Первое цветное панорамное изображение, переданное марсоходом Opportunity, демонстрирует ландшафт Плато Меридиана]
24 января 2004 года состоялось приземление американского марсохода Opportunity на Марс, событию, исполнилось 20 лет. Этот аппарат был частью миссии Mars Exploration Rover (MER) от NASA, в рамках которой также действовали два других марсохода: Spirit (MER-A) и Opportunity (MER-B.
Марсоходы, запущенные летом 2003 года, достигли поверхности Марса в январе 2004 года с интервалом в три недели. Их задача заключалась в поиске и изучении различных горных пород и грунтов, которые могли бы предоставить информацию о прошлой активности воды на планете. Эта миссия являлась частью программы NASA по исследованию Марса, которая ранее включала три успешных посадки: два аппарата программы «Викинг» (1976) и зонд Mars Pathfinder (1997).
Два десятилетия назад, в тот день, никто не мог предположить, что эти марсоходы в процессе своих исследований предоставят веские свидетельства существования воды на Марсе в древности.
Spirit и Opportunity значительно превысили запланированный срок службы, который первоначально определялся как 90 сол (марсианских суток). Spirit функционировал до 22 марта 2010 года, а Opportunity – до 10 июня 2018 года, что делает эту миссию самой продолжительной из когда-либо осуществлявшихся на Марсе. Благодаря исключительно долгой работе, было получено колоссальный объем информации, оказавший существенное влияние на наше представление о геологии, атмосфере и потенциальной возможности существования жизни на Марсе в прошлом.
Программа MER была создана с целью исследования поверхности Марса и проведения геологических и астробиологических изысканий. В ее рамках планировалось отправить два автономных марсохода, которые должны были изучать конкретные объекты, представляющие научный интерес на поверхности Красной планеты.
Марсоходы представляли собой близнецы, оснащенные шестью колесами и имевшие вес приблизительно 185 килограммов. Энергию для их работы обеспечивали солнечные батареи, генерирующие около 140 Вт в течение 14 часов марсианского светового дня, а в ночное время – литий-ионные аккумуляторы.
Для поддержания рабочей температуры в пределах от -40 °C до 40 °C использовались радиоизотопные нагреватели, которые дополнялись электрическими обогревателями. Теплоизоляцию осуществляли с помощью пленки с золотым покрытием и слоя кварцевого аэрогеля.
Марсоходы Spirit и Opportunity имели на борту сложное научное оборудование, в которое входили панорамные камеры, спектрометры и приборы для спектрального анализа. Для сбора образцов почвы и горных пород, необходимых для последующего исследования, каждый из них был оборудован многофункциональной роботизированной рукой.
В конструкцию марсоходов были заложены принципы сочетания мобильности и универсальности. Spirit, первым достигший поверхности Марса, был спроектирован для исследования кратера Гусева. Opportunity, высадившийся на Плато Меридиана, был предназначен для изучения осадочных пород и поиска признаков существования воды в прошлом.
Путешествие на Марс
Spirit был отправлен 10 июня 2003 года, а Opportunity — 7 июля 2003 года. Оба марсохода были выведены на орбиту с помощью ракеты-носителя Boeing Delta II 7925-9.5, стартовавшей со стартового комплекса 17 на мысе Канаверал: Spirit — с площадки 17A, Opportunity — с площадки 17B. Близость стартовых площадок позволяла проводить необходимые работы в период открытых стартовых окон.
Связь с марсианскими экспедициями осуществлялась посредством двух антенн: всенаправленной с небольшим усилением, обусловленным близостью к Земле, и антенны со средним уровнем усиления. Каждый аппарат, оснащенный гироскопами для удержания антенны среднего усиления в направлении Земли, включал систему обогрева и теплоизоляции.
Аэрокосмическая оболочка выполняла функцию средства входа в атмосферу, обеспечивая тепловую и механическую защиту посадочного аппарата и марсохода. Для обеспечения контролируемой посадки и защиты марсохода при ударе и последующем открытии использовались подушки безопасности и защитная оболочка.
В январе 2004 года марсоходы Spirit и Opportunity совершили посадку в двух различных экваториальных областях Марса, расположенных на значительном удалении друг от друга. 3 января 2004 года Spirit достиг окрестностей кратера Гусева. После начала работы марсоход сделал серию панорамных снимков, которые ученые использовали для определения перспективных объектов для изучения. Место посадки было названо Columbia Memorial Station в память о семи астронавтах, трагически погибших при крушении космического шаттла Columbia. Холмы Columbia располагались примерно в 3 км от места посадки марсохода.
Марсоход Opportunity приземлился на Плато Меридиана, отклонившись примерно на 24 км к востоку от намеченного места посадки. Несмотря на то, что Плато Меридиана – это равнинная местность, не имеющая скалистых образований, характерных для предыдущих посадок, марсоход оказался внутри кратера, образованного в результате удара, его диаметр составлял около 20 метров, а обод располагался примерно в 10 метрах от колес.
Ученые NASA проявили немедленный интерес к кратеру, впоследствии получившему название Игл: марсианские зонды обнаружили одно из самых темных мест, когда-либо посещавших Марс, и потребовалось две недели, чтобы получить более четкое представление о его окрестностях.
Изначально ученых привлекло большое количество скальных обнажений и почвы, представляющей собой смесь серых и мелкозернистых красноватых частиц. По их мнению, эти горные породы могли быть отложениями вулканического пепла или осадочными породами, перенесенными ветром или водой.
Современные геологические исследования позволяют предположить, что эти слои сформировались из осадков, перенесенных ветром или дождями, или же из вулканического пепла.
Благодаря многолетней работе на поверхности Марса, аппараты Spirit и Opportunity провели передовые исследования, которые привели к важным научным открытиям, значительно расширившим наше понимание Красной планеты. Ключевым достижением стало подтверждение существования воды в прошлом Марса, полученное в результате анализа осадочных пород и минералов, включая гематит.
По данным Spirit, геологовые тела указывают на наличие в прошлом древнего марсианского озера. Opportunity, в свою очередь, зафиксировал почвы, богатые сульфатами, что свидетельствует о воздействии воды и последующем химическом изменении грунта.
Оба марсохода проработали значительно дольше, чем планировалось изначально, показав впечатляющие результаты. Благодаря продолжительности их миссии удалось получить обширные данные о климате, геологии и химическом составе Марса.
Изучение глинистых минералов, обнаруженных на Марсе, предоставило дополнительные свидетельства существования в прошлом влажной среды, которая могла быть пригодна для развития микроорганизмов. Также, анализ вулканических пород, выполненный аппаратом Spirit, позволил получить детальную информацию о геологическом прошлом планеты.
Панорамные фотографии, полученные марсоходами, способствовали созданию детальных карт марсианского рельефа, что позволило лучше понять его изменения с течением времени. В конечном счете, Spirit и Opportunity оставили после себя ценное наследие, предоставив важные открытия, которые стали основой для последующих исследовательских проектов и расширили наши представления о древнем марсианском окружении.