки в программе БЦВМ восприняла ситуацию неправильно и сформировала уставки, предусматривающие нерасчетную ориентацию АМС перед отделением. Через 15 мин после отделения на СА включилась твердотопливная двигательная установка. Она все-таки обеспечила перевод спускаемого аппарата на траекторию попадания на Марс. Однако угол входа в атмосферу оказался больше расчетного. Спускаемый аппарат слишком круто "зарылся" в марсианскую атмосферу, из-за чего не успел затормозить на этапе аэродинамического спуска. Парашютная система уже ничего не смогла сделать. 27 ноября 1971 г. СА, "прошив" атмосферу "Красной планеты", разбился о поверхность Марса в точке с координатами 4"с.ш. и 47°з.д. (Долина Нанеди в Земле Ксанфа). В сообщении ТАСС, посвященном "Марсу-2", говорилось, что на Марс впервые доставлен "вымпел с изображением Герба СССР". И это - правда: на борту СА действительно был закреплен вымпел. В делах космоса ТАСС тогда не врал. Вымпел вместе с "обеспечивающими доставку средствами", или как их назвал ТАСС - "капсулой", весил несколько сот килограммов. Никакой научной ценности жесткая посадка "вымпела" не имела.

В тот же день 27 ноября 1971 г. в 23:19 ДМВ на орбитальном блоке "Марса-2" включилась корректирующая двигательная установка. Станция перешла на орбиту искусственного спутника Марса с параметрами: наклонение 48.9°, высота 1380 x 25000 км, период обращения 1078 мин. Орбита была чуть ниже расчетной суточной орбиты с периодом обращения 1440 мин.

Запуск третьей станции серии М-71 (3М №172) состоялся 28 мая 1971 г. в 18:26:30 ДМВ. После успешного выхода на траекторию перелета к Красной планете АМС получила название "Марс-3". 8 июня, 14 ноября и 2 декабря проводились коррекции траектории полета аппарата. 2 декабря 1971 г. в 12:14 ДМВ от станции отделился СА, собственная ДУ которого включилась в 12:29 и обеспечила его перевод на траекторию попадания на Марс. В 16:44 аппарат начал аэродинамическое торможение в атмосфере планеты и в 16:47 совершил мягкую посадку на поверхность Марса в точке с координатами 45°ю.ш. и 158°з.д. (недалеко от северного края кратера Птолемей в Земле Сирен). Как уже говорилось, программа работы СА была составлена так, что первой начинала работать телекамера спускаемого аппарата. В 16:50:35 началась передача видеосигнала с телекамеры СА. Передача продолжалась 20 секунд и резко прекратились. Расшифровке полученная информация не поддавалась. Впрочем, в первые секунды работы телекамеры телевизионная головка должна была еще только выходить из-за защитной шторки. Поэтому за 20 секунд передачи и нельзя было что-то увидеть на поверхности планеты. Но больше никаких сигналов с СА станции "Марс-3" не поступало. Оставалась надежда, что на борту орбитального блока записалась более полная информация. Но переданная 5 декабря с ОБ информация оказалась идентична ретранслированной в реальном масштабе времени. Наиболее вероятной причиной прекращения связи со станцией решили считать неблагоприятные метеоусловия в районе посадки, где бушевала пылевая буря. Однако это могли быть и механические повреждения при посадке, и образование "короны" (электрического пробоя) на передающей антенне, и другие отказы. Так как телеметрия не начала поступать с СА, судить о точной причине умолкания аппарата было нельзя. Поэтому, хотя факт первой мягкой посадки на Марс действительно имел место, но как и в случае с СА "Марса-2", никакой научной информации получено не было. Промолчали и метеокомплекс, и другая научная аппаратура, остался неподвижным марсоход.

2 декабря 1971 г. орбитальный блок станции "Марс-3" перешел на орбиту ИСМ с параметрами: наклонение 48.9°, высота 1500x190700 км, период обращения 15840 мин. Орбита значительно отличалась от расчетной (период обращения в 11 раз превышал номинальный), но позволяла проводить научные исследования. И они были успешно проведены на обоих орбитальных блоках. Вся "наука" работала успешно с одним исключением.

С орбиты искусственного спутника Марса станции "Марс-2" и "Марс-3" должны были провести фотосъемку планеты. Однако получаемые на Земле фотографии представляли собой белые пятна с контуром марсианского горизонта. На самой поверхности "Красной планеты" нельзя было различить практически никаких деталей.

Надо отметить, что фототелевизионные установки (ФТУ) для получения изображений имели ограниченный ресурс по времени, определявшийся сроком годности химических реактивов для проявки фотографий на борту. Реактивы, ампулизированные для длительного хранения во время перелета к Марсу, были переведены в рабочее состояние после выхода станций на орбиту вокруг планеты по команде бортовой ЦВМ. В связи с этим ученые просили сделать побольше снимков как можно скорее.

Сначала грешили на сильнейшие пылевые бури глобального масштаба, которые бушевали в это время на на Марсе. Но в то же время шли телекартинки с борта американской АМС "Маринер-9", находившейся одновременно с "Марсом-2 и -3" на орбите ИСМ. Они были куда четче, несмотря на пылевые бури. Причина оказалась не в бурях, а в ФТУ "Марсов". Их разработчики использовали неправильную модель Красной планеты. Из-за этого были выбраны неправильные выдержки ФТУ, фотографии получались пересветленными. Ничего поделать тут уже было нельзя. Сделали несколько серий снимков (каждый по 12 кадров) и, убедившись в их практически полной непригодности, от использования ФТУ на аппаратах отказались. А запас пленки на них оставался большой: в каждой ФТУ был запас пленки на 480 снимков, то есть всего две АМС могли в принципе передать на Землю 1920 снимка поверхности Марса.

Остальная научная аппаратура орбитальных блоков "Марса-2 и -3" отработала нормально. Аппараты функционировали на орбите ИСМ более 8 месяцев и прекратили работу практически одновременно, израсходовав бортовой запас азота в системе ориентации 23 августа 1972 г было передано сообщение ТАСС о прекращении работы с этими АМС.

Полет станций М-71 был омрачен печальным событием. 3 августа 1971 г умер их главный конструктор, руководитель НПО имени С.А.Лавочкина Георгий Николаевич Бабакин. Его приемником на посту главного конструктора НПОЛ стал Сергей Сергеевич Крюков, до этого работавший в ОКБ-1 (ЦКБЭМ).

В целом, несмотря на отказы обоих спускаемых аппаратов станций, космическое руководство СССР считало миссии двух М-71 очень успешными. Никто особо не ожидал, что после стольких неудач при исследовании Марса созданные за два года новые станции смогут принести так много результатов и научных материалов. Серия АМС 3М была признана очень удачной. На ее базе в дальнейшем были разработаны и АМС для исследования Венеры 4В-1, 4В-2, 5ВС и 5ВП, АМС по проекту "Вега" 5ВК, космические аппараты для астрофизических наблюдений с околоземной орбиты 1А "Астрон" и 1АС "Гранат".