Марсоход Perseverance только что разместил первую из резервных трубок для образцов на поверхности Марса. В случае неисправностей робота через несколько лет специальный вертолет сможет забрать контейнеры. Фотография результата маневра вызвала ассоциации с световым мечом джедая из «Звездных войн». Конструкция этих контейнеров, конечно, основана больше на инженерном искусстве, чем на научной фантастике.
Главная задача Perseverance — собрать десятки образцов породы и почвы из дельты древней реки, где могут сохраниться следы жизни. В начале 2030-х годов другая миссия привезет эти образцы на Землю. Для этого марсоход должен поместить пробирки в ракету, которая выведет их на орбиту. Пока что пробирки с образцами будут храниться в теплом месте внутри ровера.
Через несколько лет марсоход может оказаться неспособен выполнять свои функции. Если это произойдет, НАСА планирует проанализировать образцы с помощью двух небольших вертолетов, которые будут отправлены в следующую миссию. Вертолеты будут задействованы в случае проблем с марсоходом, поэтому на земле будет размещено несколько трубок для извлечения образцов и их доставки на борт корабля.
Первый из запасных образцов установили на поверхность земли 21 декабря. Часть наблюдателей, просмотревших фотографию трубки под корпусом марсохода, заметили отдаленное сходство с световым мечом. Какова причина такой формы?
Инженерная задача
Главной задачей для инженеров была защита образцов после возвращения на Землю. Трубам (всего 43) нужно было быть одновременно легкими и прочными для перелета вокруг планеты.
Не впервые НАСА сталкивается с подобной ситуацией. Почти 50 лет назад миссии «Аполлон» привезли на Землю десятки килограммов лунных образцов. Тогда ящики с камнями несколько дней пролежали в нетронутом грузе, прежде чем попасть в лабораторию. Трубки Perseverance должны будут сохранить научную ценность своего содержимого более десяти лет.
Каждая из трубок имеет длину немногим меньше 15,2 сантиметров (намного меньше световых мечей) и вес менее 57 граммов.
Золотая часть трубок (видна внизу) выполнена из нитрида титана, а серебряная — на меньшем конце — из титана. Белое глиноземное покрытие снаружи также защищает от перегрева солнечными лучами. Без него Солнце могло бы случайно изменить химический состав образцов.
Коническая часть выполняет функцию герметичного уплотнителя, предохраняя образец от взаимодействия с марсианской атмосферой. «Ручка» — это корпус, вмещающий плунжер и пружины, отвечающие за удержание образца в трубке.
Максимальная чистота
Чтобы исследователи были уверены в анализе на сто процентов марсианского состава в начале следующего десятилетия, эти образцы должны быть достаточно «чистыми» и герметично закрытыми.
Кен Фарли из проекта «Марс-2020» в Калтехе (Пасадена) в 2020 году сказал: «В отличие от Марса наша планета покрыта жизнью. Мы должны были удалить все следы, чтобы оставшиеся улики можно было с уверенностью обнаружить и различить при возвращении первых образцов».
Трубки созданы в соответствии со стандартами исключительной чистоты, направленными на предотвращение попадания наземных органических, неорганических и биологических материалов. В связи с этим исследователям пришлось ограничить общее количество наземных соединений в образце менее чем до 150 нанограмм. Для определенного набора органических соединений этот показатель не превышает 15 нанограмм. Напомним, что нанограмм — это одна миллиардная часть грамма.
Чтобы удовлетворить этим требованиям, инженеры проводили сборку в гиперчистом помещении — это чистая комната внутри чистой комнаты. Между каждым этапом сборки пробирки с образцами очищались струей фильтрованного воздуха, промывались деионизированной водой и затем ультразвуком с использованием ацетона, изопропилового спирта и других специализированных чистящих средств.
Все предусмотрено для анализа образцов непосредственно по прилете на Землю. В это время Perseverance выполняет задачи в кратере Езеро.