Спускаемый зонд «Скиапарелли» был потерян 19 октября 2016 года в результате программной ошибки системы управления радара-высотомера. Зонд должен был научить Европейское космической агентство садиться на Марс… но не научил. И эта авария стала далеко не первой в попытках землян достичь поверхности Красной планеты.
Сейчас на Марсе действуют два космических аппарата: марсоходы «Оппортьюнити» и «Кьюриосити». В предыдущие годы успешно потрудились еще два марсохода и четыре посадочные станции. Восемь аппаратов сели неудачно, разбившись о поверхность Красной планеты, или частично неудачно, проработав около минуты. Одна посадочная станция пролетела мимо Марса. То есть, счет между землянами и «ПВО марсиан» почти равный, но все же земляне пока проигрывают. Все полностью успешные посадочные миссии на Марсе оказались американскими. С 1970-х годов инженерам NASA везло — почти все посадки на Красную планету удавались им с первой попытки.
В 1971 году Марса достигло первое изделие человеческих рук, советский марсоход «Марс-2». Однако скорость посадки была такой, что изделие разбилось о поверхность планеты и уже не могло принести никакой пользы своим создателям, кроме поднятия самооценки. Брат-близнец «Марс-3» оказался более успешен — он благополучно спустился, но вышел из строя примерно через минуту. Пара этих аппаратов должна была отработать технологию посадки на Марс, изучить свойства грунта: плотность, структуру, химический состав. Это исследование рассматривалось как предварение более сложных программ: отправки мощного марсохода, а затем и пилотируемой высадки.
Частично с задачей удалось справиться: «Марс-3» показал, что садиться можно и что Марс столь же твердый, как и Луна. Аппарат заложил практически классическую схему спуска, которая во многом повторялась вплоть до «Кьюриосити», хотя в деталях были и отличия.
Как и большинство посадочных марсианских модулей, «Марс-3» входил в атмосферу планеты без предварительного торможения, на перелетной скорости 5,8 километров в секунду. Первый удар атмосферы принимал на себя тормозной конус, который NASA называет Heat shield, «тепловой щит». Название неслучайно, поскольку даже разреженная атмосфера Марса на такой скорости нагревает его до температуры свыше 1500 градусов Цельсия. Вопреки распространенному убеждению, трение атмосферы не имеет к этому процессу никакого отношения. Нагрев происходит из-за ударной волны, которую формирует перед собой щит, — сильно сжатый газ нагревается и передает температуру поверхности щита. Материал поверхности щита начинает испаряться и, тем самым, охлаждать более глубокие слои.
Космический аппарат ненадолго окутывает облако плазмы. Через нее не проходят радиоволны, поэтому на самом жарком этапе спуска поддерживать связь с аппаратом невозможно. Но из-за расстояния между нашими планетами и задержки времени поступления сигнала в 7–10 минут, управлять посадкой с Земли во время сближения аппарата с Марсом все равно не получилось бы.
Тормозные конусы имелись у всех аппаратов, пытавшихся сесть на Марс. Но у всех, кроме советских «Марсов», щиты составляли часть полной теплозащитной капсулы, в которой прятались марсоход или модуль. На наших же щит и «скорлупа» крепились отдельно.
Когда гиперзвуковая скорость падает до сверхзвуковой, щит перестает быть эффективным. Сразу от него не избавляются, но начинается этап парашютного торможения. Сначала выпускается тонкий вытяжной, а за ним уже и основной парашют. Атмосферный поток еще высок — скорость составляет около 1500 километров в час, поэтому парашют называют сверхзвуковым. Чтобы поток не порвал резко раскрывшийся купол, используют технологию разрифовки: стропы заплетают таким образом, чтобы раскрытие было постепенным.
Вот два видео на английском языке (первое, второе), на которых показаны испытания продвинутой парашютной посадочной системы LDSD.