NASA отправляет на Марс ровер Perseverance: чем он лучше Curiosity и где смотреть запуск

В четверг, 30 июля, в 14:50 по киевскому времени(11:50 UTC), с пусковой площадки SLC-41 Мыса Канаверал на ракете «Atlas V 541» стартует очередная американская автоматическая межпланетная станция «Марс-2020» с ровером Perseverance.

Трансляцию пуска можно наблюдать онлайн на NASA TV. Об этом сообщает Информатор Tech, ссылаясь на Meduza.

Если все пойдет по плану, примерно через полгода, 18 февраля 2021, состоится посадка марсохода на поверхность планеты в районе кратера Джезеро — в точку, где есть дельта реки, интересная для ученых с точки зрения поиска следов былой жизни на Марсе. Минимальная программа исследований рассчитана на два земных года, но, скорее всего, она будет продолжена. Основными научными целями марсохода станут изучение геологии Марса и истории его эволюции, поиски следов жизни, а также отбор и подготовка образцов грунта для доставки на Землю в будущем. Ниже приводим ссылку на прямую трансляцию запуска:

Что такое «Марс-2020»

Проект «Марс-2020» NASA анонсировала еще 4 декабря 2012. Тогда, из-за сокращения бюджетного финансирования «Программы по исследованию Марса» для новой миссии выбрали общую конструкцию предыдущего марсохода Curiosity. Предполагалось сэкономить на новом ровере, используя запасные части предшественника, в том числе оставшуюся от программы Curiosity запасную «батарейку» — радиоизотопный термоэлектрический генератор, РИТЭГ. В итоге сильно удешевить постройку нового аппарата все равно не получилось: если на Curiosity в NASA потратили 2,5 миллиарда долларов, то миссия «Марс-2020» обошлась в 2,4 миллиарда долларов. Еще 300 миллионов заложено на эксплуатацию ровера на Марсе в течение планового срока миссии.

На новом ровере семь научных инструментов — для самого детального анализа марсианских пород и поиска органических примесей

Perseverance имеет массу небольшой малолитражки — 1 025 килограмм. Его габариты составляют 3×2,7×2,2 метра ­­— но это если не учитывать довольно длинную руку-манипулятор, о которой нужно сказать отдельно. Для перемещения по Марсу ровер оснащен шестью колесами полуметрового диаметра из алюминиевого сплава с титановыми спицами — похожими, но несколько более прочными, чем на Curiosity. В состав полезной нагрузки ровера входят семь научных инструментов:

• Камера-спектрометр SuperCam — инструмент для анализа химического и минералогического состава марсианских пород.
• Ультрафиолетовый рамановский спектрометр SHERLOC с камерой высокого разрешения будет искать органические примеси в грунте и уточнять его минеральный состав. На его калибровочной мишени кроме всего прочего размещены пять кусочков материалов, которые в будущем будут использоваться для создания марсианских скафандров.
• Радар сверхбольшого диапазона RIMFAX — георадар, предназначенный для обнаружения ближайших подповерхностных слоев пород, умеющий «заглядывать» на глубину до 10 метров.
• Ровер имеет довольно мощные мультимедийные возможности: на нем целых 23 камеры для навигационных и технических операций, а для записи марсианских звуков имеется два микрофона. Кроме того, на марсоходе установлена необычная экспериментальная установка MOXIE, которая будет получать кислород из углекислого газа, содержащегося в марсианской атмосфере. Предполагается, что в будущем такие установки позволят снабжать кислородом экипажи пилотируемых экспедиций на Марс. Для связи с Землей на Perseverance установлены целых три антенны:
  • узконаправленная антенна для прямой связи с Землей (в периоды видимости) со скоростью до 160 бит/с на Землю и до 500 б/с с Земли.
  • На марсоходе впервые установлен дрон

    Действительно, на последнем этапе разработки в состав марсохода добавили небольшой экспериментальный вертолетный дрон Ingenuity — первый в истории изучения Марса атмосферный летательный аппарат. Он оснащен двумя углепластиковыми винтами с диаметром в 120 сантиметров. Сам аппарат при этом имеет относительно скромные размеры, его длина не превышает 20 сантиметров, а общая масса составляет около двух килограммов. За пределами корпуса находятся посадочные опоры, антенна, солнечная батарея и сами лопасти винта. Вертолет установлен, как это ни странно, в нижней части марсохода и защищен там специальным композитным экраном, который будет отсоединен только через два месяца после посадки. Из-за этого создателям аппарата нужно будет выполнить довольно сложную инженерную задачу по отделению Ingenuity от самого ровера, происходить это будет примерно так:

    Создателям аппарата нужно будет выполнить довольно сложную инженерную задачу по отделению Ingenuity от самого ровера

    Научная задача у дрона вполне ожидаемая, но при этом важная: Ingenuity должен отработать технологию полета в разреженной марсианской атмосфере, плотность которой приблизительно в 100 раз ниже, чем на Земле. Именно поэтому диаметр винта должен быть таким большим (относительно корпуса) и вращаться так быстро. Если аппарату все-таки удастся подняться в воздух, его будут использовать для разведки маршрута и фотографирования ровера со стороны.

    Марсоход сможет работать круглосуточно и даже зимой

    В качестве основного источника энергии для ровера Perseverance используется радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ) на плутонии-238 мощностью 110 Вт (здесь можно почитать подробнее о типах источинков питания для космических аппаратов). Помимо этого, ровер также оснащен двумя заряжаемыми от Солнца литий-ионными батареями: они будут помогать при выполнении научных операций, когда потребление марсоходом энергии может возрастать до 900 кВт×ч. Важно отметить, что использование РИТЭГа позволяет продолжать работу ровера круглосуточно и марсианской зимой, что невозможно для марсоходов с солнечными батареями. Кроме того, ни Perseverance, ни Curiosity, благодаря наличию независимых от погоды РИТЭГов, не боятся пылевых бурь, одна из которых, например, сыграла роковую роль в судьбе ровера-ветерана Opportunity.

    Интересно, что в радиоизотопном генераторе Curiosity используется диоксид плутония-238, купленный для нужд NASA в России, а в Perseverance — уже произведенный в США. В конце восьмидесятых годов Соединенные Штаты свернули производство плутония-238 на своей территории, планируя закупать его у России. Всего с 1990-х приобрели 16,5 кг изотопа для использования в дальних космических миссиях («Новые горизонты», «Кассини», «Кьюриосити»), где использование солнечных батарей неэффективно. Но с 2012 года производство плутония-238 в США снова восстановили на уровне 1,5 кг в год.

    Марс защитили от коронавируса и земных бактерий

    Сам марсоход, как и его теплозащитные кожухи и парашют, прошли процесс стерилизации, чтобы этого не допустить. Это требование «планетарной защиты» соблюдается всеми странами, подписавшими «Договор о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела» (1967 год). Во время и после сборки ровер тщательно обрабатывался спиртовым раствором, а парашют и тепловая защита нагрели до 110 градусов Цельсия, чтобы убить микробы. Блок с бортовым компьютером, который нельзя обработать, выполнен в герметичном исполнении, и вентилируется через высокоэффективные фильтры, для изоляции возможных микробов внутри. Для того чтобы «разгонный блок Centaur» (третья ступень ракеты), выводящий аппарат на траекторию полета к Марсу и летящий туда же, не попал в планету и не занес земные микроорганизмы (которые, как известно из экспериментов, могут пережидать полет в вакууме, при старте межпланетная станция летит немного мимо Марса, а потом делает обязательную коррекцию траектории.

    При посадке Perseverance придется пережить «семь минут ужаса»

    18 февраля 2021 года в 20:00 UTC по плану состоится посадка ровера на поверхность Марса в районе кратера Джезеро, что на западном склоне равнины Исиды — огромного ударного бассейна к северу от экватора планеты. Диаметр кратера — 45 км, а рядом находится Равнина Утопия, в южной части которой в апреле 2021 года должен приземлится спускаемый модуль китайской миссии «Тяньвэнь-1». Perseverance будет садиться сразу с полетной траектории, без выхода на орбиту вокруг Марса. Такая схема посадки позволила сэкономить на топливе для торможения, но потребовала, как и в случае с Curiosity, использовать мощную теплозащиту и сложную с инженерной точки зрения систему посадки — «небесный кран». Кран» — это устройство, зависающее в воздухе на реактивных двигателях и спускающее марсоход к поверхности на тросе. Такую схему посадки создатели Curiosity назвали «семью минутами ужаса» — поскольку весь процесс проходит автоматически и не управляется с Земли, инженерам остается только надеяться на лучшее. По сравнению с Curiosity, навигационную систему нового «небесного крана» значительно модернизировали, а планируемая точность посадки выросла на 50%. Теперь «небесный кран» сможет самостоятельно анализировать поверхность перед посадкой, чтобы избегать потенциально опасных участков.

    https://youtu.be/_1aJra9Wu_U

    Perseverance будет участвовать в миссии по доставке на Землю марсианского грунта

    Особенность кратера Джезеро — неровный рельеф: на поверхности много булыжников, камней и уступов, которые затрудняют посадку и требуют более точного выбора площадки, так что «умная» система посадки будет весьма кстати. Западная часть равнины Исиды сложена древними и разнообразными геологическими породами — поверхность Марса в этом региона сформировалась 3,6 миллиарда лет назад. По мнению ученых, в кратере Джезеро, который сам был какое-то время озером, располагалась дельта древней марсианской реки. Таким образом, в нем должны находиться речные отложения, принесенные водным потоком со всего водного бассейна. И именно этот район Марса выбран для самой амбициозной исследовательской миссии NASA в следующем десятилетии: доставки образцов грунта с поверхности Марса на Землю. На эту задачу уйдет не менее 11 лет, для ее реализации потребуется три отдельных космических аппарата. Сейчас суммарные затраты на доставку грунта с Марса оцениваются в 7 миллиардов долларов.

    Марсоход Perseverance станет первым этапом этой глобальной миссии — двигаясь по маршруту, он будет не только сам анализировать грунт, но и отберет заинтересовавшие ученых образцы, упаковывая их в герметичные трубки и оставляя на пути следования. Возможно, концепция еще немного изменится и образцы с породой ровер будет собирать в тех же ячейках, чтобы потом выложить в одном удобном месте для забора европейским марсоходом за раз. Следующие два запуска состоятся в 2026 году. В ходе первого из них на орбиту планеты будет доставлен транспортный модуль ERO (Earth Return Orbiter). За его разработку отвечает Европейское космическое агентство. Вторым будет отправлен еще один европейский посадочный аппарат, SRL (Sample Retrieval Lander, «Посадочный аппарат для возврата образца»). Он будет оснащен взлетной ракетой и малым марсоходом.

    Дальнейшие события должны развиваться с хореографической точностью: сначала посадочный модуль SRL сядет на Марс в кратере Джезеро вблизи района работы марсохода Perseverance . Отделившийся от него малый марсоход соберет образцы пород, оставленные аппаратом Perseverance и доставит их к посадочному модулю SLR. Затем, при помощи роботизированной руки-манипулятора, трубки переместят во взлетную ракету, установленную на посадочном модуле. Ракета стартует с Марса в середине 2029 года. Головная часть ракеты состыкуется на орбите со спутником ERO, образцы грунта будут стерилизованы на месте и перемещены в возвращаемую капсулу, которая начнет перелет на Землю. Капсула с собранными образцами марсианского грунта должна приземлиться в штате Юта в 2031 году.

    https://youtu.be/Qz8TCEfnx-0

    Главный вопрос: откуда такое странное название?

    Свое имя Perseverance («Настойчивость») ровер получил в традиционном уже для NASA школьном конкурсе — чтобы попасть в список финалистов, ребята писали эссе с объяснением преимуществ своего варианта. Кроме того, для привлечения общественного внимания все желающие могли отправить свое имя на Марс заполнив анкету на сайте NASA. В акции поучаствовало почти 11 миллионов человек — их имена записали на карту памяти и находятся сейчас на корпусе марсохода (Информатор Tech тоже полетит на Марс вместе с Perseverance). На табличке также нанесен рисунок с Солнцем и планетами, где в лучах нашей звезды азбукой Морзе записан девиз «Explore As One» — «Исследуем вместе». Интересен расклад «подписантов» по странам: на первом месте Турция (2,5 млн человек), на втором Индия (1,5 млн человек), и только на третьем США (1,2 млн человек). Сейчас на сайте NASA уже можно записать свое имя для отправки в 2026 году на посадочном аппарате миссии по доставке грунта с Марса на Землю — «Mars Sample Return».

    Информатор Tech тоже получил свой посадочный талон Ранее мы сообщали, что марсоход Curiosity отправился в «летнее путешествие» к горе Шарпа. Также писали о том, что SpaceX рассказала, как создавался футуристический скафандр для пилотируемого корабля Crew Dragon.