Серпень 2022 року знаменує собою важливу віху в дослідженні Марса. Десять років тому піонерська місія висадилася на Червоній планеті, щоб дослідити кратер Гейл на геологію. Марсохід Curiosity став найвідомішим роботом червоної планети і сходинкою для наступних етапів марсіанських досліджень, які тривають уже понад 25 років.

Марсохід Curiosity був розрахований лише на два роки, але працював близько десяти років. Він зробив майже півмільйона зображень, відправивши на Землю понад 3000 ГБ даних, пробурив і зачерпнув понад 40 зразків каменів і ґрунту, породив майже 900 наукових статтей.

Сьогодні Curiosity все ще продовжує свою наукову місію – уже понад 3650 днів. Він працює в парі з новітнім роботом Perseverance, котрий має власний гелікоптер. Але все почалося 4 липня 1997 року із ровера розміром з мікрохвильовку.

Мікрохвильова піч, що приземлилася на Марсі

Sojourner – перший марсохід, народився в епоху, коли інженери не були впевнені, чи зможуть вони взагалі змусити робота працювати на Марсі. На початку 1990-х років тодішній адміністратор NASA Деніел Голдін спонукав агентство робити щось «швидше, краще та дешевше». Інженери глузували з цієї крилатої фрази, кажучи, що лише дві з цих трьох речей можливі одночасно.

У НАСА не було досвіду роботи з міжпланетними марсоходами. Тільки Радянський Союз керував позаземними роботами — на Місяці в 1970 і 1973 роках.

Лаботарорія NASA JPL все одно почала розробляти марсохід під назвою  Sojourner Truth. Машина була розміром з мікрохвильову піч. Інженери були обмежені в тому, куди вони могли відправити її, їм потрібна була велика плоска область на Марсі, тому що впоратися з точною посадкою поблизу гір чи каньйонів було поза їхніми можливостями. NASA вибрало Ares Vallis – широкий вихідний канал від стародавньої повені, і місія успішно приземлилася там.

Sojourner провів майже три місяці, досліджуючи ландшафт. Диспетчерам місії доводилося постійно спілкуватися з Sojourner, вказуючи йому, куди котитися, а потім оцінювати, чи безпечно він туди дістався. Вони зробили помилки: одного разу вони завантажили послідовність команд, які помилково наказали марсоходу вимкнутися. Вони оговталися від того спотикання та багатьох інших, навчившись швидко вирішувати проблеми та рухатися вперед.

Хоча Sojourner був тестовою місією, щоб показати, що марсохід може працювати, йому вдалося зробити певну науку за допомогою свого одного рентгенівського спектрометра. Маленька машина проаналізувала хімічний склад 15 марсіанських скель і перевірила тертя марсіанського ґрунту.

Протримавшись 11 тижнів понад запланований тижневий термін служби, Sojourner зрештою затих назавжди – це сталося 27 вересня 1997 року.

Марсіанські дослідники-близнюки

У 1998 і 1999 роках НАСА скинуло пару космічних кораблів на Марс. Один мав обертатися навколо планети, а інший мав приземлитися біля одного з полюсів. Обидва зазнали невдачі. Уражене розчаруванням, NASA вирішило для наступної місії побудувати одразу два марсоходи – основний і запасний.

Так народилися близнюки Дух і Можливість (Spirit та Opportunity). Кожен розміром з візок для гольфу, вони були серйозним кроком вперед у порівнянні з Sojourner. У кожного з них була роботизована рука — важливий розвиток в еволюції марсоходів, який дозволив машинам виконувати дедалі складнішу науку. У обох були вдосконалені камери, три спектрометри та інструмент, який міг розтирати скелі, щоб виявити текстуру під поверхнею.

Але було багато помилок, які потрібно було виправити. У 2003 році Spirit and Opportunity запустили з різницею в кілька тижнів. Spirit дістався до Марса першим, а на 18-й марсіанський день на поверхні завмер і почав надсилати повідомлення про помилки. Диспетчерам польоту знадобилися дні, щоб вирішити проблему — перевантажену систему флеш-пам’яті — і все це поки Opportunity мчав до Марса. Зрештою інженери усунули проблему, і Opportunity благополучно приземлився на протилежному від Spirit боці планети.

Обидва марсоходи прослужили роками понад очікуваний тримісячний термін служби. І обидва зробили набагато більше марсіанської науки, ніж очікувалося.

Spirit рано зламав одне зі своїх коліс і мусив їхати назад, тягнучи зламане колесо за собою. Але марсохід знайшов чим зайнятися поблизу місця посадки кратера Гусєва, де є класичний ландшафт Марса з пилу, каміння та пагорбів.

Spirit знайшов скелі, які, здавалося, були давно змінені водою, а пізніше помітив пару багатих залізом метеоритів. Зрештою марсохід загинув у 2010 році, застрягши в засипаній піском ямі. Диспетчери місії намагалися визволити його в спробі, яка отримала назву «Звільнити дух», але навколо піщинок осідали солі, що робило їх особливо слизькими.

Opportunity, навпаки, став Енерджайзером марсоходів, постійно досліджуючи та відмовляючись помирати. Відразу після приземлення в Меридіановому планумі «Оппортьюніті» викликав у вчених несподіваний настрій.

Прямо на місці приземлення Opportunity виявив перші остаточні докази рідкої води на Марсі, довгоочікуване та величезне відкриття. Далі марсохід знайшов докази існування рідкої води в різні часи марсіанського минулого.

Після багатьох років марсохід досяг кратера під назвою «Індевор» і ступив у абсолютно новий світ. Скелі в Індеворі були на сотні мільйонів років старші за інші, досліджені на Марсі. Вони містили докази різних типів стародавньої хімії води.

Зрештою Opportunity проїхав далі, ніж будь-який ровер на будь-якому позаземному світі, побивши рекорд радянського ровера на Місяці. У 2015 році Opportunity пройшов 42,2 км.

Opportunity загинув у 2019 році після того, як сильна пилова буря закрила сонце, відрізавши його від сонячної енергії.

Танк серед марсіанських роверів

До середини 2000-х років НАСА вирішило, що потрібно досягти великого успіху на Марсі, створивши мегаверсію марсохода. Розміром із позашляховик, однотонний Curiosity був настільки важким, що його інженерам довелося придумати абсолютно новий спосіб посадки на Марс. Система «небесний кран» використовувала ракети, щоб зависнути над поверхнею Марса і повільно опустити марсохід на землю.

Попри всі труднощі, у серпні 2012 року Curiosity благополучно приземлився біля гори Шарп – 5-кілометрової купи осаду в кратері Гейл шириною 154 кілометри.

На відміну від перших трьох марсоходів, які працювали на сонячній енергії, Curiosity працює на енергії радіоактивного розпаду плутонію. Це дозволяє марсоходу подорожувати далі та швидше, а також використовувати набір складних наукових інструментів, включаючи дві хімічні лабораторії.

Curiosity представив новий спосіб дослідження Марса. Коли марсохід прибуває в нову місцевість, він оглядається за допомогою камер, а потім знімає цікаві камені лазером, щоб визначити, які з них варті уваги. Підійшовши близько, марсохід витягує свою роботизовану руку та починає наукові роботи, зокрема свердлить скелі, щоб побачити, з чого вони зроблені.

Коли Curiosity прибув до підніжжя гори Шарп, він відразу помітив округлі камінчики, що стало першим великим доказом стародавньої річки на Марсі.

Тоді диспетчери місії відправили марсохід від гори до району в кратері, відомого як затока Єллоунайф. Там Curiosity виявив докази стародавнього озера, яке створювало сприятливі умови для життя протягом багатьох тисяч років.

Потім Curiosity повернувся до підніжжя гори Шарп. По дорозі марсохід виявив низку органічних молекул у багатьох різних породах, що вказує на середовище, яке було придатним для життя протягом мільйонів або десятків мільйонів років.

Він понюхав газ метан, який спорадично виділяється в кратері Гейла – досі нез’ясована таємниця, яка може бути результатом геологічних реакцій, хоча метан на Землі може утворюватися живими організмами.

Марсохід виміряв рівні радіації на всій поверхні — це допоможе майбутнім астронавтам, яким потрібно буде знати як сильно небезпечно на поверхні.

Через 10 років своєї місії Curiosity все ще крутиться, роблячи нові відкриття, піднімаючись на підніжжя гори Шарп. Нещодавно він покинув середовище, багате глиною, і зараз потрапляє в середовище, яке містить більше сульфатів – перехід, який може відображати значну зміну марсіанського клімату мільярди років тому.

Curiosity витримав серйозні збої, включно з тим, через який система буріння була закрита більше ніж на рік. І його колеса стукають більше, ніж передбачали земні випробування. Марсохід продовжуватиме працювати, доки якийсь невідомий збій не вб’є його або потужність його плутонієвого джерела електрики не зменшиться до критичного рівня, що відбудеться можливо, через п’ять років.

Марсохід та його вірний вертоліт

Перші чотири марсоходи NASA підготували основу для найпотужнішого марсохода, який коли-небудь відвідував Марс – Perseverance.

Perseverance — це, по суті, копія Curiosity, створена з його запасних частин, але з однією значною модифікацією: системою для буріння, збору та зберігання тонких кернів породи.

Робота Perseverance полягає в тому, щоб зібрати зразки марсіанської породи для майбутніх місій, щоб доставити їх на Землю, що стане першим поверненням зразків з Марса.

Марсохід працює швидко. Порівняно з неквапливим дослідженням Curiosity кратера Гейл, Perseverance з моменту прибуття в лютому 2021 року обертався навколо місця посадки, кратера Джезеро шириною 45 кілометрів. Він зібрав 10 скельних ядер і вже придивляється, куди їх покласти на поверхню для майбутніх місій.

Perseverance відправився в Єзеро, щоб вивчити дельту стародавньої річки, яка містить шари осаду із можливими доказами стародавнього марсіанського життя. Але марсохід трохи не влучив у ціль, приземлившись на іншій стороні непрохідних піщаних дюн. Таким чином, більшу частину свого першого року він витратив на дослідження дна кратера, яке, як виявилося, складається з магматичних порід. Скелі охололи від розплавленої магми і не були тими осадовими породами, як багато хто очікував.

У квітні Perseverance встановив марсіанський рекорд водіння, проїхавши майже п’ять кілометрів лише за 30 марсіанських днів. Якщо все піде добре, він здійснить кілька подорожей угору та вниз по дельті, потім помандрує до краю кратера Єзеро та вирушить на стародавні рівнини за його межами.

У Perseverance є помічник – Ingenuity – перший гелікоптер, який побував у іншому світі. Гелікоптер здійснив 29 польотів за перші 16 місяців, тоді як він повинен був зробити лише п’ять за місяць. Він розвідав шляхи попереду та наукові цілі для марсохода. Майбутні марсоходи майже напевно возитимуть такого маленького приятеля.

Дебютний китайський марсохід

Хоча Сполучені Штати лідирують у дослідженні Марсу за допомогою роботів, вони не єдині гравці. У травні 2021 року Китай став другою країною, яка успішно розмістила марсохід на Марсі.

Марсохід Zhurong, названий на честь міфологічного бога вогню, досліджує частину великого басейну в північній півкулі планети, відомого як Utopia Planitia.

Місце приземлення розташоване поблизу геологічної межі, яка може бути стародавньою береговою лінією Марса. Порівняно з іншими місцями розташування марсоходів, місце посадки Чжуронга на мільярди років молодше, тому тут фактично інший світ, кажуть вчені.

Багато в чому Zhurong нагадує Spirit and Opportunity як розмірами, так і мобільністю. На ньому є камери, лазерний спектрометр для вивчення гірських порід і георадар для дослідження підземних структур ґрунту.

У травні диспетчери місії перевели Zhurong у сплячий режим для марсіанської зими та сподіваються, що він прокинеться наприкінці сезону, у грудні. Він уже пройшов майже два кілометри поверхнею, що більше, ніж ті мізерні 100 метрів, які вдалося Sojourner.

Марсохід, якому завадила війна в Україні

Від Sojourner до Zhurong – марсоходи показують, чого може досягти людство на іншій планеті. Серед майбутніх марсоходів може бути ExoMars Європейського космічного агентства, хоча його запуск у 2022 році відклали після нападу Росії на Україну.

Європа припинила всі дослідження з Росією після вторгнення, включаючи запуск ExoMars на російській ракеті.

За матеріалами: Sciencenews