После почти семи месяцев полета американский марсоход Perseverance и беспилотник Ingenuity приземлились на Марсе. Чем интересным они будут заниматься на поверхности Красной планеты?
Первые эмоции, связанные с высадкой марсохода Perseverance, уже утихли, пора ознакомиться с планом его пребывания на ближайшие месяцы, а в долгосрочной перспективе, возможно, и на несколько лет. Давайте более подробно рассмотрим место посадки и маршрут, по которому марсоход будет передвигаться в поисках следов жизни марсиан, и выясним, какие задачи он будет выполнять.
Читайте также: Что может помешать нам колонизировать Марс?
Марсоход Perseverance
Хотя может показаться, что марсоходы не являются чем-то новым, на самом деле Perseverance (“Настойчивость”) является лишь пятым марсоходом в истории Красной планеты. Ранее там приземлялись Sojourner, Opportunity, Spirit и Curiosity. Это все.
Сейчас единственной страной, которой удалось доставить функционирующий марсоход на Марс, были США. Однако это может скоро измениться, ведь 10 февраля первый китайский марсианский зонд Тяньвен-1 вышел на орбиту вокруг Красной планеты. На борту находится (конечно же) первый китайский марсоход, который примерно через три месяца отстыкуется от него и попытается приземлиться на поверхность планеты. Если ему это удастся, Китай станет лишь второй страной в истории, которая доставила работа на поверхность Марса.
Но сегодня наш рассказ о марсоходе Perseverance, который является крупнейшим (3×3×2 м) и самым совершенным аппаратом, когда-либо достигавшим поверхности Марса. Устройство во многом напоминает своего предшественника – Curiosity. Однако он более массивный и гораздо лучше оснащен. На борту есть место для 23 камер, двух микрофонов, специализированной роботизированной руки-манипулятора длиной два метра и семи научных приборов. Весь аппарат весит около 1 тонны. Марсоход будет питаться от генератора MMRTG, источником энергии для которого является 5 кг плутония-238.
Аппарат может ездить со скоростью до 152 метров в час. Хотя такие темпы на Земле не впечатляют, на Марсе это сделает его самым быстрым транспортным средством в истории. Благодаря этому в ближайшие несколько лет марсоход сможет исследовать бывшую дельту реки, затем дно кратера, а со временем и его край. Об этом ниже более подробно.
На борту Perseverance также имеется усовершенствованный бур, который не только сверлит различные горные породы, но и может брать из них образцы, упаковывать их в специальные титановые флаконы, плотно закрывать и оставлять на поверхности планеты. На борту есть 43 таких флакона.
В рамках следующей миссии, которую планируется запустить в 2026 году, другой марсоход будет собирать все образцы, общей массой около 0,5 кг, которые останутся после Perseverance, доставлять их в контейнер малой ракеты, а та, в свою очередь, доставлять их на орбиту вокруг Марса. Там европейский космический зонд будет ждать контейнер и доставит на Землю после того, как заберет пакет образцов. Это будет первая миссия по доставке образцов грунта с другой планеты на Землю. Однако нам придется ждать этого события достаточно долго. Ученые предполагают, что образцы могут быть возвращены на Землю примерно к 2031 году.
Из-за возможности обнаружения следов марсианской жизни, флаконы для образцов являются полностью стерильными и изготовлены из чистых компонентов. Только так ученые будут уверены, что потенциальные следы жизни во флаконе на самом деле происходят с Марса, а не захвачены марсоходом с Земли. Perseverance – это автоматизированный астробиолог, отправленный с Земли на Марс, утверждают инженеры команды миссии.
Подробнее о месте посадки Perseverance
Здесь уже с самого начала много интересного. До своего глубокого сна марсоход Opportunity преодолел марсианскую долину под названием… Perseverance. Сходство названий, однако, не означает, что марсоход Perseverance будет исследовать именно эту местность. На практике марсоходы на Марсе приземлялись в самых разных местах. Perseverance ближе к месту посадки европейского модуля Beagle 2, который достиг поверхности Марса в 2003 году, но вышел из строя и так и не вышел на связь. Но сомнительно, что в ближайшем будущем новый марсоход сможет добраться к нему и изучить остатки европейского десанта. Ведь это несколько сотен километров.
На карте ниже, которую вы, возможно, уже знаете, показаны места посадки всех миссий на Марсе. Вы можете видеть, что они расположены вдоль экватора планеты немного севернее или южнее. Место посадки, выбранное для миссии “Настойчивость”, считается одним из самых интересных на планете.
Марсоход приземлился в доисторической дельте (ей почти 3-4 миллиона лет) реки, которая впадала в озеро, заполняя кратер Езеро. Именно этот “лиман”, а на самом деле его остатки, будет исследовать Perseverance, который, таким образом, отправится в путешествие “по течению”.
Давайте рассмотрим место посадки с более широкой точки зрения. Кратер Езеро находится на стыке нескольких регионов. Большой ударный бассейн, горная зона и место, которое когда-то было вулканически активным. Масштаб и подписи показаны на фотографии, сделанной с европейского космического корабля Mars Express. На вставке показан крупный план кратера и приблизительное место посадки марсохода.
Вторая фотография кратера повернута на 90 градусов отностительно других фотографий, которые мы вам показываем, но это анаглиф в формате 3D, поэтому, если у вас есть очки такого типа, вы можете погрузиться, по крайней мере, немного, в третье измерение на Марсе.
На основе фотографий NASA и ESA в сотрудничестве с JPL и DLR была создана интерактивная карта, показывающая нам кратер Езеро (Jezero), его окрестности и самые интересные места в виде трехмерных изображений.
Карта состоит из несколько информационных слоев. Например, вы можете просмотреть уровень озера в то время, когда оно могло быть глубиной до 250 метров. Изолинии облегчают ориентацию по высоте, но вы можете отключить их, если они вам мешают. Изображение можно увеличивать и уменьшать.
“Воздушные шары” показывают самые интересные с точки зрения исследований места, но не все из них посетит Perseverance. На карте изображена как дельта, через которую вода стекала в озеро, так и дренажный канал (справа). Вывод заключается в том, что озеро не было резервуаром застойной воды, поэтому местность является хорошим местом для поиска следов прошлой жизни.
Запланированный маршрут Perseverance
Маршрут самого марсохода может изменяться в зависимости от результатов предыдущих исследований. Если окажется, что анализ отложений в самом кратере является особенно интересным, марсоход останется там дольше. Тем не менее, запланированный маршрут передвижения, избранный на основе тщательного анализа фотографий, сделанных с орбиты, такой, как показано на рисунке ниже.
Фотомозаика сделана с помощью зондовых камер MRO. Кратер Белва, который виден в центре, имеет диаметр 1 километр. Уже известно, что марсоход будет исследовать дельту доисторической реки Неретва, одной из двух вероятно впадавших в озеро кратера. Как вы могли заметить, названия мест в этом районе Марса связаны с местами на Земле, которые находятся в Европе, в Боснии и Герцеговине (местность Езеро, одноименная река).
Планируемый маршрут Perseverance (обозначен зеленым цветом) направлен на изучение остатков древнего озера, а также следов прошлой жизни, по крайней мере одной, имеющую микробную форму. Эти микробы могут выжить в очень враждебной среде, поэтому даже если Марс когда-то и не был раем, по крайней мере, эта форма жизни могла бы населять его.
Как мы уже знаем, Perseverance будет более независимым от наземного контроля, чем Opportunity. Марсоход также сможет преодолевать большие расстояния в течение дня. Высота склона кратера, который обозначает берег бывшего озера, составляет около 610 метров. Однако эта высота, которую вы можете сравнить с высотой горы Шарп, на которую поднимался Opportunity, не должна вводить вас в заблуждение – поверхность, где будут кататься колеса Perseverance, гораздо сложнее, чем в случае со старшим братом.
Почему именно вверх, а не наоборот?
На первый взгляд может показаться странным, почему марсоход приземлился ниже, а затем он поднимется вверх, как Opportunity. Почему нельзя было осуществить посадку наоборот, наверху? Причин такого решения было несколько. С одной стороны, приземление на холмах было бы значительно опаснее, чем в долине, а путешествие вниз было бы рискованней.
Кроме того, двигаясь вверх, марсоход имеет возможность быстрее встретить интересные места для исследований, как правило, более древние, чем если бы двигался сверху вниз. В NASA говорят, что путешествие Perseverance по поверхности Марса и его восхождение будет путешествием во времени. То есть, нас ждет много открытий и находок.
Беспилотник над поверхностью Марса
На этот раз вместе с марсоходом на Марс прилетело еще одно устройство – вертолет Ingenuity. Его единственная задача – выяснить, можно ли вообще летать в чрезвычайно разреженной атмосфере Марса. Тело дрона имеет форму параллелепипеда, размерами не больше волейбольного мяча, заканчивается двумя роторами, а опирается эта конструкция на четыре тонкие ножки. Все устройство весит чуть больше 2 кг. Роторы вращаются в противоположных направлениях с потрясающей скоростью 2400 об/мин, что позволит подняться над поверхностью Марса в очень тонкой атмосфере.
После того, как его разместят на поверхности Марса и марсоход переместится на безопасное расстояние, инженеры планируют осуществить пять коротких полетов. Самый длинный из запланированных полетов займет около 90 секунд. Максимальная высота полета составит примерно 5 метров, а максимальное расстояние, которое преодолеет дрон – примерно 50 метров. Все тесты будут записаны и сфотографированы с безопасного расстояния с помощью камер Perseverance.
Хотя, как признают инженеры, существует очень высокая вероятность того, что миссия Ingenuity закончится очень быстро. Еще никто не пытался пролететь любым устройством над поверхностью другой планеты. Более того, сложность заключается в том, что из-за расстояния и связанной с этим задержкой сигнала, достигающего Земли, все полеты будут выполняться полностью автономно. Это означает, что беспилотнику придется самостоятельно взлетать, летать, выбирать место посадки и безопасно приземляться. Поэтому все может пойти не так, как запланировано.
Если первый рейс не удастся – очень плохо. Хотя, отказ вертолетной миссии не может негативно сказаться на основной миссии марсохода. Однако, если удастся осуществить один, два или три полета над поверхностью Марса, потенциальные выгоды для будущих миссий могут быть огромными. Подтверждение возможности полета над поверхностью Марса может означать, что в будущих миссиях на Марсе будут летать более усовершенствованные беспилотники, которые смогут достичь мест, куда не доберется ни один марсоход. Такие устройства можно использовать, например, для ориентации и подбора мест, куда лучше отправить марсоход. Взгляд с высоты за край скалы или на другую сторону холма могут позволить ученым проверить, должен ли на самом деле туда двигаться марсоход или другое исследовательское оборудование, или выбрать другое место.
Читайте также: Луна зовет! Почему мы так много говорим о полете на Луну? Текущее состояние и перспективы миссий
План действий для марсохода и беспилотника
В течение следующих 30 дней (примерно к середине марта), Perseverance пройдет тщательные испытания и проверку своего состояния для подготовки к передвижению по поверхности. После разблокирования всех камер мы со временем получим первые реальные фотографии кратера Езеро.
В северном полушарии Марса началась весна, но это не значит, что температура будет комфортной. Ночью она может опускаться до -90 градусов Цельсия. Инженерам NASA надо это учитывать и координировать свои действия в зависимости от ситуации.
Первым этапом миссии станет выпуск беспилотника Ingenuity, о котором мы рассказывали выше. Уже известно, что после приземления на поверхность его батареи и электроника работают в штатном режиме.
Это произойдет в первые несколько десятков дней после высадки марсохода на поверхность (март-апрель). Возможно, чем раньше, тем лучше, поскольку вертолет подвешен ко дну марсохода. Однако это не будет быстрой операцией, а будет больше похоже на создание фильма с замедленной съемкой с тщательной подготовкой каждого кадра. Так, после достижения назначенного места полета может потребоваться несколько дней, пока дрон будет готов.
Миссия Ingenuity продлится 31 день. Ее целью будет показать возможность работы летательных аппаратов на Марсе, что очень важно как для научных миссий, так и для будущего пребывания людей на Красной планете. Также будут сделаны первые в истории фотографии Марса с низкой высоты, то есть примерно с 3-5 метров над поверхностью и на расстоянии 50 метров от определенного места посадки. Каждый полет должен длиться не более 90 секунд.
Затем Perseverance сосредоточится на основном этапе своей миссии, который продлится минимум марсианский год, или примерно два земных года (687 дней). В течение этого времени марсоход будет исследовать устье реки и поверхность внутри кратера. После этого начнется длительный этап восхождения. Продолжительность этой части миссии полностью зависит от выносливости и работоспособности марсохода, а также от наличия соответствующих средств, которые НАСА получит на Земле для продолжения миссии.
Производство кислорода на Марсе
В рамках эксперимента MOXIE ученые хотят испытать технологию получения кислорода из углекислого газа в процессе электролиза. Предполагают, что прибор MOXIE должен иметь возможность производить 10 граммов кислорода в час.
Результаты этого эксперимента смогут многое сказать нам о возможности выполнения пилотируемых миссий на Марс в будущем. MOXIE будет включаться трижды в течение первых тридцати дней. В течение всей миссии запланировано десять различных испытаний по производству кислорода в разное время суток и время года.
Сбор образцов – часть программы Mars Sample Return
Но все же основной задачей экспедиции на Марс остается сбор образцов с поверхности планеты. Как и предшественник Curiosity, наш марсианский исследователь будет искать различные горные породы, из которых будет произведен забор образцов. В какой-то момент образцы, собранные марсоходом, будут отложены для хранения на поверхности. Это напоминает одно из заданий, которое должно выполняться в ERC (European Rover Challenge) – сбор контейнерных трубок, перевозимых Perseverance, заложенных в нескольких местах на трассе, а затем перемещение их к исходной точке.
Местонахождение этих образцов будут отслеживать с марсианской орбиты с точностью до одного метра. Образцы будут содержать примерно 15 г материала, вырезанного из горных пород, или взятого с поверхности. В будущем, в рамках все еще концептуальной программы возвращения образцов, транспортные средства прибудут на Красную планету, чтобы найти их и отправить на Землю.
Как видите, планы у инженеров NASA грандиозные. Шаг в виде успешной посадки марсохода сделан, теперь с нетерпением ждем дальнейших результатов. Все будет зависеть от успехов команды разработчиков Perseverance. А в дальнейшем обо всем подробно мы обязательно расскажем на нашем сайте.