6 августа 2012 года на поверхность Марса в пределах кратера Гейла десантировалась марсианская научная лаборатория (МНЛ), размещенная на марсоходе Curiosity («Любопытство»). В следующие 23 месяца МНЛ, содержащая 10 научных приборов общим весом 80 кГ, будет изучать поверхность планеты, химический и фазовый состав ее горных пород, вариации метеорологических параметров, искать следы жизни, а также оценит возможность высадки на «красную планету» человека.
В ходе прямого эфира из NASA астронавт Джон Грюнсфилд назвал миссию Curiosity «самым важным космическим проектом десятилетия». Впервые за многие годы детальные исследования поверхности четвертой планеты Солнечной системы ведутся с целью поиска следов примитивной жизни в настоящем или прошлом. МНЛ — самая массивная и самая дорогая в истории ($2,5 млрд) межпланетная станция, а сам Curiosity — самый большой и тяжелый планетоход, напоминает The Washington Post. Продолжительность миссии -1 марсианский год (около двух земных лет).
О конструктивных особенностях американского ровера нового поколения, отличиях от существовавших ранее марсоходов и о том, какую миссию он должен выполнить, рассказал недавно интернет изданию http://postnauka.ru научный сотрудник ГАИ им. П.К.Штернберга МГУ Владимир Сурдин. В его достаточно детальном рассказе выделяются семь основных моментов.
1. Три предыдущих марсохода были также американскими: маленький «Sojourner» и два средних – «Spirit» и «Opportunity». Все три, по сути, являлись геологическими исследовательскими аппаратами, там не устанавливалось анализаторов биологического вещества. На двух последних были размещены видеокамеры, которые показывали геологам структуры горных пород с хорошим пространственным и не плохим спектральным разрешением, которые позволяют – ненадежно, но, по крайней мере, на глаз – выделить тип наблюдаемой горной породы. На всех трех были анализаторы химического состава минералогической структуры. Основная задача состояла в том, чтобы понять, была ли вода в тот момент, когда формировался грунт, по которому ездит марсоход. И это как будто удалось – нашли породы, которые могут формироваться только в присутствии воды. По крайней мере, так происходит на Земле. Наверное, и на Марсе так происходило, т.е. косвенно подтвердилось, что на Марсе когда-то была жидкая вода.
Довольно хорошо исследовался климат планеты, восемь лет непрерывно проводился мониторинг климатических параметров на последних двух – «Spirit» и «Opportunity». Было установлено, что на Марсе очень сильно меняется в течение года скорость ветра, плотность атмосферы.
2. «Curiosity» – крупный аппарат, на Земле он весит 900 кг; по массе он даже превзошел наши «Луноходы». У «Curiosity» в десять раз больше, чем у его предшественников, научная нагрузка – просто масса научного оборудования. Поэтому на нём гораздо более продвинутые приборы. Например, туда впервые поставили дистанционный анализатор химического состава, т.е. будет исследоваться не только то, до чего дотянется механическая рука (она всего-то двухметрового выноса). Там установлен инфракрасный лазер, который будет стрелять коротким импульсом в породу, испарять её, а спектрометр по анализу спектра образовавшейся плазмы будет определять элементный состав исследуемой породы. Теперь можно получать информацию о химсоставе участков поверхности Марса, находящихся на высоких склонах и в глубоких провалах в пределах 12 метров от МНЛ. Это значительно расширяет диапазон исследований.
По сути это первая машина, которая будет исследовать не двумерный Марс, а трёхмерный. Она сама может хорошо лазить, у неё очень высокая вездеходность. Предполагается, что она полезет в гору и, может быть, даже поднимется на несколько километров вверх по горе, выполняя трехмерное сканирование, что очень важно.
3. Теперь на подвижном аппарате есть биологическое оборудование для поисков существующей, либо существовавшей когда-то жизни. Это произошло впервые, ни на одном ровере таких приборов не было. Они побывали на Марсе только один раз, когда американцы в 1976 году посадили два «Викинга» – на них располагался биологический комплекс, но он показал, что поверхность там стерильная. На «Curiosity» мощное оборудование, работающее на других принципах, способное очень точно анализировать не только химический, но и молекулярный состав вещества, которое марсоход поместит внутрь себя с помощью руки-манипулятора и сможет распознавать даже обрывки молекул. На нём есть хроматограф, есть рентгеновские приборы для исследования спектра и структуры минералов, есть масс-спектрометр, который тоже будет измерять молекулярный состав. Если когда-то на Марсе были сложные органические молекулы, и от них остались кусочки, то их можно будет зафиксировать. Еще на нём есть газовый изотопный анализатор. Дело в том, что живые существа и геологические процессы могут производить одни и те же химические вещества (скажем, газы: CO2 или метан), но с разным изотопным составом. В процессе метаболизма, продукты жизнедеятельности могут иметь определенные особенности изотопного состава.
4. На «Curiosity» установлен крупный комплекс из 17 видеокамер – ничего подобного еще никогда не было. Никто же никогда не вел киносъемку, всегда передавали статические фотографии, а у этого марсохода в high definition 10 кадров в секунду будет – нормальное телевизионное изображение. Сам он не может прямо на Землю передавать большой поток информации, у него слабенький передатчик. Он только техническую информацию по капелькам передает. Но раз в сутки, когда над ним пролетает один из американских орбитальных аппаратов (их там два сейчас работает – «Mars Odyssey» и «Mars Reconnaissance Orbiter»). Вот когда один из них пролетает над «Curiosity», тот сбрасывает на спутник за несколько минут всё, что за целый день записал себе в память. А спутник уже передает нам: у него очень мощный канал, антенна, узко направленная на Землю.
5. На руке-манипуляторе, которая будет вытягиваться на 2-2.5 метра, есть мощный комплекс разных геологических приборов. Сверла, тёрки, скребочки и микроскоп довольно хороший. Он примерно как десятикратная лупа. Т. е., это хорошая геологическая лупа, с ее помощью можно будет приближать камни, освещать – там есть несколько источников света, даже ультрафиолетовый, – и для геолога это все равно, что он как бы ходит с лупой, подносит к своему носу камушки и рассматривает их через неё. Видит, как там блестят кристаллы, какие там поверхности, какие цвета. Примерно это же было на предыдущих двух аппаратах, но не такое качественное, попроще. А рука будет сверлить камушки, истирать в пыль, эту пыль будет загружать внутрь самого аппарата, и там, в автоматических лабораториях уже эта пыль будет исследоваться на минеральный состав, её будут облучать альфа-частицами и рентгеном, чтобы провести химический и рентгено-структурный анализы. В общем, это нормальный лабораторный комплекс для изучения химических и структурных свойств изучаемых минералов и горных пород.
Впервые на марсоходе в качестве источника электропитания использовали не солнечные панели, а ядерный источник тепла. Там плутоний-238 распадается и греет его примерно с такой мощностью, как двухкиловаттный электрочайник. По сравнению с предыдущими марсоходами этот – просто гигант. Производит 125 ватт электричества, на все его моторы, все приборы энергии хватит с лихвой. А ещё – чтобы не дать ему замерзнуть, ведь на Марсе по ночам холодно и многие системы марсохода требуют довольно стабильной температуры, особенно научные приборы. Вот этот генератор еще и тепло им будет давать в ночное время, что тоже очень важно. Его хватит лет на 20-35. Радиоактивный элемент постепенно теряет мощность, но период его полураспада – 88 лет, так что, если все хорошо пойдет, несколько десятков лет марсоход сможет проработать.
6. На марсоходе стоит очень хороший российский прибор – детектор альбедных нейтронов (ДАН). Альбедных – это значит отраженных. Что он делает? Он будет облучать поверхность под марсоходом: на глубину примерно одного метра, будет испускать нейтроны и получать часть из них обратно в виде отраженных от атомов грунта. Если нейтрон натыкается на тяжелую частицу – ядро кислорода, углерода или железа, – то он отскакивает как мячик от стенки. А если нейтрон ударяет по легкому атому, по атому водорода, то уже не отскакивает – как если мячик ударяет о мячик.
Когда фиксируется меньше отраженных нейтронов, это значит, что у нас на глубине от поверхности до одного метра (дальше не просматривается) находится какое-то легкое вещество, содержащее, скорее всего, атомы водорода. Ну, а что может быть с атомами водорода? Вероятнее всего, вода! Таким образом, судят о наличии слоёв льда под поверхностью, о вечной мерзлоте. И это очень интересно. До сих пор этим занимались только с орбиты, но с орбиты видны только большие площади, а сейчас будут впервые вдоль трассы метр за метром прощупывать. Если вдруг увидят, что очень много воды под колесами, то могут остановиться и этой механической рукой покопать. Может быть, доберутся до слоев воды и проанализируют ее состав, это вообще будет замечательно. Похоже, что она может быть не очень глубоко. Предыдущий американский аппарат «Феникс» четыре года назад сел в высоких широтах, примерно на широте нашего Мурманска. Там на Марсе что-то похожее на тундру. Копнув примерно сантиметров на 5-7, он разгреб своей «рукой» слой снега. Но это в тундре, а «Curiosity» находится сейчас практически на экваторе. Вряд ли там под поверхностью на глубине пять сантиметров будет лежать лед, потому что на экваторе Марса бывает тепло, до 15-20 градусов тепла. Но, если аппарат копнет сантиметров на 30-40, то там уже, скорее всего, температура будет ниже нуля, и днем и ночью, поэтому там лед может сохраниться. Это было бы здорово, потому что изотопный состав воды говорит об ее истории, откуда она взялась, какая была атмосфера, куда она пропала.
7. Место для посадки Curiosity выбрали очень интересное. Это метеоритный кратер, он носит имя австралийского астронома-любителя Вальтера Гейла. Кратер любопытен тем, что у него очень низко по отношению к окружающей поверхности расположено дно. Такое впечатление, что когда-то, когда воды на Марсе было много, внутренность этого кратера была озером. Кратер большой – 150 километров в диаметре, и в центре этого кратера расположена высокая гора – обычная для метеоритных кратеров центральная горка.
«Spirit» и «Opportunity» только по ровным поверхностям бегали, по песочку. А тут, если марсоходу удастся поползать по структуре кратера, он слой за слоем проанализирует глубокую историю Марса.
К сказанному В. Сурдиным можно добавить, что для измерения вариации погодных условий на марсоходе установлена станция мониторинга окружающей среды (Rover Environmental Monitoring Station), которая измеряет давление, температуру атмосферы и поверхности, скорость ветра и мощность ультрафиолетового излучения.
Как рассказал заместитель руководителя миссии Ашвин Васавада из Лаборатории реактивного движения NASA, марсоход уже успел передать на Землю снимки, на которых видны русла древних марсианских рек. По словам Васавады, «команда проекта с нетерпением ожидает начала научной программы». После того, как вторая половина проверки оборудования марсохода будет завершена, он двинется к горе Шарпа, расположенной в центре кратера Гейла.
Будем надеяться, что основательно снаряженный аппаратурой для выполнения комплексных геолого-биологических исследований новый марсоход Curiosity в полной мере удовлетворит любопытство землян в отношении геологического (марсологического?) строения четвертой планеты и возможности существования на ней жизни сегодня и в прошлые «марсологические» периоды.
Смолянский П.Л.,отдел перспективного развития ИВЦ ВСЕГЕИ
Источники: http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2012-237&cid=release_2012-237#1
http://postnauka.ru/faq/3858 ; http://www.vedomosti.ru/tech/news/2542761/marsohod#ixzz22krGd4pN
http://www.infox.ru/science/universe/2012/08/14/Spyecialistyy_utochn.phtml
P.S. Цветные панорамные снимки, полученные аппаратурой марсохода Curiosity, доступны в галерее снимков на сайте NASA: http://1.usa.gov/P7VsUw . Некоторые первые снимки миссии можно посмотреть на http://www.nasa.gov/mission_pages/msl/multimedia/gallery-indexEvents.html (обратите внимание на то, что некоторые участки общего вида, содержат россыпную марсианскую «гальку»).
