Достижения «Кьюриосити»

Достижения «Кьюриосити»

Для сбора данных в пользу гипотезы существования марсианской жизни в полет к красной планете отправились еще два американских аппарата: «Марсианский орбитальный разведчик» («Mars Reconnaissance Orbiter», «MRO») и посадочная лаборатория «Феникс» («Phoenix»).

«Mars Reconnaissance Orbiter», вышедший на околомарсианскую орбиту 11 марта 2006 года, снабжен «шпионской» камерой «HiRISE», которая способна «разглядеть» из космоса отдельные предметы размером в 30 см. Камера сразу же показала себя в деле, запечатлев с орбиты ползающие внизу планетоходы. Как водится, «Разведчик» начал работу с поисков следов древних водных потоков. И довольно быстро его камере удалось зафиксировать характерные трещины в марсианских породах, которые свидетельствуют о наличии «трубопроводов» – естественных подземных каналов, пробитых водой, которая текла по ним несколько миллионов лет назад. Ученые сразу подчеркнули, что такие «трубопроводы» – практически идеальное место для возникновения простейших форм жизни.

«Разведчик» решил большинство проблем, волновавших специалистов. Так, при помощи спектрометра «CRISM» им удалось обнаружить залежи карбонатов (солей угольной кислоты), которые так и не сумел найти «Марс Глобал Сервейор». Тогда же ученые выявили и многочисленные районы, содержащие древние глины (филлосиликаты и гидратированные сульфаты), сформировавшиеся свыше 3,5 млрд лет назад.

Параллельно европейский аппарат «Марс Экспресс» запечатлел береговую линию древнего океана, который располагался в северном полушарии, занимая треть планеты. Наличие следов океана подтвердил позднее и «Марсианский орбитальный разведчик». Почти тридцать высохших рек из пятидесяти двух, обнаруженных на Марсе, имели некогда общее русло с этим северным океаном. Сегодня считается, что он был глубиной до 500 м и в нем содержалось около 124 млн м³ воды, что примерно в десять раз меньше, чем земные запасы.

Так ученые доказали, что в истории Марса были достаточно продолжительные периоды, когда вода существовала в жидком виде, оказывая влияние на облик планеты. Однако чтобы доказать ее современное наличие в виде льда и исключить ошибку интерпретации приборных данных, понадобился еще один хитрый эксперимент. 25 мая 2008 года стационарная лаборатория «Феникс» совершила мягкую посадку на северном полюсе Марса. Этот аппарат был снабжен мощным манипулятором, который тут же вырыл в грунте канаву, обнажив скрытый под ним лед. Рассчитанный на три месяца «Феникс» проработал до ноября того же года и подтвердил: ошибки быть не может, под слоем грунта действительно находится замерзшая вода.

Итак, существование воды на Марсе в древности и в настоящее время доказано. Напрашивался следующий шаг – попытаться найти следы каких-либо форм жизни. На красную планету отправился еще один марсоход – «Кьюриосити» («Curiosity», «Mars Science Laboratory», «MSL»), что означает «Любопытство».

Новый аппарат разительно отличался от предшественников, в том числе и по массе. Если масса «Марсианского орбитального разведчика» составила 2180 кг, то стартовая масса нового аппарата равна 3839 кг. При этом комплекс «MSL» делится на три основные части: перелетная ступень, обеспечивающая полет по траектории от Земли к Марсу; система обеспечения входа в атмосферу, торможения и посадки; сам марсоход массой 899 кг.

Основная цель проекта была сформулирована так: исследование и описание конкретного района Марса с проверкой наличия там в прошлом или настоящем природных условий, благоприятных для существования жизни (вода, энергия, химические ингредиенты). Фактически к старому лозунгу марсианских исследований «Ищи воду!» новый марсоход добавляет: «Ищи углерод!» Биологический «потенциал» зоны посадки ученые предполагали определить на основе анализа наличия и количества органических соединений и тех химических элементов, которые являются основой жизни, а также путем поиска ее внешних проявлений. Параллельными задачами, как и раньше, является описание геологии и геохимии района посадки на всех возможных пространственных масштабах, изучение планетарных процессов, которые могли иметь отношение к жизни в прошлом, а также исследование радиационной обстановки.

Для выполнения научной части миссии «Кьюриосити» оснащен комплексом из 10 научных приборов суммарной массой 75 кг, которые подразделяются на обзорные инструменты (размещенные на мачте на высоте около 2 м над грунтом планеты), контактные (выносимые к объекту исследования с помощью манипулятора) и аналитические (для анализа образцов грунта и атмосферы Марса). В эту классификацию не входят десантная камера, работающая на этапе спуска, и приборы радиационного контроля и метеонаблюдений. Для сравнения – марсоход «Оппортьюнити» имеет комплект научной аппаратуры общей массой всего 5 кг, а масса одного лишь анализатора SAM на борту «Кьюриосити» составляет 40 кг. Все научное хозяйство и рабочие части марсохода питаются от расположенного в хвостовой части генератора типа MMRTG, имеющего в своем составе 4,8 кг радиоактивного изотопа плутония-238, и рассчитанного на 14 лет. Полная стоимость проекта составила примерно 2,5 млрд долларов.

Запуск нового марсохода состоялся 26 ноября 2011 года, а мягкая посадка на поверхность Марса произошла 6 августа 2012 года. Доставить рекордный груз на красную планету оказалось непросто. Поэтому специалисты придумали особую схему посадки, использующую так называемый «небесный крюк» (Sky Crane). Ровно за 10 минут до входа в атмосферу десантный комплекс отделяется от перелетной ступени. Затем с помощью двигателей ориентации, работающих сквозь проемы в хвостовом обтекателе, десантный комплекс останавливает вращение, разворачивается теплозащитным экраном вперед и смещает центр тяжести путем отстрела двух балансировочных вольфрамовых грузов массой по 75 кг. После снижения до 11 км и торможения до 405 м/с вводится в действие парашютная система; через 20 секунд отделяется лобовой теплозащитный экран, начинают работать посадочный радиолокатор и видеокамерой «MARDI». Еще через некоторое время включаются восемь двигателей регулируемой тяги, после чего происходит разделение с хвостовым обтекателем и увод в сторону. На высоте 20 м происходит подрыв пироболтов, и ровер спускается вниз на трех нейлоновых тросах, по пути расчековывая и переводя в рабочее состояние подвеску и колеса. Все это время он остается соединенным с посадочной ступенью гибким силовым и информационным кабелем. Когда ровер прочно встает на грунт, посадочная ступень переходит в зависание, три троса и кабель перерезаются пироножами, а ступень включает двигатели на полную тягу на 4 секунды и уходит вверх и назад от места посадки.

Многие комментаторы скептически оценивали работоспособность «небесного крюка», и все же «Кьюриосити» благополучно прибыл на Марс, высадившись в кратере Гейл, в точке с координатами 4,6° южной широты и 137,4° восточной долготы. Место работы выбирали, исходя из задач миссии. Кратер Гейл диаметром 154 км образовался в диапазоне от 3,5 до 3,8 млрд лет назад. Он лежит почти на границе грандиозного уступа: к югу находится нагорье с высотами 4–6 км над средним радиусом планеты, а местность к северу лежит на 3 км ниже среднего. Дно кратера в его северной части лежит на 4,5 км ниже среднего радиуса Марса, а потому атмосферное давление в нем близко к максимально возможному на планете. Температура воздуха изменяется в пределах от 0 до +90 °C. Количество воды в грунте, по данным российского прибора HEND на спутнике «Марс Экспресс», – от 5 до 6,5 % по массе. Центральная возвышенность – это не простой пик, она занимает значительную часть площади кратера и состоит из нескольких сотен видимых слоев горизонтального залегания. Официальное ее название – Эолова гора (Aeolis Mons), но члены научной группы «MSL» используют другое имя, данное в память о Роберте Шарпе, который на протяжении более полувека преподавал геологию в Калифорнийском технологическом институте, входил в научные группы первых марсианских миссий НАСА и считается в США «отцом» планетологии. Объектом интереса ученых в кратере Гейл являются сама гора Шарпа, слоистые склоны которой, как показало зондирование с орбиты, сформированы минералами водного происхождения. Предполагается, что самые интересные слои горы – нижние, наиболее древние и самые доступные для марсохода. Планетологи надеются, что складывающие их породы сформировались в ту эпоху марсианской истории, когда атмосфера была плотнее, а воды было, во-первых, много, а во-вторых, она не была слишком кислой.

Минимальный срок службы «Кьюриосити» был определен в один марсианский год (686 земных суток), однако за это время он даже не сумел добраться до горы Шарпа – на путь к ней ему понадобилось 1000 суток, ведь по дороге ученые увидели много интересного и требующего внимания.

Исследования продолжаются, но и того, что удалось выяснить, хватило, чтобы прийти к выводу: дно кратера Гейл состоит из отложений, образовавшихся на дне большого озера на протяжении десятков миллионов лет. Все нижние горизонты горы Шарпа представляют собой сотни перемежающихся слоев озерных, речных и ветровых отложений. Они свидетельствуют о многократном заполнении и испарении озера, которое, по мнению ученых, занимало большую часть площади кратера. Более того, таких постоянных озер на Марсе могло быть много.

Заместитель научного руководителя миссии Ашвин Васавада заявил: «Если наша гипотеза выдержит проверку, она поставит под сомнение взгляды о том, что теплые и влажные условия возникали кратковременно, были локальными или вообще существовали только под поверхностью Марса. Более радикальное объяснение состоит в том, что древняя плотная атмосфера Марса держала температуру выше точки замерзания в глобальном масштабе, но пока мы не знаем, как она это делала».

Что касается следов жизни, то нас, похоже, скоро ждут новые сенсации. 24 марта 2015 года научная группа анализатора «SAM», стоящего на «Кьюриосити», объявила о первом обнаружении азота в составе газа, выделяющегося при нагреве образцов грунта. Азот входил в состав оксида NO, который, вероятно, образовался при разложении нитратов, а нитраты, как известно, содержат азот в форме, легко используемой живыми организмами. Пока нет подтверждений, что марсианские нитраты могут быть продуктом жизнедеятельности; в небольших количествах они образуются в небиологических процессах (удары метеоритов, вулканическая деятельность и грозовые разряды). Тем не менее, поскольку доказано, что в прошлом жидкая вода и органические вещества присутствовали в кратере Гейл, то открытие нитратов – еще одно свидетельство того, что условия древнего Марса были очень благоприятны для жизни.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.