Курс на Марс: как NASA готовится к самому главному космическому путешествию

Марсианские хроники

Чтобы понять значение будущей миссии, нужно сначала ответить на, казалось бы, простой вопрос: что такое Марс? Прежде всего это четвертая по удаленности от Солнца и седьмая по размерам планета нашей системы. Из всех других планет системы она похожа на Землю больше всего.
Впрочем, не нужно впадать в крайности и становиться заложником иллюзий. Несмотря на полуфантастические идеи о переселении людей на Марс, нужно понимать, что Красная планета – это ледяная радиоактивная пустыня. Средняя температура поверхности Марса составляет минус 63 °C. Радиационный фон там равен примерно 22 миллирадам в день, что примерно в 13 раз выше его среднего уровня в развитых странах. А еще количество достигающей поверхности Красной планеты солнечной энергии составляет 43% от показателя Земли. И это лишь часть сложностей.

Известный российский популяризатор космонавтики, энтузиаст космических исследований, блогер и журналист Виталий Егоров сравнил Марс с… Норильском, где температура может опускаться до минус 60 °C. Причем это сравнение явно не в пользу Красной планеты. «У Норильска перед любым инопланетным городом есть только одно преимущество – он нужен», – говорит Егоров. Там, напомним, есть горно-металлургический комплекс – градообразующее предприятие, как любили говорить в советские годы. На Марсе ресурсы тоже имеются. Например, там могут быть большие запасы цветных и драгоценных металлов. В то же время стоимость их добычи и транспортировки на Землю будет такова, что об этом пока думать рано.

• Моделирование подтвердило существование колец у древ…
  Небольшое отклонение плоскости орбиты Деймоса могло возникнуть под влиянием гравитации массивных …

  naked-science.ru

Куда важнее для современных землян понять, как именно появился Марс, была ли на нем жизнь (и есть ли?) и какое влияние Красная планета оказывала и продолжает оказывать на наш родной мир – Землю. Многие наивно полагают, что ответить на все эти вопросы поможет экспедиция в составе нескольких астронавтов. На самом деле, это не так. Ограничения человеческого организма с развитием технологий никуда не делись. И едва ли сейчас люди смогут намного дольше находиться на Марсе, чем в свое время американские астронавты на Луне. К тому же нужно учесть, что в случае полета пилотируемого корабля значительную часть нагрузки будут составлять системы жизнеобеспечения. Но все это не будет играть роли, если речь идет об автоматической миссии: и не важно, говорим мы об орбитальном зонде или крупном марсоходе.

ЭкзоМарс

Еще одной программой по изучению Красной планеты является EXOMARS 2016-2020. Она разрабатывается и контролируется Европейским космическим агентством и Российской государственной организацией Роскосмос. В рамках программы предусмотрены две миссии:

1. Запуск орбитального аппарата Trace Gas Orbiter (TGO) в 2016 году.
2. Полет на Марс марсохода в 2020 году.

Программа ExoMars направлена на разведку поверхности и демонстрацию новых технологий, которые будут использованы будущей экспедицией. Ее задачи включают:

• вход в атмосферу, спуск и посадка полезной нагрузки;
• тестирование мобильности на поверхности Марса;
• доступ к недрам и получение образцов.

Интересно: Одной из приоритетных целей ExoMars является участие в международной миссии по возвращению образцов обратно на Землю.

Орбитальный аппарат TGO был отправлен на еще в 2020 году. Он успешно прибыл на орбиту Марса и сейчас уже выполняет требуемые исследования. В задачи TGO входит изучение составляющих атмосферы: в частности, метана и других газов, водяного пара. Кроме того, он будет работать в качестве спутника-ретранслятора для осуществления связи с марсоходом, который будет запущен в 2020.

На марсоходе установлено оборудование для сбора грунта и других образцов планеты. В его задачи входит исследование экзобиологии и геохимии. Роскосмос предоставляет пусковую установку «Протон» для обеих миссий.

Нет «Возможности», но есть «Любопытство»

За все годы изучения Марса его посетило множество разных аппаратов, которые мы не будем перечислять. Первенцами здесь стали американцы с их Mariner-4, который в 1964 году выполнил первое исследование планеты с пролетной траектории и получил первые снимки. Сейчас на орбите Марса находятся шесть искусственных спутников: Trace Gas Orbiter, Mars Orbiter Mission, Mars Atmosphere and Volatile Evolution, Mars Reconnaissance Orbiter, Mars Odyssey и Mars Express.

Непосредственно на поверхности планеты продолжают выполнение своих непростых миссий американские аппараты Curiosity и InSight. А вот запущенный в 2003 году марсоход Opportunity (в переводе с английского – «благоприятная возможность») вышел из строя из-за пылевой бури. И 13 февраля 2020 года NASA официально объявило о завершении миссии. За все время работы он прошел более 45 тысяч метров, собрав бесчисленное количество информации, которую исследователи будут анализировать еще не один год. В числе главных достижений миссии – доказательство присутствия водной активности на Марсе в прошлом. Причем эта вода была пресной и пригодной для существования в ней живых организмов.

Условный наследник Opportunity – Curiosity (в переводе с английского – «любопытство») – отличается от него размерами. Ну и, конечно, возможностями. Opportunity имеет массу 185 килограммов, в то время как Curiosity – 899. Высотою более современный марсоход с очень рослого человека.

Девятого февраля 2013 года Curiosity, начавший первое в истории исследований бурение поверхности Марса, добыл пробу твердой породы грунта. Последующий анализ показал следы серы, азота, водорода, кислорода, фосфора и углерода. Вообще, только за первые 100 дней работы Curiosity провел 120 измерений. В будущем можно ожидать массу новых открытий, которые – без преувеличения – могут изменить наши представления о Марсе. Однако еще больше возможностей будет у новейшего марсохода, получившего обозначение Mars 2020.

Миссия NASA «Марс-2020»

Проект «Марс-2020» (Mars 2020 rover mission) является частью продолжительной программы NASA по изучению «Красной планеты». Основной целью проекта является разведывательная миссия поверхности планеты, что позволит ответить на множество фундаментальных вопросов. Например, была ли жизнь на Марсе, остались ли на его поверхности следы обитаемых условий в прошлом, или признаки существования бактерий и других микроорганизмов.

Кроме того, в задачи Марс-2020 входит сбор информации и апробация технологий, которые в будущем будут использоваться колонизаторами. В рамках программы будет выполнено тестирование получения кислорода из местной атмосферы, поиск полезных ископаемых и ресурсов (например, подземных вод), урегулирование процессов посадки, определение погоды, концентрации пыли и пр.

Проект Марс-2020 представляет собой марсоход, который будет отправлен с Земли в июле/августе 2020 (о чем сообщалось на официальном сайте проекта). Марсоход будет передвигаться по поверхности необычным способом: с помощью встроенных вертолетных лопастей. Таки образом, он будет как бы «прыгать», поднимаясь вверх, пролитая определенное расстояние и приземляясь на грунт. Однако, вертолет может летать только 3-4 раза в сутки, поскольку марсоход оборудован небольшой солнечной батареей. Такое решение было принято для сохранения минимального веса устройства. В противном случае он не смог бы летать в условиях местной плотности воздуха.

Экспедиция на поверхности планеты будет длиться не менее одного марсианского года (687 дней). В этот период будет проводиться сбор необходимой информации, включая образцы грунта, которые в последующем планируется переправить на Землю для дальнейшего изучения в специализированной лаборатории.

Mars 2020 Rover Mission

Mars 2020 станет одним из самых больших марсоходов и самым технологически продвинутым аппаратом такого типа в истории. Его масса составляет 1050 килограммов. Шестиколесная научная лаборатория имеет размеры, сравнимые с небольшим автомобилем. Ее длина – примерно три метра без учета механической руки-манипулятора, ширина – 2,7 метра, высота – 2,2 метра. Каждое колесо имеет диаметр 52,5 сантиметра и изготовлено из алюминия, насчитывая 48 грунтозацепов для повышения проходимости. Штанги и рычаги подвесной системы для большей прочности выполнили из титана. Каждое колесо снабдили отдельным мотором, а переднюю и последнюю пару – рулевой системой, чтобы Mars 2020 мог совершать оборот на 360 градусов, не сдвигаясь с места. Возможности аппарата позволяют ему двигаться по поверхности с наклоном до 45 градусов, однако ученые все же постараются избежать столь рискованных операций.

• NASA провело испытания нового марсианского ровера
  Аппарат Mars 2020 готов к отправке на Красную планету.

  naked-science.ru

При разработке инженеры решили позаимствовать узлы и детали у Curiosity, однако не нужно думать, что аппараты идентичны. Это не так. Отметим также, что, кроме американцев, к созданию аппарата приложили свои ум и знания инженеры из Франции, Норвегии и Испании. Ну а косвенно к работе над Mars 2020 причастна добрая половина мира, хотя, конечно, его создание было бы невозможным без финансирования властей США.

Напомним, еще в 2020 году NASA подсчитало, что цена строительства нового марсохода превысит два миллиарда долларов. То есть это один из самых дорогих современных космических исследовательских проектов. Правда, его цена меркнет по сравнению со стоимостью «стройки века» в виде телескопа James Webb, цена которого, напомним, уже давно перевалила за отметку в десять миллиардов долларов. Это, кстати, хорошая иллюстрация к тезису о том, что иметь полноценные космические научно-исследовательские программы себе могут позволить лишь единичные страны.

Немного истории о самом Mars 2020. О своей новой концепции Космическое ведомство США объявило в 2012 году: в основе конструкции аппарата лежат решения, ранее испытанные на Curiosity. Уже в 2014 году эксперты NASA из десятков предложений выбрали оптимальный в их понимании вариант, четко сформулировав арсенал научных приборов марсохода. Он выбран так, чтобы максимально соответствовать требованиям изучения возможной обитаемости Красной планеты в прошлом.

Цели и задачи для будущего «покорителя Марса» можно сформулировать так:

• поиск признаков жизни на Красной планете в прошлом;
• сбор образцов горных пород и грунта для их дальнейших исследований;
• изучение возможности отправки на Марс первых людей.

Если с первыми двумя позициями все в общем понятно, то третий пункт может справедливо вызвать ряд вопросов. В частности, как именно беспилотная миссия поможет людям выжить на Красной планете? Ведь она не предполагает прикладных биологических экспериментов. На самом деле, Mars 2020 может сыграть большую роль, ведь ученые, кроме прочего, намерены детально изучить работу системы Terrain Relative Navigation, которая будет анализировать местность, помогая не разбиться при спуске на поверхность. Также специалисты изучат работу экспериментальной системы Moxie, производящей кислород.

Это, конечно, только предварительные планы, и по ходу экспедиции (в зависимости от условий работы и технических возможностей) они могут не раз меняться, пусть и не радикально. Напомним, по состоянию на июль 2020 года инженеры еще только строили космический аппарат.

Не так давно специалисты NASA установили на него многоцелевую камеру SuperCam и двухметровую роботизированную руку, при помощи которой марсоход будет выполнять множество самых разных операций. Роботизированный манипулятор включает в себя пять электродвигателей и пять элементов, соединенных «суставами». На конце манипулятора – камеры высокой четкости, разные исследовательские инструменты, а также механизм и система для сбора грунта.

Аппарат будет работать в древнем 45-километровом кратере Езеро, расположенном на западе равнины Исиды, где в прошлом находилась речная дельта. Диаметр кратера составляет около 49 километров. Ученые полагают, что здесь марсоход сможет найти около пяти разных типов пород. Это важно, поскольку, например, карбонаты могут сохранить доказательства существования жизни на Марсе в глубокой древности. Ранее в кратере были обнаружены глинистые минералы: глина образуется при наличии воды, так что в этой местности, вероятно, долгое время действительно присутствовала вода. В доказательство приводят и трещины на поверхности в виде многоугольников: такие формы поверхности возникают при высыхании глины. Вообще, равнина Исиды – это гигантская низменность округлой формы в приэкваториальной части Восточного полушария Красной планеты, которая примыкает на севере к равнине Элизий, а на северо-западе – к равнине Утопия.