7 фактов, которые нужно знать о миссии Mars 2020 Perseverance (Персеверанс)

7 фактов, которые нужно знать о миссии Mars 2020 Perseverance (Персеверанс)

Поиск следов жизни на Марсе – Идеальное место для поиска жизни – Данные о геологии и климате Марса – Миссия Марс-2020: это вызов науке – этап возвращаемого полета к Марсу – Отработка технологий и инструментов – Исследуйте Марс вместе с Персеверанс

18 февраля 2021 года марсоход Perseverance (“Настойчивость”, “Персеверанс”) в рамках миссии NASA “Марс-2020” успешно коснулся поверхности Марса. Perseverance – самый сложный марсоход из тех, что когда-либо отправлялся с Земли к другой планете. Фактически это самоходная лаборатория, которая в течение двух ближайших лет будет собирать и исследовать образцы марсианских горных пород и отложений, в поисках ответа на самую главную загадку – есть ли на Марсе жизнь.

Миссия “Марс 2020” даст нам множество ответов о Марсе: о его геологии, климате в настоящем и прошлом. Марсоход “Настойчивость” не только проведет массу экспериментов и анализов на месте, но также подготовит и промаркирует образцы марсианских почв, для дальнейшей их доставки на Землю, для всестороннего анализа. В состав миссии также входит небольшой летательный аппарат Ingenuity (“Изобретательность”), который даст возможность лучше разобраться в процессах происходящих в атмосфере Марса и конечно – массу фотографий красной планеты с высоты птичьего полета.

Первый снимок с поверхности Марса, которым марсоход «Персеверанс» поприветствовал Землю.

В этой статье мы рассмотрим 7 самых основных вещей или точнее – исследовательских задач, которые предстоит решить миссии “Марс-2020”, в основном, конечно, с помощью марсохода Perseverance.

Посадка на Марс

К счастью для команды Perseverance, самая трудная часть миссии уже позади. Кроме того, что посадка космического аппарата на другую планету сама по себе трудная задача, так она происходила полностью в автономном режиме. Диспетчеры на Земле никак не моги повлиять на посадку в случаи сбоя в программе.

Как было продемонстрировано в предыдущих марсианских миссиях, для приземления аппарата на поверхность требуется примерно 7 минут с момента его входа в атмосферу планеты. При этом скорость приближения к поверхности Марса доходила до 20 000 км/ч. Скоростной спуск в сочетании с 11 минутами, которые требуются радиосигналам для перемещения между Землей и Марсом, означает, что сотрудники НАСА могут только ждать и молиться.

НАСА называет это “семью минутами ужаса”, когда сочетание высокого риска и человеческой беспомощности заставляет всех в диспетчерской задаваться вопросом, придут ли годы строительства самого сложного марсохода в истории к внезапному, бесплодному концу в случаи катастрофы. А стоимость Персеверанса составляет более 2 млрд долларов США.

Революция в исследовании других планет

Но все описанное выше — это лишь эволюционные изменения. А главные плюсы новой миссии совсем не в них. Она имеет две поистине революционные черты.

Первая из них — дрон «Инженити» («Изобретательность»), мини-вертолет с двумя соосными лопастями, как на Ка-52. Длина лопастей — 1,2 метра, что для аппарата весом в 1,8 килограмма очень много. Но иначе дрон бы просто не взлетел — атмосфера на Марсе в полторы сотни раз разреженнее, чем на Земле. Даже с такими лопастями скорость их вращения пришлось бы поднять до 40 оборотов в секунду, что на нашей планете было бы крайне сложно реализовать просто в силу сопротивления воздуха.

Чтобы так быстро вращать такие большие лопасти, дрон имеет общую потребляемую пиковую мощность до 350 ватт — в три с лишним раза больше, чем может дать генератор марсохода, на котором базируется летательный аппарат. Поэтому «Инженити» требуется емкая литиевая батарея массой 0,273 килограмма — но и ее заряда не хватит больше чем на три минуты полета. Общая дальность полета не превышает трехсот метров — а в реальности будет даже меньше, чтобы оставить запас для гарантированного возвращения дрона к базе — марсоходу.

Надо понимать, что речь идет о чисто демонстрационном аппарате. Да, он сможет взлетать, чтобы сделать фото, но максимальная высота его полета — не более пяти метров. То есть снимки мало чем будут отличаться от тех, что сможет сделать сам марсоход с вершины свой мачты для камер — поднятой над поверхностью на пару метров.

Так зачем же нужна новинка? Все дело в двух принципиальных ограничениях нелетающих марсоходов: их предельно низкой скорости и их неспособности к исследованию самых интересных мест на Марсе — лавовых трубок.

Начнем с первого. «Персеверанс», как и «Кьюриосити», не может ехать со скоростью более 0,152 километра в час, что в десятки раз медленнее человека в скафандре. Причем это так называемая теоретическая максимальная скорость — на практике она в норме ниже. «Кьюриосити», например, в среднем проезжает примерно 10 метров в сутки.

Причины? В основном то, что он, как и другие планетоходы, не «автомат», как его называют в популярной литературе, а телеуправляемый дрон — что-то типа детских игрушек из 1980-х, с радиоуправлением. Он не имеет «мозгов», способных понять, где ехать безопасно, а где нет. Дважды в марсианские сутки планетоход может связываться с Землей — и там, в центре управления NASA, ориентируясь по видам с его камер, решают, безопасно ли ему ехать вперед или местность труднопроходима. Дальше чем на 100 метров ничего не видно даже в идеальном случае.

А ошибиться очень опасно: «Персеверанс» стоит $2,4 миллиарда (без расходов на управление). Потерять такое устройство в сыпучих местных песках будет весьма дорого. Тем более прецеденты есть: именно так завяз марсоход «Спирит», когда его наземной команде управления показалось, что он может проехать там, где на деле он проехать не смог.

Предполагается, что будущие варианты «Инженити» смогут сфотографировать местность на несколько сот метров пути и тем самым дадут наземным операторам возможность назначать марсоходам не по 10−100 метров движения в день, а куда больше. Это не прихоть, а необходимость: советские луноходы за считаные месяцы могли проходить по 40 километров, в то время как «Кьюриосити» за восемь лет прошел в полтора раза меньше. Исследование других планет в таком черепашьем темпе — не самая простая задача.

Еще важнее потенциал летающих дронов типа «Инженити» в изучении лавовых трубок. Так называют пещеры, образующиеся при остывании лавы. В условиях низкой марсианской гравитации их диаметр может измеряться сотнями метров, а длина — километрами или даже десятками километров. Космическая радиация внутри них около нуля, а вот запасы водного льда могут быть значительны. Если пещеры идут достаточно глубоко, то там может быть и жидкая вода, поскольку от 600 метров и ниже под поверхностью Марса температура выше точки таяния соленой воды.

Снимки с орбитальных аппаратов показывают, что на Марсе много открытых входов в такие пещеры. Но вот беда: как и в земные пещеры такого рода, спускаться туда сложно любому, у кого нет альпинистского снаряжения. Марсоходы же застревают на ровной местности в обычном песке и, разумеется, ни на колесном, ни на гусеничном шасси не могут спуститься по вертикальной отвесной стене пещеры, только видимая из космоса часть которых тянется до 115 метров в глубину.

Многие исследователи уверены : если на сегодняшней Красной планете и есть жизнь, то именно в таких местах. Наконец, в случае создания исследовательских баз или поселений на Марсе значение лавовых трубок трудно переоценить. Уж слишком они эффективно защищают от космической радиации. Без убежищ безопасное время пребывания на этой планете у человека — всего пара лет, что не так много.

Дрон — особенно «вертолетного» типа, то есть способный спускаться, свободно маневрируя в трех измерениях, — лучший кандидат на первичное изучение таких пещер. Он сможет спуститься вниз, подсвечивая себе фонариком, выполнить полет по заданной программе и затем вернуться на поверхность, чтобы залить полученное видео на марсоход. Разумеется, это хуже, чем изучение пещеры альпинистами, но тех до высадки на Марсе людей все равно не дождаться. Да и тем было бы неплохо идти в марсианские подземелья после предварительной разведки маршрута. А значит, за наследниками «Инженити» — большое будущее.