Доброго времени суток. Сегодня я продолжу рассказывать об аппаратах побывавших на Марсе в 21 веке. В этот раз мы разберем зонды и спускаемые аппараты, которые запускала Европа и не только…

1. Спускаемые аппараты и зонды.

Mars Express. Данный аппарат является совместным российско-европейским проектом, хотя российским он являлся только по части запуска к Марсу самого зонда российской ракетой с Байконура. Почему экспресс? ЕКА (Европейское Космическое Агентство) объясняло название скоростью строительства зонда и его полета к Марсу по сравнению с аппаратами НАСА. Mars Express был разработан и сконструирован всего за 5 лет, а его полет к планете занял полгода. Так, запуск зонда произошел 2 июня 2003, и уже 20 декабря Express вышел на орбиту Марса.

Марс — с небес на землю., изображение №1

Разберем его научную аппаратуру. Она состоит из 7 приборов:

  • Специальная камера, снимающая детальные фотографии с разрешением до 10 метров;
  • Спектрометр OMEGA в видимом и инфракрасном диапазонах, предназначенный для проведения геологических исследований;
  • Спектрометр SPICAM в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, позволяющий оценить состав атмосферы;
  • Планетарный Фурье-спектрометр для регистрации атмосферного давления и температуры;
  • Радиометрический высотомер MARSIS и две 20-метровые антенны для исследования глубоких слоёв поверхности Марса и поиска воды;
  • Высокоточная стереокамера HRSC, создающая цветные фотографии с разрешением до 2 м;
  • Анализатор космической плазмы ASPERA, который исследует взаимодействие атмосферы с солнечным ветром;

Также зонд был оснащен посадочным модулем, который назывался Бигль-2. Это отсылка к кораблю Бигль, на котором путешествовал Чарльз Дарвин. Он предназначался для исследования геологии, минералогии, геохимии места посадки, сбора данных о метеорологической обстановке и климате. Он занимался поиском следов существования жизни на Марсе. После прилета к планете, он отделился от основного модуля Express и успешно приземлился…. благополучно не выйдя на связь. На чем и кончается история сего творения.

Марс — с небес на землю., изображение №2

А какие цели преследовал европейский зонд на орбите? Да собственно, что и другие орбитальные станции. Рассмотрим цели:

  • поиск воды и водяного льда на глубине до нескольких километров;
  • тщательное картографирование поверхности для получения цветных снимков высокого разрешения и 3D-моделирования;
  • детальное определение минерального состава поверхности планеты;
  • изучение состава атмосферы и происходящих в ней процессов;
  • изучение влияния солнечного ветра на атмосферу планеты.

Казалось бы, ничего нового, НО зонд был запущен 2 июня 2003 года, это на 2 года раньше MRO, хоть и через 6 лет после запуска MGS. Следовательно, оборудование на нем было в разы лучше, чем на MGS. Несмотря на схожие задачи зондов, аппарат обладал усовершенствованным оборудованием по сравнению с американской станцией.

Итак, аппарат вышел на орбиту 25 декабря 2003 года, его полет представлял из себя высокоэллиптическую орбиту, которую вы можете наблюдать ниже. Станция начала свою работу в начале января 2004 года.

Первые результаты были получены уже в конце января. Обнаружились большие запасы водяного льда в южной полярной шапке. В марте пришли уточненные данные, которые показывали содержание воды и углерода в шапке в процентном соотношении: 85% массы шапки приходится на сухой лед, а 15% на водяной лёд. После этого открытия, на протяжении нескольких лет, были проведены новые геологические и атмосферные исследования Марса. Например, на южной шапке обнаружили подледное озеро на глубине 1.5 км и шириной 20 км.

C помощью Mars Express попытались найти ранее утраченный Mars Global Surveyor, но после 2 неудачных попыток, от этой идеи отказались. В 2010 году зонд приблизился к Фобосу и измерил уровень его радиации, а спустя 3 года он повторил маневр, приблизившись к спутнику на рекордно близкое расстояние в 45 км. В тринадцатом году завершили топографию Марса. В 2012 году аппарат в связке с Mars Reconnaissance Orbiter и Mars Odyssey собрал необходимую для посадки информацию марсохода Curiosity.

Остатки Скиапарелли…
Остатки Скиапарелли…

Еще одним удачным примером послужит поддержка посадки модуля Phoenix в мае 2008 года, к которому мы сейчас и перейдем.

Phoenix. Спускаемый зонд НАСА, которому было поручено изучать геологическую историю воды на Марсе, а также исследовать среду, с целью выявления благоприятных условий для жизни микроорганизмов. Феникс должен был сесть в районе северной полярной шапки на Марсе. Это объяснялось наличием, как ни странно, льда на северном полюсе. Необходимо было изучить свойства льда. Тает ли там лед, и если да, то каким образом это влияет на погодные условия на планете. Аппарат отправился к Марсу 4 августа 2007 года.

Марс — с небес на землю., изображение №5

Через 9 месяцев, в мае 2008 года, была произведена успешная посадка.

Посадка.
Посадка.

Изначально рассчитывалось, что Феникс проработает на Марсе около 90 марсианских дней, но он смог превзойти себя более чем в полтора раза, проработав 157 дней. 28 мая 2008 года аппарат начал свою работу. За время своей продолжительной работы зонд получил множество качественных снимков и панорам марсианской поверхности. Помимо своей зрелищности фотоснимки представляли из себя ценный материал для изучения.

Панорама.
Панорама.

После 2 месяцев исследования марсианской почвы Феникс начал находить следы льда на Марсе, как водяного, так и сухого. 31 июля 2008 года НАСА объявило о нахождении водяного льда на поверхности красной планеты.

Процесс сублимирования льда.
Процесс сублимирования льда.

Уже в процессе изучения льда, Феникс начал химический анализ марсианского грунта. Для этого на его борту имелось 3 прибора: печь, микроскопический томограф и лаборатория, так называемой, мокрой или влажной химии. В этой лаборатории анализ материала проходит в жидкой форме.

Зонд получил информацию о солях в грунте, его кислотности и элементах, содержащихся в нем. В их числе оказались бикарбонат, натрий, калий, кальций, магний и сульфат. Показатели солености и кислотности почвы были невысокими.

Немаловажным были метеорологические наблюдения, которые Феникс начал проводить будучи в процессе посадки на Марс. Скорость ветра была в диапазоне от 11 до 58 км в час, средняя же была равна 36 км/ч или же 10 м/с. В дополнение к этому, на зонде была установлена система лазеров для различных исследований. Например, высота облаков была в радиусе 10—30 км. Измерили температуру на северном полюсе, чей график, в Фаренгейтах и Цельсиях, вы можете увидеть ниже.

Солы — это марсианские дни. 1 сол = 24 ч 39 мин.
Солы — это марсианские дни. 1 сол = 24 ч 39 мин.

После того как Феникс переработал свои 90 дней на Марсе, в НАСА приняли решение ввести зонд в безопасный режим, что им удалось сделать, но через 2 месяца на планете началась песчаная буря и 2 ноября Феникс не вышел на связь. 10 ноября было официально объявлено о завершение миссии. Думаю, на этом моменте мы можем переходить к следующему зонду — InSight.

Марс — с небес на землю., изображение №12

Mars InSight. (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport — Внутренняя разведка с использованием сейсмических исследований, геодезии и теплопереноса). Американский зонд предназначенный для бурения марсианского грунта, с целью изучения истории образования породы, размера, толщины, плотности, общей структуры ядра, мантии и коры Марса. Чтобы добиться поставленных целей, на ИнСайте был установлен бур, который должен был пробурить 5 метров марсианской поверхности.

Эта экспедиция была одной из трёх финалистов участвующих в конкурсе на финансирование со стороны НАСА. InSight выиграл бОльшее финансирование, нежели его конкуренты. Изначально, старт планировался на март 2016 года, но во время тестов произошла утечка в вакуумной камере сейсмодатчиков и запуск отложили на 2 года.

InSight запустили 5 мая 2018 года и осенью, 26 ноября, зонд совершил успешную посадку на Марс. Сразу же после приземления были сделаны первые снимки окружающей среды. 19 декабря роботизированная рука установила сейсмометр на расстоянии 1.5 метра от аппарата. 8 февраля 2019 года бур ИнСайта начал свою работу, но тут же наткнулся на препятствие, через месяц 2 марта было решено продолжить бурение, но оно не увенчалось успехом. В октябре, после длительного анализа проблемы было установлено, что бур не может дальше идти вглубь из-за того, что он как бы подпрыгивал, пытаясь преодолеть препятствие, и в НАСА приняли решение помочь буру с помощью небольшого ковша.17 октября.

Попытка «закопать» бур ковшом поначалу была успешна, но затем бур вытащили из под поверхности ввиду очередного препятствия на своем пути.26 октября.

Сегодня, 6 ноября. Не прошло и 2 недель с момента извлечения бура из поверхности Марса, так что нам остается ждать. Последняя новость была 2 ноября, в ней говорится о стабильном состоянии бура и готовности начать новое бурение. Перейдем к тем данным полученным с зонда уже сегодня.

Как мы помним, 19 декабря на Марсе был установлен сейсмометр, до этого были попытки зафиксировать марсотрясение на планете с помощью зондов Викинг-1 и Викинг-2, но они ни к чему ни привели. На сейсмометре, который привез ИнСайт удалось зафиксировать толчки в марсианской породе, первые из которых произошли в апреле 2019 года. Что интересно, сейсмические волны на Марсе отражаются гораздо сильнее от коры планеты, нежели аналогичные на Земле, что свидетельствует о более плотном составе коры красной планеты.

На этом зонде был установлен новый рекорд выработки энергии среди аппаратов, побывавших на Марсе. Рекорд составил 4,6 киловатт-часов, произведенных за один Сол. Несмотря на запыление солнечных батарей, ИнСайт стабильно продолжает вырабатывать энергию. По прогнозам, он прослужит до ноября 2020 года, передав при этом на Землю порядка 30 Гб научной информации.

Марс — с небес на землю., изображение №13

На сегодня поток информации полученный с ИнСайта заканчивается, но несомненно, в будущем, этот зонд передаст множество ценнейших сведений о поверхности «красной планеты». А мы переходим к следующему аппарату, который находится на орбите Марсе — Mars Orbiter Mission или Мангальян.

Mars Orbiter Mission. Индийский зонд, предназначенный для изучения Марса с его орбиты. (Да, да Индия может в космос) Первый межпланетный полет индийского космического зонда, который прошел успешно. К тому же, это самая дешевая экспедиция за всю историю, её стоимость составила всего-навсего 74 млн долларов США. В её скромные задачи входило:

  • Исследование особенностей поверхности Марса путем изучения морфологии, топографии и минералогии.
  • Изучение составляющих марсианской атмосферы, включая метан и СО2, с использованием методов дистанционного зондирования.
  • Изучение динамики верхних слоев атмосферы Марса, влияния солнечного ветра и радиации и выхода летучих веществ в космическое пространство.
Марс — с небес на землю., изображение №16

Старт произошел 5 ноября 2013 года и через год полета, 24 сентября 2014 года, Мангальян вышел на орбиту Марса. Так как это самая дешевая миссия в истории, то и открытий она делает немного. Тем не менее, через год работы был опубликован «Атлас Марса», на 120 страницах которого размещены данные и цветные снимки за первый год полёта. В марте 2016 года опубликованы первые исследования экзосферы планеты. Всего же за время экспедиции было получено 2 терабайта информации о «красной планете». Планируется, что Мангальян пробудет на орбите до 2020 года, так как у него остались большие излишки топлива.

3 совмещенных снимка.
3 совмещенных снимка.

Что ж перейдем к большому европейскому проекту — ExoMars.

2. ExoMars.

ExoMars — это совместный проект Роскосмоса и ЕКА, состоящий из трёх зондов для поиска доказательств когда-то существовавшей на Марсе жизни. Полный список задач несколько больше, его я взял с сайта РАН, посвященному этой миссии:

  • Исследовать состав атмосферы и климат планеты с орбиты, в том числе ответить на вопрос о том, сколько и как распределен в атмосфере метан.
  • Изучить возможный вулканизм Марса с орбиты, измеряя содержание вулканических газов в атмосфере.
  • Изучить с орбиты распространенность воды в подповерхностном слое вещества с высоким разрешением.
  • Изучить внутреннее строение и климат Марса с его поверхности.
  • Определить, являются ли условия на поверхности Марса теоретически пригодными для существования жизни.
  • Разведать районы посадки.
  • Провести мониторинг радиационной обстановки на пути к Марсу, на орбите и поверхности планеты.
  • Исследовать состав атмосферы и климат планеты с орбиты, в том числе ответить на вопрос о том, сколько и как распределен в атмосфере метан.

Проект зародился еще в 2000х годах, подвергаясь с того момента значительной политической и экономической борьбе с конкурентами. Несмотря на это в 2005 году европейские космические министерства утвердили первоначальный вариант миссии, состоявший из одного тяжелого марсохода, который должен был отправиться в полет в 2011 году, но из-за ограничения финансирования со стороны Италии произошла первая из трех задержек, так как она была ведущей страной Европы в этой миссии.

В июле 2009-го НАСА решило помочь своим европейским партнерам техническим и финансовым путем, а также предложило использовать свою ракету Атлас-5 в качестве средства доставки марсохода, но при этом на Марс летел еще и американский марсоход — MAX-C. В августе того же года Роскосмос и ЕКА подписали похожее соглашение о сотрудничестве, в рамках которого Роскосмос обеспечивал резервную ракету для марсохода и некоторые детали в нем российского производства. В свою очередь ЕКА обеспечивает поддержку российского проекта Фобос-грунт.

В октябре того же года было принято решение разделить миссию на две части: орбитальный аппарат (с посадочным модулем Скиапарелли) и марсоходы с расчетным временем запуска в 2016 и 2018х годах соответственно.

Разные прототипы марсохода, который хотели запустить в 2018 году.
Разные прототипы марсохода, который хотели запустить в 2018 году.

В 2011 году случился бюджетный кризис, вследствие чего было решено отменить марсоход MAX-C в пользу одного, но более большого аппарата. В 2012 году НАСА вышло из ЭкзоМарса так как требовалось покрыть перерасход средств на телескоп имени Джеймса Уэбба. Из-за этого ЕКА пришлось реорганизовывать миссию и более теснее сотрудничать с Роскосмосом. 14 марта 2013 года представители обеих компаний подписали новое соглашение, по которому Роскосмос становился полноправным партнером ЕКА, а РАН получал полный доступ к данным, полученным с марсианских зондов. В тоже время Роскосмос обязывался предоставить еще один Протон, но на этот раз для орбитальной станции, а также посадочный модуль для мягкой посадки марсохода. В дополнение к доставке орбитальной станции Роскосмос должен был установить на неё несколько приборов, первоначально разрабатывавшихся для миссии Фобос-грунт.

Сроки миссии все еще оставались прежними, но из-за выхода НАСА из программы создалась угроза переноса запуска марсохода на 20-й год, что и произошло. Однако, миссия орбитальной станции Trace Gas Orbiter отправилась к Марсу в точности с графиком — в 2016 году. К ней мы сейчас и переходим.

Марс — с небес на землю., изображение №21

Trace Gas Orbiter. Орбитальный аппарат для исследования малых составляющих атмосферы. Как мы видим, название говорит само за себя, зонд предназначался для нахождения в атмосфере Марса малых газов, выяснения причины появления в ней метана и водяного пара. На метане был сделан особый акцент, так как причина его появления была не определена.

Метан появляется в атмосфере в результате геологической или биологической активности. Указание на биологическую активность послужит наличие этана и пропана в комбинации с метаном, а на геологическую будет указывать диоксид серы вместе с метаном. В дополнение к вышеперечисленному, TGO необходимо было найти участки на Марсе, где выделяется метан. В один из таких участков должен был совершить посадку марсоход.

Помимо этого на TGO был посадочный модуль «Скиапарелли», его задачей была отработка новой технологии входа в атмосферу и посадки на Марс. Как мы помним, его миссия потерпела неудачу. При входе в атмосферу связь прервалась, к тому же система, отвечающая за расчет высоты дала сбой, вследствие чего аппарат на скорости 300 км/ч разбился о поверхность планеты.

Модель «Скиапарелли».
Модель «Скиапарелли».

14 марта 2016 года с космодрома Байконур был запущен Trace Gas Orbiter и 19 октября того же года вышел на высокоэллиптическую орбиту Марса. После прибытия к планете зонд в начал аэробрейкинг (торможение зонда за счет атмосферы планеты, подробнее в прошлой статье), который продолжался до 20 февраля 2018 года, после чего зонд начал работу.

Несмотря на уверенность в обнаружении большого количества метана в атмосфере, реальность оказалось совсем другой. TGO обнаружил концентрацию метана в 10 -100 раз меньше чем предполагалось до этого. Надо сказать, что предположения о количестве метана в атмосфере Марса были основаны на результатах, полученных от марсохода Curiosity, Mars Express и группы наземных телескопов. Так, Mars Express указывал на присутствие метана, составляющего 10 ppbv. Что такое ppbv? Parts per billion by volume — это число частей на миллиард по объему, т.e. единица измерения парниковых газов в атмосфере планеты. На нашей планете концентрация метана в атмосфере составляет от 723 до 1859 ppbv или около 4—9% от общего объема газов. На Марсе же Trace Gas Orbiter за год исследований «красной планеты» обнаружил всего лишь 0.05 ppbv.

Кол-во метана, которое обнаружили за время исследования Марса.
Кол-во метана, которое обнаружили за время исследования Марса.

Несмотря на спорные данные, полученные с разных аппаратов, изучение распределения метана на Марсе продолжается и поныне. В скором времени мы получим больше данных об этом химическом элементе.

Помимо изучение метана, зонд занимался исследованием водяной составляющей на Марсе. Всего за 131 день работы ему удалось составить карту, которая показывает распределение подземных вод, указывает на «влажные» и «сухие» регионы на поверхности планеты. Карта была составлена с помощью прибора, который показывает распределение водорода на Марсе. В свою очередь водород указывает на наличие воды, как в своем естественном состоянии, так и в составе других молекул. Естественно, самые богатые залежи воды находятся на полюсах «красной планеты».

Марс — с небес на землю., изображение №25

Кроме своей научной работы TGO готовится выполнять роль ретранслятора для связи марсохода Rosalind Franklin, который будет запущен в июле 2020 года, с Землей.

Что ж, это была последняя орбитальная станция, запущенная на сегодняшний день (8.11.2019) и на ней мы сегодня и закончим наше повествование.

3. Итог.

К концу этой статьи мы разобрали оставшиеся зонды и спускаемые аппараты, отправленные человеком за годы исследования Марса. В прошлых статьях были разобраны Американские и Советские аппараты, отправленные к «красной планете». Последующие статьи о Марсе будут посвящены марсоходам, неудавшимся проектам (которые я не разобрал, а их было много), ну и, конечно, колонизации 4-ой планеты.

Марс — с небес на землю., изображение №26

Думаю на этом можно завершить мою статью. Спасибо за прочтение, мой дорогой читатель. Ариведерчи!

Кинуть рублик на Сбербанк: 4817 7602 4580 4905.

Статья про Вояджер (миссия НАСА по исследованию Юпитера-Сатурна-Урана-Нептуна).

Если хочешь больше таких статьей, то загляни в наш паблик Стройка века, там не только космос, но и многое другое: экономика, политика, география, история и прочая, и прочая, и прочая… А еще мы есть в Дзене!

Помимо этого, предлагаю к просмотру статьи моих коллегов по цеху.

«Случайности неслучайны. История двух катастроф» для любителей авиакатастроф.

Прекрасный пост про безопасность в атомной энергетике сегодня сделал Николай Вододохов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *