Август 2022 знаменует собой важную веху в исследовании Марса. Десять лет тому назад пионерская миссия высадилась на Красной планете, чтобы исследовать кратер Гейл на геологию. Марсоход Curiosity стал известнейшим роботом красной планеты и ступенькой для следующих этапов марсианских исследований, которые продолжаются уже более 25 лет.
Марсоход Curiosity был рассчитан всего на два года, но работал около десяти лет. Он сделал около полумиллиона изображений, отправив на Землю более 3000 ГБ данных, пробурил и зачерпнул более 40 образцов камней и почвы, породил почти 900 научных статей.
Сегодня Curiosity все еще продолжает свою научную миссию – уже более 3650 дней. Он работает в паре с новейшим роботом Perseverance, имеющим собственный вертолет. Но все началось 4 июля 1997 года с ровера размером с микроволновку.
Микроволновая печь, приземлившаяся на Марсе
Sojourner – первый марсоход, родившийся в эпоху, когда инженеры не были уверены, смогут ли они вообще заставить работа работать на Марсе. В начале 1990-х тогдашний администратор NASA Дэниел Голдин побудил агентство делать что-то «быстрее, лучше и дешевле». Инженеры смеялись над этой крылатой фразой, говоря, что только две из этих трех вещей возможны одновременно.
У НАСА не было опыта работы с межпланетными марсоходами. Только Советский Союз руководил внеземными работами – на Луне в 1970 и 1973 годах.
Лаботарория NASA JPL все равно начала разрабатывать марсоход под названием Sojourner Truth. Машина была размером с микроволновку. Инженеры были ограничены в том, куда они могли отправить ее, им потребовалась большая плоская область на Марсе, потому что справиться с точной посадкой вблизи гор или каньонов было вне их возможностей. NASA выбрало Ares Vallis – широкий выходной канал от древнего наводнения, и миссия успешно приземлилась там.
Sojourner провел почти три месяца, исследуя ландшафт. Диспетчерам миссии приходилось постоянно общаться с Sojourner, указывая ему, куда катиться, а затем оценивать, безопасно ли он туда добрался. Они совершили ошибки: однажды они загрузили последовательность команд, ошибочно приказавших марсоходу выключиться. Они оправились от того преткновения и многих других, научившись быстро решать проблемы и двигаться вперед.
Хотя Sojourner являлся тестовой миссией, чтобы показать, что марсоход может работать, ему удалось сделать определенную науку с помощью своего одного рентгеновского спектрометра. Маленькая машина проанализировала химический состав 15 марсианских скал и проверила трение марсианского грунта.
Продержавшись 11 недель сверх запланированного недельного срока службы, Sojourner в конце концов затих навсегда — это произошло 27 сентября 1997 года.
Марсианские исследователи-близнецы
В 1998 и 1999 годах НАСА сбросило пару космических кораблей на Марс. Один должен был вращаться вокруг планеты, а другой должен был приземлиться у одного из полюсов. Оба потерпели неудачу. Пораженное разочарованием, NASA решило для следующей миссии построить сразу два марсохода – основной и запасной.
Так родились близнецы Дух и Возможность (Spirit и Opportunity). Каждый размер из тележки для гольфа, они были серьезным шагом вперед по сравнению с Sojourner. У каждого из них была роботизированная рука — важное развитие в эволюции марсоходов, позволившее машинам выполнять все более сложную науку. У обоих были усовершенствованы камеры, три спектрометра и инструмент, который мог растирать скалы, чтобы обнаружить текстуру под поверхностью.
Но было много ошибок, которые нужно исправить. В 2003 году Spirit and Opportunity был запущен с разницей в несколько недель. Spirit добрался до Марса первым, а на 18-й марсианский день на поверхности замер и начал отправлять сообщения об ошибках. Диспетчерам полета понадобились дни, чтобы решить проблему – перегруженную систему флэш-памяти – и все это пока Opportunity несся к Марсу. В конце концов инженеры устранили проблему, и Opportunity благополучно приземлился на противоположной от Spirit стороне планеты.
Оба марсохода прослужили годами свыше ожидаемого трехмесячного срока службы. И оба сделали гораздо больше марсианской науки, чем ожидалось.
Spirit рано сломал одно из своих колес и должен был ехать назад, таща сломанное колесо за собой. Но марсоход нашел чем заняться вблизи места посадки кратера Гусева, где есть классический ландшафт Марса из пыли, камней и холмов.
Spirit нашел скалы, которые, казалось, были давно изменены водой, а позже заметил пару богатых железом метеоритов. В конце концов, марсоход погиб в 2010 году, застряв в засыпанной песком яме. Диспетчеры миссии пытались освободить его в попытке, получившей название «Освободить дух», но вокруг песчинок оседали соли, что делало их особенно скользкими.
Opportunity, напротив, стал Энерджайзером марсоходов, постоянно исследуя и отказываясь умирать. Сразу после приземления в плане Меридиана «Оппортьюнити» вызвал у ученых неожиданное настроение.
Прямо на месте приземления Opportunity обнаружил первые окончательные доказательства жидкой воды на Марсе, долгожданное и огромное открытие. Далее марсоход нашел доказательства существования жидкой воды в разное время марсианского прошлого.
После многих лет марсоход достиг кратера под названием Индевор и ступил в совершенно новый мир. Скалы в Индеворе были на сотни миллионов лет старше других, исследованы на Марсе. Они содержали доказательства разных типов древней химии воды.
В конце концов Opportunity проехал дальше, чем любой ровер в любом внеземном мире, побив рекорд советского велосипеда на Луне. В 2015 году Opportunity прошел 42,2 км.
Opportunity погиб в 2019 году, после того как сильная пылевая буря закрыла солнце, отрезав его от солнечной энергии.
Танк среди марсианских велосипедов
К середине 2000-х годов НАСА решило, что нужно добиться большого успеха на Марсе, создав мегаверсию марсохода. Размером с внедорожником, однотонный Curiosity был настолько трудным, что его инженерам пришлось придумать совершенно новый способ посадки на Марс. Система «небесный кран» использовала ракеты, чтобы зависнуть над поверхностью Марса и медленно опустить марсоход на землю.
Несмотря на все трудности, в августе 2012 года Curiosity благополучно приземлился у горы Шарп – 5-километровой кучи осадка в кратере Гейл шириной 154 километра.
В отличие от первых трех марсоходов, работавших на солнечной энергии, Curiosity работает на энергии радиоактивного распада плутония. Это позволяет марсоходу путешествовать дальше и быстрее и использовать набор сложных научных инструментов, включая две химические лаборатории.
Curiosity представил новый метод исследования Марса. Когда марсоход прибывает в новую местность, он осматривается с помощью камер, а затем снимает интересные камни лазером, чтобы определить, какие из них заслуживают внимания. Подойдя близко, марсоход вытягивает свою роботизированную руку и начинает научные работы, в частности, сверлит скалы, чтобы увидеть, из чего они сделаны.
Когда Curiosity прибыл на подножие горы Шарп, он сразу заметил округлые камешки, что стало первым большим доказательством древней реки на Марсе.
Тогда диспетчеры миссии отправили марсоход от горы в район в кратере, известном как залив Йеллоунайф. Там Curiosity обнаружил доказательства древнего озера, создававшего благоприятные условия для жизни на протяжении многих тысяч лет.
Затем Curiosity вернулся к подножию горы Шарп. По дороге марсоход обнаружил ряд органических молекул во многих разных породах, что указывает на среду, которая была пригодна для жизни на протяжении миллионов или десятков миллионов лет.
Он понюхал газ метан, который спорадически выделяется в кратере Гейла – до сих пор невыясненная тайна, которая может являться результатом геологических реакций, хотя метан на Земле может образовываться живыми организмами.
Марсоход измерил уровни радиации на всей поверхности – это поможет будущим астронавтам, которым нужно будет знать, как сильно опасно на поверхности.
Через 10 лет своей миссии Curiosity все еще крутится, совершая новые открытия, поднимаясь на подножие горы Шарп. Недавно он покинул среду, богатую глиной, и сейчас попадает в среду, содержащую больше сульфатов – переход, который может отражать значительное изменение марсианского климата миллиарды лет назад.
Curiosity выдержал серьезные сбои, включая тем, из-за которого система бурения была закрыта более чем на год. И его колеса стучат больше, чем предполагали земные испытания. Марсоход будет продолжать работать, пока какой-либо неизвестный сбой не убьет его или мощность его плутониевого источника электричества не уменьшится до возможного критического уровня, через пять лет.
Марсоход и его верный вертолет
Первые четыре марсохода NASA подготовили основу для мощнейшего марсохода, когда-либо посещавшего Марс — Perseverance.
Perseverance – это, по сути, копия Curiosity, созданная из его запасных частей, но с одной значимой модификацией: системой для бурения, сбора и хранения тонких кернов породы.
Работа Perseverance состоит в том, чтобы собрать образцы марсианской породы для будущих миссий, чтобы доставить их на Землю, что станет первым возвращением образцов с Марса.
Марсоход работает быстро. По сравнению с неторопливым исследованием Curiosity кратера Гейла, Perseverance с момента прибытия в феврале 2021 года вращался вокруг места посадки, кратера Джезеро шириной 45 километров. Он собрал десять скальных ядер и уже присматривается, куда их положить на поверхность для будущих миссий.
Perseverance отправился в Езеро, чтобы изучить дельту древней реки, содержащую слои осадка с возможными доказательствами древней марсианской жизни. Но марсоход чуть не поразил цель, приземлившись на другой стороне непроходимых песчаных дюн. Таким образом, большую часть своего первого года он потратил на исследование дна кратера, которое, как оказалось, состоит из магматических пород. Скалы остыли от расплавленной магмы и не были теми осадочными породами, как многие ожидали.
В апреле Perseverance установил марсианский рекорд вождения, проехав почти пять километров всего за 30 марсианских дней. Если все пойдет хорошо, он совершит несколько путешествий вверх и вниз по дельте, затем отправится на край кратера Езеро и отправится на древние равнины за его пределами.
У Perseverance есть помощник — Ingenuity — первый вертолет, побывавший в другом мире. Вертолет совершил 29 полетов за первые 16 месяцев, тогда как он должен был совершить только пять в месяц. Он разведал пути впереди и цели для марсохода. Будущие марсоходы будут почти наверняка возить такого маленького приятеля.
Дебютный китайский марсоход
Хотя Соединенные Штаты лидируют в исследовании Марса с помощью роботов, они не единственные игроки. В мае 2021 года Китай стал второй страной, успешно разместившей марсоход на Марсе.
Марсоход Zhurong, названный в честь мифологического бога огня, исследует часть большого бассейна в северном полушарии планеты, известного как Utopia Planitia.
Место приземления расположено вблизи геологического предела, который может быть древней береговой линией Марса. По сравнению с другими местоположениями марсоходов место посадки Чжуронга на миллиарды лет моложе, поэтому здесь фактически другой мир, говорят ученые.
Во многом Zhurong напоминает Spirit and Opportunity как размерами, так и мобильностью. На нем есть камеры, лазерный спектрометр для исследования горных пород и георадар для исследования подземных структур земли.
В мае диспетчеры миссии перевели Zhurong в спящий режим для марсианской зимы и надеются, что он проснется в конце сезона в декабре. Он уже прошел почти два километра по поверхности, что больше, чем те скудные 100 метров, которые удалось Sojourner.
Марсоход, которому помешала война в Украине
От Sojourner до Zhurong – марсоходы показывают, чего может добиться человечество на другой планете. Среди будущих марсоходов может быть ExoMars Европейского космического агентства, хотя его запуск в 2022 году был отложен после нападения России на Украину.
Европа приостановила все исследования с Россией после вторжения, включая запуск ExoMars на российской ракете.
По материалам: Sciencenews
