Текст уведомления здесь

Длиннейший бур на Красной планете

Аппарат InSight совершил посадку на Марсе. Теперь он займется тут геофизическими исследованиями

Спускаемый модуль с аппаратом InSight совершил посадку на Марсе. За эту ночь он должен успешно развернуть свои солнечные панели, чтобы инженеры NASA могли приступить к работе, которая впервые предполагает нечто большее, чем просто фотография и изучение камней на поверхности.
Добавить в закладки
Комментарии

InSight оснащен рядом научных инструментов, среди которых отдельного упоминания заслуживают как минимум два.  Первый из них — бур, который позволит ему проделать в грунте скважину глубиной до пяти метров. По земным меркам это более чем скромно (промышленные скважины могут быть глубиной в пять километров), однако все прошлые миссии к Марсу позволяли в лучшем случае соскрести считанные сантиметры с заинтересовавшего исследователей камня. Фреза на марсоходе Curiosity по своим характеристикам ближе к обычной дрели, а «лазерная пушка» на том же аппарате и вовсе не предназначена для прожигания отверстий: ее назначение — испарение крошечного фрагмента горной породы для анализа спектра получившейся вспышки.

Погружение не на сантиметры, а на метры, впрочем, не даст возможности посмотреть на образцы.

Цель InSight не в том, чтобы собрать грунт из слоев поглубже, а в том, чтобы измерить идущий из недр Марса поток тепла.

Эта информация позволит лучше понять строение планеты, особенно вкупе с показаниями второго важного инструмента на борту аппарата — сейсмометра. Сейсмометр будет выставлен неподалеку от InSight при помощи специального манипулятора, но сделает он это не слишком скоро: на всю подготовку к началу полноценных наблюдений выделено несколько месяцев.

Огонь, песок и космическая скорость

«Чердак» уже писал о миссии InSight вскоре после запуска, поэтому в этот раз имеет смысл сосредоточится на другом, менее очевидном моменте — спуске на поверхность планеты. Посадка на Марс как таковая до сих пор может быть охарактеризована как маленькое инженерное чудо, поскольку благополучно добраться до цели удается далеко не всегда, и это намного более сложная задача, чем посадка космических кораблей на Земле.

InSight в сборе. Темный конус сверху — спускаемый аппарат, белый модуль с солнечными батареями — часть, которая сбрасывается примерно за тысячу километров до Марса и которая нужна исключительно во время перелетаNASA

Главная проблема с посадкой на Марс — это расстояние до способных управлять процессом операторов. Управлять спуском так, как это делают космонавты на пилотируемых кораблях, в случае с марсианскими аппаратами просто невозможно — в этом месяце сигнал между Землей и Марсом идет около восьми минут в одну сторону (и увеличивается: противостояние было в конце июля). В сумме на получение обратной связи у вас уходит по 20 минут, а за это время можно либо пролететь мимо планеты, либо упасть на поверхность и разбиться.

При этом аппарат не может просто влететь в атмосферу как угодно: для успешной посадки необходимо выдержать определенный угол, то есть не упасть вертикально, а скорее коснуться атмосферы в ходе движения по очень пологой наклонной линии. Но, что важно, не слишком пологой — тогда капсула с InSight внутри просто отскочит от газовой оболочки планеты подобно тому, как камень может отскочить от поверхности воды.

Для правильного определения угла входа в атмосферу специалисты NASA провели серию измерений скорости аппарата за несколько дней до входа в атмосферу и окончательно скорректировали его траекторию. Далее в дело вступили технологии, отработанные еще при посадке зонда Phoenix, однако говорить о простом повторении предыдущей миссии будет некорректно. InSight не только чуть тяжелее предшественника, но и совершил посадку в месте, которое расположено на большей высоте, следовательно, и без того тонкая марсианская атмосфера была тут еще тоньше. А еще InSight садился в то время и в том месте, где могут быть пыльные бури. Они, конечно, не способны сносить все на своем пути так, как это показано в фильме «Марсианин», однако на скорости несколько километров в секунду даже небольшая горстка песка создает дополнительные проблемы.

Спуск на парашюте диаметром почти 12 метров — следующий этап снижения аппарата. Парашют, впрочем, не в состоянии обеспечить мягкой посадкиNASA/JPL-Caltech

Чтобы справиться с посадкой в таких условиях, инженеры JPL модифицировали конструкцию спускаемого модуля. Они усилили как конусообразный щит, защищающий аппарат от перегрева на начальной стадии спуска, так и парашютные стропы.

Для безопасного приземления требуется окончательно погасить скорость. Для этого InSight за 40 секунд до предполагаемой посадки отбрасывает парашют и опускается на поверхность при помощи ракетных двигателей.

Аппарат, который смог

Больше половины аппаратов, которые должны были совершить мягкую посадку на Марсе, не справились со своей задачей. Часть на Марс просто не попала: советский 2МВ-3 был потерян еще при запуске, а «Марс-96», «Марс-4» и «Марс-7» пролетели мимо планеты. Но больше всего аппаратов разбилось при посадке — «Марс-2», американский Mars Polar Lander, европейские «Бигль-2» и «Скиапарелли». Советский «Марс-3» смог сесть (первым в мире!) и даже передать короткое сообщение, но после этого связь оборвалась, поэтому эту миссию тоже в лучшем случае можно записать в «частично успешные».

Где на Марсе успешно садились космические аппараты (белые), какие из них разбились при посадке (рыжие), а также точки приземления InSight и планируемых «ЭкзоМарс-2020» и «Марс-2020»Viking MDIM2.1 / NASA

Неудачи преследовали не только конструкторов 1960-х, но и специалистов начала XXI столетия. Бортовой компьютер спускаемого аппарата «Скиапарелли» неверно определил высоту — и модуль упал на поверхность на скорости около 300 км/c. Место падения «Скиапарелли» позже удалось найти при помощи спутника Mars Reconnaissance Orbiter с камерой высокого разрешения, и на снимках видно характерное черное пятно от взрыва топливных баков.

Место крушения «Скиапарелли», снимок с Mars Reconnaissance OrbiterNASA

Посадка на Красной планете до сих пор относится к категории сложных операций с большой долей риска. Но успешная доставка InSight к месту работы при помощи разработанных ранее решений внушает оптимизм: возможно, инженерам все-таки удалось переломить ситуацию в свою пользу.

Попутный груз

Помимо сложной посадки на планету миссия InSight примечательна еще одним обстоятельством. Вместе с аппаратом к Марсу прилетели еще и два наноспутника-кубсата. Раньше такие маленькие аппараты — размерами в считанные десятки сантиметров — так далеко не залетали.

InSight под головным обтекателем ракеты везут к стартовой площадкеNASA

Два спутника, MarCO A и MarCO B, покинули Землю вместе с основным модулем, но вскоре отделились и проделали путь до Марса уже самостоятельно. Несмотря на очень скромный размер в шесть «юнитов» (один юнит, 1U — это кубик с ребром 10 сантиметров; MarCO имеют размер 20х10х30 см), эти спутники представляют собой полноценные ретрансляторы для передачи сигнала от InSight к наземным операторам. Поскольку отправка чего-либо к Марсу обходится практически в цену золота той же массы, замена больших коммуникационных спутников малыми является значительным достижением.

Кроме того, наноспутники не только меньше обычных, они еще и собираются практически из стандартных «кубиков». Сейчас такие сборные кубсаты активно используются для самых разных задач на низких орбитах, и под их запуск даже не выделяют отдельную ракету-носитель — их либо доставляют в качестве попутного груза с чем-то большим, либо даже привозят на МКС внутри кораблей снабжения и затем буквально выкидывают за борт. Кубсаты — это массовая технология, которая только что сделала важный шаг — вышла на межпланетный уровень.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

На Марсе забуриться

Зачем запустили аппарат InSight

5 мая 2018 года с калифорнийского космодрома Ванденберг стартовала ракета Atlas V с аппаратом InSight на борту. InSight должен добраться до Марса к концу ноября, чтобы пробурить первую скважину в Красной планете и дать ученым возможность наконец прислушаться к гулу ее недр.
Добавить в закладки
Комментарии

До этого ученым приходилось довольствоваться только поверхностными раскопками. Фреза марсохода Curiosity, самой тяжелой и оснащенной мобильной лаборатории на поверхности Марса, может погружаться в материал всего на пять сантиметров, в то время как InSight способен делать отверстия до пяти метров глубиной. Правда, поднимать потом из сделанной им скважины образцы он не может, но и скважина нужна исследователям совсем для других целей.

InSight в сборочном цеху, в процессе установки теплозащитного экрана. Фото: NASA / JPL-Caltech / Lockheed Martin
InSight в сборочном цеху, в процессе установки теплозащитного экрана. Фото: NASA / JPL-Caltech / Lockheed Martin

Внутрь скважины планируется опустить чувствительные термодатчики, которые измерят поток тепла из глубин планеты, — это нужно для проверки целого ряда гипотез о внутреннем строении Марса. Кроме того, скважина позволит измерить электропроводность грунта и выявить зависимость этой проводимости от частоты переменного тока — последнее поможет уточнить состав лежащих вблизи поверхности горных пород.

Успешное выполнение миссии InSight откроет новую главу в исследованиях Марса — за счет появления данных, полученных совершенно новыми методами в истории исследований Красной планеты. Но кроме термодатчиков и электродов аппарат также будет использовать ряд уже привычных инструментов. Не обошлось, разумеется, и без двух цветных камер того же типа, что и у последних марсоходов. Фотоаппараты имеют очень скромное по земным меркам разрешение матрицы — всего в один мегапиксель, но их электроника рассчитана на работу в жестких марсианских условиях, и предыдущие образцы прекрасно зарекомендовали себя на практике: камера марсохода Opportunity, например, функционирует уже 14 лет, невзирая на перепады температуры и радиацию. [ ... ]

Читать полностью

Эхо воды

Радарные снимки обнаружили на Марсе подледниковое озеро

Подо льдами на Южном полюсе Марса обнаружено озеро. Причем не замерзшее, а из жидкой воды — подобно озерам под антарктическими ледниками на Земле. Открытие сделано при помощи радара MARSIS на борту европейского космического аппарата Mars Express. «Чердак» изучил обе научные статьи, вышедшие сегодня по этому поводу в Science, и поговорил с учеными, чтобы понять, насколько уверенно мы можем говорить о наличии воды и жизни на Красной планете.
Добавить в закладки
Комментарии

Об обнаружении озера сообщила итальянская группа исследователей. Ученые проанализировали данные, собранные с мая 2012-го по декабрь 2015 года, — всего 29 радарных изображений, на которых видна характерная область протяженностью около 20 километров. Подобная картина на Земле наблюдается над подледниковами озерами в Антарктиде и Гренландии, включая озеро Восток под одноименной российской станцией в Антарктике.

Озеро Восток, снимок из космоса. Изображение: NASA / Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio, Canadian Space Agency, RADARSAT International Inc.
Озеро Восток, снимок из космоса. Изображение: NASA / Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio, Canadian Space Agency, RADARSAT International Inc.

Глубина, на которой находится марсианская вода, составляет около полутора километров (против трех с половиной у озера Восток). Поскольку на Марсе существенно холоднее, а слой льда тоньше, температура озера должна быть ниже температуры замерзания пресной воды, однако исследователи указывают, что при высокой концентрации солей в водоеме (что не маловероятно), жидкая форма воды может сохраняться и при такой температуре.

Карта Южного полушария Марса, на которую наложены данные съемки Planum Australe. Цвета соответствуют силе отраженного сигнала, где синим отмечены места, отражавшие сигнал сильнее всего, что позволило ученым предположить наличие воды в этих регионах. Изображение: USGS Astrogeology Science Center, Arizona State University, ESA, INAF. Графическая обработка Davide Coero Borga — Media INAF
Карта Южного полушария Марса, на которую наложены данные съемки Planum Australe. Цвета соответствуют силе отраженного сигнала, где синим отмечены места, отражавшие сигнал сильнее всего, что позволило ученым предположить наличие воды в этих регионах. Изображение: USGS Astrogeology Science Center, Arizona State University, ESA, INAF. Графическая обработка Davide Coero Borga — Media INAF

[ ... ]
Читать полностью

Истина где-то внизу

На Марсе нашли органику и подтвердили сезонные колебания метана в атмосфере. Теперь в поисках марсианской жизни придется копать глубже

Ученые окончательно доказали наличие органических молекул в грунте марсианского кратера Гейла. Теперь мы не только знаем, что 3,5 миллиарда лет назад на этом месте было озеро, а условия сопоставимы с земными в момент зарождения жизни, но и можем говорить о том, что когда-то в этом озере было все необходимое для жизни. А подтверждение сезонных колебаний концентрации метана в атмосфере Марса указывает на то, что его источник находится под поверхностью планеты. Не исключено, что происхождение газа имеет биологическую природу. Но для установления этого нужны скважины посерьезнее.
Добавить в закладки
Комментарии

Сегодня международная группа ученых представила новые результаты исследования осадочных пород из кратера Гейла — 154-километрового ударного образования вблизи экватора планеты. Образцы, собранные марсоходом Curiosity в трех местах неподалеку от посадки ровера, однозначно указывают на наличие сложных органических соединений.

Органика была обнаружена при помощи установленной на борту марсохода Curiosity установки SAM (Sample Analysis on Mars). Внутри этого прибора образец грунта нагревается и выделяет газы, которые пропускаются через хроматограф, разделяются в нем на фракции, а затем попадают в масс-спектрометр — прибор, позволяющий определить соотношение массы ионов с их зарядом. У разных веществ это соотношение разное, поэтому масс-спектрометрия используется для определения состава чего угодно: такие спектрометры используют и в промышленности, и в медицине, и даже для поиска следов запрещенных веществ в багаже авиапассажиров.

SAM перед установкой на марсоходе. Серебристый цилиндр на переднем плане — лазерный спектрометр, который не участвовал в поиске органических молекул, но позволил совершить другое открытие: подтвердить сезонные колебания концентрации метана в атмосфере Марса. Фото: NASA / GSFC / SAM
SAM перед установкой на марсоходе. Серебристый цилиндр на переднем плане — лазерный спектрометр, который не участвовал в поиске органических молекул, но позволил совершить другое открытие: подтвердить сезонные колебания концентрации метана в атмосфере Марса. Фото: NASA / GSFC / SAM

Три года назад команда SAM уже рапортовала об обнаружении органики в грунте кратера Гейла, но они были подпорчены наличием в пробах перхлоратов, что оставляло место для скепсиса. Теперь же и пробы, взятые в других точках кратера, «почище», да и подтверждение это — второе. (Не просто так в 2015 году статья вышла в Journal of Geophysical Research: Planets, а эта — уже в одном из самых престижных научных журналов, Science!) [ ... ]

Читать полностью