MarsExplorationRover– это знаменитая программа NASA, направленная на всестороннее исследование планеты Марс. В рамках данной программы практически одновременно на поверхность «красной планеты» были доставлены два марсохода – Spirit и Opportunity. В 2012 году, в связи с выходом из строя аппарата Spirit и с постановкой новых научных задач, NASA доставляет на поверхность планеты марсоход нового поколения Curiosity, который ощутимо больше и тяжелее своих предшественников.
Первые шаги по планете Марс: Spirit и Opportunity
Марсоход Spirit опустился на поверхность Марса 3 января 2004 года. Opportunity присоединился к нему уже 25 января того же года. Что касается третьего всемирно известного марсохода Curiosity, то он достиг поверхности Марса 6 августа 2012 года, и сразу же приступил к работе.
Нужно сказать, что Spirit осуществил ряд интересных открытий. В частности, по результатам проб марсианского грунта, сделанных этим аппаратом, учёные смогли выдвинуть гипотезу о том, что в прошлом на Марсе были отличные условия для жизни микроорганизмов. Не смотря на то, что миссия этого марсохода должна была продлиться 90 дней, его использовали свыше шести лет. Связь со Spirit прервалась 23 июля 2010 года.
Opportunity, прибывший на три недели позже, чем Spirit работает до сих пор. Нужно отметить, что именно Opportunity смог найти на Марсе следы целого пересохшего океана. Кроме того, ему принадлежат очень точные измерения различных параметров марсианской атмосферы.
Исследование Марса Curiosity
Марсоход Curiosity – это не просто прекрасный марсианский вездеход нового поколения, но ещё и довольно крупная автономная химическая лаборатория. Основной задачей использования данного аппарата является проведение целого ряда глубоких исследований грунта и атмосферы. Сейчас марсоход занимается изучением геологической истории «красной планеты» в кратере Гейла, где есть возможность работать с глубинными грунтами.
Марсоход, который весит на Земле 900 кг 3 метра длины и 2,7 метра ширины, имеет 3 пары колес диаметром 50 см, способен передвигаться в любом направлении и передавать на Землю данные о проб грунта, снимки с поверхности планеты и другую ценную информацию. Ожидаемое время миссии 1 марсианский год, что равно 687 земных дней.
Первая цель после посадки, которую NASA Curiosity благополучно совершил 6 августа этого года в кратер Гейла диаметром в 150 км, стало путешествие к подножью горы Шарпа. Сама гора имеет высоту 5,5 км. Задача изучить версию воздействия водных потоков, которыми когда-то подвергались склоны горы Шарпа, но на данный момент марсоход на месте посадки обнаружил не так много воды, как того ожидалось по расчетам, всего 1,5%. А ведь предполагали ее наличие от 5,6 до 6,5%.
Основные результаты работы Curiosity состоят в том, что им была определена двухслойность марсианского грунта. Первый, так называемый сухой слой, практически не содержит воды. В то же время, на глубине свыше 40 см. содержание воды составляет порядка 4%.
И вот, получены качественные при помощи наложенных фильтров снимки с марса, который передал марсоход Curiosity. На одном из снимков виднеется подножье горы Шарпа к которой следует Curiosity.
Тем не менее, первые данные настоящей хроники с Марса получены. Температура окружающего воздуха +3 градуса по Цельсию и несколько любопытных снимков, на одном из них хорошо видна гора Шарпа к которой движется марсоход. Правда, достигнет ее он только к новому году на земле, ведь его скорость очень низкая, всего 0,14 км/ч.
(Видео поверхности планеты Марс, переданное марсоходом Curiosity)
Перед тем, как направиться к горе, марсоход NASA Curiosity проверил всю аппаратуру, сделал множество снимков, пошевелил буром и опробовал лазерную пушку, назначение которой не защита от марсиан, а сбор анализа образцов почвы и воздуха на расстоянии.
На данный момент из трёх марсоходов, запущенных в период с 2003 года, на Марсе работают два. За это время сделано множество научных открытий разных масштабов.
Ведущие мировые эксперты полагают, что основой успеха американских марсоходов является умение их создателей учиться на собственных ошибках. Соответственно, каждый новый аппарат становится более совершенным, чем его предшественники.
Любопытный факт. Сотрудники Nasa предусмотрели вариант первого знакомства с "марсианами". Так после приземления, марсоход первым делом обратился с приветствием к пустынной планете голосом директора NASA Чарльза Болдена и переслал на землю песню Will.I.Am.
В течение февраля отремонтированный американский марсоход Spirit резво шел к гребню кратера Боннвилль, а его
двойник Opportunity тщательно исследовал каменный выступ на краю кратера, в который так счастливо угодил при посадке. И нашел очень важную вещь: этот
уголок Земли Меридиана подвергался длительному воздействию воды! Но обо всем по порядку.
МАРСОХОД «SPIRIT»
Как мы помним, с 22 января 2004 первый из пары марсоходов находился на излечении от ошибки в его компьютерном «мозгу». Суть проблемы была в том, что каталог файлов во флэш-памяти, находящийся в основной оперативной памяти, вылез за установленный объем и вызвал многократные перезагрузки компьютера. «Лечение» продолжалось до 4 февраля, когда флэш-память была полностью стерта и отформатирована; перед этим, 1 февраля, станция передала сохранявшиеся на флэшке ценные данные об атмосферных наблюдениях 16 января совместно с европейским аппаратом Mars Express. Гленн Ривз, «архитектор» бортового ПО марсоходов MER в Лаборатории реактивного движения (JPL), заявил: «Мы уверены, что знаем, в чем проблема, и у нас теперь есть процедура, которая, как мы полагаем, позволит обходить эту проблему как угодно долго». Во всяком случае, весь следующий месяц Spirit «бегал» резво и без сбоев.
Грызем базальт науки…
Одновременно с лечением ровер возобновил научную программу. Уже 2 февраля, в 29-е марсианские сутки с момента посадки, он провел второй совместный сеанс наблюдений с Mars Express’ом, а затем проверил спектрометр Mini-TES и приготовился исследовать камень Адирондак. 6 февраля (33-й сол) марсоход пустил в ход на 5 минут шлифовальное устройство и его стальной щеткой стер пыль с поверхности камня. Очищенный участок осмотрели панорамной камерой и микроскопом. Ученые полагали, что Адирондак более или менее чист и свободен от пыли; к их большому удивлению, обработанное место стало значительно темнее. Ночью его изучили двумя спектрометрами – мёссбауэровским MS и альфа-протон-рентгеновским APXS.
7 февраля Spirit в первый раз применил алмазную фрезу RAT и высверлил в поверхности Адирондака аккуратную круглую дырочку диаметром 45.5 мм и глубиной 2.65 мм. 8 февраля ее осмотрели микроскопом и промерили спектрометрами. Анализ подтвердил, что Адирондак – это оливиновый базальт, вероятно, вулканического происхождения.
 |
 |
|
МАРСОХОД SPIRIT НА МАРСЕ |
В этот же день, 8 февраля, а точнее – в 35-й сол, который закончился 8 февраля в 15:41 UTC, ровер Spirit должен был двинуться в путь к кратеру Боннвилль (Bonneville). Так назвали ближайший к месту посадки крупный кратер, гребень которого виднелся в 250–300 м к северо-востоку. Конечно, камни и песок на месте посадки можно было бы исследовать еще несколько недель, но хотелось, во-первых, поскорее добраться до границы выброшенного из кратера материала и, во-вторых, проверить режим быстрого автономного передвижения.
Но сначала нужно объехать с юга посадочную платформу, и первый участок пути длиной 6 м запланировали как раз на «вечер» 35-го сола. Не вышло – как оказалось, все еще был в силе запрет на движение, введенный после аварии 22 января. Лишь 9 февраля, в 36-й сол, Spirit проехал над камнем Адирондак и прошел первые 6.4 м – прошел самостоятельно, используя для выбора пути бортовую автономную навигационную программу и систему контроля препятствий, и добрался до назначенной конечной точки – камня Белый Кораблик.
10 февраля ровер лег на курс 45° и прошел сразу 21.2 м – втрое больше, чем в любой предшествующий день. Но, как оказалось наутро, курс был не очень удачный: тень от мачты панорамной камеры падала как раз на привод остронаправленной антенны. Он замерз, ровер не смог навести антенну на Землю, и утренний сеанс связи сорвался. Лишь днем, когда Солнце согрело механизм, все вошло в норму. Spirit передал снимки Белого Кораблика, изображения и спектрограммы Адирондака.
12 февраля утренний сеанс провели через антенну низкого усиления LGA, не требующую наведения на Землю. Затем Spirit отснял панорамной камерой и микроскопом место ночной стоянки и пошел дальше. За 2 час 48 мин он преодолел расстояние 24.4 м и остановился перед препятствием – забавной группой булыжников под названием Совет Камней, к которой и направлялся. До них, однако, осталось около метра, и 13 февраля пришлось сперва проехать 90 см, а уже затем заниматься съемкой камней и предстоящего участка пути. 14 февраля ровер исследовал микроскопом и двумя спектрометрами гребень и ложбину в принесенном ветром песке. Песчинки оказались очень странные, почти круглые и ровные.
В ложбине залегал более мелкий песок, а на гребне – крупный. Затем он чуть сдал назад, повернулся и приблизился к необычному слоистому камню Мими, который изучил 15 февраля, в 42-й день работы. 16 февраля ровер снял спектрограмму собственных следов в грунте и продолжил движение на северо-восток. Первый «заезд» принес 19 метров (вместо 25 по плану). С этой промежуточной точки Spirit сделал несколько снимков и в послеобеденные часы проехал еще 8.5 м. До гребня кратера, по уточненным данным, оставалось 245 м.
17 февраля был очень продуктивный день: Spirit не только прошел стометровую отметку, но и провел ценные измерения. С утра он промерил спектрометром APXS участок грунта под названием Рэмп-Флэтс, а ИК-спектрометром Mini-TES – небо Марса. Затем настал черед микроскопа и мёссбауэровского спектрометра. Запарковав манипулятор, ровер ушел еще на 21.6 м на северо-северо-восток, до точки Хало; всего же с начала движения он преодолел 108 м и побил рекорд своего предшественника – ровера Sojourner, который в 1997 г. прошел по поверхности Марса 102 м. Скорость передачи данных с ровера была увеличена со 128 до 256 кбит/с.
|
Mars Express – третий ретранслятор 6 февраля в первый раз был проведен двусторонний сеанс связи с марсоходом Spirit через европейскую станцию Mars Express. Ранее такие сеансы проходили только через американские спутники Mars Global Surveyor и Mars Odyssey. Команды для ровера, подготовленные группой управления в Пасадене, были сначала переданы в Европейский центр космических операций в Дармштадте. Оттуда по европейским каналам они были переданы на Mars Express и с него ретранслированы на поверхность. Spirit ответил посылкой информации через свой UHF-передатчик на европейский спутник, а оттуда она через Дармштадт была передана в JPL. Все команды с Земли дошли до ровера, а данные с него – до Земли. Ни байта не было потеряно, не было и повторов. Итак, европейский аппарат доказал возможность своей работы в международной системе ретрансляции. Хотя оба ровера могут «разговаривать» с Землей непосредственно, из 10 Гбит данных, переданных к 19 февраля, 66% прошло через ретранслятор на борту «Одиссея» и еще 16% – через MGS. |
|
MARS EXPRESS - ТРЕТИЙ РЕТРАНСЛЯТОР |
Еще интереснее был день 18 февраля. Ровер исследовал всеми приборами точку Хало и двинулся в лощину Лагуна. В этот день он прошел 19 м в режиме «от точки к точке», с отключенной системой контроля препятствий, а затем еще 3.7 м, выбирая место для работы. Вступив в Лагуну – круглую депрессию, засыпанную мелким пылевидным песком, ровер прокрутил колеса, как буксующая машина, чтобы разрыть грунт, отодвинулся назад и снял кадр спектрометром Mini-TES.
19 февраля он провел там же, изучая необычный грунт и наблюдая его в микроскоп, снимая вал кратера с расстояния 135 м и спектрометрируя атмосферу вместе со спутником MGS. Почва была действительно странной: она прилипала к колесам. Ощущение было такое, что ровер идет по высохшей поверхности соленой лужи, что она много раз расширялась и сжималась – то ли во время таяния и замерзания, то ли просто от колебаний температуры. Верхний слой грунта – корка толщиной от 5 до 10 мм, богатая хлором и серой – вероятно, сравнительно молод. Ученые оценивают его возраст в десятки тысяч лет, в то время как ниже лежит материал, насчитывающий миллиарды лет.
20 февраля Spirit вырыл в грунте канавку глубиной 7–8 см – вращал два часа левым передним колесом, а потом отодвинулся посмотреть, что получилось. С расстояния в 1 м он отснял канавку спектрометром Mini-TES и с расстояния 40 см – панорамной камерой. 21 и 22 февраля ровер осмотрел края и дно канавки микроскопом, а затем – спектрометрами MS и APXS.
На 50-й день работы, 23 февраля, Spirit продвинулся вперед на 18.8 м, а 24 февраля – еще на 30 м. По дороге он останавливался и снимал окрестные камни. К этому дню ровер «намотал» 183.25 м и ушел на 135 м от платформы, достигнув средней точки пути. Перед ним лежала лощина Миддл-Граунд, спуск в которую был слишком крутым, и марсоход пошел налево вдоль гребня. 25 и 26 февраля в несколько приемов, осторожно, он прошел 4.85 м и спустился в лощину. В промежутках ровер снимал Землю над горизонтом Марса, пылевые вихри и магнитную ловушку, на которую оседает железосодержащая пыль.
27 февраля Spirit продвинулся на 3.4 м и подобрался вплотную к очень изящному камню Хамфри, чтобы почистить его. 28 февраля аппарат почистил Хамфри в трех разных точках, ведя попутно измерения и съемки, отошел назад и снял его Mini-TES’ом. Наконец, 29 февраля Spirit вернулся к камню и изготовился его сверлить.
МАРСОХОД «OPPORTUNITY»
Второй ровер, как мы помним, сел точнехонько в небольшой 22-метровый кратер, точнее, закатился в него после 26 прыжков. По краю кратера тянулось многообещающее каменное обнажение, и вообще место оказалось просто удивительным. 31 января Opportunity съехал на грунт, а 3 февраля, на 10-й день, опробовал свой манипулятор. Первым делом, как и Spirit, он изучил грунт прямо перед собой, и первый же кадр микроскопа принес неожиданность: многочисленные почти сферические образования! «Эти детали в грунте не похожи ни на что ранее виденное на Марсе», – объявил Стив Сквайрз, научный руководитель миссии. Другие камушки были с острыми краями, что говорило как минимум о разном их происхождении. Шарики же могли образоваться в ходе аккреции под водой, в результате ударов метеоритов или вулканических извержений.
Мессбауэровский спектрометр нашел прямо «под колесами» ровера оливин – точно так же, как и в точке посадки «Спирита». Первая минералогическая карта окрестностей от Mini-TES показала, что над обнажением камня и под ним гематита больше, а непосредственно перед ровером – меньше. Опять-таки гематит обычно образуется в присутствии жидкой воды… Однако сразу лезть на гребень было как-то нехорошо: сперва нужно осмотреться.
 |
|
1 и 6 февраля камера MOC станции Mars Global Surveyor сняла с высоким разрешением район посадки ровера Opportunity, определенный первоначально по данным радиоконтроля траектории и по посадочным снимкам. Первые орбитальные снимки имели разрешение 1.5 м, вторые – 0.5 м. Уже на кадрах за 1 февраля удалось найти яркую точку в центре кратера – это оказался сам ровер – и увидеть следы касания грунта амортизаторами и места падения парашюта с хвостовым обтекателем и лобового экрана. 30 января и 6 февраля была проведена съемка с использованием нового алгоритма компенсации сдвига изображения; первая не удалась (был заснят район в 3 км от заданного), а вторая получилась частично: кратер с ровером вышел отлично, но элементы посадочной системы в кадр не попали. На снимке угадывается и посадочная платформа, и поднявшийся к гребню кратера ровер. |
|
МАРСОХОД OPPORTUNITY НА МАРСЕ |
На 12-й сол (утро 5 февраля в Пасадене, вечер по Гринвичу) ровер Opportunity продвинулся на 3.5 м в направлении правого конца каменного обнажения, сделав посередине три поворота – два налево и один направо. Здесь собирались было рыть канавку, но нетерпение оказалось слишком сильным! В 13-й и 14-й день, с трудом поднимаясь по 13-градусному склону и проводя измерения по дороге, марсоход подошел к точке, названной Гора Камень. 8 февраля, в 15-й день, он увидел в микроскоп детали этого камня и «обнюхал» его спектрометрами. И опять удивительное открытие: небольшие серые сферические образования, выступающие между слоями камня («как изюм в булке») и лежащие вблизи него на грунте. Выступают они в разной степени и, вероятно, оказались на поверхности в результате выветривания – в данном случае «шлифовки» камня ветром с пылью.
9 февраля Opportunity выглянул за край кратера и увидел свой парашют и обтекатель на абсолютно ровной и пустой поверхности. По ней можно ехать быстро и далеко… только вот куда?
Ровер прошел 4 метра налево вдоль камней, борясь с осыпанием грунта в кратер и снимая обнажение крупным планом. В 17-й день (10–11 февраля) он добрался до точки Браво и в 18-й сол должен был дойти до Чарли, но остановился: сбойнули манипулятор, который не смог повернуть запястный сустав на заданный угол, и мачта с камерой, которая неправильно восприняла команду. В тот же день обе проблемы были разрешены, и на 19-й день (12–13 февраля) ровер дошел до точки Чарли, до левого края камней. Кадры микроскопической камеры принесли новую неожиданность: в грунте были найдены тонкие волокна длиной до нескольких миллиметров. Знать бы еще, не с амортизаторов ли посадочного устройства эти ниточки…
13–14 февраля Opportunity должен был переместиться на Гематитовый склон (как нетрудно догадаться, особенно богатый гематитом), но утром, получив команду на микроскопическую съемку, отверг ее: «Не по нутру мне это движение». Как следствие, движение было отложено на сутки, а ровер проводил съемки.
На 21-й день марсоход прошел 9 м, сделал в конце разворот на 180° и провел первую ночную съемку ИК-спектрометром. На 22-й день, 15–16 февраля, он
обследовал новое место и провел совместные спектральные измерения атмосферы с MGS. Наконец, на 23-й день ровер начал рыть грунт: затормозив пять колес
из шести, он стал вращать левым передним: взад-вперед, взад-вперед, и так 6 раз в течение 22 минут. Получилась канавка в 9–10 см глубиной,
шириной 20 см и длиной 50 см.
«Вчера мы вырыли на Марсе отличную большую дыру», – сказал специалист группы планирования роверов Джеффри Бесядецки. За три следующих дня (17–20 февраля)
Opportunity внимательно осмотрел ее микроскопом в пяти разных местах и отспектрометрировал в двух. Специалисты отметили клоковатую текстуру грунта
в верхней части канавки и яркий цвет на дне. Были найдены яркие округлые камешки и грунт настолько тонкого «помола», что даже микроскопическая камера не
могла увидеть отдельные крупинки. «То, что мы видим внизу, отличается от того, что прямо на поверхности», – удивлялся д-р Альберт Йен из JPL (он, кстати,
несколько раз пытался попасть в отряд астронавтов). Данные спектрометров еще нужно осмыслить.
В 26-й сол ровер объехал канавку и посадочную платформу, прошел 15 м и вернулся на каменное обнажение, к куску коренной породы, выбранному на этапе
предварительной разведки и названному Эль-Капитан. Солы с 27-го по 29-й были посвящены детальной съемке камня и окрестностей и исследованию его
минерального и элементного состава. Только за 28-е сутки Opportunity сделал 46 снимков Эль-Капитана микроскопической камерой. Микроструктура камня
оказалась удивительной: весь он «избуравлен» длинными канавками и тонкими щелями.
23–24 февраля, в свой 30-й сол, ровер подзарядил батареи (да, удаление Марса от Солнца начинает сказываться!), высверлил за два часа точку
«МакКиттрик-средняя» в зоне Эль-Капитан на глубину 4 мм и вставил в дыру спектрометр APXS.
На следующий день на его место был вдвинут мёссбауэровский спектрометр, который провел два 24-часовых цикла измерений подряд. В кружочек
«фрезы» попал небольшой шарик – ровный такой внутри… Впрочем, микроскоп заснял и расколотый шарик, откровенно слоистой структуры.
26–27 февраля ровер снял круговую панораму и перенацелил свой инструмент на точку «Гваделупа» все того же Эль-Капитана, а в следующий, 34-й
сол высверлил вторую дырку. И опять в нее по очереди уткнулись микроскоп и оба спектрометра. Дело в том, что вышележащие и нижележащие
слои отличались структурой и уровнем выветривания и их было необходимо сравнить.
А Opportunity в очередной раз выглянул «наружу», и его панорамная камера увидела странную серебристую полосу – похоже, Солнце отражалось так от гребня
Восточного кратера в 600 м от ровера. Из чего же состоит этот гребень? И не туда ли надо идти? Еще недели 2 ровер должен провести на краю
кратера, а потом он выберется на равнину.
Естественно, такое внимание к зоне Эль-Капитан не было случайным! 2 марта на специально и срочно организованной пресс-конференции в штаб-квартире NASA
профессор Стив Сквайрз, д-р Джон Гротцингер, д-р Бентон Кларк и их коллеги объявили следующие сенсационные результаты. Камни в районе посадки
Opportunity на равнине Меридиана подвергались длительному воздействию жидкой воды. «Она изменила их текстуру, она изменила их химию», – сказал
Сквайрз. Спектрометр APXS нашел в образцах очень высокое содержание серы, по-видимому, в форме солей – сульфатов магния и железа. Были
также найдены элементы, которые могут образовывать хлориды и бромиды. На Земле такое количество солей указывало бы на образование породы в воде или
на длительный с ней контакт. Содержание серы растет с глубиной, а следовательно, и состав солей. Такое бывает при испарении. В этих же камнях
мёссбауэровский спектрометр нашел минерал ярозит – гидратированный сульфат железа. Он указывает на вероятное нахождение породы в кисло-соленом водоеме или
горячем источнике.
Обычная и микроскопическая съемка камня Эль-Капитан выявила три вида деталей, также свидетельствующих о водной истории. Это извилистые щели длиной
порядка 10 мм и шириной до 2 мм со случайной ориентацией – места, где первоначально залегали кристаллы солей, впоследствии либо растворившиеся в менее
соленой воде, либо исчезнувшие в результате эрозии. Это слои, лежащие под углом к основным слоям породы, которые могут возникать под действием
ветра или воды. Их малые размеры и, возможно, вогнутые формы говорят в пользу именно водного происхождения.
Наконец, это видимые в камне округлые частицы («сферулы», «шарики»), не испытывающие концентрации к определенным слоям, а потому вряд ли связанные с
метеоритным ударом или вулканизмом. Очевидно, это все-таки конкреции, образующиеся из раствора вокруг тех или иных «затравок». Очень вероятно, и
попытаться доказать это – ближайшая цель ученых, что найденные ровером породы не просто находились долгое время в воде, но образовались как
обычная осадочная порода на дне соленого озера или моря. В любом случае уже доказано: в точке посадки Opportunity условия когда-то давно были намного
благоприятнее для жизни. Теперь нужно будет узнать: была ли эта жизнь?
Освоение Марса – непростой процесс. И начало ему должны положить вовсе не люди, а марсоходы – полностью автономные аппараты, способные не только перемещаться по поверхности планеты, но и проводить различные исследования и передавать все полученную информацию на Землю.
Такой подход к освоению Марса люди применяют довольно давно, и сейчас благодаря марсоходам об этой планете известно очень много.
Самыми первыми были советские аппараты – Марс-2 и Марс-3, достигшие планеты в 1971 году. Однако им очень не повезло – посадка происходила в условиях сильной пылевой бури и Марс-2 27 ноября 1971 года разбился при посадке. Марсу-3 удалось приземлиться 2 декабря, и он начал передавать даже картинку, но длилось это всего 14.5 секунд, после чего связь прервалась и что там случилось, до сих пор неизвестно. Однако миссия не была полностью провалена – орбитальная станция продолжала работать почти год и присылать массу важнейших данных о планете.
Так выглядел советский аппарат Марс-3
Любопытно, что ученые в то время знали о поверхности Марса настолько мало, что было непонятно, как по ней передвигаться. Поэтому советские марсоходы были снабжены подобием лыж – на случай, если Марс покрыт песком, снегом или льдом.
Миссия Viking
Викинг-1 – первый успешно приземлившийся, или примарсившийся на Марсе аппарат. Он был запущен НАСА 20 августа 1975 года, а приземлился 20 июля 1976 года. Он передал первые удачные снимки непосредственно с поверхности планеты, и люди впервые увидели марсианские ландшафты, притом в цвете.
Миссия состояла из собственно спускаемого аппарата и спутника, который остался на марсианской орбите. Этот спутник проработал до 7 августа 1980 года, а спускаемый модуль – до 11 ноября 1982 года. В итоге при обновлении программы и перезагрузке системы была допущена ошибка и аппарат навсегда замолчал.
Викинг на Марсе
Был еще и Викинг-2, который приземлился в то же время на другой стороне планеты. Этот аппарат проработал 4 года, пока его аккумуляторы полностью не израсходовали свой ресурс.
Викинги – первый реально удачный шаг в освоении Марса, сделанный еще в 70-х — 80-х годах.
После Викингов наступило некоторое затишье в изучении и подготовке к освоению Марса. Наконец, в 1996 стартовала ракета Дельта-2 с аппаратами миссии Mars Pathfinder. В итоге на Марсе оказался марсоход Sojourner, который был подвижной частью самой станции Mars Pathfinder. Он съехал с нее и стал работать на местности, в то время как основная станция была неподвижной.
В процессе работы марсоход передал на Землю много фотографий и данные спектрометрии, что позволило лучше разобраться с химическим составом марсианского грунта. Также изучалась атмосфера и изменения температуры.
Несмотря на малые размеры – марсоход Sojourner по габаритам можно сравнить разве что с микроволновкой на колесах, он дал много ценной информации, и проработал он 3 месяца, хотя планировали максимум месяц. Выход из строя, как предполагается, произошел из-за выработанного ресурса батарей – энергия использовалась в том числе для обогрева оборудования в марсианские ночи, без чего быстро вышла из строя.
Марсоход Sojourner изучает камень
Любопытно, что в книге-бестселлере Энди Вейра «Марсианин» главный герой Марк Уотни отправляется в путешествие к Патфайндеру и забирает с собой марсоход Соджорнер, чтобы установить с его помощью связь с Землей.
Программа Mars Surveyor 98 – неожиданный провал
Эта программа НАСА стартовала 3 января 1999 года и предусматривала два режима работы. Аппарат Mars Climate Orbiter должен был изучать планету, находясь на орбите, и служить ретранслятором для передачи данных на Землю со второго аппарата. Mars Polar Lander должен был спуститься на планету. Кроме того, на спускаемом модуле имелись зонда-пенетраторы, которые на большой скорости должны были вонзиться в поверхность планеты и передать данные о составе грунта.
Добравшись до Марса 23 сентября, аппарат Mars Climate Orbiter потерпел аварию при выходе на орбиту вокруг планеты.
3 декабря второй аппарат – Mars Polar Lander, вошел в атмосферу для посадки, и больше на связь не вышел. Поиски сигнала в течении полутора месяцев, в том числе с межпланетной станции, результата не дали. По итогам этого провала в дальнейшем было решено отказаться от такого метода исследования, когда используется два аппарата в связке – спускаемый и орбитальный. Неудача одного губит всю миссию.
Причинами провала программы Mars Surveyor 98 считают спешку при её подготовке и недостаточное финансирование – оно было минимум на 30% меньше, чем требовалось.
Beagle – 2 – еще одна неудача
Посадочный модуль Бигль-2 был разработан британскими учеными, а название ему было дано в честь корабля, на котором путешествовал Чарльз Дарвин. Миссия «Марс-экспресс» стартовала в 2003 году, но завершилась полной неудачей – модуль сел на Марс, но связь с ним не состоялась.
Лишь в 2015 году, спустя 12 лет, на снимках, сделанный одним из орбитальных аппаратов НАСА, Бигль-2 был опознан и стало понятно, почему он не вышел на связь после посадки. Солнечные батареи модуля должны были раскрылись полностью, чтобы радиоантенна могла принимать команды со спутника-ретранслятора и передавать данные. Однако панели раскрылись лишь частично, загородив антенну, и аппарат не смог ничего принять или передать, превратившись в очередной памятник.
Марсоход Spirit
2004 год для НАСА был триумфальным в плане изучения Марса. Сразу несколько запущенных марсоходов успешно достигли Марса и также успешно выполнили свои задачи, а некоторые из них и сейчас работают.
Марсоход Спирит сел на планету 4 января 2004 года, и планировалась его работа в течении 90 солов, за которые ему нужно было преодолеть около 600 метров. Однако на деле марсоходу помог ветер, сдувавший пыль с солнечных батарей, благодаря чему выработка электроэнергии стала эффективнее, чем планировалось. В итоге Спирит вместо 600 метров преодолел 7.73 км и проработал до 22 марта 2010 года – более 6 лет!
В последнее время своей работы марсоход использовали как стационарную платформу, так как 1 мая 2009 года он застрял в дюне и вызволить его оттуда не смогли. Несмотря на это, марсоход оставался на связи и продолжал исследования, хотя перемещаться не мог. 22 марта 2010 года марсоход окончательно замолчал, хотя еще целый год специалисты пытались наладить с ним контакт.
Любопытно, что название «Спирит» марсоходу дала русская девочка, которая родилась в Сибири, но была удочерена американцами. Когда НАСА проводило конкурс, это название победило.
Марсоходы Sojourner (маленький), Opportunity (средний) и Curiocity (большой)
Марсоход Opportunity
Марсоход Оппортьюнити сел на поверхность Марса 25 января 2004 года, через 3 недели после Спирита, но по долготе это место было смещено на 180 градусов. Этот марсоход по конструкции практически идентичен Спириту, то есть их можно считать близнецами. В отличие от Спирита, Оппортьюнити нигде не застрял (был один случай, но его удалось освободить), и продолжает работать до сих пор, побив все рекорды по долгожительству среди всех марсоходов.
Оппортьюнити – один из наиболее совершенных марсоходов. Он снабжен мощным компьютером (по меркам 2003 года), имеет отличную конструкцию, прекрасное программное обеспечение и множество оборудования. Например, когда марсоходу приказывают двигаться к какой-либо точке, он проводит анализ местности на наличие опасных и труднопреодолимых мест, затем делает снимки двумя камерами и на основе стереоизображения определяет наиболее легкий маршрут. Этот процесс периодически повторяется, и напоминает работу обычного зрения.
Работа марсохода была рассчитана на 90 солов (92.5 земных дня), а проработал он 15 лет. Данные, переданные им, бесценны. За неоценимый вклад в науку именем этого марсохода даже назвали астероид.
Дополнение: 13 февраля 2019 года миссия Opportunity была прекращена. Марсоход с 18 июня 2018 года не выходил на связь, когда на Марсе бушевала мощная пылевая буря, охватившая всю планету. Солнечные батареи несколько недель не могли получать достаточно света для энергосети. С тех пор связь с Opportunity пропала и установить её не удалось.
Марсоход Curiosity
Именно к марсоходу Curiosity («Любопытство») сегодня приковано внимание всех неравнодушных людей. Снимки, сделанные этим аппаратом, заполонили интернет, и большое количество людей пытаются рассмотреть на них некие артефакты, из чего потом появляются сенсационные заголовки.
Марсоход Кьюриосити оказался на Марсе в августе 2012 года, и сейчас это пока самый новый и современный аппарат на этой планете. Он же и самый большой — если сравнивать его с предыдущими моделями, то этот просто гигант, на Земле весящий 900 кг, и он даже больше советского «Лунохода».
Этот марсоход представляет собой мощную автономную лабораторию. Если предыдущие модели имели небольшой набор оборудования, в основном геологического, то здесь есть практически всё – марсоход может как изучать химический состав всего, что попадется на пути, так и искать следы жизни. Кстати, такое оборудование используется впервые – оно способно изучать молекулярный состав образцов и сможет обнаружить даже обрывки органических молекул, если они попадутся.
Цель марсохода – собрать максимум информации, достаточной для планирования освоения Марса непосредственно человеком в ближайшем будущем. Поэтому он ведет всесторонние исследования с использованием большого набора научных приборов.
17 видеокамер способны вести круговую съемку в высоком качестве со скоростью 10 кадров в секунду – получается практически видеосъемка. Раз в сутки на марсоходом пролетает орбитальный аппарат и марсоход быстро передает ему огромный массив данных, накопленный за это время. Потом уже этот спутник по мощному каналу передает все на Землю.
Иногда Curiosity делает селфи, по которым изучается общее состояние марсохода. Камера расположена на выносной штанге, которая в кадр не попадает.
Питание марсохода также отличается от предыдущих моделей – на нем нет солнечных батарей, а стоит ядерный источник энергии на плутонии-238, который производит как тепло для обогрева оборудования, так и электроэнергию. Его ресурса хватит еще лет на 20-35, а то и больше. с подобной энергоустановкой работаю уже 40 лет, хотя энергия у них уже практически закончилась.
Видеозапись спуска марсохода Curiosity на поверхность Марса, ускоренная в 3 раза:
Описание миссии Curiosity заслуживает отдельной статьи, из-за огромного количества интересной информации.
На этом краткий обзор всех марсоходов, побывавших на Красной планете, закончим. Все они внесли большой вклад в изучение соседнего мира и в подготовку к освоению Марса человеком. На данный момент там работает один марсоход — Curiosity и стационарный геологический .
Марсохох “Спирит” во время тестирования на Земле.
«Спирит», «Spirit» (с англ. - «дух»), или «MER-A» (сокр. от Mars Exploration Rover - A ) - первый космического агентства НАСА из двух запущенных США в рамках проекта Mars Exploration Rover. Старт миссии состоялся 10 июня 2003 года. с марсоходом совершил мягкую посадку на 4 января 2004 года за три недели до прибытия его близнеца (MER-B), который был успешно доставлен в другой район Марса, смещенный по долготе на примерно 180 градусов. В мае 2009 года марсоход застрял в песчаной дюне. Последняя связь с была 22 марта 2010 года.
Марсоход работал гораздо дольше, чем запланированные 90 солов (марсианских солнечных суток). Благодаря очистке естественным ветром Марса выработка электроэнергии значительно повысилась, из-за чего «Спирит» продолжал эффективно функционировать долгое время, в конечном итоге значительно превысив запланированный срок службы. «Спирит» проехал 7,73 км вместо запланированных 600 м, что позволило сделать более обширные анализы геологических пород Марса.
1 мая 2009 года (через 5 лет, 3 месяца, 27 земных суток после посадки, что в 21,6 раза больше, чем запланированные 90 солов), «Спирит» застрял в песчаной дюне. Это была не первая такая ситуация с роверами, и в течение последующих восьми месяцев НАСА тщательно её анализировало; выполнялось моделирование участка, программирование, продолжались усилия по освобождению. Эти усилия продолжались до 26 января 2010 года, когда НАСА объявило, что высвобождению марсохода препятствует его расположение в мягком грунте, хотя научные исследования данного места продолжались.
Ровер продолжали использовать как стационарную платформу, общение со «Спиритом» прекратилось на 2210 сол (22 марта 2010 года). JPL продолжала попытки восстановить контакт с ровером до 24 мая 2011 года, когда НАСА объявило, что усилия не принесли результатов, ровер молчал. Прощание со «Спиритом» состоялось в штаб-квартире НАСА и транслировалось на NASA TV.
Название марсоходу было дано в рамках традиционного конкурса НАСА 9-летней девочкой русского происхождения Софи Коллиз, родившейся в Сибири и удочерённой американской семьей из Аризоны.
Цели миссии
Сложенный «Спирит» на финальной сборке перед запуском.
Основной задачей миссии было изучение осадочных пород, которые, как предполагалось, должны были образоваться в кратерах (Гусева, Эребус и смежных), где когда-то могло находиться озеро или море. Однако классические осадочные породы найдены не были, в кратере в основном встречались породы вулканического происхождения.
Перед миссией марсохода были поставлены следующие научные цели:
- Поиск и описание разнообразия горных пород и почв, которые свидетельствуют о прошлой водной активности планеты. В частности, поиск образцов с содержанием минералов, которые отлагались под воздействием осадков, испарения воды, осаждения или гидротермальной активности.
- Определение распространения и состава минералов, горных пород и почв, которые окружают место посадки.
- Определить, какие геологические процессы сформировали рельеф местности и химический состав. Эти процессы могут включать в себя водную или ветровую эрозию, отложение осадков, гидротермальные механизмы, вулканизм и образование кратеров.
- Проведение калибровки и проверки наблюдений за поверхностью, сделанных при помощи инструментов . Это поможет определить точность и эффективность различных инструментов, которые используются для изучения марсианской геологии с орбиты.
- Поиск железосодержащих минералов, выявление и количественная оценка относительных величин по определенным типам минералов, которые содержат воду или были сформированы в воде, таких как железосодержащие карбонаты.
- Классификация минералов и геологических текстур и определение процессов, которые их образовали.
- Поиск геологических причин, сформировавших те условия окружающей среды, которые существовали, когда на планете присутствовала жидкая вода. Оценка того, насколько данные условия были благотворны для жизни.
Ракета-носитель
Старт ракеты «Дельта-2» с марсоходом «Спирит» на борту.
Улучшенное сжатие данных
Система сжатия данных, также разработанная в Лаборатории реактивного движения, позволяет уменьшать объём данных для последующей передачи их на Землю. ICER создан на основе вейвлет-преобразований, со способностью обрабатывать изображения. Например, изображение размером 12 МБ в конечном итоге будет сжато до 1 МБ и, таким образом, займёт намного меньше места на карте памяти. Программа делит все изображения в группы, по 30 изображений каждая. Эта процедура существенно снижает риск потери снимков при их отправке на Землю, к Комплексу дальней космической связи в Австралии.
Создание карт местности при передвижении
Также инновацией для этой миссии является возможность создавать карты близлежащей местности. Для научной группы это весьма ценно, так как карты позволяют определить проходимость, уклон и освещённость местности. Стереоснимки позволяют команде создавать 3D-изображения, что даёт возможность точно определять месторасположение наблюдаемого объекта. Карты, разработанные на основе этих данных, позволяют команде знать, как далеко роверу нужно проехать до необходимого объекта, они также помогают в наведении манипулятора.
Технология мягкой посадки
Воздушные подушки спускаемого аппарата (24 ячейки).
Инженеры столкнулись с непростой задачей по снижению скорости космического аппарата c 12000 миль/ч при входе в атмосферу до 12 миль/ч при ударе о поверхность Марса.
Марсоходы Spirit и Opportunity
Национальное аэрокосмическое агентство США NASA в рамках проекта Mars Exploration Rover запустило два марсохода для исследования Марса - Spirit и Opportunity.
Оба марсохода были запущены с помощью ракет-носителей Дельта-2.
Аппарат Spirit (переводится с английского языка как "дух") был запущен первым
10 июня 2003 года
с космодрома на мысе Канаверал (Флорида, США)
. Он попал на Марс
4 января 2004 года.
Второй аппарат — Opportunity (в переводе с английского "благоприятная возможность") — стартовал 7 июля 2003 года и 25 января 2004 года (то есть через три недели после марсохода Spirit) совершил посадку.
Марсоходы опустились на разные стороны Марса, примерно в 9600 километрах друг от друга. Spirit приземлился в районе кратера Гусева, а Opportunity - на плато Мередиан. Это совершенно разная местность, каждая со своими геологическими особенностями. Плато Мередиан считается одним из наиболее ровных и плоских на Марсе. Оно характеризуется постоянным чередованием темной песчаной ряби и светлой скалистой поверхности. По оценкам ученых, они еще никогда не видели подобного марсианского пейзажа.
Opportunity получил фотографии уникального ландшафта плато Мередиан
.
Около двух лет марсоход
Opportunity
изучал марсианский кратер Виктория на плато Мередиан.
С 1506 по 1510 марсианский день, 19-23 апреля 2008, марсоход собирал фотографии для панорамного снимка кратера Виктория, диаметр которого примерно 800 метров.
А в 2008 году покинул его.
В это время марсоход удалился на 300 метров к юго-западу от кратера Виктория. И начал длинное путешествие к кратеру Эндеавур, который превосходит по размеру кратер Виктория в 20 раз! По прямой расстояние до него - 12 километров, но путь этот очень не близкий и трудный.
Этот панорамный снимок получен с
того места, где
марсоход зимовал в ноябре и декабре 2008 года, в километре от южной границы кратера Виктория.
Во время одной из остановок по пути следования к кратеру
Эндеавур марсоход сделал очередной панорамный снимок местности.
Марсоходы Spirit и Opportunity выглядят примерно одинаково и имеют одинаковое устройство. Масса каждого составляет 185 килограммов. Оба марсохода оснащены 6 колёсами.
Источником электроэнергии в них служат солнечные батареи. В распоряжении каждого марсохода — бур, несколько камер, микроскоп и два спектрометра.
Поворотный механизм выполнен на основе сервоприводов. Такие приводы расположены на каждом из передних и задних колёс, средняя пара их не имеет.
Поворот передних и задних колёс марсоходов осуществляется при помощи электромоторов, действующих независимо от моторов, обеспечивающих перемещение аппаратов.
Когда марсоходу необходимо повернуть, двигатели включаются и поворачиваются на нужный угол. Всё остальное время колеса, наоборот, препятствуют повороту, чтобы аппарат не сбивался с курса из-за случайного движения колёс.
Переключение режимов поворот-тормоз производится с помощью реле.
Марсоходы способны копать грунт, вращая одно из передних колес, сами при этом оставаясь неподвижным.
На борту имеются бортовой компьютер и флэш-память.
Марсоходы могут работать при температуре
—
от минус 40 до плюс 40 °C.
Для работы при низких температурах используется радиоизотопный нагреватель, который может дополняться также электрическими нагревателями, когда это необходимо.
Для теплоизоляции применяется аэрогель и золотая фольга.
Марсоходы начали передавать изображения уже через четыре часа после своего приземления. Специалисты отмечают исключительное качество фотографий, их высокое пространственное и цветовое разрешение.
Кроме получения фотографий, марсоходы также предназначены для забора образцов грунта с поверхности Марса. Марсоходу Spirit удалось взять образец камня "Горшок с золотом", в котором был обнаружен гематит. Это очень важная находка, потому что на Земле гематит образуется только во влажной среде. Это подтвердило предположения ученых о том, что когда-то на Марсе было много воды.
Марсоход получил снимки поверхности Марса в кратере Гусева.
В южном полушарии, в кратере Гусева, есть невысокого плато, которое неофициально было названо "Home Plate" (в диаметре достигает 80 метров).
На северной части этого плато три раза зимовал марсоход Spirit
.
Зимой солнце находится довольно низко над горизонтом и поэтому не дает
достаточного количества энергии для зарядки солнечных батарей марсохода.
Несколько панорамных снимков из 246 кадров
показывают ландшафт, окружающий место на плато
"Home Plate"
, где марсоход Spirit провел свою третью марсианскую зиму.
Первые кадры были сделаны на 1477 марсианский день (28 февраля 2008), последние - на 1691 день (5 октября 2008). Во время зимнего периода количество света столь ограничено, что марсоходу не хватало энергии не то что передвигаться, но даже для частых съемок местности.
На 1782 марсианский день, 6 января 2009 года, Spirit спустился с северного склона плато "Home Plate" после 12-и месяцев зимовки.
На 1802 марсианский день, 26 января 2009 года, Spirit получил серию изображений, собранных в панораму, показывающую местопребывание аппарата. Spirit в это время находился чуть ниже невысокого плато "Home Plate".
Следы в правой части обзора показывают спуск аппарата. Для масштаба - расстояние между параллельными колеями шасси ровера составляет приблизительно один метр.
На 1806 день, 31 января 2009 года, аппарат получил еще один снимок, преодолев всего 30 сантиметров пути.
Колесо в правой части снимка - правое переднее колесо марсохода Spirit. Уже к этому моменту колесо было не полностью исправно. Поэтому аппарат был вынужден ехать задом наперед. Команда управления на Земле планировала пройти более большее расстояние, но Spirit в начале дня резко остановился из-за столкновения этого колеса с частично засыпанным песком.
На 1809 марсианский день, 3 февраля 2009 года, Spirit проехал приблизительно 2,6 метра за день, двигаясь по часовой стрелке вокруг плато "Home Plate". При этом он получил серию изображений, объединенных в 120-градусную панораму.
На 1811 марсианский день, 5 февраля 2009 года, Spirit получил снимок, на котором видна марсианская пыль на солнечных батареях аппарата.
На 1829 марсианский день, 24 февраля 2009, Spirit получила изображение участка пройденного пути.
В течении последнего дня аппарат проехал 6,29 метра в северо-западном направлении, к северному краю "Home Plate". Борозда на поверхности, оставленная правым колесом ровера, указывает на его неработоспособность. В течении всего 1829 дня команда управления пыталась подвести аппарат к северному склону плато, что бы иметь возможность переправить его через вершину плато на южную сторону "Home Plate".
В 2009 году Spirit стал неадекватно реагировать на команды управления, посылаемые с Земли . 23 апреля он увяз в песках. К тому моменту из шести колес одно уже было сломано, а оставшиеся пять начинали пробуксовывать. 28 августа марсоход попал в пыльную бурю и окончательно остановился.
С 15 января по 9 февраля 2010 года группа инженеров смогла сдвинуть марсоход с места с помощью сложных маневров - Spirit продвинулся вперёд на 34 сантиметров! Дальнейшее продвижение аппарата было отложено в связи с недостатком энергии в период марсианской зимы.
Марсоходы Spirit и Opportunity должны были проработать всего 90 дней, однако оба до сих пор находятся в рабочем состоянии. Opportuniti сохраняет способность передвигаться, а Spirit официально признан NASA стационарной рабочей станцией. Получается, что вместо 90 дней они проработали около 6 земных лет (примерно три с лишним марсианских года)!
Марсоходы за время своей работы на Марсе выполнили очень важную задачу - обнаружили геологические доказательства существования в прошлом воды на Марсе.
Изучение пород с признаками наличия в них в прошлом воды показало, что атмосфера Марса была раньше кислотной и соленой. Слишком высокое содержание минералов в воде на Марсе сделало невозможным существование даже самых устойчивых к враждебной среде микробов.
Марс был слишком сильно засолен, чтобы поддерживать формы жизни. К такому выводу пришли эксперты NASA. Специалисты основывают свое мнение на данных, полученных с марсохода Opportunity.
В октябре 2009 года NASA планировали запустить исследовательский аппарат Mars Science Laboratory. Однако в силу возникших технических сложностей запуск аппарата был перенесен на 2011 год.
Mars science lab должен стать самым продвинутым и дорогостоящим марсоходом за всю историю космонавтики.
Робот длиной в два метра существенно опережает по запасу прочности и возможностям работающие сейчас на Марсе марсоходы Spirit и Opportunity.
Новый марсоход должен определить, существовали ли когда-либо на Марсе благоприятные условия для возникновения живых микроорганизмов, а также есть ли там химические соединения, необходимые для возникновения новой жизни.