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.

Perseverance стартовал. Как он подготовит нас к колонизации Марса?

Миссия НАСА Mars 2020 — это миссия следующего поколения НАСА, сфокусированная на астробиологии или изучении жизни во всей вселенной. Оснащенный новым набором научных инструментов, он стремится основываться на открытиях Curiosity NASA, которое обнаружило, что части Марса могли поддерживать микробную жизнь миллиарды лет назад. «Марс 2020» будет искать фактические признаки прошлой микробной жизни, отбирая образцы керна, которые будут помещены в металлические трубы на поверхности Красной планеты. Будущие миссии могут вернуть эти образцы на Землю для более глубокого изучения. Рассказываем, когда и где приземлится марсоход Perseverance, какие задачи ждут, какие приборы ровер возьмет с собой, зачем возвращать на Марс метеорит и на что надеются ученые.

Читайте «Хайтек» в

Миссия марсохода Perseverance — «Настойчивость» — часть более крупной космической программы «Артемида», включающей миссии на Луну в качестве подготовки к колонизации Марса. НАСА планирует отправить первую женщину на естественный спутник Земли в 2024 году, а к 2028 году сделать миссии людей на Луну регулярными и создать фундамент для освоения Марса.

Марсоход Perseverance Rover Science. Поиск жизни и подготовка к жизни людей на Марсе

Основные задачи: изучение пригодности Марса, поиск признаков прошлой микробной жизни, сбор и кэширование образцов и подготовка к будущим человеческим миссиям, которые впоследствии приведут к колонизации Марса.

Научная стратегия для программы исследования Марса состоит в поиске признаков жизни на Марсе. Марсоход миссии «Марс 2020» вносит свой вклад в эту стратегию, а также в четыре долгосрочных научных цели программы :

Определить, существовала ли когда-нибудь жизнь на Марсе

Миссия марсохода Mars 2020 Perseverance фокусируется на наземных исследованиях марсианской среды, ища сохранившиеся признаки биосигнатур в образцах горных пород, которые образовались в древних марсианских средах с условиями, которые могли бы быть благоприятными для микробной жизни. Это первая мобильная миссия, предназначенная для поиска признаков прошлой микробной жизни. Ранее марсоходы сначала сосредоточились на том, что Марс когда-то имел пригодные для жизни условия.
Охарактеризовать климат Марса

Прошлые марсианские климатические условия находятся в центре внимания миссии марсохода Perseverance. Инструменты марсохода ищут свидетельства древней обитаемой среды, где микробная жизнь могла существовать в прошлом.
Охарактеризовать геологию Марса

Ровер Perseverance предназначен для изучения горных пород, чтобы узнать больше о геологических процессах, которые со временем создали и изменили марсианскую кору и поверхность. Каждый слой породы на марсианской поверхности содержит записи об окружающей среде, в которой он был сформирован. Марсоход ищет свидетельства о скалах, которые образовались в воде и которые хранят свидетельства органики, химических строительных блоков жизни.
Подготовиться к исследованию Марса человеком

Ровер Perseverance демонстрирует ключевые технологии для использования природных ресурсов в марсианской среде для жизнеобеспечения и топлива. Он также отслеживает условия окружающей среды, поэтому планировщики миссий лучше понимают, как защитить будущих исследователей.

Эта научная цель связана с национальной космической политикой отправки людей на Марс в 2030-х годах. Подобно истории исследования Луны Земли, роботизированные миссии на Марс обеспечивают критическое понимание окружающей среды и тестируют инновационные технологии для будущего исследования человеком.

Все цели относятся к потенциалу Марса как места для жизни. Даже если ровер не обнаружит никаких признаков прошлой жизни, он когда-нибудь проложит путь к обитанию человека на Марсе. Ровер Perseverance также проводит другие научные исследования, связанные с его четырьмя целями. Например, он следит за погодой и пылью в марсианской атмосфере. Такие исследования важны для понимания ежедневных и сезонных изменений на Марсе и помогут будущим исследователям лучше прогнозировать марсианскую погоду.

Когда Perseverance приземлится на Марсе? Сколько времени займет миссия?

Приземление ожидается 18 февраля 2021 года, полет на Марс будет длиться 7 месяцев. Исследования займут минимум один марсианский год (около 687 земных суток).

Астробиология. Миссия Mars 2020 NASA будет охотиться за микроскопическими окаменелостями

Марсоход НАСА Perseverance приземлится прямо в кратер Джезеро. НАСА выбрало кратер Джезеро в качестве места посадки марсохода, потому что ученые считают, что этот район когда-то был затоплен водой и был домом для древней дельты реки. Более 3,5 млрд лет назад русло реки пролилось через стену кратера и образовало озеро.

Ученые считают, что вода доставляла глинистые минералы из окрестностей в озеро кратера. Вероятно, микробная жизнь могла бы существовать в Джезеро в течение одного или нескольких из этих влажных периодов. Если это так, признаки их останков могут быть обнаружены в донных или прибрежных отложениях.

На древнем Марсе вода высекала каналы и переносила осадки, чтобы сформировать вееры и дельты в озерных бассейнах. Изучение спектральных данных, полученных с орбиты, показывает, что в некоторых из этих отложений есть минералы, которые указывают на химическое изменение воды. Здесь, в дельте кратера Джезеро, отложения содержат глины и карбонаты.

На Земле карбонаты помогают формировать структуры, которые достаточно выносливы, чтобы выживать в ископаемом виде в течение миллиардов лет. В том числе в виде ракушек, кораллов и некоторых строматолитов — камней, образованных на этой планете древней микробной жизнью вдоль береговых линий, где было много солнечного света и воды.

Возможность существования строматолитоподобных структур на Марсе объясняет, почему концентрация карбонатов, отслеживающих береговую линию Джезеро, делает этот район таким привлекательным для ученых.

Что берет с собой марсоход Perseverance в миссию на Марс?

• SHERLOC — сканер среды обитания с использованием комбинационного рассеяния света и люминесценции для органических и химических веществ.
• I ngenuity Mars Helicopter — первый вертолет, который НАСА попробует запустить в атмосфере на Марсе.
• Образцы скафандра для будущих путешествий космонавтов на Марс и Луну.
• Метеорит с Марса, чьи и звестные свойства будут выступать в качестве инструмента калибровки для сравнения работы инструмента ровера. Это придаст дополнительную уверенность любым открытиям, которые может сделать робот.

SHERLOC. Соберет материалы , проверит скафандры и вернет метеорит с Марса домой

Сканирующая среда обитания с использованием комбинационного рассеяния и люминесценции для органических и химических веществ имеет прозвище: SHERLOC . Установленный на роботизированной руке ровера, SHERLOC использует спектрометры, лазер и камеру для поиска органических веществ и минералов, которые были изменены водной средой и могут быть признаками прошлой микробной жизни.

Его основная задача — мелкомасштабное обнаружение минералов, органических молекул и потенциальных биосигнатур.

Что надо знать об устройстве?

• SHERLOC работает днем ​​или ночью.
• Ему не требуются прикосновения. Perseverance помещает SHERLOC примерно на 5 см выше его цели для сбора данных. Такая методика не загрязняет место расследования.
• У SHERLOC есть увеличительное стекло, как у детектива авторства Конана Дойля, чтобы видеть мелкие детали.
• SHERLOC собирает улики. Он использует ультрафиолетовый лазерный свет для обнаружения органических химикатов почти так же, как современные следователи на месте преступления ищут улики.

Название прибора SHERLOC было вдохновлено персонажем Артура Конана Дойля, Шерлоком Холмсом, вымышленным детективом, который раскрывал преступления, используя научные наблюдения. SHERLOC тоже наблюдает и измеряет. Он будет искать возможные доказательства прошлой жизни на Марсе. Доктор Джон Х. Уотсон был партнером Холмса в разгадывании тайн. У прибора есть камера WATSON, и она тоже помогает разгадывать загадки о жизни на Марсе.

SHERLOC возьмет с собой небольшие кусочки скафандров, чтобы проверить, как они выдерживают суровую марсианскую среду.

Дело в том, что НАСА готовится отправить первую женщину и следующего мужчину на Луну, что является частью более широкой стратегии по отправке первых астронавтов на поверхность Марса. Но прежде чем они доберутся до них, они столкнутся с критическим вопросом: что они должны носить на Марсе, где тонкая атмосфера позволяет большему количеству излучения от Солнца и космической радиации достигать поверхности?

Опытный дизайнер космических скафандров Эми Росс в Космическом центре имени Джонсона в НАСА в Хьюстоне разрабатывает новые костюмы для Луны и Марса. Именно образцы ее прототипов скафандра отправятся на Марс.

В то время как марсоход будет исследовать кратер Джазеро, собирая образцы камней и почвы для будущего возвращения на Землю, пять небольших кусочков материала скафандра будут изучены прибором SHERLOC. Материалы встроены вместе с фрагментом марсианского метеорита в его калибровочную цель.

Ученые используют эти технологии, чтобы убедиться в правильности настроек прибора, сравнивая показания на Марсе с показаниями базового уровня, которые они получили на Земле.

Вертолет Ingenuity. Можем ли мы летать на Марсе?

Законы физики могут сказать, что это почти невозможно. Миссия НАСА «Марс 2020» представит технологическую демонстрацию, которая позволит испытать легкий вертолет, который будет выполнять контролируемый полет на Марс. Чоппер Ingenuity весит около 1,8 кг, но на него возложено достаточно амбиций.

Братья Райт показали, что с помощью экспериментального самолета возможен мощный полет в атмосфере Земли. С вертолетом Ingenuity ученые попытаются сделать то же самое на Марсе, заявил Ховард Грип, главный пилот чоппера в Лаборатории реактивного движения (JPL) НАСА в Южной Калифорнии.

Вот что нужно знать об Ingenuity

Вер толет имеет четыре специально изготовленные углепластиковые лопасти, которые вращаются в противоположных направлениях со скоростью около 2400 оборотов в минуту — во много раз быстрее, чем пассажирский вертолет на Земле. Он также имеет инновационные солнечные элементы, батареи и другие компоненты. Ingenuity не несет в себе научных инструментов и является отдельным экспериментом с марсоходом Mars 2020 Perseverance.
Это будет трудная задача

Что мешает вертолету лететь на Марсе? Атмосфера Марса на 99% менее плотная, чем у Земли, поэтому вертолет Ingenuity должен быть легким, с лопастями ротора, которые намного больше и вращаются намного быстрее, чем требуется для вертолета с такой же массой на Земле.

В кратере Джезеро, где Perseverance приземлится с Ingenuity, температура ночью опускается до –90 °C. Однако команда Ingenuity на Земле проверила вертолет при марсианских температурах и считает, что он должен работать на Марсе. Как и предполагалось, холод способствует расширению конструкции многих частей чоппера.

Кроме того, диспетчеры полетов в JPL не смогут управлять вертолетом с помощью джойстика. Команды должны быть отправлены заблаговременно, причем инженерные данные возвращаются с космического корабля еще долго после каждого полета. В то же время у Ingenuity будет достаточно автономии, чтобы принимать собственные решения о том, как лететь к путевой точке и сохранять себя в тепле.
Ingenuity — подходящее имя для робота, которое является результатом экстремального творчества

Ученица старшей школы Ваниза Рупани из штата Алабама первоначально представила имя Ingenuity («Изобретательность») для марсохода Mars 2020, прежде чем он получил название Perseverance — «Настойчивость». Но представители НАСА решили, что это более подходящее название для вертолета, учитывая, сколько творческого мышления использовала команда для этой миссии.
Ingenuity уже продемонстрировал технические достижения

Инженеры JPL испытывали все более совершенные модели вертолета в специальных космических симуляторах. В январе 2019 года фактический вертолет, который летит с марсоходом Perseverance на Красную планету, прошел окончательную оценку. Сбой любого из этих этапов послужил бы основанием для эксперимента.
Команда Ingenuity будет рассчитывать на один успех миссии за раз

У команды Ingenuity есть список этапов, которые они должны пройти, прежде чем чоппер сможет взлететь и приземлиться весной 2021 года.

Этапы включают в себя такие задачи:

— выжить после запуска с мыса Канаверал, транспортировки на Марс и посадки на Красную планету,
— безопасное отделиться от Perseverance,
— автономно согреться в холодные марсианские ночи,
— самостоятельно зарядиться с помощью своей солнечной панели.

Когда все этапы будут выполнены, Ingenuity совершит свою первую попытку полета. Если все получится, команда Ingenuity предпримет еще четыре пробных полета в течение 30-марсианского дня (31-земного дня).
Успех Ingenuity изменит исследования Марса

Ingenuity предназначен для демонстрации технологий, необходимых для полета в марсианской атмосфере. В случае успеха эти технологии могут позволить использовать другие передовые роботизированные летательные аппараты, которые могут быть включены в будущие миссии роботов и людей на Марс. Они могут предлагать уникальную точку обзора, не обеспечиваемую нынешними орбитальными аппаратами.

Для самого первого полета вертолет взлетит на несколько футов от земли, зависнет в воздухе на 20–30 секунд и приземлится. Это станет важной вехой: самый первый полет на сверхмощной атмосфере Марса! После этого команда предпримет дополнительные экспериментальные полеты с увеличением расстояния и большей высоты. После того, как вертолет завершит демонстрацию технологий, Perseverance продолжит свою научную миссию.

НАСА опубликовало первую аудиозапись звуков с Марса, сделанную микрофоном марсохода Perseverance

Александр Родин, заведующий лабораторией беспилотных летательных аппаратов МФТИ:

1. Конечно, когда летом прошлого года принималось решение о переносе запуска “ЭкзоМарс” на 2022 год, было очень обидно. Пандемия – одна из причин, но на данное решение повлияла и недостаточная готовность проекта. Однако следует помнить, что проект “ЭкзоМарс” стартовал еще в 2016 году (орбитальный спутник – первая часть миссии, уже 6 лет работает на орбите Марса) и свои открытия он уже сделал. Именно российские ученые открыли в атмосфере планеты хлороводород и “закрыли” метан, концентрацию которого до этого “измерял” американский марсоход “Кьюриосити” (это очень важный вопрос, потому что метан один из маркеров жизни – Ред).

Споры о наличии или отсутствии метана в атмосфере Марса идут до сих пор, однако открытия российских ученых, основанные на данных разработанных ими спектрометров, обладающих уникальной чувствительностью, наделали немало шума в научных кругах и поставили под серьезное сомнение гипотезу о наличии на планете даже самых примитивных форм жизни. Также необходимо учитывать, что марсианский “забег” 2020 года происходит в очень разных весовых категориях. Если американцы планомерно переходят от чисто научных миссий к задачам освоения Марса (заметим, кстати, что это освоение происходит без участия человека, зато предполагает сетевое взаимодействие различных роботизированных платформ), то для Китая и Эмиратов важно участие в “марсианской гонке” как таковое.

Если говорить о второй очереди миссии “ЭкзоМарс” – марсоходе “Розалинд Франклин” и посадочной платформе “Казачок” – то за научную программу этой миссии беспокоиться не стоит. Европейский марсоход – пока единственный, оснащенный буровой установкой, способной производить анализ марсианских пород на глубине до 2 метров. “Казачок” несет довольно сложный комплекс научной аппаратуры, включающий 11 приборов, предназначенных в основном для исследований атмосферы и климата планеты. Эти данные очень пригодятся, как для анализа наблюдений орбитального аппарата “ЭкзоМарс”, так и для интерпретации данных китайской, арабской и американской миссий. Все-таки времена “большого спорта” в космических исследованиях прошли, сегодня международная конкуренция принимает более сложные формы и нередко маскируется под “равноправное” сотрудничество.

2. Американский марсоход, непроизносимое название которого в русской культуре звучало бы как “Настойчивый”, до запуска имел рабочее название MSL – Марсианская научная лаборатория. Тем не менее, его задачи выходят далеко за пределы чисто научных исследований. Так, наряду с аппаратурой для анализа минералогического и элементного состава марсианской породы и ставшими уже традиционными экспериментами по поиску следов биологической активности, марсоход оснащен аппаратурой для добычи кислорода из марсианской атмосферы. Наиболее интересной особенностью марсохода, на мой взгляд, станет новая функция складирования образцов марсианских пород, которые будут проанализированы или доставлены на Землю в будущем другими аппаратами. Таким образом, впервые в истории освоения дальнего космоса реализуется сетевое взаимодействие автоматических аппаратов между собой. Все это свидетельствует о том, что человек на Марсе лишний, роботы справятся со всеми поставленными задачами намного лучше.

Коллекционер

Программа «Марс-2020» станет первым шагом миссии по доставке марсианского грунта на Землю. О дальнейших шагах этой программы известно не так много, ее продолжение существует пока лишь в виде планов и черновых разработок, и может полностью измениться, например, в случае проблем у миссии «Марс-2020» или ее переноса. Основная информация о доставке марсианского грунта стала известна в апреле 2020 года, после онлайн-совещания группы по анализу программы исследования Марса (MEPAG), в которую входят специалисты NASA и Европейского космического агентства (ЕКА).

Первая и самая важная стадия операции возложена на марсоход «Персеверанс». Во время своей работы на поверхности Марса он будет брать образцы марсианского грунта в разных точках и помещать их в специальные герметичные металлические «пробирки». Раньше предполагалось, что «Персеверанс» будет оставлять их на своем пути, подобно мальчику-с-пальчик, оставлявшему за собой хлебные крошки, а затем их должен был бы подобрать следующий марсоход, однако новый вариант миссии предполагает, что все они будут собраны в одной точке. Очень важно будет собрать образцы с разных мест прохождения марсохода. Марсоход специально отправляют в кратер Езеро: ученые считают, что раньше на его месте существовало озеро, а значит там много отложений богатых глиной. Если там была вода, то, вполне возможно, была и жизнь.

Кратер Езеро, с подкрашенными регионами, где, по мнению ученых, «Персеверанс» сможет набрать образцы марсианского грунта, богатые глиной

Верни мой грунт

Марсоход «Персеверанс» начнет большую, длительную и одну и очень дорогую космическую миссию по доставке на Землю образцов марсианского грунта. Если всё пройдет удачно, то она продлится 10 лет и закончится в 2031 году. Руководит этой программой группа по анализу программы исследования Марса (MEPAG), в которую входят специалисты NASA и Европейского космического агентства (ЕКА).

Задача «Персеверанса» — собирать образцы грунта по пути следования и с помощью своей двухметровой роботизированной руки помещать их в герметичные пробирки и складывать в специальную нишу на корпусе марсохода. Сначала предполагалось, что «Персеверанс» будет оставлять их за собой по пути, как Мальчик-с-пальчик хлебные крошки, но потом было принято решение везти их до специально выбранного места посадки. Там «Персеверанс» оставит образцы, которые будут дожидаться следующей миссии, предположительно в 2026 году. Место для образцов называется «26–26–31».

Фотография самого марсохода «Персеверанс», сделанная во время посадки

Предполагается, что в 2026 году на Марс отправятся сразу два космических аппарата. Один из них предназначен для следующего ровера, а другой будет состоять из отлетного модуля и аппарата, остающегося на орбите. Новый марсоход (к сожалению, «Персеверанс» уже может сломаться к тому времени) в течение 13 месяцев перегрузит образцы в отлетный модуль, который выйдет на орбиту Марса, состыкуется с находящимся там аппаратом и отправится в долгий трехлетний путь к Земле.

Если получится доставить образцы на Землю, то ученые смогут их изучить при помощи более точных и чувствительных лабораторных приборов и, возможно, обнаружить что-то, что пропустил в своих исследованиях «Персеверанс». Естественно, NASA и EKA соблюдают максимальный протокол безопасности. Когда образцы будут доставлены на орбиту Земли, ученые еще раз проверят контейнеры на герметичность и только после этого отправят их на изучение в земных лабораториях.

Пока же «Персеверанс» только тестирует все свои приборы и механизмы. Хочется надеяться, что у него получится выполнить все запланированные учеными задачи.