На чём погорел Curiosity и чего нет на Perseverance: создатели "ЭкзоМарса" объяснили, что даст человечеству запуск ещё одного марсохода

Изначально в 2000-е годы эту миссию задумало Европейское космическое агентство. В 2009-м оно договорилось о сотрудничестве с NASA, и американская сторона пообещала предоставить для запуска свою ракету Atlas V. Правда, расчёты показали, что она не сможет поднять весь запланированный груз и придётся сбросить некоторый вес. Однако впоследствии — в 2012 году — NASA и вовсе отказалось от участия в проекте. Якобы из финансовых соображений. Ситуацию спасло сотрудничество с Россией.

В итоге в 2016 году ракета "Протон-М" отправила к Марсу орбитальную станцию Trace Gas Orbiter и десантный модуль "Скиапарелли" для отработки технологии посадки. Мягко сесть не удалось: аппарат слишком рано выпустил парашют и после этого произошёл сбой измерительного блока, который рассчитывал высоту. В довершение всего тормозные двигатели включились лишь на три секунды вместо тридцати, и в итоге посадочный аппарат просто рухнул на плато Меридиана и разбился.

— Естественно, было проведено тщательное расследование того, что случилось со "Скиапарелли", были выявлены проблемы программного обеспечения, и наши европейские коллеги, которые отвечают за этап спуска, именно за программирование, они проводят множество специальных тестов, создали стенды для проверки всех возможных ситуаций, — рассказал Лайфу научный руководитель проекта "ЭкзоМарс" с российской стороны, заведующий лабораторией физических исследований поверхности планет Института космических исследований РАН Даниил Родионов.

Trace Gas Orbiter (TGO) меж тем прекрасно работает и помогает совершать научные открытия: к примеру, совсем недавно — в феврале 2021 года — стало известно, что станция впервые зафиксировала в атмосфере Марса хлористый водород. Дело в том, что для его образования требуется водяной пар. Схема такая: на Красной планете испарились океаны, на поверхности осталась соль — хлорид натрия. Ветрами её поднимает в атмосферу. А в это время солнце нагревает уцелевшие ледяные шапки и заполняет воздух водяным паром. Хлорид натрия реагирует с молекулами воды, и выделяется хлор. А потом этот хлор взаимодействует с другими молекулами, содержащими водород, и получается хлористый водород. Это открытие — вклад в копилку исследований на тему далёкого прошлого Марса. В последние годы у науки появилось множество новых данных, которые наводят на подозрения, что эта планета когда-то была вполне жизнепригодной.

Но самая, пожалуй, стратегически важная задача орбитальной станции — её работа в качестве ретранслятора — передача данных. Без неё спускаемый аппарат не сможет приземлиться и полноценно работать на поверхности. Ранее сообщалось, что TGO рассчитан на службу до декабря 2022 года. Но ведь новый посадочный модуль по текущим планам запустят в сентябре 2022 года, а долетит до Марса он лишь весной 2023-го.

— Это достаточно формальная дата, период миссии TGO может быть многократно продлён и будет продлён. В настоящий момент Trace Gas Orbiter в отличной форме, показывает отличные результаты, в том числе российскими приборами. Он используется для связи и с марсоходами NASA, и я не вижу причин для того, чтобы он не мог использоваться, — заверил глава российской части миссии.

По словам специалиста ИКИ РАН, на фоне пандемии сложилась вдвойне непростая ситуация: с одной стороны, крайне нужна была доработка систем, особенно парашютной, а с другой — совершенно невозможно было работать из-за ковидных ограничений.

— Если бы не было ковида, запуск всё равно пришлось бы переносить, это моё мнение. Было понимание, что для гарантированного успеха надо провести более тщательные исследования. Но если бы даже было всё нормально в проекте, то из-за ковида всё равно пришлось бы переносить. Логистика была очень сложная, наши специалисты должны были постоянно работать в Италии, а Италия в феврале – марте прошлого года была одной из наиболее пострадавших стран, — отметил Родионов.

Он признался, что отчасти даже рад тому, что запуск второй части миссии не состоялся в 2020 году. Напомним, летать к Марсу можно примерно каждые два года, когда Красная планета и Земля максимально приближаются друг к другу, это называется "окном" для запуска.

— Эти два года, конечно, позволят дополнительно протестировать самый сложный период посадки. Со "Скиапарелли" ситуация была во многом аналогична "ЭкзоМарсу-20". Он тоже делался в достаточно сильной спешке, и там, возможно, тоже был элемент недотестированности. Возможно, эта ситуация, когда вроде бы минимальное тестирование было проведено, но полной уверенности не было, и была одним из факторов, которые привели к переносу "ЭкзоМарса-20". Очевидно, когда нет полной уверенности, лучше подождать, — подчеркнул Даниил Родионов.

Это стационарная посадочная платформа "Казачок" плюс марсоход "Розалинд Франклин" — в честь британского биофизика, которая в начале 1950-х годов впервые описала структуру ДНК с помощью рентгенографии. Сейчас оба аппарата во Франции, в декабре 2020 года ровер закрепили на платформе. На фото он сверху, конечно, в собранном виде. На поверхность Марса он съедет по трапам, причём они выдвигаются с двух сторон платформы: чтобы после посадки решить, куда удобнее спускаться. На видео ниже показано, как это будет выглядеть.

Выбирали из четырёх вариантов: хребет Арам, долина Гипанис, долина Мавра и плато Оксия. Все они расположены севернее марсианского экватора, без крутых склонов, крупных скал и чересчур рыхлого грунта. И везде есть признаки присутствия воды в прошлом. В итоге остановились на Оксии.

— Плато Оксия находится ниже. Соответственно, это даёт больше времени на торможение парашютной системы и больше шансов на успешную посадку, — говорит Даниил Родионов.

Из-за переноса миссии несколько изменились условия посадки, посетовал он.

— Мы будем садиться не ранним утром, как планировали в 20-м, по баллистическим параметрам получается позже, днём, условно говоря, в обеденное время. И остаётся меньше времени на зарядку батарей. Работа на первые несколько суток замедляется, — пояснил учёный.

Плато Оксия — одно из крупнейших месторождений марсианской глины, которой почти четыре миллиарда лет. А глина, к слову, может образоваться только в присутствии воды в жидком состоянии. Более того, она неплохо защищает от радиации и нынешней кислотной среды, так что в глубине этих отложений вполне могла бы сохраниться какая-то органика.

— Учёные предполагают, что в этом месте существовали подобные органосодержащие минералы и они были достаточно древние. И что были условия, при которых относительно недавно эти материалы были выделены на поверхность, — рассказал Даниил Родионов.

Это одна из главных фишек марсохода "Розалинд Франклин": буровая установка, способная добраться на глубину до двух метров. Абсолютно беспрецедентная возможность. Запущенный недавно Perseverance, например, не может бурить глубже нескольких десятков сантиметров. Впрочем, у этих марсоходов немного разные задачи.

— Perseverance заточен именно на возможную и предполагаемую доставку грунта в 2026 году. Но это достаточно сложная технически задача, поэтому останавливать исследования, потому что "всё равно американцы грунт привезут", неправильно. Это ещё не факт. "ЭкзоМарс" более сосредоточен на изучении следов марсианской жизни именно на месте. У "ЭкзоМарса" значительно более солидное оборудование именно для этих целей. И наличие дрели, которая может забирать грунт из глубины до двух метров, имеет во многом определяющее значение, — заявил руководитель миссии с российской стороны.

Дрель оснащена подсветкой, камерой и микроскопом, то есть с её помощью можно для начала как следует рассмотреть пробуравленную полость. Там, на глубине, больше шансов найти уцелевшие останки чего-то живого.

Внутри марсохода расположена целая мобильная лаборатория для анализа состава собранного реголита. Даниил Родионов особенно отметил исследовательский комплекс MOMA — Mars Organic Molecule Analyzer, в котором образцы будут нагреваться до 800 градусов по Цельсию. Это один из важнейших приборов для поиска возможных следов жизни на Марсе.

— Берётся образец, он нагревается, естественно испаряется — и анализируются уже испарившиеся газы. То есть там есть, условно говоря, печка, которая нагревает образец, он испаряется, и эти газы попадают в чувствительный масс-спектрометр, который определяет их состав. Этот комплекс очень серьёзен по своим характеристикам, он лучший из тех, что были и будут на Марсе в ближайшее время. Именно от него ждут основных научных результатов, — рассказал учёный.

Жизнь, как известно, надо искать поближе к воде, а на Марсе водяной лёд имеется. Так что при выборе лучшего места для бурения будут ориентироваться в том числе и на данные ещё одного интересного прибора — АDRON-RM. Это детектор, который по нейтронному излучению находит под поверхностью воду и увлажнённый грунт.

— При каждом столкновении нейтрона с протоном — а протон — это ядро водорода — нейтрон отдаёт гораздо больше энергии, чем при столкновении с более тяжёлым ядром. Поэтому, когда мы измеряем распределение по энергиям тех нейтронов, которые вылетают, мы можем судить о том, сколько водорода под поверхностью. А основное химическое соединение, которое содержит водород, — это вода, — разъяснил разработчик прибора, глава отдела ядерной планетологии ИКИ РАН Игорь Митрофанов.

Практически такой же детектор установлен на стационарной платформе "Казачок". Кстати, их близкий родственник DAN ("Динамическое альбедо нейтронов") с успехом работает на борту Curiosity, а ещё один — и тоже разработка Игоря Митрофанова — предлагали установить на Perseverance, но так и не включили в состав полезной нагрузки.

— Мне известно, что наш прибор получил высокие оценки экспертов с точки зрения научной значимости и технической готовности. Я думаю, наши коллеги в NASA просто учли потенциальные риски срыва сотрудничества по этому эксперименту вследствие общего ухудшения отношений между нашими странами, — предполагает Игорь Митрофанов.

Кроме того, на борту "Розалинд Франклин" будет находиться прибор, работающий по тому же принципу, что и аппарат SHERLOC на Perseverance, — так называемый рамановский спектрометр RLS. Он направляет на грунт лазерный луч, а потом по спектру отражённого света определяет его состав.

— Это должен был быть первый рамановский спектрометр на Марсе, но после Perseverance это уже будет второй, — сказал Родионов.

По его словам, создатели "ЭкзоМарса" делают всё, чтобы избежать одной из главных ошибок всех предыдущих марсианских миссий — загрязнения поверхности земными микробами.

— Это то, на чём погорел предыдущий марсоход NASA — Curiosity. Они находят органику, но не могут доказать, что это не земное загрязнение. Поэтому это очень важный вопрос, — отметил учёный.

"Гарантийный срок" марсохода — 200–250 марсианских солов, это семь-восемь земных месяцев. За это время ему предстоит проехать два километра. Неподвижная платформа "Казачок", рассчитанная как минимум на один земной год работы, в это время будет изучать атмосферу и вообще окружающую обстановку: на ней установлен метеокомплекс, сейсмометр, несколько спектрометров, а ещё прибор для определения размера пылевых частиц в воздухе. И большинство из них российские. Если быть точными, то, по данным на сайте ЕКА, на наземной платформе и марсоходе будут работать в общей сложности 13 отечественных и ещё столько же европейских приборов.

В прогнозе марсианской погоды на весну 2023 года пылевых бурь не обещают. Если всё-таки случится, "ЭкзоМарс" перейдёт в режим выживания: выключит всю научную аппаратуру и будет ждать, когда буря утихнет и солнце снова начнёт заряжать батареи.

Самое интересное из мира науки и технологий — в телеграм-канале автора.