На негостеприимном Марсе

0

Самый совершенный из аппаратов, которые человечество когда-либо посылало на Красную планету, успешно прибыл на место и уже успел передать первые фотографии. В кратере Гейла марсоход "Кьюриосити" будет искать следы жизни, а также доказательства того, что в прошлом на Красной планете были настоящие реки. Для этого на борту имеется целый арсенал уникальных научных приборов.

Долгий путь к цели

Путь к цели для аппарата был совсем не простым. Впервые конкурс на проект будущего марсохода был объявлен в апреле 2004 года. Уже к декабрю было отобрано восемь финалистов. В то время на поверхности планеты, к слову, работали "Спирит" (ныне не функционирующий) и "Оппортьюнити" (который продолжает работать до сих пор). Расчетное время работы обоих аппаратов составляло около 90 марсианских суток, или, как их называют в NASA, солов (с ударением на первый слог). Поэтому космическое агентство активно искало способ продлить свое присутствие на Красной планете.

Победителем из схватки за звание следующего марсианского ровера вышел совместный проект двух промышленных гигантов Boeing и Lockheed Martin. К ноябрю 2008 года аппарат был уже почти готов, однако выяснилось, что бюджет на производство марсохода превышен на 400 миллионов долларов. Из-за лишних расходов, а также из-за "недостатка времени на тестирование аппарата" запуск было решено перенести с 2009 год на 2011 год.

В это же время (ноябрь 2008 года) NASA объявило конкурс на лучшее название нового марсохода, который на тот момент уже носил безликое имя "Марсианская научная лаборатория" (Mars Science Laboratory, MSL). Помочь Американскому космическому агентству в поиске лучшего имени для аппарата взялась компания Disney. Мероприятие было организовано следующим образом: учащиеся американских школ в возрасте от 5 до 18 лет должны были прислать свой вариант имени и эссе, объясняющее такой выбор.

Эссе собирались до января 2009 года, а в марте 2009 года на сайте NASA прошло голосование, на котором пользователи выбирали лучший из отобранных специальной комиссией 9 вариантов. Список выглядел так: Wonder ("Чудо"), Sunrise ("Восход"), Adventure ("Приключение"), Journey ("Путешествие"), Pursuit ("Стремление"), Curiosity ("Любопытство"), Vision ("Видение"), Amelia и Perception ("Восприятие"). Победил вариант "Любопытство", автором которого стала 12-летняя школьница Клара Ма. Примечательно, что примерно в это же время NASA проводило другую акцию для популяризации проекта – на специальном сайте можно было оставить свое имя, которое организаторы обязались записать на микрочип и послать вместе с MSL Curiosity в космос.

26 ноября 2011 года ракета Atlas V 541 с аппаратом "Кьюриосити" на борту отправилась в космическое пространство. Изначально аппарат должен был стартовать 25 ноября, однако, из-за необходимости замены батареи системы экстренной отмены запуска, старт решено было отложить на сутки.

Спустя несколько часов аппарат вышел на расчетную орбиту и отправился к Марсу. В это же время на орбите Земли находилась российская автоматическая межпланетная станция "Фобос-Грунт". Тогда еще казалось, что ее можно спасти, однако, история эта закончилась грустно: станции так и не суждено было полететь к марсианскому спутнику, и 15 января 2012 года она вошла в земную атмосферу, где и сгорела полностью (если и были уцелевшие остатки, то они упали в несудоходном районе Тихого океана).

В общей сложности полет к Марсу у "Кьюриосити" занял чуть более 9 месяцев. За это время инженерами было проведено несколько корректировок курса. Самая ответственная состоялась в январе 2012 года. Маневр осуществлялся в течение трех часов и состоял из серии включений разных двигателей на борту аппарата. При этом параметры движения контролировались телеметрией с борта и данными наблюдений за аппаратом по эффекту Доплера. Эти же данные подтвердили, что маневр прошел успешно. Последние корректировки курса были проведены непосредственно за 48 часов до посадки.

Хитрые инженеры

Процесс спуска аппарата – это совершенно отдельная и интересная история. Дело в том, что марсоход получился массивным – более 900 килограммов. Из-за того, что атмосфера Марса сильно разрежена, такую массу нельзя просто опустить на парашюте. По этой же причине, кстати, пришлось отказаться от надувного амортизатора. С другой стороны, атмосфера слишком плотная для использования только тормозных двигателей – из-за динамических эффектов они не смогут обеспечить устойчивое снижение. Чтобы справиться с этой задачей, инженерам NASA пришлось придумать совершенно нетривиальное решение.

На первом этапе капсула с аппаратом вошла в атмосферу, где начала торможение из-за трения об эту самую атмосферу. К слову, масса только теплового щита аппарата составляла 150 килограммов при диаметре около 4,5 метра, а температуры, которые он пережил во время спуска на Марс, достигали 1930 градусов Цельсия. Через некоторое время открылся парашют и аппарат начал опускаться на нем. Еще спустя некоторое время аппарат отстрелил тепловой щит, а также несколько металлических болванок.

Отстрел болванок был нужен, чтобы стабилизировать спуск. В это время сам ровер трансформировался – перешел в рабочий режим (в частности, поменялось положение его колес).

На последнем этапе спуск завершил "воздушный кран" – платформа с реактивными двигателями, снизу которой был прикреплен ровер. Платформа зависла над марсианской поверхностью и опустила марсоход на тросах.

Отметим, что ничего подобного по сложности NASA еще никогда не применяло. На пресс-конференции, предшествовавшей спуску, эту схему инженеры откровенно называли "безумной, однако, наименее безумной из всех возможных". Впрочем, сложность имела и свои плюсы – в частности, команде разработчиков удалось снизить погрешность при посадке до 20 километров против 100 километров у "Оппортьюнити". Информационную поддержку во время спуска осуществлял Mars Reconnaissance Orbiter (работает на орбите Марса с марта 2006 года) и Mars Odyssey (работает на орбите Марса с октября 2001 года).

Чем займется Curiosity?

Главной целью нового аппарата станет поиск следов жизни и изучение геологической истории Марса. Для этого он снабжен большим количеством мощнейших инструментов. Самым впечатляющим является SAM (Sample Analysis at Mars – "анализ образцов на Марсе"), масса которого составляет примерно половину от массы всех научных приборов аппарата.

Он специально "заточен" для поиска следов органики. Еще один спектрометр, CheMin, предназначен для поиска следов воды.

Доставку образцов внутрь обоих спектрометров обеспечит механический манипулятор MSL, на котором, кстати, установлен альфа-протон-рентгеновский спектрометр APXS (Alpha-particle X-ray spectrometer). Он будет облучать образцы альфа-частицами, фиксируя ответное излучение в рентгеновском диапазоне. Это позволит анализировать состав пород, не занося их внутрь самого аппарата.

Впрочем, четвертый и последний спектрометр ChemCam вообще предназначен для изучения объектов, до которых аппарат может и не дотянуться. Он, кстати, самый "футуристичный" из всех – с помощью лазерного луча способен испарять небольшие массы образцов на расстоянии до 9 метров от марсохода. Установленные по всему телу аппарата датчики будут анализировать излучение образовавшегося "пара". Для прицельной стрельбы лазер снабжен собственной камерой.

«Бурные дискуссии шли между учеными, пытавшимися понять, куда должен прибыть Curiosity, – говорит Мишель Визо, экзобиолог в Национальном центре космических исследований (CNES). – С помощью спутников мы в итоге выбрали очень старый кратер с большим количеством осадочных слоев. Наличие глины указывает на то, что в этом месте долго была вода. Робот прочтет слои глины, как читают старую энциклопедию. Цель, в частности, в том, чтобы найти молекулы углерода, водорода или азота».

«Curiosity не оборудован приборами, специально предназначенными для поисков жизни, как это было с первыми зондами, отправленными на Марс в 1976 году – «Викингами», – добавляет Ален Сушье, специалист по реактивному движению и президент ассоциации «Планета Марс», поддерживающей космические проекты. –  Установленные на борту «Викингов» экспериментальные приборы пытались определить, происходит ли дыхание или поглощение пищи у микробов, которые могли бы обнаружиться в образцах взятого грунта. Углерод ­– основа жизни. Поэтому, если Curiosity его обнаружит, это будет первая информация о существовании жизни в настоящем или прошлом. Но вряд ли марсоход обнаружит незнакомую материю, поскольку химия везде одинакова. В лучшем случае мы обнаружим (относительно) много породы там, где на Земле она редка. Но добыча этого сырья исключена. Даже если оно будет стоить 100 тыс. евро за кило и даже в долгосрочной перспективе будет бесполезно собирать золото на Марсе, чтобы отправлять его на Землю. А если мы найдем на Марсе примитивные молекулы, которых больше нет на Земле, это могло бы объяснить нам, как появилась жизнь на нашей планете».

В задней части МSL располагается прибор, созданный российскими учеными, DAN, предназначенный для изучения "нейтронного альбедо" марсианской поверхности. Он сможет искать воду (водород, входящий в состав воды, если быть точным) на глубине до двух метров под поверхностью при концентрации менее 0,1 процента. "Наш прибор рассчитан на поиск водорода, то есть воды, которая может быть в нескольких видах, например, в связанном виде, в гидратированных минералах, что характерно для экваториальных или средних широт, или в виде льда высоких широт. Район Гейла, с точки зрения нашего прибора, интересен длительной историей водной деятельности, существовавшей с конца древнейшей геологической эпохи планеты (с конца ноевой эпохи) до середины средней эпохи (гесперийской эпохи)", – приводит слова научного сотрудника Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского РАН Руслана Кузьмина РИА Новости.

Кроме того, на борту аппарата установлен RAD – прибор для регистрации радиационного уровня на поверхности. Ученые полагают, что данные этого аппарата помогут при планировании пилотируемых миссий на Марс. В отличие от другого научного оборудования, RAD начал собирать данные, когда MSL был еще только в пути на Красную планету. Перед спуском RAD планово отключили, но аппарат успел передать собранные за девять месяцев данные о космической радиации на Землю. Также на борту имеется собственная метеостанция REMS. Питают все это разнообразие научной техники не солнечные батареи, как у предыдущих марсоходов, а радиоизотопный термический генератор, получающий электроэнергию от распада плутония-238. Он же будет обогревать аппарат – ночью на Марсе бывает до минус 100 градусов по Цельсию.

Аппарат, по словам инженеров NASA, прекрасно перенес посадку и "отлично себя чувствует". Никаких подробностей спуска на данный момент не известно. Зато NASA уже опубликовало первые три снимка, сделанные вспомогательными камерами MSL Curiosity – на них виден марсианский грунт на поверхности кратера Гейла. Аппарат ожидает следующего сеанса связи с "Одиссеем", после которого, мы, вероятно, узнаем больше об этом историческом событии.

Когда человек окажется на Марсе?

Многим уже давно не дает покоя вопрос, когда же земляне вплотную займутся колонизацией Красной планеты?

«Для начала, к этому есть политические и финансовые препятствия, – остужают пыл нетерпеливых Мишель Визо и Ален Сушье. – Между русскими и американцами больше нет стратегических конфликтов, подобных тем, что были в годы холодной войны и лунной гонки. Наши нынешние средства не позволяют нам планировать полностью безопасную доставку людей на Марс. Пока мы не знаем, как с него подниматься и даже как привезти на Землю 500 грамм грунта. Кроме того, если на Марс послать человека, то в случае сильной вспышки на Солнце он моментально подвергнется опасности. Эти вспышки нарушают работу даже наших спутников, которые мы переводим в режим ожидания в случае слишком большой радиации.

Давление на поверхности Марса составляет всего одну стопятидесятую от того, что мы имеем на Земле, что влечет за собой необходимость носить скафандр. Там, где сел Curiosity, температура варьируется от 0 до 60 градусов. Там могут быть сильные ветра, хотя из-за слабой плотности ветер скоростью 200 км/ч соответствует земному ветру скоростью 22 км/ч. Плюс пыльные бури не редкость, которые могут вызвать абразивный износ различных конструкций.

Так что планировать полет человека на Марс – это титаническая задача. Но то, что невозможно сегодня, вероятно, станет возможно завтра! Колонизация, конечно, не произойдет в ближайшие десятилетия. Сегодня даже Антарктика лишь на стадии изучения с помощью научных баз – и было решено не идти дальше, хотя туда уже пришел туризм…»

По материалам Lenta.ru, «Голос России»

Поделиться.

Комментарии закрыты