Привет-привет! Да, знаю, что давно не писал. Скучали?
Сегодня поговорим о новом марсоходе «Персеверанс» (с английского языка perseverance — настойчивость), который вот-вот примарсианится на соседнюю планету. Это случится 18 февраля, в 23:55 по Москве.
Чем новый ровер отличается от Curiosity? Какие еще “7 минут ужаса” его ожидают? Что за вертолёт он несет? Зачем он отправляется на Марс? Попробуем ответить на эти и некоторые другие вопросы.
Марс
Раз в пару лет на ночном небосклоне можно видеть достаточно яркую красную точку. Это не звезда, не метеорит и не какой-то инопланетный корабль (ну, наверное), это — Марс. Четвертая планета от Солнца, раза в три меньше нашей Земли. Атмосфера тонкая (1% от земной), состоит почти полностью из углекислого газа. Растительности нет, населена роботами — всё как положено.
Марс, как казалось до XX века ученым, был очень похож на Землю. Они даже видели какие-то каналы и растительность на его поверхности. Появлялись литературные произведения о марсианах, как “Война миров” Герберта Уэллса. В целом, многие говорили о наличии на Марсе воды и разумной жизни. Однако со временем мы выяснили, что огромные каналы — лишь оптическая иллюзия, разумной жизни нет (про жизнь на клеточном уровне еще не знаем), а что касается воды — что же, тут всё сложнее. Вода на Марсе есть, это мы знаем точно, теперь уже вопрос стоит в её количестве и состоянии на данный момент и в прошлом.
Искали воду долго, рельеф красной планеты в некоторых местах очень уж походил на созданный течением жидкости. Да и на спутниковых снимках с новыми метеоритными кратерами было видно что-то белое под грунтом.
Ну очень уж похоже на сублимацию (переход из твердого состояния сразу в газ) льда. Тут еще и спускаемый аппарат “Феникс” махнул ковшом и увидел тот самый лёд. Без жизни или органики, но настоящий водяной лёд. Вопрос наличия воды, таким образом, закрыли. Вода есть.
Многочисленные марсоходы в дальнейшем увидели даже следы движения воды на камнях.
На данный момент мы оцениваем общий объем поверхностного и приповерхностного льда красной планеты приблизительно в 5 млн кубических километров. Возможно, что льда еще больше на глубине.
Считается, что на Марсе есть и вода в жидком состоянии. Она сосредоточена либо в подземных озерах, либо в ней должно быть очень много солей.
Считается, что в исчезновении воды и в тонкой атмосфере виновато исчезновение магнитного поля, что позволило Солнцу всё “сдуть”.
Вода есть, было магнитное поле, но могла ли зародиться на планете жизнь? Этого мы пока не знаем. Конечно, речь идёт не о разумной жизни, а о микроскопических организмах, которые могут жить под поверхностью, как в подземных озерах на нашей планете.
На Марсе обнаруживали метан, он быстро разлагается, значит должен откуда-то появляться. Источником может быть геологическая активность, живые организмы или что-то ещё не совсем известное нам. Вулканов мы не нашли, значит нужно проверить что там с организмами.
Марс-2020
Новая миссия NASA по исследованию Марса называется Марс-2020. В её рамках 30 июля 2020 года на красную планету отправили марсоход и вертолётный дрон.
Марсоход предназначен для исследований поверхности планеты и истории геологических процессов. Он должен помочь нам подготовиться к высадке людей на Марс и посмотреть, могла ли планета быть обитаемой в прошлом. Также он будет собирать образцы грунта для последующей доставки их на Землю в рамках будущей миссии Mars Sample Return. К марсоходу пристегнут маленький дрон “Индженьюити” (англ. Ingenuity — Изобретательность), который опробует возможность полёта на Марсе и будет помогать составлять маршрут своему товарищу.
После своего полугодового путешествия 18 февраля, в 23:48 по Москве капсула с аппаратами войдет в атмосферу красной планеты на скорости в 19000 км/ч, чтобы через 7 минут ракетный “кран” мягко опустил марсоход на поверхность. Так начнутся приключения ровера на Марсе.
С учетом того, что ему придется искать следы возможной жизни в прошлом планеты — “Персеверанс” направили в кратер Езеро, который когда-то был заполнен водой.
С каждым годом технологии всё улучшаются, поэтому место будущей посадки известно уже достаточно точно — дно этого древнего озера у его западного русла. Сузить неопределенность можно до вот этой области, на рисунке ниже. Она меньше 10 км в диаметре!
Марсоход
Дизайн нового марсохода “Персеверанс” основан на прошлом собрате — “Кьюриосити”, их даже просто так не отличить.
Несмотря на внешнее сходство, новый марсоход тяжелее (1025 кг против 899 кг), несет совершенно иное оборудование и имеет переработанные колеса (на “Кьюриосити” были проблемы).
Помимо нескольких камер (всего их 19) и двух микрофонов ровер несет на себе следующие инструменты:
- Планетарный инструмент для рентгеновской литохимии (Planetary Instrument for X-Ray Lithochemistry, PIXL) — спектрометр для точного определения состава веществ.
- Радиолокационный визуализатор для марсианского подповерхностного эксперимента (Radar Imager for Mars’ subsurface experiment, RIMFAX) — георадар для изучения того, что находится под поверхностью.
- Марсианский анализатор динамики окружающей среды (Mars Environmental Dynamics Analyzer, MEDA) — метеостанция.
- Марсианский исследовательский эксперимент с кислородом in situ (Mars Oxygen ISRU Experiment, MOXIE) — прибор, способный производить кислород из углекислого газа марсианской атмосферы (эксперимент).
- SuperCam — набор из двух лазеров и четырех спектрометров для исследования камней и грунта.
- Мультиспектральный стереоскопический прибор для визуализации Mastcam-Z — набор камер с возможностью оптического увеличения.
- Рамановское и люминисцентное сканирование пригодной для жизни среды для поиска органических и химических веществ (Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals, SHERLOC) — специальный ультрафиолетовый спектрометр для обнаружения органических веществ.
Питать всё это дело будет радиоизотопный термоэлектрический генератор с небольшим куском диоксида плутония-238 (почти 5 кг). Он будет давать примерно 100 Вт электрической мощности и его должно хватить на 14 лет. Солнечных батарей ровер не имеет.
По ходу движения “Персеверанс” будет сбрасывать специальные капсулы с образцами пород, в дальнейшем их подберет специальная миссия по возврату грунта и доставит на Землю.
Нельзя не упомянуть (снова) о дроне “Индженьюити”. Он имеет два винта, несет на себе камеру высокого разрешения и передатчик, а также камеру с солнечным трекером для навигации. Дрон имеет массу в 1.8 кг, может летать до 90 секунд за раз со скоростью до 10 м/с, канал связи с ровером будет иметь скорость до 250 кбит/с. Заряжаться малыш будет уже от собственных солнечных батарей.
Семь минут ужаса
На момент написания марсоход летит к Марсу внутри капсулы на скорости почти 77 тысяч км/ч относительно Солнца и уже пролетел 468 млн километров (посмотреть это можно на сайте). 18 числа аппарат начнет процедуру спуска и посадки, которую как раз и называют 7 минут ужаса. За это время марсоход должен перейти из спокойного полета в космосе со скоростью 19000 км/ч относительно Марса до состояния покоя на его поверхности. Всё это нужно будет сделать роверу самостоятельно, без помощи Земли, ведь сигнал будет идти около 12 минут в одну сторону, что уже больше “7 минут ужаса” (интерактивная анимация спуска тоже есть на сайте).
Посадку можно разделить на несколько стадий.
Сначала будет отделение капсулы от полетной ступени, после чего начнётся вход в атмосферу. Тепловой щит раскалится докрасна, капсулу окутает облако плазмы, двигатели ориентации будут контролировать её положение. Это торможение заберет 99% кинетической энергии.
После достаточного замедления, на высоте 12 км раскроется сверхзвуковой парашют. Через некоторые время отстыкуется тепловой щит, который больше не нужен и ровер сможет наблюдать поверхность планеты. Так марсоход может корректировать курс и “подруливать” к безопасному для посадки месту. После замедления скорость аппарата все равно будет составлять почти 300 км/ч.
Для дальнейшего замедления инженеры разработали весьма экстравагантное решение, которое было испытано еще на марсоходе “Кьюриосити”. На высоте 2 км ровер отстыкуется от капсулы и вместе с ракетной платформой-краном полетит вниз. Начнется контролируемый спуск на двигателях. В такой конфигурации аппарат спустится до высоты в 20 метров, после чего разделится. Полностью сесть на двигателях нельзя, так как потоки от них могут поднять камни и повредить ровер.
Ровер не упадет, а продолжит спуск на тросах. Ракетный “кран” мягко опустит его на грунт. Когда “Персеверанс” почувствует грунт под колесами, он отсоединит тросы и ракетная платформа улетит на остатках топлива, чтобы разбиться о поверхность как можно дальше от места посадки.
Теперь, после семи минут ужаса, марсоход спокойно встанет на своих колесах на поверхности красной планеты. Дальше он должен будет проверить системы и начать свой долгий пусть по пустошам Марса, но это уже другая история.
Об успехе посадки мы узнаем только через 12 минут, когда до нас дойдет телеметрия, а уже через несколько дней после посадки мы сможем получить кадры и звук настоящего спуска (вместо анимации).
Итог
Не стоит забывать, что миссия на Марс — сложная штука, около половины из отправленных аппаратов не смогли так или иначе полностью выполнить свою цель.
Поэтому пожелаем роверу “Персеверанс” и его компаньону дрону “Индженьюити” мягкой посадки. Нас ждет ещё много открытий, совершенных этими аппаратами.
Следить за посадкой ровера 18 февраля можно будет на трансляции NASA на YouTube.
Канал в телеге: Кусок Космоса