Двадцать четыре января две тысячи четырёх годов, двадцати лет назад, американский марсоход Opportunity приземлился на Марс.
Два марсохода, запущенные летом 2003 года, приземлились на Марс с разницей в три недели в январе 2004 года. Их целью было найти и изучить широкий спектр горных пород и грунта, которые могли содержать подсказки о прошлой активности воды на Марсе. Миссия являлась частью программы NASA по исследованию Марса, которая также включала три предыдущих успешных посадки: два аппарата программы «Викинг» (1976) и зонд Mars Pathfinder (1997).
Двадцать лет назад в этот день ещё не знали, что исследования этих двух марсоходов выявят веские свидетельства бытования воды на Марсе.
Роверы Spirit и Opportunity эксплуатировались гораздо дольше первоначальной заявленной продолжительности — 90 марсианских дней. Spirit работал до 22 марта 2010 года, а Opportunity — до 10 июня 2018 года, став самой долго работающей миссией на Марсе. Длительное функционирование позволило собрать обширный набор данных, существенно расширивший наши знания о геологии, атмосфере и возможностях существования жизни на Красной планете в прошлом.
Задача миссии MER состояла в изучении поверхности Марса с целью проведения геологических и астробиологических исследований. Предполагалось отправить два автономных марсохода для изучения отдельных объектов на Красной планете, обладающих научным значением.
Два марсохода весом около 185 килограммов каждый имели шесть колес и питались от солнечных батарей, вырабатывающих около 140 Вт в течение четырнадцати часов марсианского дня. Ночью их заряжали литий-ионные аккумуляторы.
Рабочая температура находилась в пределах от -40°С до 40°С благодаря радиоизотопным нагревателям, которым дополнительно помогали электрические обогреватели. Теплоизоляция достигалась с помощью пленки с золотым покрытием и слоя кварцевого аэрогеля.
Космический аппарат Spirit и Opportunity были снабжены сложным оборудованием: панорамными камерами, спектрометрами и приборами для спектрального анализа. Каждый из аппаратов имел многофункциональную роботизированную руку, применяемую для сбора образцов грунта и горных пород на последующий анализ.
Марсоходы были спроектированы для сочетания мобильности и универсальности. Spirit, первый достигший марсианской поверхности, предназначен для изучения кратера Гусева. Opportunity, высадившийся на Плато Меридиана, призван изучить осадочные породы и следы воды в прошлом.
Путешествие на Марс
Запуск Spirit состоялся 10 июня 2003 года, а Opportunity – 7 июля 2003 года. Обе миссии осуществлялись с помощью ракеты-носителя Boeing Delta II 7925-9.5 со стартового комплекса 17 на мысе Канаверал: первый — с площадки 17A, второй — с площадки 17B. Близость площадок давала возможность проводить работы рядом в открытые окна запуска.
В ходе марсианской миссии сигналы с командного центра передавались по двум антеннам: одной широкополосной с малым коэффициентом усиления, расположенной вблизи Земли, и одной со средней мощностью. Каждая станция, снабжённая гироскопами для стабилизации и направленной на Землю антенны среднего усиления, имела систему обогрева и теплоизоляции.
Аэрокосмическая оболочка обеспечивала тепловую и механическую защиту посадочного аппарата и марсохода при входе в атмосферу. Подушки безопасности и защитная оболочка с марсоходами служили для контролируемой посадки, защищая марсоход во время удара и последующего открытия.
В январе 2004 года Spirit и Opportunity высадились в двух разных точках экватора Марса, разделенных большим расстоянием. 3 января 2004 года Spirit достиг окрестностей кратера Гусева. Запустив работу, марсоход сделал несколько панорамных снимков, которые помогли ученым выявить интересные для анализа участки. Команда назвала место посадки Columbia Memorial Station в память о семи астронавтах, погибших во время катастрофы космического шаттла Columbia. От места посадки холмы Columbia находились примерно в 3 км.
Opportunity приземлился на Плато Меридиана, примерно в 24 километрах к востоку от запланированной точки. Несмотря на то, что Плато Меридиана представляет собой равнину без скалистых участков, как на предыдущих посадочных площадках, марсоход оказался в кратере диаметром около 20 метров с ободом примерно в 10 метрах от колес.
Этот кратер, позднее названный Игл, сразу же привлек интерес ученых NASA: это было одно из самых темных мест, когда-либо посещавшихся марсианскими зондами, и прошло две недели, прежде чем получилось лучше рассмотреть его окрестности.
Ученых заинтересовало обилие скальных выходов и грунт, напоминающий смесь серых и красноватых зерен. Породы показались похожими на отложения вулканического пепла или осадочные породы, перенесенные ветром или водой.
Сегодня геологи считают, что эти слои свидетельствуют о породах, которые образовались из осадочных пород, перемещённых ветром или дождями, или из вулканического пепла.
В ходе своей работы аппараты Spirit и Opportunity провели новаторские исследования поверхности Марса, открыв ряд важных научных фактов о Красной планете. Среди них — подтверждение наличия воды на Марсе в прошлом благодаря анализу осадочных пород и минералов, например гематита.
Spirit нашел геозиты, указывающие на существование старого марсианского озера, а Opportunity обнаружил почву с большим количеством сульфатов, что свидетельствует о влиянии воды, которая преобразовала состав почвы.
Два марсохода трудились дольше, чем планировалось изначально, демонстрируя выдающуюся стойкость. Благодаря этому удалось получить большое количество информации о климате, геологии и химическом составе Красной планеты.
Обнаруженные Opportunity глинистые минералы подтверждают наличие в прошлом на Марсе влажной среды, которая могла быть пригодна для развития микроорганизмов. Анализ вулканических пород, проведенный Spirit, дал подробную информацию о геологическом прошлом планеты.
Панорамные снимки, сделанные марсоходами, помогли составить подробные карты рельефа Марса, что дало возможность глубже понять его эволюцию. Spirit и Opportunity оставили после себя наследие фундаментальных открытий, заложив основу для будущих исследовательских миссий и углубив наше понимание древней марсианской среды.