КосмонавтикаНовости

10 лет исследований! Curiosity преодолевает свое первое десятилетие на Марсе


К югу от экватора Марса находится кратер шириной 150 км, который мы назвали Гейл. Предполагается, что это ударный кратер, образовавшийся между 3,5 и 3,8 миллиардами лет назад, затем покрытый отложениями, впоследствии размытыми марсианским ветром. Согласно нашим сегодняшним знаниям, это место подвергалось марсианскому выветриванию в течение тысяч миллионов лет, вплоть до 6 августа 2012 года. В тот день с неба спустилась тонна металла, которая мягко опустилась на красноватую поверхность кратера. Это был марсоход Curiosity.

Curiosity является так называемым флагманом, то есть входит в тот небольшой круг, который включает самые дорогие, амбициозные и стратегические миссии НАСА. Чтобы придать должный вес этому определению, космический телескоп Джеймса Уэбба, зонд "Кассини" и марсоход "Персеверанс" также относятся к одному семейству.

Миссия была задумана в 2003 году под названием Mars Science Laboratory, когда она появилась в Десятилетнем обзоре Национального исследовательского совета США. Это документ, в котором Национальный исследовательский совет США предлагает, на чем следует сосредоточить усилия по освоению космоса за пределами земной орбиты в течение следующих десяти лет.

Сказано — сделано. К концу 2004 года НАСА уже имело восемь различных предложений по строительству, запуску и эксплуатации Марсианской научной лаборатории. Запуск состоится семь лет спустя, 26 ноября 2011 года, с мыса Канаверал.

Atlas V запускает Curiosity

За более чем 3500 дней пребывания на марсианской поверхности Curiosity с помощью тринадцати научных инструментов (включая камеры) получил огромное количество научных данных. Каковы основные цели, ради которых марсоход был отправлен на Марс? В двух словах:

Изучение климата и эволюции марсианской атмосферы, в частности, циклов воды и углекислого газа
Изучение химического, изотопного и минералогического состава Красной планеты
Оценить, были ли в кратере Гейла условия, необходимые для развития микробной жизни, как мы ее понимаем.

Сообщить обо всех научных открытиях, полученных с помощью Curiosity, было бы невозможно, поэтому ограничимся самыми важными из них. Прежде всего, Mars Science Laboratory доказала, что в кратере Гейла находилась жидкая вода и что внутри нее были органические строительные блоки, необходимые для развития и поддержания возможной микробной жизни, доказательств которой, однако, так и не было найдено.

Если говорить о марсианской атмосфере, то заслуга марсохода Curiosity состоит в том, что мы теперь знаем, что за несколько миллиардов лет она стала тоньше, начиная с самых верхних слоев. Этот процесс также повлиял на наличие жидкой воды на поверхности Красной планеты.

Одно из самых интересных открытий, однако, касается наличия сезонного цикла метана. Хотя многие поспешили приписать причину этого явления существованию микробной жизни, реальность, вероятно, гораздо менее поэтична. На самом деле существуют и другие возможные - и более правдоподобные — объяснения этой вариации, включая взаимодействие между некоторыми марсианскими породами и водяным льдом в подповерхностном слое.

Curiosity не был первым марсоходом, отправленным на Марс, и не является самым долгоживущим. Этот рекорд принадлежит Opportunity с его 5352 марсианскими днями работы. Тем не менее он по-прежнему представляет собой большой прорыв в исследовании Красной планеты и Солнечной системы в целом.

Весом около 900 кг и размером с автомобиль, Curiosity выдерживает суровые марсианские условия даже лучше, чем его предшественники Spirit и Opportunity. Это, безусловно, благодаря радиоизотопному термоэлектрическому генератору RTG, который обеспечивает электроэнергией системы независимо от воздействия солнечного света.

Копии Curiosity, Opportunity и Sojourner в масштабе 1:1

В RTG эффект Зеебека используется для преобразования тепла, выделяемого при распаде радиоактивного изотопа, в электрическую энергию.
Это позволяет марсоходу работать даже в запредельных условиях, например, во время длительных марсианских песчаных бурь, которые оказались фатальными для Opportunity.

Одним из самых революционных аспектов миссии Curiosity, несомненно, был метод, использованный для размещения ровера на марсианской поверхности. Вхождение в атмосферу Марса всегда было и будет одним из самых больших препятствий для исследования этой планеты из-за ее чрезвычайно разреженной, но, тем не менее, существующей атмосферы.

Подобное разрежение отражается в неспособности самой атмосферы адекватно замедлить свободно падающие массы, особенно размером с самоходную лабораторию. Если для Spirit и Opportunity, помимо теплового щита, было достаточно парашютов и подушек безопасности, то для Curiosity пришлось прибегнуть к парашютам и ретророкетам.

Но как можно было сохранить хрупкие приборы на борту в случае пропульсивной посадки до момента касания? Решение было разработано легендарной Лабораторией реактивного движения и получило название Skycrane.

Рендер небесного крана, сбрасывающего Curiosity на марсианскую почву.

Он имеет множество преимуществ, но при этом отличается значительной (и, следовательно, рискованной) сложностью. В двух словах, оболочка, содержащая Curiosity, замедлилась с помощью восьми ретроракет, пока не зависла на высоте около восьми метров над марсианской почвой. Здесь трос опускал ровер до соприкосновения с поверхностью, после чего датчик подавал сигнал на отсоединение от небесного крана, который затем удалялся, чтобы упасть на безопасном расстоянии.

Его использование значительно повысило точность посадки, эллипс неопределенности которой сократился до "всего" 20 х 7 километров. Для сравнения вспомним, что Spirit и Opportunity пришлось довольствоваться эллипсом посадки размером 150 х 20 км. Этот невероятный шаг вперед позволил разработать полностью автономную систему. Это было связано с тем, что расстояние до Земли не позволяло совершать маневры в режиме реального времени, которые могли осуществляться только благодаря данным, получаемым с помощью огромного количества датчиков.

Уже на ранних стадиях входа в атмосферу, когда марсоход еще был защищен аэрооболочкой, система управления постоянно корректировала траекторию спуска, правильно ориентируя центр тяжести всей капсулы.

Этот метод, уже использовавшийся при повторных входах в атмосферу во время полетов "Аполлона", еще не нашел применения в межпланетной миссии. Он использует несоответствие между центром тяжести капсулы и ее осью симметрии. Это приводит к возникновению силы, которая, будучи соответствующим образом ориентированной с помощью подруливающих устройств, позволяет минимизировать отклонения от оптимальной траектории.

Полностью аналогичная система также была использована в 2021 году для посадки марсохода Perseverance. В тот раз технологические достижения позволили еще больше уменьшить размер посадочного эллипса до 7,7 х 6,6 км.

Конечно, эти десять лет на Красной планете не обошлись без своих недостатков. Главная проблема, с которой столкнулся Curiosity, - это износ его шести колес, которые к концу февраля 2022 года уже проехали более 27 километров.

Состояние одного из колес Curiosity, увековеченное 27 января 2022 года.

До рекорда Opportunity в 45 километров еще далеко, но колеса, похоже, являются главной угрозой для долгосрочного продолжения деятельности Curiosity.

На данный момент невозможно сказать, как долго еще Curiosity сможет продолжать свою деятельность. Несомненно, то, что его вклад в наши знания о Марсе и планетарные исследования уже намного превзошел даже самые оптимистичные ожидания.

НАСА уже приняло меры предосторожности для сохранения своих драгоценных колес в надежде максимально отсрочить дату вывода из эксплуатации этой самоходной лаборатории. В основном, они включают в себя тщательную оценку ежедневного маршрута ровера, чтобы избежать особо пересеченной местности. Только время покажет, сколько еще осталось жить Curiosity, но одно можно сказать наверняка: несмотря на разницу в возрасте, его имя навсегда останется связанным с именем кратера Гейла.

Подписывайтесь на нас
Back to top button