Содержание
История создания и запуска
Perseverance очередной шаг НАСА по изучению Красной планеты. Исследования начались в 1997 году, когда был продемонстрирован небольшой робот Sojourner (Пришелец), который мог передвигаться по поверхности Красной планеты. Spirit (Дух) и Opportunity (Возможность), которые приземлились в 2004 году, обнаружили что на Марсе была вода.
Curiosity (Любопытство), который исследует Марс с 2012 года, обнаружил что в месте его посадки, кратере Гейл, миллиарды лет назад было озеро, которое могло быть домом для микроорганизмов.
Perseverance нацелен сделать следующий шаг. Главная его задача – найти ответ на ключевой вопрос астробиологии: есть ли хоть какие-то признаки того, что на Марсе существовала жизнь.
«Строительство этого невероятно сложного марсохода было самым трудным проектом, в котором я принимал участие как инженер» – заявил Рэй Бэйкер (Ray Baker), управляющий системой полета миссии в лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии.
Имя Perseverance, что в переводе означает «настойчивость» было выбрано из 28 тысяч вариантов, присланных разработчикам после объявления конкурса для американских школьников на сайте NASA.
Победителем стал ученик 7 класса школы штата Вирджиния Александр Мазер. Заместитель администратора Управления научных миссий Томас Зурбухен лично приехал в школу Лейк-Брэддок в Берке.
Почти 4700 судей–добровольцев – преподавателей, профессионалов и любителей космоса со всей страны рассмотрели представленные материалы, чтобы помочь сузить круг до 155 полуфиналистов.
После того, как эта группа была сокращена до девяти финалистов, у общественности было пять дней, чтобы оценить своих фаворитов, набрав более 770 000 голосов онлайн, а результаты были представлены на рассмотрение НАСА. Девять финалистов также пообщались с группой экспертов, после чего окончательным победителем был объявлен А. Мазер
Марсоход Perseverance был изготовлен в Лаборатории реактивного движения и запущен 30 июля 2020 года в 7:50 по восточному поясному времени (11:50 UTC) на борту ракеты United Launch Alliance Atlas V с космического стартового комплекса 41 на станции ВВС на мысе Канаверал во Флориде.
Робот приземлился в место с наибольшей вероятностью обнаружения следов жизни микроорганизмов. Кратер Езеро имеет 28 миль (45 км) в диаметре и расположен на западном крае равнины Исиды. Он образовался севернее марсианского экватора, когда астероид врезался в поверхность Марса. Примерно между 3 миллиардами и 4 миллиардами лет назад в Езеро образовался водоем размером с озеро Тахо, в который впадала река.
Кен Фарли (Ken Farley), научный сотрудник миссии из Калифорнийского технологического института города Пасадина объяснил:
- «Как внутри научной команды, так и за ее пределами, было множество разногласий о том, где же должен приземлиться марсоход. В конце концов мы выбрали кратер Езеро, потому что это самое перспективное место для поиска органических молекул и других признаков древней жизни».
Описание аппарата
Марсоход был создан на основе дизайна Curiosity, предыдущего аппарата, отправленного на планету. Но с точки зрения исследований его возможности превосходят любой марсоход, который ранее работал на Красной планете. Он тяжелее Curiosity на 126 кг. Колеса нового ровера значительно прочнее.
По словам главного инженера проекта Адама Стелцнера, пришлось учесть негативный опыт Curiosity, колеса которого были повреждены камнями. Новая автономная навигационная система позволит марсоходу быстрее двигаться по сложной местности.
Марсоход оснащен самым современным оборудованием: двумя микрофонами, 25 камерами, манипулятором с буровым инструментом с 9 сменными головками и семью научными инструментами:
- SuperCam — набор инструментов, который может обеспечить получение изображений, анализ химического состава и минералогию горных пород, и реголит издалека. Это модернизированная версия ChemCam на марсоходе Curiosity, но с двумя лазерами и четырьмя спектрометрами, которые позволят ему удаленно идентифицировать биосигнатуры и оценивать прошлую обитаемость. Национальная лаборатория Лос-Аламоса, Исследовательский институт астрофизики и планетологии (IRAP) во Франции, Французское космическое агентство (CNES ), Университет Гавайи и Университет Вальядолида в Испании сотрудничали в разработке и производстве SuperCam.
- Радиолокационный формирователь изображения для подземных экспериментов Марса (RIMFAX), георадар для получения изображений различной плотности грунта, структурных слоев, погребенных пород, метеоритов, а также обнаружения подземного водяного льда и соленого рассола на глубине 10 метров (33 фута). Этот инструмент предоставлен Норвежским исследовательским центром обороны (FFI).
- Набор для сканирования. Жилые среды с комбинационным комбинационным излучением и люминесценцией для органических и химических веществ (SHERLOC), ультрафиолетовый рамановский спектрометр, который использует мелкомасштабную визуализацию и ультрафиолетовый (УФ) лазер для определения мелкомасштабной минералогии и обнаружения органические соединения.
- Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE), исследовательской технологией, в ходе которой будет получено небольшое количество кислорода (O2 ) из марсианского атмосферного двуокиси углерода (CO2). Эта технология может быть расширена в будущем для жизнеобеспечения человека или для создания ракетного топлива для миссий по возвращению.
- Планетарный инструмент для X- Ray Lithochemistry (PIXL), рентгенофлуоресцентный спектрометр для определения мелкомасштабного элементного состава материалов на поверхности Марса.
- Mastcam-Z – стереоскопическая система визуализации с возможностью масштабирования.
- Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) – набор датчиков для измерения температуры, скорости и направления ветра, давления, относительной влажности, радиации, размера и формы частиц пыли. Он будет предоставлен испанским Centro de Astrobiología .
Цели миссии
Благодаря предыдущим полетам к Марсу и собранным данным у ученых есть основания предполагать, что Красная планета не всегда была холодной, сухой и пустынной, как сейчас. Самым сенсационным открытием для науки стало обнаружение воды.
В 2008 году посадочный модуль «Феникс» нашел воду в грунте Красной планеты, а в 2012 году марсоход Curiosity («любопытство» — англ.) обнаружил пересохший поток и чуть позже — следы древних озер.
Это позволило предположить, что миллиарды лет назад условия Марса могли быть похожи на земные и поддерживать развитие хотя бы микробной жизни.
Найти ее следы — вот главная задача марсохода Perseverance, который будет исследовать посадочную площадку в течение по крайней мере одного марсианского года (он равен двум земным годам).
НАСА планирует инвестировать около $2,8 млрд в миссию Mars 2020 в течение десяти лет, из них $300 млн уже заложено на эксплуатацию марсохода.
Perseverance, в отличие от предыдущих роботов, был разработан именно для поиска древних признаков жизни на Красной планете. Все предыдущие миссии были сосредоточены на выяснении того, были ли на Марсе в прошлом пригодные для жизни условия.
Миссии марсохода Настойчивость:
- Проверка нового метода производства кислорода в суровой атмосфере Марса. Специальный прибор MOXIE будет вести себя почти как дерево, всасывая углекислый газ из марсианской атмосферы, расщепляя молекулы и выделяя кислород. Это один из экспериментов, которые позволять собрать информацию для будущих пилотируемых миссий на планету. Запланированы они на 2030 годы. MOXIE – тестовая модель размером с автомобильный аккумулятор. Будущие кислородные генераторы, для поддержания человеческих миссий на Марсе, должны быть примерно в 100 раз больше.
- Поиск признаков биосигнатур в марсианских скалах. Марсоход оснащен инструментами, которые могут обнаруживать микробную жизнь, если она когда-либо существовала. Кратер Джезеро — одно из самых благоприятных мест на Марсе для этого.
- Изучение геологии Марса. Понимание того, как геологические процессы изменили поверхность Марса, ответит на многие вопросы о том, что могло превратить Красную планету в пустыню.
- Изучение климата Марса. Цель – найти наиболее подходящую для жизни среду обитания, которая когда-то могла существовать.
- Поиск древних камней, образовавшихся в воде. Марсоход может найти сохранившиеся в них доказательства органических веществ.
- Сбор образцов грунта и пыли. Все собранное будет храниться в «тайнике» на поверхности Марса и впоследствии будет собрано во время будущих миссий по возвращению на Марс.
Что успел сделать ровер Perseverance
Прошло уже больше года с тех пор, как марсоход Perseverance преодолел 471 млн км и опустился на поверхность Марса.
За это время ровер совместно с вертолетом Ingenuity существенно расширили знания землян о Красной планете:
- Свое первое перемещение по поверхности Марса аппарат Perseverance выполнил 4 марта 2021 года, спустя две недели после прибытия. Маршрут оказался небольшим, всего 6,5 метра. Однако целью поездки была лишь проверка ходовой части шестиколесного ровера для последующей калибровки научных инструментов. Заезд в общей сложности занял 33 минуты. За это время Perseverance проехал 4 метра вперёд, повернул на 150 градусов влево, а затем вернулся на 2,5 метра назад, где занял новое временное парковочное место.
- 20 апреля 2021 г. марсоход с помощью прибора Mars Oxygen In-situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) сумел впервые извлечь кислород из атмосферы Красной планеты.
- 27 августа 2021 г. Perseverance запечатлел на камеру Деймос, один из двух спутников Марса.
- 2 сентября 2021 г. со второй попытки марсоходу удалось взять пробу грунта Красной планеты — первая, предпринятая месяц назад, не увенчалась успехом. Полученный образец запечатан в сверхчистой трубке для дальнейшей транспортировки.
- 7 сентября 2021 г. ровером добыта вторая порция образца грунта. Perseverance высверлил второе отверстие в камне, названном «Рошетт» (Rochette) и запечатал очередной образец в специальной титановой капсуле-трубке.
- 19 октября 2021 г., воспользовавшись абразивным инструментом наподобие скребка, марсоход снял верхние слои горной породы и позволил ученым заглянуть внутрь.
- 15 ноября успешно был осуществлен третий забор проб грунта.
- 29 декабря 2021 г. ровер обнаружил в кратере органику.
- 30 марта 2022 г. марсоход помог установить разницу в скорости звука на Земле и на Марсе.
Марсоход работает совместно с марсолетом
Во время миссии Perseverance сопровождает легкий дрон Ingenuity. Технически это вертолет соосной схемой типа «камовских». Размах его лопастей 1,2 метра, вес — всего 1,8 килограмма. Скорость вращения лопастей составляет до 40 оборотов в секунду.
Такие огромные размеры и скорость вращения нужны потому, что атмосфера Марса по плотности в 100-150 раз уступает земной. Эксперименты в гермокамере показали, что при меньших параметрах аппарат там просто не взлетит.
Чтобы не оставить Ingenuity без заряда, его отпускают от марсохода не более чем на 100 м. Однако для будущих миссий ситуация может несколько измениться. В случае изучения спусков в лавовые трубки Марса дрон потенциально почти незаменим.
Дело в том, что роботы исключительно плохо двигаются по сложным наземным поверхностям. Это обстоятельство погубило немало марсоходов даже на равнине. Полет дрона — сравнительно однородное занятие, где даже без человеческого интеллекта выживание аппарата более вероятно.
Первый пробный полет вертолета «Изобретательность» состоялся 19 апреля 2021 г. Летная зона по форме напоминала небольшой гоночный трек. Во время первого запуска вертолет поднялся на высоту около 3 м, завис над поверхностью в течение 30 секунд, сделал оборот вокруг своей оси на месте, а затем приземлился.
За все время работы на марсе вертолет Ingenuity совершил 27 полетов. Самые значительные результаты его работы:
- 30 апреля 2021 г. марсолет совершил свой четвертый, самый сложный полет. Он сделал 60 фотографий с помощью навигационной камеры, направленной вниз, и пять снимков — с помощью 13-мегапиксельной цветной камеры. JPL доказала, что полёты в марсианской атмосфере вполне возможны и теперь переходит к демонстрационной фазе, во время которой постарается понять, как наблюдение с воздуха и другие технические возможности подобной аппаратуры смогут помочь в будущих миссиях.
- В рамках 26-го полета Ingenuity заснял место падения обломков теплового щита спускаемого модуля и парашюта марсохода Perseverance. Эти снимки могут помочь в разработке более безопасных способов посадки космических аппаратов на Красную планету, которые планируются в перспективе.
- 23 апреля 2022 г., в рамках 27-го полета марсолет провел съемку интересного хребта вблизи дельты древней реки в кратере Езеро. Снимки помогут поближе рассмотреть наклонную поверхность геологического образования.
Вопросы и ответы
Отправить людей в космос гораздо сложнее, чем роботов. Даже роботов посылать очень трудно — только около 40% из тех, что были отправлены на Марс, благополучно приземлились. И это становится еще сложнее, если учесть все дополнительные вещи, которые ученым нужно будет отправить, чтобы обеспечить безопасность и сохранность жизни как во время полета, так и после приземления на планету.
Учитывая большой вес марсохода, было бы опасно использовать воздушные подушки для его приземления. Поэтому ученые применили «небесный кран» — специальное устройство для спуска ровера на поверхность. Посадочная система опустила марсоход на его колеса, отсоединила тросы и улетела на большое расстояние от посадочной площадки, чтобы не подвергать опасности Perseverance. У крана нет никаких подушек безопасности, и при столкновении с поверхностью планеты он разбился. На этом его короткая, но важная задача завершилась.
Perseverance почти наверняка сделает какое-то интересное открытие — каждый марсоход, который работал на Красной планете, сделал это. Прежде всего ученые надеются, что новый марсоход сможет выполнить главную задачу миссии — найти следы жизни на планете.
