в журнале Nature Astronomy от 19 июня 2025 года появилось исследование, подготовленное китайскими учеными. В нем детально освещается миссия Тяньвэнь-3, представляющую собой первую китайскую миссию по доставке образцов с Марса.
Задача заключается в том, чтобы собрать приблизительно 500 граммов вещества с поверхности и из внутренних слоев планеты и перевезти его на Землю к 2031 году. На текущий момент старт запланирован на 2028 год с использованием двух ракет-носителей Чанчжэн-5: одна доставит орбитальный аппарат с модулем для возвращения образцов на Землю, а другая – посадочный модуль и аппарат для подъема с поверхности. Эта миссия продолжает успешный опыт Тяньвэнь-1, которая в 2021 году доставила на Марс орбитальный аппарат, посадочный модуль и марсоход в рамках единой миссии.
Научные цели, этапы реализации миссии, критерии выбора мест посадки и меры по защите планеты от загрязнения детально изложены в исследовании. Отбор образцов будет осуществляться на основе анализа, проводимого непосредственно на поверхности с использованием специализированного оборудования, после чего материал будет доставлен на марсианскую орбиту для последующего возвращения на Землю посредством сложной автоматизированной системы.
Тяньвэнь-3: структура и цели миссии
Миссия Тяньвэнь-3 будет реализована в рамках двух отдельных запусков, каждый из которых будет выполнен ракетой Чанчжэн-5. Первый запуск доставит на орбиту Марса орбитальный аппарат с модулем возвращения, а второй – посадочный модуль с аппаратурой для подъема с поверхности. После достижения планеты посадочный модуль будет функционировать около двух месяцев, в течение которых он будет собирать образцы грунта в районе посадки и в других заранее определенных местах с использованием небольших летательных аппаратов. Для отбора образцов будет использоваться роботизированный манипулятор и бур, способный бурить на глубину до двух метров.
После завершения этапа сбора образцы будут перемещены на подъемное устройство, которое доставит их на орбиту Марса. На орбите модуль возвращения выполнит автоматическую стыковку, присоединит контейнер с образцами и начнет полет к Земле. Спуск в атмосферу будет произведен с использованием капсулы, которая безопасно сбросит груз во время пролета мимо нашей планеты. Вся последовательность действий будет полностью автономной, без участия специалистов с Земли.
К перечню запланированных научных инструментов входят:
- Радар для проникновения в марсианский подповерхностный слой: предназначен для картографирования подземных слоев, определения направления бурения, анализа геологической структуры на месте и выбора наиболее подходящих участков для забора образцов.
- Рамановский и флуоресцентный анализатор предназначен для идентификации минералов и поиска потенциальных биосигнатур, обеспечивая химический анализ непосредственно в полевых условиях и помогая в отборе образцов, представляющих научный интерес.
- Преципитирующий анализатор энергичных нейтральных атомов и полярного сияния: предназначен для исследования взаимодействия частиц и полярного сияния на Марсе, а также для выявления процессов утечки атмосферы и космических погодных явлений.
- Магнитометр векторного орбитера «Марс» предназначен для изучения магнитного поля и структуры ионосферы Марса, что позволит получить данные о внутренних процессах и потерях атмосферы планеты.
- Гиперспектральный визуализатор среднего инфракрасного диапазона предназначен для мониторинга водяного пара и дейтерия в атмосфере, что критически важно для исследования эволюции воды и истории климата.
- Мультиспектральная камера, установленная на марсоходе, предназначена для наблюдения за пыльными бурями и оценки состояния поверхности планеты. Эта информация критически важна для обеспечения безопасности посадки и взлета космического аппарата.
Рассматриваются регионы с богатым геологическим строением, в числе которых Kasei Valles, Utopia Planitia, McLaughlin Crater и Oyama Crater, как потенциальные места посадки. Окончательное решение будет принято на последующих этапах разработки проекта.
Готовность к взаимодействию с другими странами и учет мировых тенденций
Миссия Тяньвэнь-3 предоставит возможности для международного сотрудничества. Китайское национальное космическое управление (CNSA) объявило о конкурсе на проведение внешних экспериментов, которые будут включены в качестве дополнительной аппаратуры на борту. Заявки принимаются до июня 2025 года, предварительный отбор намечен на последующие месяцы, а окончательное решение будет принято в октябре. Отобранные научные приборы должны быть доставлены в 2027 году для интеграции с космическим аппаратом.
Эксперименты должны соответствовать определенным техническим требованиям: мощность не должна превышать 40 ватт, рабочая температура должна поддерживаться в диапазоне от -50 °C до +70 °C, а масса модулей, предназначенных для размещения на орбите, должна быть менее 15 кг. Эти модули рассчитаны на трехлетний срок эксплуатации на марсианской орбите на высоте 350 км. Для экспериментов, проводимых на служебном модуле посадочного модуля, максимальный вес будет ограничен 5 кг, а срок эксплуатации составит пять лет на орбите с более эллиптической траекторией.
Образцы станут доступны иностранным исследователям после завершения карантинных процедур. Для работы с марсианскими материалами в условиях максимальной безопасности будет создана лаборатория с высоким уровнем биологической защиты, подобная которой пока отсутствует во всем мире.
«Необходимость» возвращения образцов с Марса
Интерес ученых к миссии по доставке образцов с Марса сохраняется на протяжении многих лет. Полученные таким образом материалы способны предоставить данные о признаках прошлой или настоящей микробной жизни, а также о геологическом и климатическом прошлом планеты.
Инициатива Китая с проектом Тяньвэнь-3 становится еще более важной в данной ситуации, учитывая неясность перспектив программы Mars Sample Return, реализуемой НАСА и ЕКА. В проекте бюджета NASA на 2026 финансовый год Mars Sample Return прямо обозначена как миссия, которую планируется отменить, несмотря на недавние попытки изменить ее структуру для обеспечения возможности доставки образцов, собранных марсоходом Perseverance, который работает на Марсе с 2021 года.