«Настойчивость» и «Изобретательность» довели до Марса

22 февраля 2021, 00:00
№9
IMAGO IMAGES/XINHUA
Все менее загадочной становится Красная планета

В феврале за сотни миллионов километров от Земли состоялась встреча трех цивилизаций — очень разных, но объединенных достигнутым уровнем развития технологий. Первым на марсианскую орбиту прибыл метеорологический зонд ОАЭ, вслед за ним — китайская межпланетная станция Tianwen-1: она ведет исследовательскую работу на орбите, а в апреле попытается высадить на поверхность планеты первый китайский марсоход. 

Американцы прибыли позже всех, но сразу взялись за дело. Восемнадцатого января, за несколько минут до наступления полуночи, для марсохода NASA Perseverance («Настойчивость») начались «семь минут ужаса». Полет к Марсу занимает более полугода, но преодолеть 471 млн километров до марсианской орбиты гораздо проще, чем спуститься с нее, войти в атмосферу и осуществить мягкую посадку. 

«Марсианская атмосфера очень разреженная — менее процента от земной атмосферы. Сойти с космической скоростью с орбиты и аккуратно посадить аппарат на поверхность Красной планеты — это очень сложная и рискованная задача. Фактически сейчас этой технологией владеет только NASA. Европейское космическое агентство опытом посадки на Марс не обладает, а единственная успешная мягкая посадка советского аппарата состоялась полвека назад», — объясняет Александр Родин, заведующий лабораторией прикладной инфракрасной спектроскопии МФТИ. 

Дело сильно осложняется тем, что управлять посадкой с Земли нельзя: сигнал идет 11 минут 22 секунды, поэтому вся посадка проходила в автоматическом режиме. Для этого NASA использовало новейшую технологию навигации Terrain Relative Navigation, позволяющую посадить марсоход в нужное место с точностью до 40 метров. В компьютер ровера была загружена подробная карта местности, с которой система TRN сравнивала снимки, получаемые им при спуске, обнаруживала знакомые ориентиры, определяла среди них наиболее безопасную зону и направляла туда спускающийся ровер, позволяя ему избежать валунов, скал и больших дюн. До сих пор наведение производилось только до входа в атмосферу — на основе радиометрических данных; метод обеспечивал точность лишь около двух километров.

В итоге самая рискованная часть миссии марсохода была осуществлена удачно. Корабль вошел в атмосферу, двигаясь со скоростью около 19,5 тыс. км/ч. Под действием трения его нижняя часть разогрелась до температуры порядка 1300 °C, но через 20 секунд после раскрытия парашюта тепловой экран отделился, а марсоход включил свою систему навигации и стал искать подходящее место для посадки. Еще через пару минут отделилась и часть посадочной капсулы с прикрепленным к ней парашютом, а марсоход стал приземляться уже с помощью «реактивного ранца» — спускаемого аппарата с четырьмя ракетными соплами. Наконец, спускаемая платформа замерла в 20 метрах над поверхностью планеты и активировала «небесный кран» — аккуратно на нейлоновых тросах опустила марсоход на поверхность Красной планеты. Когда аппарат совершил посадку, платформа обрезала тросы и отлетела подальше от ровера.

Преодолев все испытания «семи минут ужаса», Perseverance приземлился у подножия древней дельты реки — в ударный кратер Езеро, то есть Озеро (по-сербски): миллионы лет назад там было большое озеро. И уже прислал первые снимки.

«Настойчивость» — самый тяжелый, но и самый быстрый из марсоходов: он способен преодолевать сотни метров в день. Главная его цель, конечно же, поиск следов жизни. Для этого на его борту есть семь научных приборов. Например, PIXL будет использовать свой крошечный, но мощный рентгеновский луч для поиска химических следов прошлой жизни, а оснащенный лазером SHERLOC умеет обнаруживать незначительные концентрации органических молекул и минералов, которые образовались в водной среде. 

Впервые в истории мы услышим звуки Марса: Perseverance оснащен двумя микрофонами. Но самая необычная на ровере вещь — это дрон-вертолет Ingenuity («Изобретательность»): он поможет марсоходу выискивать подходящие для исследований места. Его разрабатывали специально под марсианскую атмосферу, для которой требуются намного более значительные мощность и скорость вращения лопастей, чем на Земле.

За годы работы на Марсе аппарат соберет множество образцов грунта. Он будет хранить их в специальных титановых пробирках — к концу 2020-х их планируют забрать с помощью космических роботов следующего поколения.

Что ж, мы дожили до времен, когда созданный людьми робот-исследователь ищет следы внеземной жизни на дне древнего инопланетного озера. Самое интересное впереди.