2 декабря 1971 года советский аппарат «Марс‑3» прошёл сквозь глобальную пылевую бурю и совершил первую мягкую посадку на Марс. Затем он заговорил — и уже более полувека мы спорим, что именно он успел передать и почему замолчал, не сказав главного.

Краткое содержание (TL;DR): У СССР была полноценная и амбициозная программа исследования Марса, но череда аварий, закрытость исходных данных и слабая публичная подача частичных успехов почти вытеснили её из общественной памяти. Ни одна экспедиция не выполнила всю программу, однако советские аппараты достигли Марса, вышли на его орбиту и совершили первую мягкую посадку. Более того, современная обработка сигнала «Марса‑3» допускает, что он может содержать первое изображение марсианского грунта, которое в 1971 году приняли за помехи. Статья рассказывает об этой драматичной истории и предлагает представить, что произошло бы, если бы «Марс‑3» успел передать полную панораму.

От автора: К истории космонавтики у меня особое отношение. Я провёл детство в Советском Союзе, читал в журнале «Наука и жизнь» публикации об экспедиции «Вега» и американских «Викингах», размышлял об интерпретации их биологических экспериментов, с замиранием сердца следил за полётами «Фобоса‑1» и «Фобоса‑2» и собирал посвящённые им газетные вырезки. Я до сих пор помню, как плакал, когда в новостях сообщили, что экспедиция завершилась неудачей на последнем этапе, а потом не мог объяснить друзьям, почему воспринимал произошедшее как настоящую трагедию.

Экспедиция СССР к Марсу 1971 года состоялась немного раньше моего времени, но её история всегда поражала меня талантом и упорством создавших её учёных и инженеров. В детстве я долго размышлял о том, что могло скрываться в таинственном сигнале «Марса‑3». Удивительно спустя примерно 35 лет найти возможные ответы на вопросы, которыми я задавался ещё ребёнком. Собственно, именно об этом эта статья.

Советские исследования Марса
В сети значительно чаще рассказывают о советских исследованиях Венеры. Именно с этой планетой связаны наиболее бесспорные достижения СССР: первые непосредственные измерения в атмосфере другого мира, первая мягкая посадка на другой планете, первые панорамы её поверхности и первый полёт аэростатного зонда во внеземной атмосфере. Учитывая экстремальные условия Венеры — чудовищное давление, температуру около 460 °C и химически агрессивную среду, — эта история действительно выглядит как героическое покорение неукротимой планеты.

На таком фоне советская марсианская программа СССР часто представляется второстепенной чередой неудачных запусков и зондов, оставившей после себя лишь несколько технических рекордов. Вскоре их затмили значительно более полные исследования НАСА: первые снимки Марса с близкого расстояния, глобальное картографирование планеты аппаратом Mariner 9 и, наконец, блестящая программа Викинг 1 и Викинг 2. Два орбитальных аппарата и две посадочные станции годами исследовали Марс, передали десятки тысяч изображений и провели первые прямые эксперименты по поиску жизни на поверхности другой планеты и возможно, в зависимости от интепретации экспериментальных результатов, нашли её.

Однако такое противопоставление во многом возникло задним числом — под влиянием конечных результатов обеих программ. В начале 1960‑х годов в ОКБ‑1 исследования Марса и Венеры рассматривались как два равноправных направления единой советской межпланетной программы.

Короткая предыстория

Неработоспособный зонд Марс-1 во время предпологаемого сближения с Марсом на расстояние 193 000 км.

Первые советские аппараты отправились к Марсу ещё в октябре 1960 года — до полёта человека в космос. Две станции 1М создавались в спешке на основе опыта «Луны‑3», но из-за упущенного стартового окна с них пришлось снять камеры. Обе погибли при запуске вследствие аварий ракеты «Молния»: одна — из-за колебаний в топливной системе, другая — после утечки жидкого кислорода и отказа третьей ступени. Конструкция самих межпланетных аппаратов причиной аварий не была.

В 1962 году «Марс‑1» впервые удалось вывести на межпланетную траекторию. Однако утечка азота лишила станцию возможности поддерживать трёхосную ориентацию. Аппарат стабилизировали вращением, сохранив питание солнечных батарей, но направленную антенну и двигатель коррекции использовать уже было нельзя. До потери связи «Марс‑1» провёл 61 сеанс и установил рекорд дальности радиосвязи — 106,76 миллиона километров. В июне 1963 года неработающая станция прошла примерно в 193 тысячах километров от Марса.

Запущенный в 1964 году «Зонд‑2» потерял половину мощности из-за нераскрывшейся солнечной батареи. Панель позднее удалось освободить, но аппарат пропустил коррекцию, а весной 1965 года связь прекратилась. По расчётам, станция всё же прошла поблизости от Марса, однако часто упоминаемое расстояние 1500 километров достоверно не подтверждено.

Эти миссии показали главную проблему ранней программы: аппаратам удавалось покинуть Землю, но их служебные системы не выдерживали многомесячного перелёта. При жёстко заданных циклограммах и почти полном отсутствии возможности перепрограммирования отказ единственного клапана, привода или элемента радиокомплекса мог погубить всю экспедицию. К стартовому окну 1971 года СССР подошёл уже с принципиально другими аппаратами — тяжёлыми специализированными комплексами М‑71, способными одновременно исследовать Марс с орбиты и его поверхности.

Большая экспедиция 1971 года

«Марс‑2»: первый аппарат, достигший поверхности Марса, но не переживший посадку

«Марс‑2» был одним из трёх аппаратов проекта М‑71, подготовленных к благоприятному стартовому окну 1971 года. В отличие от прежних универсальных марсианско-венерианских платформ, это были станции, специально спроектированные для комплексного исследования Марса.

Первый аппарат серии из-за ошибки в программе разгонного блока остался на околоземной орбите и получил официальное обозначение «Космос‑419». Два других — будущие «Марс‑2» и «Марс‑3» — представляли собой практически одинаковые тяжёлые межпланетные станции.

Это были уже не сравнительно небольшие пролётные зонды начала 1960-х годов, а полноценные экспедиционные комплексы массой около 4,6 тонны. Каждый состоял из орбитальной станции и отделяемого спускаемого аппарата. Такая схема позволяла одновременно исследовать Марс глобально, с орбиты, и непосредственно на его поверхности.

Перелёт к Марсу

«Марс‑2» стартовал с Байконура 19 мая 1971 года на ракете «Протон‑К» с разгонным блоком Д. Сначала комплекс вышел на промежуточную околоземную орбиту, после чего блок Д направил его к Марсу. Перелёт продолжался немногим более шести месяцев.

На пути к планете станция исследовала межпланетную среду, солнечный ветер и потоки заряженных частиц, а также выполняла коррекции траектории. Для своего времени аппарат обладал весьма совершенной автономной системой управления. Солнечные и звёздные датчики, оптические визиры Земли и Марса и система ориентации по звезде Канопус позволяли определять положение станции в пространстве, поддерживать направление солнечных батарей и антенны и готовить аппарат к манёврам без непрерывного управления с Земли.

Аварийный спуск

Точная скорость столкновения Марс-2 неизвестна но простая баллистическая оценка для аппарата массой около 1,2 тонны и аэродинамического экрана диаметром 3,2 метра даёт широкий диапазон 0,8–2 км/с. При 1 км/с энергия удара = около 140 кг тротила.

27 ноября 1971 года, ещё до включения тормозного двигателя орбитальной станции, спускаемый аппарат отделился от «Марса‑2». Его собственный твердотопливный двигатель должен был перевести модуль с пролётной траектории на траекторию входа в атмосферу.

Однако автоматическая система управления рассчитала манёвр неправильно. Согласно описанию ИКИ РАН, из-за программной ошибки аппарат вошёл в атмосферу под значительно более крутым углом, чем было допустимо. Аэродинамический экран не успел погасить скорость до условий, при которых могла штатно сработать парашютно-ракетная система. Парашют не раскрылся, и спускаемый аппарат врезался в поверхность Марса.

Точное место падения неизвестно. Более того, в источниках приводятся существенно различающиеся расчётные координаты: от 4° северной широты и 47° западной долготы в ранних описаниях до района около 45° южной широты и 47° восточной долготы, который в 2014 году фотографировала камера HiRISE орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter. На полученных снимках убедительного поля обломков обнаружить не удалось. NASA/HiRISE

Поэтому выражение «первая посадка “Марса‑2”» вводит в заблуждение. Это была первая советская попытка мягкой посадки на Марс, завершившаяся аварией. Корректнее говорить, что спускаемый аппарат «Марса‑2» стал первым созданным человеком объектом, достигшим поверхности планеты. Его исторический приоритет связан не с выполнением посадочной программы, а с самим фактом столкновения с Марсом.

Первый советский спутник Марса

Орбитальный комлекс Марс-2 вышел на рабочую орбиту с перицентром в 1380 км и апоцетром 25000 км. Период орбиты составлял 18 часов.

После отделения спускаемого аппарата основная станция включила тормозной двигатель и успешно вышла на вытянутую орбиту с высотами примерно от 1380 до 25 000 километров, наклонением около 49 градусов и периодом обращения около 18 часов. «Марс‑2» стал вторым аппаратом в истории, выведенным на орбиту другой планеты, и первым советским искусственным спутником Марса — через тринадцать дней после американского «Маринера‑9».

Выход на орбиту был серьёзным самостоятельным достижением. Вблизи перицентра станция проводила короткие сеансы наблюдений, а на удалённых участках орбиты передавала накопленные данные на Землю. К официальному завершению совместной программы «Марса‑2» и «Марса‑3» 22 августа 1972 года аппарат совершил 362 оборота вокруг планеты.

Однако экспедиция прибыла в исключительно неблагоприятный момент. Осенью 1971 года на Марсе началась глобальная пылевая буря. Когда к планете приблизились «Маринер‑9», «Марс‑2» и «Марс‑3», почти вся поверхность была скрыта плотной пылевой завесой. На первых изображениях различались главным образом полярная область и вершины крупнейших вулканов. Даже значительно более совершенная телевизионная система «Маринера‑9» смогла приступить к полноценному картографированию только после ослабления бури. NASA: миссия Mariner 9

Для советских станций эта проблема оказалась особенно серьёзной. Их фототелевизионная система снимала Марс на плёнку, которая автоматически проявлялась на борту, а затем сканировалась для передачи изображения на Землю. Выдержки и другие параметры съёмки задавались заранее и не обладали достаточной гибкостью, чтобы приспособиться к неожиданно изменившимся условиям.

Судьба фотографий «Марса‑2» остаётся одной из самых неясных частей миссии. В позднейших описаниях упоминаются несколько серий съёмки, кадры которых оказались пересвеченными и почти непригодными. Однако в открытых источниках нет ни самих изображений, ни их каталога, ни опубликованных материалов, однозначно относящихся к «Марсу‑2». Возможно, на Земле приняли лишь зашумлённые или почти однородные фрагменты сканов, по которым удалось установить ошибку экспозиции, но нельзя было восстановить полноценные фотографии.

Пылевая буря и заранее заданные выдержки действительно ухудшили результаты. Наземные операторы могли назначать сеансы фотографирования, но возможности оперативно менять параметры плёночной фототелевизионной системы были ограничены. Вероятно, ситуацию усугубила нестабильная радиолиния, однако сохранившиеся публикации не позволяют установить, на каком этапе — от приборов и бортового регистратора до передатчика и наземного приёма — терялась основная часть информации.

Контраст с «Маринером‑9» оказался разительным. Его электронные видиконные камеры не требовали плёнки и химического проявления, а программу съёмки можно было корректировать после запуска. Дождавшись ослабления бури, аппарат передал 7329 изображений и картографировал около 85% Марса, впервые подробно показав его вулканы, каньоны и древние русла. NASA

Советские исследователи публиковали графики и научные выводы по «Марсу‑2» и «Марсу‑3» преимущественно совместно, без точной привязки к станции, дате сеанса и номеру витка. Первичная телеметрия в открытый доступ не поступила, а её современная сохранность неизвестна. Поэтому определить реальный вклад «Марса‑2» в опубликованные результаты сегодня практически невозможно.

В итоге «Марс‑2» можно считать ограниченным техническим успехом: станция достигла планеты, отделила спускаемый аппарат, выполнила торможение и совершила 362 оборота вокруг Марса. Однако её фотографическая программа закончилась практически полной неудачей, а самостоятельная научная отдача орбитального аппарата остаётся неизвестной.

«Марс‑3»: первая мягкая посадка на Марс

«Марс‑3» был последним из трёх аппаратов серии М‑71, подготовленных к стартовому окну 1971 года. По конструкции «Марс‑3» практически повторял «Марс‑2». Это была тяжёлая межпланетная станция массой около 4,6 тонны, состоявшая из орбитального комплекса и отделяемого спускаемого аппарата.

Перелёт к Марсу

«Марс‑3» стартовал с Байконура 28 мая 1971 года — через девять дней после «Марса‑2». Ракета «Протон‑К» вывела станцию вместе с разгонным блоком Д на промежуточную околоземную орбиту, после чего комплекс отправился к Марсу.

Межпланетный перелёт продолжался немногим более шести месяцев. За это время станция провела две коррекции траектории — 8 июня и 14 ноября. Научные приборы измеряли параметры солнечного ветра, межпланетного магнитного поля, потоки космических лучей и заряженных частиц. В целом аппарат сохранял работоспособность и подошёл к Марсу в значительно лучшем состоянии, чем ранние советские станции 1960-х годов.

Однако к моменту прибытия экспедиции планета оказалась почти полностью скрыта глобальной пылевой бурей — одной из сильнейших, наблюдавшихся в телескопическую эпоху. Та же буря встретила «Маринер‑9» и «Марс‑2»: над пылевой завесой первоначально были видны лишь вершины крупнейших вулканов и южная полярная шапка. Буря резко ухудшила условия фотографирования и могла повлиять на спуск, поскольку реальная плотность атмосферы и скорость ветра отличались от расчётной модели.

Отложить посадку до улучшения погоды было невозможно. Спускаемый аппарат не выводился сначала на орбиту Марса, а отделялся от станции ещё на подлётной гиперболической траектории и затем практически баллистически входил в атмосферу. Он располагал лишь небольшим запасом топлива для коррекции направления перед входом и выполнения заключительного торможения, но не мог изменить дату прибытия или ожидать окончания бури. После его отделения уже орбитальный комплекс совершал собственный манёвр уклонения и включал тормозной двигатель для выхода на эллиптическую орбиту. Таким образом, вся последовательность была необратимой: увидев охватившую планету бурю, операторы могли изменить отдельные команды и режимы работы аппаратуры, но не перенести посадку.

Отделение спускаемого аппарата "Марс-3"

Проход посадочного модуля "Марс-3" сквозь атмосферу Марса.

Спускаемый аппарат отделился от орбитального комплекса 2 декабря 1971 года, приблизительно за четыре с половиной часа до входа в атмосферу. После отделения он развернулся в положение для входа в атмосферу и был стабилизирован вращением.

Орбитальный комплекс тем временем изменил траекторию, чтобы не войти в атмосферу вслед за посадочным модулем, и приготовился выполнить тормозной манёвр. Он должен был одновременно выйти на орбиту и принять сигнал со спускаемого аппарата для последующей ретрансляции на Землю.

Спуск сквозь пылевую бурю

В отличие от спускаемого аппарата Марс-2 которые из за неправильной скорости и угла входа в атмосферу тормозные операции не выполнял. Спускаемый аппарат Марс-3 вошёл в атмосферу Марса расчётно со скоростью около 5,7 километра в секунду. Основную часть скорости погасил конический теплозащитный экран. После этого последовательно раскрылись вытяжной и основной парашюты, а экран был сброшен.

Этапы циклограммы посадки Марс 3

На заключительном участке радиолокационный высотомер определял расстояние до поверхности. На высоте нескольких десятков метров парашют отделился, включились тормозные двигатели, а непосредственно перед соприкосновением с грунтом посадочная станция была сброшена из аэродинамического кожуха. Остаточную скорость должны были погасить амортизаторы внутри аппарата.

Марс 3 на поверхности Марса компьютерная графика. Тёмный прямоуголник сверху станции марсоход ПроМ

Посадка произошла около 13:50 UTC в расчётном районе приблизительно 45° южной широты и 158° западной долготы, или 202° восточной долготы. Это область вблизи кратера Птолемей. Несмотря на сложные условия, и многие неизвестные факторы атмосферы Марса станция пережила спуск. После соприкосновения с поверхностью раскрылись четыре лепестка корпуса, выровнявшие аппарат, и были приведены в рабочее положение антенны. «Марс‑3» стал первым созданным человеком аппаратом, совершившим подтверждённую мягкую посадку на Марс.

Минута связи с поверхностью

После посадки автоматическая марсианская станция в течение полутора минут раскрывала лепестки корпуса и антенны, приводила аппаратуру в рабочее положение, а затем одновременно включила передатчик и две панорамные камеры Я‑198. Орбитальный аппарат записал принятые сигналы на магнитный носитель и позднее передал их на Землю с уменьшенной в четыре раза скоростью. Прямой трансляции с поверхности на Землю не было.

Часто указываемые 14,5 или 20 секунд относятся не ко всей продолжительности работы станции, а только к участку, на котором различима правильно сформированная структура видеосигнала. Анализ более протяжённого отпечатка показывает, что аппарат передавал не менее 62 секунд и, возможно, продолжал работать ещё некоторое время, выдавая сигнал с почти нулевой амплитудой.

В начале передачи обе камеры находились в нештатном режиме: сигнал имел только один или два уровня яркости вместо предусмотренных 64, а характерный импульс обратного хода сканирующего зеркала отсутствовал. Примерно через двадцать секунд произошло неустановленное электрическое событие, после которого камеры начали формировать нормальный видеосигнал. Этот участок продолжался около 19 секунд. Одна камера передала 77 строк, вторая — 78, что соответствует скорости четыре строки в секунду. Затем качество передачи снова ухудшилось и сигнал практически исчез. Метеорологическая и другая научная телеметрия, включая высадку марсхода ПрОП-М (прибор оценки проходимости — Марс) начинались выполнятся после завершения передачи панорамы примерно на 6 минуте работы станции и получены не были.

Структура принятого сигнала позволила подтвердить работу обеих камер и косвенно оценить освещённость в месте посадки. Первоначально её определили примерно в 50 люкс — столь низкое значение объясняли глобальной пылевой бурей, значительно ослаблявшей солнечный свет.

Призрачный сигнал

Обычно сигнал «Марса‑3» воспроизводят как узкую полосу из точек, пятен и светлых линий. Долгое время она считалась лишённым содержания обрывком передачи соддержащий только шум. Но что, если «Марс‑3» успел передать именно то, что должен был, — изображение поверхности Марса? Что, если в руках советских исследователей ещё в 1971 году, почти за четыре года до панорам «Венеры‑9», оказалась первая фотография поверхности другой планеты, но её просто не смогли распознать?

Опубликованное в 2024 году исследование Ю. М. Гектина и А. В. Костачука предлагает более сложную интерпретацию: сохранившийся сигнал мог содержать два коротких изображения марсианского грунта, одновременно полученных разными камерами посадочного аппарата с близкого расстояния. Исследование сигналов «Марса‑3»

Станция не просто передала неопределённый радиошум. Наличие импульсов обратного хода однозначно показывает, что работали обе панорамные камеры. Аппарат пережил посадку, развернул необходимые элементы конструкции, включил передатчики и начал съёмку. Но передача оборвалась задолго до завершения первого рабочего цикла:

Новое исследование также пересматривает старую оценку освещённости. Ранее она составляла около 50 люкс, однако этот расчёт не учитывал чрезвычайно тёмный жёлто-зелёный фильтр одной из камер. С учётом его пропускания освещённость могла достигать примерно 480 люкс. Это значение было выведено из работы автоматики камеры, а не получено отдельным научным прибором.

Изображение, которое не узнали

Сохранившийся материал нельзя рассматривать как готовую фотографию. Первичные магнитные записи, насколько известно, утрачены. Исследователи располагали лишь отсканированными фототелеграфными отпечатками сигнала, сохранёнными создателем камер Арнольдом Селивановым, а также более длинным, но менее качественным фрагментом, показанным в документальном фильме BBC.

Чтобы получить геометрически осмысленное изображение, сигнал необходимо повернуть на 90 градусов, удалить область обратного хода сканирующего зеркала, соединить разделённые части каждой строки, зеркально отразить отпечаток и растянуть его в направлении панорамирования. Последняя операция основана на предположении, что во время первого сеанса камеры работали в обзорном режиме: полная панорама тогда содержала 1500, а не 6000 строк и могла быть снята примерно за шесть минут, в то время как более детальная панорама из 6000 строк заняла бы около 15 минут и была дольше времени пролёта орбительной станции, поэтому практически наверняка использовался более быстрый режим 1500 строк

После геометрической коррекции и пространственно-частотной фильтрации авторы получили два небольших фрагмента, напоминающих неравномерный каменистый грунт. Они были сняты через разные светофильтры — оранжевый и жёлто-зелёный, — но поля зрения камер не перекрывались, поэтому сопоставить одни и те же детали на двух изображениях невозможно.

Ю. М. Гектин и А. В. Костачук предлагают положение посадочного аппарата с наклоном 17 градусов с углом обзора камер на грунт с полем зрения камер между 0.9 и 3,8 метров с горизонтом и деталями апарата оставшимися за кадром.

Реконструированная геометрия предполагает, что станция стояла не вертикально, а была наклонена примерно на 15–20 градусов в сторону съёмки. В таком положении горизонт оказывался выше поля зрения, и обе камеры видели только грунт. Для одного из фрагментов расстояние до показанной поверхности оценивается приблизительно от 0,9 метра у нижнего края до 3,8 метра у верхнего. Тёмное пятно на одном изображении авторы осторожно интерпретируют как возможное углубление, оставленное лепестком станции при раскрытии.

Это объясняет, почему изображение могло остаться неузнанным. Советские специалисты понимали, что получили сигнал камер, но перед ними была лишённая горизонта пятнистая текстура неизвестного масштаба. В 1971 году никто ещё не видел марсианский грунт с близкого расстояния, а в кадре отсутствовали камни с отчётливыми контурами, детали станции или другие ориентиры. Если бы камера захватила горизонт, лепесток корпуса, антенну или ПрОП‑М, сомнений было бы значительно меньше. Вместо этого слепая удача могла направить обе камеры на почти однородный участок почвы.

Насколько убедительна эта реконструкция

Авторы Ю. М. Гектин и А. В. Костачук убедительно восстанавливают структуру передачи и показывают, что перед нами действительно сигнал двух камер Марс-3. Значительно менее надёжно утверждение, что пятнистая структура внутри него обязательно является изображением поверхности. Да картина действительно похожа на поверхность Марса. Как исследователю, мне всё же трудно считать работу исчерпывающим доказательством что Марс-3 заснял близкие снимки марсианского грунта, но я считаю это вполне вероятным.

Исследование основано не на исходной магнитной записи, а на многократно преобразованных фототелеграфных отпечатках. Применённая фильтрация усиливает сохранившиеся пространственные частоты, но вместе с полезными деталями может усиливать помехи, дефекты печати и последующего сканирования. Кроме того, авторы вынуждены принимать несколько связанных предположений о режиме работы камер, ориентации станции и происхождении изменений яркости. Наблюдаемое падение сигнала может указывать на проблемы с электропитанием или электроникой, но само по себе не доказывает ни разгерметизацию приборного отсека, ни электрический разряд в марсианской атмосфере.

Проверить гипотезу можно экспериментально. Для этого необходимо воссоздать камеру Я‑198 или её достоверную оптико-электронную модель, включая светофильтры, автоматическую регулировку чувствительности, модуляцию, запись на магнитный носитель, замедленное воспроизведение и печать на фототелеграфном аппарате. Камеру следует установить под предполагаемым углом над имитатором марсианского грунта и провести съёмку при освещённости и запылённости, соответствующих условиям посадки.

Обязательны контрольные опыты с закрытым объективом, равномерно освещённой поверхностью без деталей и искусственно введёнными электрическими помехами. Затем все сигналы нужно обработать одним и тем же алгоритмом вслепую. Если устойчивые пространственные структуры, сходные с реконструкцией «Марса‑3», будут появляться только при съёмке рельефного грунта, это станет серьёзным подтверждением гипотезы.

Окончательный ответ, возможно, даст будущая экспедиция к месту посадки Марс-3. Если удастся обнаружить сам аппарат, установить положение его корпуса и определить направление камер, ключевые геометрические предположения можно будет проверить непосредственно и сравнить с полученным сигналом. Поэтому загадка первого марсианского изображения ещё не закрыта. Для её окончательного решения требуется совсем немного слетать на Марс и найти Марс-3.

Современные поиски места посадки «Марса‑3» на снимках HiRISE

Рассмотреть изображение в деталях можно здесь.

В 2012–2013 годах российские энтузиасты под руководством Виталия Егорова, известного в интернете как Зеленый Кот, начали поиск «Марса‑3» на снимке предполагаемого района посадки, сделанном камерой HiRISE орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter ещё в 2007 году. Изображение содержало 1,8 миллиарда пикселей, поэтому его просмотр проводился коллективно. Егоров предварительно смоделировал, как отдельные элементы посадочной системы должны выглядеть при масштабе HiRISE около 25 сантиметров на пиксель.

По материалам Виталия Егорова 2013 год.

В расчётном районе были обнаружены четыре объекта, размеры, форма и взаимное расположение которых соответствовали парашюту, теплозащитному экрану, тормозному двигателю и самой посадочной станции. Наиболее заметным оказался необычно яркий округлый объект диаметром около 7,5 метра — возможный сложившийся парашют. Рядом с предполагаемым тормозным модулем различима тонкая линия длиной около 4,8 метра, тогда как соединявшая его со станцией цепь имела расчётную длину приблизительно 4,5 метра. Совокупность этих совпадений делает идентификацию достаточно убедительной, хотя каждое из них по отдельности может оказаться естественным элементом рельефа.

После обращения планетолога Александра Базилевского к руководителю проекта HiRISE Альфреду Макьюэну район повторно сфотографировали 10 марта 2013 года при другом освещении и с получением цветовых данных. 11 апреля NASA и команда HiRISE опубликовали результаты поиска, отметив «замечательное соответствие» ожидаемой картине посадки, но подчеркнув, что альтернативное природное происхождение объектов исключить невозможно. Поэтому официально «Марс‑3» до сих пор считается лишь вероятно обнаруженным.

Разрешение HiRISE недостаточно для изучения положения станции. Посадочный аппарат представлен всего несколькими пикселями, а каждый из его раскрытых лепестков — примерно двумя или тремя. По такому изображению невозможно надёжно определить наклон корпуса, положение камер или направление их оптических осей. Следовательно, орбитальные снимки пока не позволяют ни подтвердить, ни опровергнуть предложенную Ю. М. Гектиным и А. В. Костачуком гипотезу о том, что наклонённая станция могла снять грунт с близкого расстояния. Для её проверки потребуются изображения значительно более высокого разрешения либо непосредственное обследование места посадки будущим аппаратом или астронавтами.

ПрОП‑М, первый марсоход, который не вышел на поверхность

Симуляция удачной миссии Марс-3 успешная посадка на ровную местность в хорших погодных условиях высадка ПрОП-М и передача научных данных в рамках 15 минутного окна связи.

Внутри посадочной станции находился небольшой подвижный аппарат ПрОП‑М, который иногда называют первым советским марсоходом. По конструкции он сильно отличался от современных роверов. Это была машина массой около 4,5 килограмма, передвигавшаяся на двух широких лыжах и остававшаяся соединённой со станцией кабелем длиной до 15 метров.

Собственных солнечных батарей, радиопередатчика и полноценной системы управления ПрОП‑М не имел. Кабель обеспечивал питание, передачу команд и возвращение результатов измерений. Электромеханические датчики должны были обнаруживать препятствия: столкнувшись с камнем, аппарат приподнимал корпус, менял направление и продолжал движение.

Главной задачей ПрОП‑М было исследование механических свойств и несущей способности марсианского грунта. Камеры посадочной станции могли одновременно фиксировать его перемещение и оставленные следы. В начале 1970-х годов свойства поверхности Марса были почти неизвестны, поэтому даже такой небольшой эксперимент имел большое значение для проектирования будущих посадочных аппаратов.

Согласно известной циклограмме, после посадки станция примерно полторы минуты раскрывала аппаратуру и выгружала приборы исследования грунта. Затем начинались циклы продолжительностью 4 минуты 34 секунды: одновременно включались передатчики, обе панорамные камеры и привод ПрОП‑М. Марсоход двигался около половины цикла, после чего останавливался для измерений; последние 12 секунд отводились передаче остальных научных данных. Первый сеанс должен был включать пять таких циклов — почти 23 минуты, а следующий планировался приблизительно через сутки. Поэтому неизвестно, успел ли ПрОП‑М оказаться на грунте: при штатном выполнении циклограммы его развёртывание уже должно было начаться, но наклон станции или возникшая неисправность могли этому помешать.

Расчётная орбита «Марса‑3» имела период около 25 часов. Из-за неполного торможения орбитальный аппарат вышел на чрезвычайно вытянутую орбиту с периодом около 12,8 суток. Первый пролёт ретранслятора поэтому стал практически единственной возможностью получить данные с поверхности: следующего сближения пришлось бы ждать почти 13 дней, тогда как посадочная станция рассчитывалась на значительно более короткую работу. У «Марса‑2» орбита действительно была гораздо удобнее — около 18 часов, — но его спускаемый аппарат разбился.

Нерасчётная орбита

Из за неполного торможения «Марс‑3» вышел на нерасчётную орбиту с апоцентром в 211400 км и сближением с Марсом каждые 13 дней. Такая орбита сделала невозможной повторные сеансы связи с посадочным модулем если бы он уцелел при посадке.

Орбитальная часть «Марса‑3» также столкнулась с серьёзной неисправностью. После отделения посадочного аппарата станция начала торможение для перехода на орбиту Марса, но двигатель отключился раньше расчётного времени. По наиболее распространённой версии, причиной стала программная ошибка, хотя в некоторых описаниях упоминаются истощение запаса топлива.

Вместо сравнительно короткой рабочей орбиты сходной с Марс-2 аппарат оказался на чрезвычайно вытянутой траектории с высотой примерно от 1500 до 211 000 километров и периодом обращения около 12,8 суток. В каталогах встречаются несколько отличающиеся значения апоцентра и наклонения, но общий характер орбиты не вызывает сомнений. Для сравнения, «Марс‑2» обращался вокруг планеты примерно за 18 часов. 

Из-за этого «Марс‑3» проводил вблизи планеты лишь несколько часов почти каждые две недели. Такая орбита была пригодна для наблюдения Марса целиком, исследования околопланетной плазмы и проведения некоторых радиофизических экспериментов, но чрезвычайно неудобна для систематического картографирования поверхности.

Фотографирование с орбиты

После ослабления бури «Марс‑3» провёл не менее четырёх фотосъёмочных сеансов — 12 и 14 декабря 1971 года, 28 февраля и 12 марта 1972 года. Один сеанс мог включать несколько кадров, поэтому речь не обязательно идёт только о четырёх фотографиях.

На орбитальном комплексе находились две фототелевизионные камеры: широкоугольная «Вега» с фокусным расстоянием 52 миллиметра и длиннофокусная «Зульфар» с объективом 350 миллиметров. Они снимали на фотоплёнку, которая автоматически проявлялась на борту, после чего изображение сканировалось и передавалось на Землю.

Однако полноценной фотокарты получить не удалось. Неверная фотометрическая модель Марса привела к выбору слишком длинных выдержек, а рассеянный пылью солнечный свет дополнительно повысил яркость планеты и почти уничтожил контраст поверхности. После отказа скоростного сантиметрового канала изображения приходилось передавать по нестабильной дециметровой радиолинии в пониженном 256-строчном режиме, что привело практически к нулевой картографической ценности снимков.

1. Пересвеченная поверхность Марса с близкого растояния 1500 км. Видна граница атмосферы, но снимок не соддержит различимых деталей поверхности.

   

2. Цветной композитный снимок показывающий Марс с большого удаления, что компенсирует неправильную экпозицию. Пыльная буря скрывает детали, различима снежная шапка и гора Олимпус Монс в средней правой трети снимка на границе терминатора.

   

3. Красный канал цветного композитного изображения на предидущем снимке.

   

4. Сильно зашумлённый снимок «Марса‑3», переданный в низком разрешении традиционно описываемый как «горы в экваториальной области». Вероятно, на нём различимы выступавшие над пылевой бурей вершины вулканов Фарсиды. Однако достоверно снимок никогда не был идентифицирован.

На фоне результатов «Маринера‑9», который после окончания той же бури провёл практически глобальное картографирование планеты, советские изображения выглядели особенно слабо. Американская видиконная система не зависела от проявки плёнки и позволяла намного гибче выбирать параметры съёмки. Орбитальный комплекс совершил около двадцати оборотов вокруг Марса. Связь с ним поддерживалась до лета 1972 года, а 22 августа было официально объявлено о завершении программы «Марса‑2» и «Марса‑3».

Итоги миссии

«Марс‑2» и «Марс‑3» нельзя считать ни полной неудачей, ни полноценным успехом. С технической точки зрения экспедиция достигла нескольких важнейших целей: тяжёлый межпланетный комплекс долетел до Марса, вышел на его орбиту, отделил спускаемый аппарат и обеспечил первую подтверждённую мягкую посадку на поверхность планеты. Посадочная станция развернулась и начала передачу.

Но научная программа поверхности почти полностью погибла в первые секунды работы. Неизвестно, успел ли ПрОП‑М сойти на грунт, полноценная панорама не сформировалась, а приборы не успели передать результаты. Нерасчётная орбита, пылевая буря, ошибочные параметры экспозиции и неисправности радиокомплекса резко ограничили научную отдачу орбитальной станции.

История «Марса‑3» вызывает особенную досаду именно потому, что аппарат приблизился к успеху чрезвычайно близко. Основная инженерная задача — доставить работоспособную станцию на поверхность Марса — была решена. Но между этим достижением и полноценной научной миссией оказалось всего несколько минут связи.

Советский Союз впоследствии получил значительно более качественные и пригодные для анализа изображения поверхности Марса в миссиях «Марс‑4» и «Марс‑5» и даже несколько высококачественных цветных фотографий, а ещё позднее провёл исследования Марса и Фобоса аппаратами программы «Фобос».

Марсианская программа СССР раз за разом показывала амбициозный дизайн, систематический научный подход, подтверждала работоспособность отдельных аппаратов, приборов и инженерных решений, однако ни в одной из миссий не удалось всем элементам системы одновременно и достаточно долго работать в штатном режиме. Экспедиция 1971 года стала наиболее ярким примером этого противоречия: впечатляющие технические достижения так и не удалось превратить в сопоставимую с ними научную отдачу.

Немного альтернативной истории

Художественная реконструкция возможной полной панорамы, которую посадочный модуль «Марса‑3» мог передать при штатной посадке, выполнении полного сеанса связи и высадке ПрОП‑М. Изображение создано с учётом конструкции и параметров панорамной камеры, предполагаемого уровня освещённости около 480 люкс и глобальной пылевой бури. Показана вторая панорама, снимавшаяся после выхода ПрОП‑М на поверхность. Разрушение изображения справа имитирует потерю радиосигнала на 15–16‑й минуте работы из-за удаления орбитального аппарата «Марс‑3», служившего ретранслятором.

Если бы посадочный модуль «Марса‑3» проработал полный расчётный цикл, Советский Союз мог получить две панорамы. Первая, переданная сразу после посадки, ещё до высадки ПрОП‑М, отличалась бы лучшим соотношением сигнала и шума, поскольку орбитальный аппарат находился ближе к станции. Затем марсоход сошёл бы на грунт и начал движение, а ближе к концу пролёта была бы передана вторая, более зашумлённая панорама — уже с ПрОП‑М и оставленными им следами.

Эти кадры стали бы первыми узнаваемыми изображениями, полученными с поверхности другой планеты, на четыре года опередив панорамы «Венеры‑9». Вероятно, они вошли бы в число самых знаменитых снимков в истории космонавтики и заметно повысили общественный интерес к советской марсианской программе. Однако радикально изменить дальнейший ход исследований они, скорее всего, не смогли бы: «Маринер‑9» всё равно выполнил бы картографирование Марса, станции «Марс‑4» и «Марс‑5» уже разрабатывались и по прежнему использовали сканирование плёнки вместо видиконных трубок, а NASA готовило «Викинги». Главным последствием стал бы иной исторический образ программы: «Марс‑3» запомнился бы не как краткий сигнал с поверхности, а как одна из величайших побед советской космонавтики.

Литература и источники

Научные и историко-технические публикации

1. Перминов В. Г. The Difficult Road to Mars: A Brief History of Mars Exploration in the Soviet Union. Washington, DC: NASA History Division, 1999. Monographs in Aerospace History, No. 15. NASA SP-4515. 79 p.

2. Marov M. Ya., Petrov G. I. Investigations of Mars from the Soviet Automatic Stations Mars 2 and 3 // Icarus. 1973. Vol. 19, No. 2. P. 163–179. DOI: 10.1016/0019-1035(73)90120-6

3. Гектин Ю. М., Костачук А. В. Анализ и обработка сигналов, полученных со спускаемого аппарата «Марс‑3» // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2024. Т. 11, № 1. С. 3–12. EDN IEDFIN.

4. Селиванов А. С. О первой панораме с поверхности Марса // Астрономический вестник. 2013. Т. 47, № 3. С. 198–200. DOI: 10.1134/S0038094613030064

5. Селиванов А. С., Говоров В. М., Чполучил уникальные данные при близком исследовании Фобосаемоданов В. П., Оводкова С. Г. Телевизионные системы панорамного обзора автоматических лунных станций второго поколения // Техника кино и телевидения. 1972. № 5. С. 43–46.

Официальные страницы и каталоги миссий

1. Институт космических исследований РАН. Mars 2: описание миссии. ИКИ РАН (дата обращения: 17.08.2026).

2. NASA. Mariner 9: Mission Overview. NASA Science (дата обращения: 17.08.2026).

3. NASA/JPL-Caltech/University of Arizona. Search for the Mars 2 Debris Field. PIA18888, 29 October 2014. NASA Science

4. Webster G. NASA Mars Orbiter Images May Show 1971 Soviet Lander. Jet Propulsion Laboratory, 11 April 2013.

5. Space 40, Library of the Czech Academy of Sciences. 1971-049A — Mars 3: параметры аппарата и орбиты. Каталог Space 40 (дата обращения: 17.08.2026).

Специализированные исторические и технические ресурсы

1. Zak A. Russia’s Unmanned Missions to Mars. RussianSpaceWeb (дата обращения: 17.08.2026).

2. Grahn S. Radio Systems of Soviet Mars and Venus Probes. Sven Grahn’s Space Radio Pages (дата обращения: 17.08.2026).

3. Mitchell D. P. Soviet Mars Images. Soviet Space Image Catalog. Mental Landscape (дата обращения: 17.08.2026).

Дополнительные научно-популярные материалы

1. Шубин П. Венера. Неукротимая планета. Хабр, 25 апреля 2021 года. Веб-версия

2. Dr.Hannibal. Загадка «Викингов»: есть ли жизнь на Марсе? Эксперимент, которому не поверили. Пикабу, 10 июня 2025 года. Статья

Об использовании генеративной графики
В статье генеративная графика (ChatGPT Sol 5.6 Ultra) используется для реконструкции космических аппаратов на основе музейных и архивных фотографий, космической среды, марсианской поверхности и создания инфографики на основе архивных данных, технических схем, параметров орбит, предполагаемых мест посадки и данных о камерах и ПрОП‑М. Спекулятивные изображения успешной миссии «Марса‑3» учитывают условия пылевой бури, освещённость и возможное ухудшение радиосвязи. Генеративные изображения используются исключительно как иллюстративный инструмент и не служат источником фактических утверждений. Окончательный выбор изображений, их интерпретация и проверка использованных исторических и технических данных выполнены автором статьи.