Первые 100 дней на Марсе: как марсоход Perseverance начнет свою миссию

Семь минут ужаса, которые потом должны превратиться в длительную миссию на Красной планете. Какие удивительные эксперименты поручено провести марсоходу Perseverance и удастся ли беспилотнику Ingenuity совершить первый полет над планетой, разбирался автор статьи.

18 февраля этот марсоход NASA должен совершить помадку на поверхность Марса, и вот чем он будет занят первые несколько месяцев.

Когда дело касается космических миссий, точный расчет времени имеет ключевое значение. Чтобы любая подобная миссия оказалась успешной, требуется филигранная хореография последовательности команд и действий, — тем более если речь идет о посадке на поверхность другой планеты. 18 февраля NASA собирается исполнить еще один искусный танец межпланетной хронологии, когда ее ровер Perseverance («Настойчивость») коснется поверхности Марса и сможет продолжить дело своего эстетически идентичного брата — марсохода Curiosity, который сел на поверхность Марса в 2012 году. На этот раз миссия Perseverance заключается в том, чтобы найти следы жизни на Марсе, а также провести множество других удивительных экспериментов.

Этот марсоход весом в 1025 килограммов оснащен радиоизотопным термоэлектрическим генератором, который работает за счет распада плутония, что должно помочь ему избежать той судьбы, которая постигла миссии его предшественников Opportunity и Spirit, работавших за счет солнечных батарей и преждевременно вышедших из строя из-за пыли, покрывшей их солнечные элементы. Однако все же крайне важно, чтобы после приземления марсоход как можно быстрее начал двигаться и заработал. Этот ровер должен провести весьма амбициозное количество научных экспериментов за время своей основной миссии, которая продлится один марсианский год (два земных года). И, хотя его миссия, вероятнее всего, будет продлена, учитывая невероятное богатство образцов и данных, которые можно собрать в месте приземления Perseverance — в дельте древней марсианской реки в кратере Езеро, — ученые предпочли бы вернуть этот марсоход на Землю скорее раньше, чем позже.

Но прежде, чем они займутся возвращением марсохода на Землю, Perseverance должен будет сначала осуществить свою семиминутную посадку на поверхность Марса в автономном режиме — ее называют «семью минутами ужаса», — а затем проверить работу своих ключевых систем и совершить первый полет над поверхностью другой планеты в истории. Достаточно сказать, что расписание работы марсохода чрезвычайно плотное. Разумеется, расчеты времени проведения тех или иных манипуляций в ходе межпланетных миссий всегда подвергаются тем или иным изменениям в зависимости от того, как все идет, однако расписание на первые 100 дней пребывания Perseverance на поверхности Марса уже есть. (Заметьте, день на Марсе примерно на 40 минут длиннее, чем земной день.) Вот что будет происходить в эти первые 100 дней.

Дни 1-10

Первое, что Perseverance должен сделать после посадки на поверхность Марса, — это запустить несколько устройств и снять крышки с камер, которыми ровер оснащен. Затем он сделает фотографии того, что находится перед ним и позади него, и отправит эти снимки на Землю через орбитальный аппарат Mars Odyssey агентства NASA и европейский орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter. Что потом? Потом, конечно же, марсоход ненадолго уснет, «чтобы перезарядить батареи и дождаться следующего дня на Марсе», сказала Дженнифер Троспер (Jennifer Trosper), заместитель руководителя программы полета из Лаборатории реактивных двигателей NASA в Калифорнии.

В течение нескольких следующих дней марсоход Perseverance выполнит несколько важных заданий, чтобы убедиться, что все системы работают, как требуется. Он подтвердит точные координаты своего местонахождения на Марсе, пока команда на Земле будет «проверять базовые функции ровера — питание, термические показатели и связь», сказала Троспер. «Поскольку, если какая-либо из этих функций не работает, марсоход может очень быстро оказаться в опасности». Он также должен будет определить по положению Солнца, где именно находится Земля в небе, что позволит наладить прямую связь, а затем ему нужно будет провести проверку его инструментов и систем, одновременно продолжая отправлять на Землю фотографии окружающего его ландшафта.

«Чтобы все это сделать, нам потребуется четыре или пять дней», — сказала Троспер. Следующие пять дней уйдут на то, чтобы перейти от программного обеспечения, которое позволило марсоходу осуществить посадку на поверхность Марса, на программное обеспечение, которое ему необходимо для работы на этой планете. Затем ровер проверит работу своей роботизированной руки, которую он будет использовать для сбора и хранения образцов, и ему также придется совершить свои первые «шаги» — немного прокатиться на своих шести колесах. Пока он будет все это делать, другая команда будет тщательно изучать фотографии места посадки и готовиться к другому важному испытанию — первому полету над поверхностью Марса.

Дни 11-60

Внутри корпуса марсохода Perseverance спрятан маленький «пассажир» высотой в полметра по имени Ingenuity. Этот «марсианский вертолет» с четырьмя вращающимися лопастями попытается произвести первый в истории аэродинамический полет в атмосфере другой планеты — технологическая демонстрация того, что может стать прелюдией к летающим беспилотникам-разведчикам в ходе будущих миссий с участием людей. Для того, чтобы Ingenuity совершил свой полет, марсоходу нужно будет найти тот плоский участок, выбранный командой этого вертолета, который находится примерно в 10 днях езды от места посадки Perseverance — то есть на расстоянии в 1 километр от этой точки, так как марсоход может развивать скорость в 100 метров в день.

Как только Perseverance найдет нужное место, он начнет медленно готовиться к запуску. Ingenuity находится в нижней части Perseverance и размещен боком, то есть его сначала нужно будет медленно повернуть и опустить на поверхность. Его опоры будут развернуты с помочью пружин, и этот вертолет должен будет получить последнюю порцию заряда от Perseverance, прежде чем он переключится на свои собственные солнечные батареи. Затем, когда будет завершена проверка всех систем и все будет готово, вертолет мягко опустят на поверхность Марса. Теоретически весь этот процесс — если не считать заряда батарей — должен занимать всего несколько минут. Но инженеры будут действовать чрезвычайно аккуратно, попутно делая множество фотографий, в результате чего весь процесс развертывания вертолета займет «около одной марсианской недели», как сказал Джошуа Рэвич (Joshua Ravich), руководитель команды управления вертолетом в Лаборатории реактивных двигателей.

Далее начнется миссия вертолета. У него будет примерно 30 дней для того, чтобы совершить пять автономных полетов над поверхностью Марса, и каждый из этих полетов продлится не более 90 секунд. Сначала полеты будут низкими и короткими, однако постепенно вертолет должен будет подниматься выше и потенциально преодолевать расстояния в несколько сотен метров. «Пятый полет будет самым сложным, и в ходе него вертолет должен будет подняться, пролететь некоторое расстояние, самостоятельно выбрать новое место посадки и сесть на это место», — объяснил Рэвич. За день вертолет может совершить только один полет, а между полетами он должен заряжаться. За ходом полетов будет наблюдать марсоход Perseverance, который будет делать фотографии и даже, вероятно, видеозаписи.

Дни 60-100

На этом этапе инженеры допускают некоторую погрешность в сроках выполнения запланированных задач, и 60-й день станет самым ранним, а 100-й день станет самым поздним сроком, когда они будут выполнены. В любой случае завершение тестовых полетов вертолета — пять полетов или 30 дней, что случится раньше, — ознаменует собой завершение первой фазы миссии. С этого момента внимание будет сосредоточено на научных задачах марсохода. «Инженеры передадут эстафету научной команде, — сказала Кейти Стэк Морган (Katie Stack Morgan), заместитель руководителя научной программы Perseverance. — Как только вертолет завершит свои полеты, в игру вступят наши научные инструменты».

Научная команда выберет первое место, куда марсоход отправится в свои первые недели на Марсе. «В зависимости от того, где мы сядем, у нас будет список точек, из которых мы сможем выбирать, — сказала Морган. — Я предполагаю, что мы сначала проведем научное исследование дна кратера, прежде чем перейти к исследованию дельты реки, потому что там, вероятнее всего, мы найдем вулканическую породу, а вулканические породы очень удобны для получения точных данных об абсолютном возрасте». Это позволит определить исходную временную отметку для изучения тех образцов, которые марсоход соберет в дальнейшем.

В течение следующих нескольких дней Perseverance будет собирать свои первые образцы на поверхности Марса и оставит там свою первую трубку размером с сигару — маленькую «закладку», которую сможет забрать следующая миссия на Марс, чтобы доставить ее на Землю. Ее основной инструмент MOXIE, который будет захватывать углекислый газ из атмосферы Марса для его дальнейшей трансформации в пригодный для дыхания кислород, скорее всего, будет долгое время сохранять работоспособность так же, как и MEDA (инструмент для оценки погоды на Марсе) и RIMFAX, который с помощью радара будет искать следы воды или льда под поверхностью.

Эта миссия начнется не так, как начинались другие миссии до нее, — учитывая демонстрацию возможностей вертолета на ее раннем этапе. Однако, когда полеты вертолета завершатся и марсоход успешно осуществит проверку всех своих систем и инструментов, чтобы гарантировать, что все работает как нужно, начнется его основная миссия на поверхности Марса. По прошествии первых 100 дней на Марсе, возможно, где-то в июне, марсоход Perseverance будет готов провести одну из самых захватывающих операций по поиску следов жизни на Марсе. В тот момент он уже будет работать «на полную мощность», как сказала Троспер, и кто знает, что он может найти на Марсе?