6 августа 2012 года марсоход NASA Curiosity благополучно приземлился на поверхность Марса, начав одну из самых масштабных и долгосрочных миссий по изучению Красной планеты.
Задумано для исследования возможности существования микробов на Марсе в прошлом или настоящем, Curiosity значительно превзошел двухлетнюю миссию, продолжая работать и давать ценные сведения более десяти лет. С декабря 2012 года миссия продлена до неопределенного срока, и сегодня, 6 августа 2024 года, исполняется 12 лет с тех пор, как Curiosity находится на марсианской поверхности.
Автомобиль-лаборатория массой около 900 кг оборудована передовыми научными приборами, дающими возможность с высокой точностью анализировать марсианскую геологию, климат и окружающую среду. За двенадцать лет исследований, начиная с кратера Гейла, Curiosity преодолел более 29 километров, поднимался на горы, пересекал русла древних озер и совершил революцию в понимании истории Марса и возможности его обитаемости.
Миссия Mars Science Laboratory
Лаборатория марсианских наук с главным участником миссии — Куриозити — является одним из самых амбициозных проектов в истории освоения космоса. Цель миссии — выяснить, существовала ли на Марсе среда, подходящая для микроорганизмов. Для этого Куриозити оснащен разнообразными сложными научными приборами: спектрометрами, камерами высокого разрешения, роботизированным манипулятором и миниатюрной химической лабораторией.
Марсоход комплектуется шестью колёсами диаметром 50 сантиметров. Каждое колесо имеет автономный привод, благодаря чему аппарат способен осуществлять повороты на месте, развороты и подъём по склонам.
Разработка миссии предполагала решение сложных технических задач. Марсоход предназначался для работы в экстремальных условиях: температуры от -90°C до 0°C, интенсивной радиации и мощных пылевых бурь. Научные приборы требовали надежного источника питания с длительным сроком службы. Решением стало использование радиоизотопного термоэлектрического генератора (RTG), преобразующего тепло от распада плутония-238 в электричество.
Связь с марсоходом стала серьёзной проблемой. Для принятия самостоятельных решений Curiosity оснащён сложными системами автономности и планирования деятельности. Со связь с Землёй возможна и напрямую, со скоростью до 32 кбит/с, но большую часть данных передают через Mars Reconnaissance Orbiter и Mars Odyssey.
Высадку на Марс — седьминутный кошмар.
6 августа 2012 года посадка Curiosity на Марс стала моментом напряжения и сложности, известным как «Семь минут страха». Эта фаза миссии требовала последовательности точных автоматизированных маневров для снижения скорости марсохода с 21 000 км/ч до контролируемого спуска на поверхность.
Посадка началась с прохождения через марсианскую атмосферу с помощью теплового щита, который предохранял от высоких температур, появляющихся при трении. Затем открылся большой парашют для дополнительного замедления. При достижении необходимой скорости и высоты тепловой экран был отделен, что позволило марсоходу использовать посадочный радар для определения своего местоположения над поверхностью.
В финале посадке применяли «небесный кран», ранее не используемый при межпланетных миссиях. Восьми ретроракетами аппарат с Curiosity замедлился до высоты около восьми метров над поверхностью Марса. Затем трос опустил марсоход до соприкосновения, после чего датчик подал сигнал на отсоединение от «небесного крана», который ушёл в сторону для безопасной посадки. Такое использование повысило точность приземления.
Кратер Гейла — окошко в историю Марса.
Выбор кратера Гейла для посадки Curiosity не был случаем. Его диаметр составляет примерно 154 километра, а глубина почти 5 километров. Это даёт исключительный шанс изучить историю Марса. В центре кратера возвышается гора Шарп (Aeolis Mons), слоистая гора высотой около 5 километров, сохраняющая геологическую летопись миллиардов лет марсианской истории.
Кратер Гейла выбрали после длительной оценки международным научным сообществом. Снимки с орбиты показали глину и сульфатные минералы в нескольких областях кратера, что свидетельствует о существовании воды в прошлом. Слоистая структура горы Шарп позволяет изучать разные геологические эпохи Марса, поднимаясь по её склону.
Геология кратера Гейла интересна тем, что показывает изменения среды с течением времени. породы у основания горы свидетельствуют об древнем озере, а верхние слои демонстрируют переход к всё более сухому климату. Этот переход может дать важные подсказки о том, как и почему Марс превратился из потенциально обитаемой планеты в засушливый мир.
Ровер «Curiosity» долгие годы исследовал кратер Гейла на Марсе, двигаясь от места посадки к склонам горы Шарп. В ходе исследования аппарат анализировал горные породы и осадочные отложения, предоставляя бесценные сведения о геологической и климатической истории планеты.
Революционные открытия Curiosity
За 12 лет исследований Curiosity совершил много открытий, изменивших наше представление о Марсе. Важнейшим стало подтверждение наличия когда-то существовавшего озера в кратере Гейла, способного поддерживать микробиальную жизнь. Curiosity проанализировал отложения дна озера и обнаружил присутствие элементов, необходимых для жизни: углерода, водорода, кислорода, азота, серы и фосфора.
Открытие сложных органических молекул в марсианских породах стало важным событием. Несмотря на то, что эти молекулы не обязательно имеют биологическое происхождение, их присутствие указывает на наличие условий для сохранности потенциальных биомаркеров на Марсе.
Ровер «Curiosity» обнаружил сезонные колебания уровня метан в атмосфере – газа, на Земле образующегося преимущественно вследствие биологических процессов. Это дало новую информацию об истории марсианской атмосферы, подтвердив, что за миллиарды лет планета потеряла большую часть первоначальной атмосферы. Анализ изотопного состава атмосферных газов с помощью «Curiosity» помог ученым лучше понять, как и когда Марс лишился плотной и потенциально защитной атмосферы.
Куriosity сделал неожиданные открытия: обнаружил в некоторых породах шарообразные «конкременты», указывающие на древние гидротермальные процессы. Также зафиксировал движущиеся песчаные дюны и записал звуки марсианского ветра, предложив новое сенсорное измерение исследований планеты. Фотографии Curiosity позволяют нам погрузиться в достопримечательности Марса и «прогуляться» вместе с ним по его бесплодной местности.
Состояние Curiosity через 12 лет миссии на Красной планете.
В течение двенадцати лет работы в суровых условиях Curiosity превосходит ожидания. У марсохода появляются признаки износа, особенно у колес, повреждённых каменистым и абразивным рельефом Марса. Инженерам НАСА пришлось изменить стратегии движения, минимизировать дальнейшие повреждения, иногда управляя марсоходом задним ходом для равномерного распределения износа.
Несмотря на трудности, приборы Curiosity исправно функционируют. Радиоизотопный термоэлектрический генератор поставляет достаточную мощность, хотя с течением времени доступная мощность постепенно снижается. Это обстоятельство требует все более внимательного управления энергией, а также тщательного планирования научной деятельности и перемещения.
В ходе миссии программное обеспечение Curiosity несколько раз обновлялось, что улучшило возможности марсохода и повысило его эффективность работы. Эти обновления позволили выполнять некоторые задачи более автономно, уменьшая потребность в подробных инструкциях с Земли и оптимизируя время для научных исследований.
Несмотря на возраст и износ, Curiosity продолжает карабкаться по склонам горы Шарп, достигая все более высоких и новых геологических участков. Каждый метр высоты – путешествие в геологическое прошлое Марса с новыми возможностями для открытий. Длительная эксплуатация Curiosity говорит о качестве инженерных решений миссии, и он продолжает давать ценные данные, которые будут формировать наше представление о Марсе долгие годы.