Во время космической миссии время - это все. Чтобы любая посадка на другую планету прошла успешно, необходима чрезвычайно сложная и согласована хореография руководителей полетов, пишет Scientific American.
После того, как марсианский ровер «Perseverance» («Настойчивость») уже коснулся поверхности Красной планеты, начинается новый этап «танца» инженеров и ученых. "Perseverance" – преемник миссии "Curiosity"("любопытство"), которая приземлилась на марсианскую поверхность в 2012 году и до сих пор работает. Основная задача нынешней миссии – поиск следов прошлой жизни на Марсе, а также проведение еще нескольких удивительных экспериментов.
Основным источником энергии 1025-килограммового ровера является радиоизотопный термоэлектрический генератор, который получает энергию из полураспада плутония. Это позволит аппарату избежать сценария «смерть от пыли», который погубил его предшественников – зонды «Opportunity» («Возможность») и «Spirit» («Дух»), которые получали энергию только от солнечных батарей.
Как для своей основной миссии, которая продлится один марсианский год (примерно два земных года), "Perseverance" имеет чрезвычайно амбициозные цели, хотя ее продолжительность, вероятнее всего, продлят. Для посадки ровера выбрали очень интересное место – кратер «Езеро» (ударение на первом слоге; название происходит от сербского слова Језеро, что означает «озеро», – прим. перекл.), который когда-то был наполнен водой и в который впадали несколько рек. Основные научные задачи миссии:
- Оценка пригодности Марса для жизни, в том числе поиск мест и условий, в которых может существовать микробная жизнь.
- Поиск биосигнатур, которые могут подтверждать существование жизни на Марсе в прошлом.
- Отбор и хранение проб почв и породы с марсианской поверхности.
- Подготовка к высадке человека на Марсе, в частности тестирование возможности добычи кислорода из марсианской атмосферы.
Для «Perseverance» уже составлен график работы на первые сто дней (правда, нужно учитывать, что марсианский день примерно на 40 минут длиннее, чем день на Земле). Вот что он будет делать в это время.
График работы "Perseverance" на ближайшие 100 дней
Дни 1-10
Сразу после приземления сработали пиротехнические устройства, которые открыли защитные колпаки над линзами фото - и видеокамер. Сразу после этого зонд сделал и отправил на Землю изображение с места своей посадки. Ему в этом помогают марсианские орбитальные станции – «Одиссей» (НАСА) и «ExoMars» (ЕКА). Что потом? Конечно, небольшую передышку, чтобы подзарядить батареи для следующего дня на Марсе, – рассказывает заместитель руководителя проектов миссии Дженнифер Троспер, сотрудница Лаборатории исследования реактивного движения НАСА в Калифорнии.
В течение следующих нескольких дней "Perseverance" будет проверять, все ли его системы работают нормально. Когда Солнце будет находиться в Зените, он определит точное положение Земли на небе Красной планеты, чтобы наладить прямую коммуникацию с контроллерами. Проверяя свои инструменты и системы, «Perseverance» одновременно будет передавать изображения своей окружающей среды. Все эти проверки, по словам Троспер, займут четыре-пять дней.
В дальнейшем роверу потребуется еще примерно пять дней, чтобы перейти от программного обеспечения, которое он использовал во время посадки, на то, с которым он будет работать на поверхности Марса. После этого он протестует свою роботизированную «руку», которой он будет собирать образцы породы и почвы, а также сделает свои первые «шаги» – испытания колесной системы и двигателей. В то же время контролеры миссии будут анализировать изображения с места посадки, чтобы приготовиться к следующему большому тесту – полету на другой планете.
Дни 11-60
Дело в том, что «Perseverance» прибыл на Марс не сам. В его» трюме «спрятан полуметровый дрон "Ingenuity" ("изобретательность"). Оснащенный четырьмя винтами, "Ingenuity" совершит первый в истории аэродинамический полет в атмосфере другой планеты. Его задача – испытать технологии для запуска дронов-разведчиков во время будущих пилотируемых марсианских миссий. Чтобы "Ingenuity" мог взлететь, "Perseverance" сначала должен выбрать относительно ровный участок. Поскольку ровер может преодолевать до ста метров в течение марсианского дня, команда надеется найти его за десять дней на расстоянии до одного километра от места посадки.
Как только нужный участок найдут, «Perseverance» должен выгрузить дрон. Ожидают, что этот процесс будет медленным. Поскольку «Ingenuity» лежит на боку, его нужно аккуратно перевернуть и выгрузить. Сначала дрон получит заряд энергии от ровера, а в дальнейшем будет питаться с помощью собственных солнечных батарей. В теории весь этот процесс, кроме зарядки батарей, длится не дольше десяти минут, но поскольку контроллеры планируют действовать чрезвычайно осторожно, он может растянуться почти на марсианскую неделю, – утверждает Джошуа Ревич, главный инженер «Ingenuity».
Инженеры имеют 30-дневное "окно", чтобы провести пять автономных полетов, каждый из которых продлится не дольше 90 секунд. Полеты сначала будут проходить на малой высоте, но их границы постепенно будут увеличивать – потенциально до нескольких сотен метров. Во время последнего из пяти тестовых полетов аппарат должен самостоятельно найти место посадки и сесть на него, – рассказывает Джошуа Ревич. "Ingenuity" будет взлетать в небо не более одного раза в течение марсианского дня, а между полетами аппарат будет заряжать свои батареи. «Perseverance», со своей стороны, будет делать изображения и, возможно, даже видео полетов.
Дни 61-100
Проведение тестовых полетов будет означать, что фаза испытаний закончилась. После этого "Perseverance" перейдет к своим основным научным задачам. На этом этапе, по словам Кэти Стек Морган, заместителя главного контроллера миссии, «инженеры передадут ключи от ровера ученым». К этому моменту, по ее словам, все научные принадлежности на его борту должны быть испытаны и готовы к работе.
В дальнейшем исследователям предстоит определить, куда отправить ровер. "Я ожидаю, что сначала мы проведем научное исследование поверхности кратера, а затем перейдем к речной дельте», – рассказывает Стек Морган. Ученые предполагают, что на дне кратера присутствует вулканическая порода, которая относительно легко поддается датированию. Ее анализ позволит установить возраст остальных образцов, которые соберет ровер.
"Perseverance" будет оставлять на Марсе образцы породы, упакованные в небольшие цилиндрические тубусы размером с сигару. Исследователи надеются, что будущие миссии будут подбирать эти образцы и отправлять для анализа на Землю.
На борту аппарата также присутствует интересная научная аппаратура. В частности, инструмент MOXIE ("марсианский исследовательский инструмент с кислородом in situ") будет добывать диоксид углерода из марсианской атмосферы и химически перерабатывать его на кислород. Такую технологию, вероятнее всего, будут использовать в предстоящей миссии с астронавтами на борту. Инструмент MEDA («Марсианский анализатор динамики окружающей среды») исследовать погоду на Марсе, а устройство RIMFAX («Радиолокационный визуализатор для марсианского приповерхностного эксперимента») с помощью радара будет искать лед под поверхностью Красной планеты.
После ста дней испытаний – возможно, в середине июля - "Perseverance" перейдет к своей главной задаче – поиску следов жизни на Марсе, которая, возможно, станет самой детальной в истории. Ученые надеются, что его миссия позволит ответить на многие загадки, которые беспокоят человечество.