16 ноября — знаковая дата для программы изучения Марса. Самый большой и современный марсоход MSL Curiosity провел на поверхности четвертой планеты 100 марсианских суток – солов. Сол длиннее земных суток всего на 40 минут, поэтому разница с земным временем незначительная. На 100 дней принято подводить предварительные итоги деятельности, что мы и постараемся сделать.
На сегодня наши знания о Марсе строятся в основном на данных собранных с орбиты: за последние десять лет там работали три американских спутника, один европейский и еще несколько пролетали мимо. Сухопутные роверы, несмотря на свои героические и рекордные усилия, не произвели такой революции, как, например, стационарный Phoenix Lander, который несколькими движениями своего ковша поставил точку на вопросе есть ли вода на Марсе.
Но Phoenix наводили со спутника – отправляя туда, где должна была быть вода. Точно так же сейчас Opportunity ищет древнюю глину там, где указал спутник.
То есть большинство наших знаний о Марсе было получено дистанционно.
Теперь человечеству понадобилось уточнить и структурировать свои знания. Для этого была собрана миссия MSL. Я говорю «человечеству», а не «Америке», т.к. Curiosity собирали в дорогу всем миром. Альфа-лучевой рентгеновский спектрометр сделали (и оплатили 17$ млн.) канадцы. Лазер и фотокамеру ChemCam – французы. Климатический датчик REMS – испанцы. Роскосмос внес свою лепту в виде детектора нейтронов DAN, который ищет водород=воду под марсоходом. Австралийцы и испанцы предоставляют свои радары для поддержания связи с марсоходом, когда вращение Земли закрывает Марс от США (вращение Марса ограничивает сеансы прямой связи по 16 часов). Короче, если у кого есть сведения, что марсоход катается в мексиканской пустыне, обращайтесь сюда: www.federalspace.ru/main.php?id=7
Для того, чтобы получить максимум сведений о Марсе с поверхности, потребовалось очень тщательно подойти к выбору места посадки. Даже мощный и большой марсоход не может исследовать всю планету, чья площадь практически равняется площади суши на Земле. Нужно было выбрать место перспективное в геологическом плане, чтобы исследовать эволюцию планеты на протяжении всей ее истории и во все периоды. Важное место уделяется поиску доказательств существования на Марсе климатической эпохи благоприятствовавшей возникновению и развитию жизни. Кроме этого нужно было подстроиться под технические возможности посадочной системы и самого марсохода. Например, все геологические слои наверняка можно найти в стенах долины Маринера, но марсоход не сможет вскарабкаться на вертикальный склон в несколько километров, так что это место отпадает. Для спускаемой капсулы и парашюта важна плотность воздуха, так что места выше 1 км от среднего уровня тоже отпадают – затормозить не успеет. Поэтому из 30 возможных вариантов, сначала отобрали 4 самых «вкусных», а потом остановились на кратере Гейла.
Кратер Гейла интересен своей горой Шарпа, как называет NASA или Эолидой, как настаивает Международный астрономический союз. Какой-то российский горе-эксперт недоумевал, зачем Curiosity в гору лезет, ведь не за альпинистскими же успехами летел. Но если разобраться внимательнее, гора – это слоеный пирог возрастом более 3 млрд. лет из пластов разного времени. При этом, в древности пирог был аккуратно надрезан потоком воды, который предоставил удобный пандус для подъема вверх и последовательного изучения всех слоев. Это исследование, с тем научным арсеналом, что везет на себе Curiosity, должно дать такой объем знаний, который может сравниться вообще со всеми знаниями о Марсе, накопленными до сих пор.
Но 100 дней прошли, а о революции пока не слышно. Да, марсоход нашел следы водяного потока, исследовал любопытный камень, сделал лук у горы. Можно ли это назвать революционными результатами?
Попробуем разобраться.
Начнем с того, что собственно до горы Curiosity еще не добрался. До запланированного места восхождения — около восьми километров, а пока он прошел 450 м. Так, что основной поток научных данных начнется хорошо, если c середины 2013 года. Главное дело, которое было завершено за 100 дней – это протестированы и опробованы в деле, практически все инструменты и приборы марсохода. Исключение оставляет только сверло, но и до него вскоре дойдет дело.
Расскажу подробнее о его арсенале и первых результатах.
Цветные фотокамеры Curiosity, с точки зрения NASA – это научные инструменты, а не средство для развлечения налогоплательщиков. Джеймс Кэмерон прилагал усилия, чтобы полетели две идентичные камеры с переменным фокусным расстоянием. Это позволило бы снимать «Аватар-2» на Марсе. И NASA даже пошло ему навстречу – камеры были заказаны и практически изготовлены, но в сроки уже не укладывались, поэтому полетели запланированные ранее камеры: две двухмегапиксельные Mast Cam с фиксированным фокусным расстоянием одна 34, вторая 100 мм. Соответственно первая охватывает более широкий угол обзора, вторая – видит дальше. Хотя при желании и из их кадров можно делать неплохие анаглифы
(Классные анаглиф-панорамы Марса можно найти вконтакте по тегу #MarsAnaglyph)
Левая 34мм камера была опробована на третий день после посадки – она сняла цветную панораму таки на радость публике. Со второй были определенные проблемы. На протяжении первых недель она упорно присылала черно-белые снимки и, как я понял, они не были целью NASA. Потом все наладилось и сейчас она щелкает, не переставая почти каждый день.
Цветная камера MAHLI была задействована не сразу. Она располагается на манипуляторе, а руку марсоход разрабатывал уже после того как несколько сотен метров проехал. Причем первые пробные кадры она делала еще через противопыльный фильтр. В отличие от остальных камер там не одноразовый колпак, а настоящий люк.
Качество изображения просто поражает: показывает детали до долей миллиметра и может выступать в качестве микроскопа. Она же часто делает стереоснимки, из которых можно делать анаглифы, и снимает в инфра-красном свете.
(это камень, а странный блеск от светодиодной подсветки)
Лазер ChemCam был быстро пущен в дело и сейчас работает без роздыху. Точечных данных ученым теперь мало, они стреляют очередями, не экономя патронов. Впрочем, если верить спецификациям на РИТЭГ, «патронов» для лазера должно на 14 лет хватить. Лазер нагревает мишень до состояния плазмы, камера-телескоп ChemCam фиксирует свет вспышки и спектрометр определяет состав светящегося вещества.
(вертикальная полоса — от лазерной «очереди»)
Надо сказать по поводу качества фотографий ChemCam. Идея использовать телескоп-рефлектор для макросъемки не самая удачная, тем более без фотовспышки. Но, во-первых, металлическая тарелка зеркала отвечает высоким требованиям надежности марсохода, во-вторых, камера отлично справляется со своей научной целью: прицеливание до 7 метров и доставление света плазмы в спектрограф.
Эти приборы были в «первом эшелоне» — они встречают научные загадки издалека. Вручную за них марсоход берется при помощи прибора APXS (рентгеновский спектрометр альфа-лучей).
Такие приборы были на всех марсоходах начиная с Sojourner, но у Curiosity он совершенней, поэтому проводит анализы в несколько раз быстрее чем у предшественников. Прибор расположен на манипуляторе, он прижимается к образцу, облучает его альфа-лучами, тот начинает излучать в рентгеновском диапазоне и спектр свечения анализирует спектрометр. ChemCam и APXS были в паре протестированы на камне «Джейк Матиевич» и выявили его вулканическое происхождение.
Внешние приборы марсохода не ограничиваются геологическими. Климатический датчик REMS и радиационный RAD собирают информацию о внешних физических условиях. RAD напрямую заявляется как прибор, который собирает информацию для будущей пилотируемой экспедиции на Марс.
В начале экспедиции выявилась первая неисправность – отказал один из двух датчиков ветра. По этой причине у Curiosity возникают проблемы с определением направления движения воздушного потока. Кроме датчиков ветра REMS включает в себя датчик температуры воздуха, температуры поверхности и атмосферного давления. Ежедневные погодные сводки с Марса доступны по ссылке: cab.inta-csic.es
Вместе приборы дают интереснейшие сведения о том, как меняется атмосферное давление, температура воздуха и грунта в течение суток и длительных отрезков времени.
Только сегодня продемонстрировали интересный момент, пойманный приборами: на несколько секунд резко упало давление, и при этом был зафиксирован порыв ветра. Специалисты NASA определили, что это произошло когда на марсоход наскочил небольшой смерч – dust devil, которые неоднократно наблюдали предыдущие аппараты, даже спутники, но ни разу еще не видел Curiosity.
Интересное наблюдение было сделано за 60 солов, датчиком атмосферного давления. Хотя динамика ежесуточных колебаний за это время не изменилась, абсолютный показатель давления возрос. Это результат весенних изменений – теплая погода вызывает повышенное испарение углекислого газа в Южной полярной шапке, и общий объем атмосферы повышается, а с ним и давление на всей планете.
Радиационный датчик RAD позволяет фиксировать все типы ионизирующего излучения, какие только могут обрушиться на марсианскую поверхность из космоса. Фактически – это не просто дозиметр, а радиационный телескоп. Он выявил другие любопытные детали.
Объемы облучения в течение суток закономерно колеблются в зависимости от положения солнца относительно марсианской поверхности. Днем увеличение интенсивности, ночью снижение. Зато за все время наблюдений удалось зафиксировать периоды в 27 суток. Они отражают суточное вращение Солнца, т.е. разные участки солнечной поверхности излучают с разной интенсивностью. Разумеется, для ученых это не новость, но вот увидеть эту динамику с Марса – само по себе необычно.
Российский детектор DAN был в работе во время всего пробега марсохода. Правда, результаты обнародовали только за первые дни – по утверждениям российских экспертов воды в месте посадки было «не больше чем в бетонном полу». Но, судя по всему, пока просто не о чем рассказывать. Сейчас Curiosity задержался на краю низины, которая вероятнее всего когда-то была водоемом – на дне может быть больше гидратированных материалов и DAN порадует открытиями.
Проверены в деле и два самых многообещающих и самых совершенных прибора: CheMin – химический и минералогический инструмент, и SAM – прибор анализа марсианских образцов. Оба они располагаются внутри корпуса марсохода, а образцы загружаются манипулятором. CheMin позволяет точно определять минеральный состав исследуемого образца, изучать его кристаллическую решетку и химический состав. Пробные результаты его работы уже обнародованы, а на днях в него загрузили следующий образец, правда, из той же кучи песка.
SAM – это вообще невероятный прибор для своих размеров. Коробка величиной с микроволновку включает в себя квадрупольный масс-спектрометр, газовый хроматограф, и перестраиваемый лазерный спектрометр. Главная задача SAM – это поиск «кирпичиков жизни» — углеводородных соединений, являющихся прекурсорами жизни, прошлой или настоящей.
Все три прибора исследуют газовые среды, поэтому SAM изучает все газообразное, а что не газообразное он нагревает до 1000° С и изучает как газообразное. Да, печка там тоже есть. SAM определяет атомную массу вещества, измеряет изотопное содержание, и определяет химический состав. Это уникальное устройство требует отдельного рассказа. Он уже изучил марсианский воздух и принялся за грунт. Вся эта конструкция поглощает практически всю имеющуюся энергию марсохода, поэтому сейчас присылается очень мало фотографий – Curiosity жарит Марс.
В итоге за 100 дней мы узнали, что первая цель миссии достигнута – марсоход на поверхности, все основные системы работают нормально, машина зверь, и Марс должен быть изучен!
На сегодня наши знания о Марсе строятся в основном на данных собранных с орбиты: за последние десять лет там работали три американских спутника, один европейский и еще несколько пролетали мимо. Сухопутные роверы, несмотря на свои героические и рекордные усилия, не произвели такой революции, как, например, стационарный Phoenix Lander, который несколькими движениями своего ковша поставил точку на вопросе есть ли вода на Марсе.
Но Phoenix наводили со спутника – отправляя туда, где должна была быть вода. Точно так же сейчас Opportunity ищет древнюю глину там, где указал спутник.
То есть большинство наших знаний о Марсе было получено дистанционно.
Теперь человечеству понадобилось уточнить и структурировать свои знания. Для этого была собрана миссия MSL. Я говорю «человечеству», а не «Америке», т.к. Curiosity собирали в дорогу всем миром. Альфа-лучевой рентгеновский спектрометр сделали (и оплатили 17$ млн.) канадцы. Лазер и фотокамеру ChemCam – французы. Климатический датчик REMS – испанцы. Роскосмос внес свою лепту в виде детектора нейтронов DAN, который ищет водород=воду под марсоходом. Австралийцы и испанцы предоставляют свои радары для поддержания связи с марсоходом, когда вращение Земли закрывает Марс от США (вращение Марса ограничивает сеансы прямой связи по 16 часов). Короче, если у кого есть сведения, что марсоход катается в мексиканской пустыне, обращайтесь сюда: www.federalspace.ru/main.php?id=7
Для того, чтобы получить максимум сведений о Марсе с поверхности, потребовалось очень тщательно подойти к выбору места посадки. Даже мощный и большой марсоход не может исследовать всю планету, чья площадь практически равняется площади суши на Земле. Нужно было выбрать место перспективное в геологическом плане, чтобы исследовать эволюцию планеты на протяжении всей ее истории и во все периоды. Важное место уделяется поиску доказательств существования на Марсе климатической эпохи благоприятствовавшей возникновению и развитию жизни. Кроме этого нужно было подстроиться под технические возможности посадочной системы и самого марсохода. Например, все геологические слои наверняка можно найти в стенах долины Маринера, но марсоход не сможет вскарабкаться на вертикальный склон в несколько километров, так что это место отпадает. Для спускаемой капсулы и парашюта важна плотность воздуха, так что места выше 1 км от среднего уровня тоже отпадают – затормозить не успеет. Поэтому из 30 возможных вариантов, сначала отобрали 4 самых «вкусных», а потом остановились на кратере Гейла.
Кратер Гейла интересен своей горой Шарпа, как называет NASA или Эолидой, как настаивает Международный астрономический союз. Какой-то российский горе-эксперт недоумевал, зачем Curiosity в гору лезет, ведь не за альпинистскими же успехами летел. Но если разобраться внимательнее, гора – это слоеный пирог возрастом более 3 млрд. лет из пластов разного времени. При этом, в древности пирог был аккуратно надрезан потоком воды, который предоставил удобный пандус для подъема вверх и последовательного изучения всех слоев. Это исследование, с тем научным арсеналом, что везет на себе Curiosity, должно дать такой объем знаний, который может сравниться вообще со всеми знаниями о Марсе, накопленными до сих пор.
Но 100 дней прошли, а о революции пока не слышно. Да, марсоход нашел следы водяного потока, исследовал любопытный камень, сделал лук у горы. Можно ли это назвать революционными результатами?
Попробуем разобраться.
Начнем с того, что собственно до горы Curiosity еще не добрался. До запланированного места восхождения — около восьми километров, а пока он прошел 450 м. Так, что основной поток научных данных начнется хорошо, если c середины 2013 года. Главное дело, которое было завершено за 100 дней – это протестированы и опробованы в деле, практически все инструменты и приборы марсохода. Исключение оставляет только сверло, но и до него вскоре дойдет дело.
Расскажу подробнее о его арсенале и первых результатах.
Цветные фотокамеры Curiosity, с точки зрения NASA – это научные инструменты, а не средство для развлечения налогоплательщиков. Джеймс Кэмерон прилагал усилия, чтобы полетели две идентичные камеры с переменным фокусным расстоянием. Это позволило бы снимать «Аватар-2» на Марсе. И NASA даже пошло ему навстречу – камеры были заказаны и практически изготовлены, но в сроки уже не укладывались, поэтому полетели запланированные ранее камеры: две двухмегапиксельные Mast Cam с фиксированным фокусным расстоянием одна 34, вторая 100 мм. Соответственно первая охватывает более широкий угол обзора, вторая – видит дальше. Хотя при желании и из их кадров можно делать неплохие анаглифы
(Классные анаглиф-панорамы Марса можно найти вконтакте по тегу #MarsAnaglyph)
Левая 34мм камера была опробована на третий день после посадки – она сняла цветную панораму таки на радость публике. Со второй были определенные проблемы. На протяжении первых недель она упорно присылала черно-белые снимки и, как я понял, они не были целью NASA. Потом все наладилось и сейчас она щелкает, не переставая почти каждый день.
Цветная камера MAHLI была задействована не сразу. Она располагается на манипуляторе, а руку марсоход разрабатывал уже после того как несколько сотен метров проехал. Причем первые пробные кадры она делала еще через противопыльный фильтр. В отличие от остальных камер там не одноразовый колпак, а настоящий люк.
Качество изображения просто поражает: показывает детали до долей миллиметра и может выступать в качестве микроскопа. Она же часто делает стереоснимки, из которых можно делать анаглифы, и снимает в инфра-красном свете.
(это камень, а странный блеск от светодиодной подсветки)
Лазер ChemCam был быстро пущен в дело и сейчас работает без роздыху. Точечных данных ученым теперь мало, они стреляют очередями, не экономя патронов. Впрочем, если верить спецификациям на РИТЭГ, «патронов» для лазера должно на 14 лет хватить. Лазер нагревает мишень до состояния плазмы, камера-телескоп ChemCam фиксирует свет вспышки и спектрометр определяет состав светящегося вещества.
(вертикальная полоса — от лазерной «очереди»)
Надо сказать по поводу качества фотографий ChemCam. Идея использовать телескоп-рефлектор для макросъемки не самая удачная, тем более без фотовспышки. Но, во-первых, металлическая тарелка зеркала отвечает высоким требованиям надежности марсохода, во-вторых, камера отлично справляется со своей научной целью: прицеливание до 7 метров и доставление света плазмы в спектрограф.
Эти приборы были в «первом эшелоне» — они встречают научные загадки издалека. Вручную за них марсоход берется при помощи прибора APXS (рентгеновский спектрометр альфа-лучей).
Такие приборы были на всех марсоходах начиная с Sojourner, но у Curiosity он совершенней, поэтому проводит анализы в несколько раз быстрее чем у предшественников. Прибор расположен на манипуляторе, он прижимается к образцу, облучает его альфа-лучами, тот начинает излучать в рентгеновском диапазоне и спектр свечения анализирует спектрометр. ChemCam и APXS были в паре протестированы на камне «Джейк Матиевич» и выявили его вулканическое происхождение.
Внешние приборы марсохода не ограничиваются геологическими. Климатический датчик REMS и радиационный RAD собирают информацию о внешних физических условиях. RAD напрямую заявляется как прибор, который собирает информацию для будущей пилотируемой экспедиции на Марс.
В начале экспедиции выявилась первая неисправность – отказал один из двух датчиков ветра. По этой причине у Curiosity возникают проблемы с определением направления движения воздушного потока. Кроме датчиков ветра REMS включает в себя датчик температуры воздуха, температуры поверхности и атмосферного давления. Ежедневные погодные сводки с Марса доступны по ссылке: cab.inta-csic.es
Вместе приборы дают интереснейшие сведения о том, как меняется атмосферное давление, температура воздуха и грунта в течение суток и длительных отрезков времени.
Только сегодня продемонстрировали интересный момент, пойманный приборами: на несколько секунд резко упало давление, и при этом был зафиксирован порыв ветра. Специалисты NASA определили, что это произошло когда на марсоход наскочил небольшой смерч – dust devil, которые неоднократно наблюдали предыдущие аппараты, даже спутники, но ни разу еще не видел Curiosity.
Интересное наблюдение было сделано за 60 солов, датчиком атмосферного давления. Хотя динамика ежесуточных колебаний за это время не изменилась, абсолютный показатель давления возрос. Это результат весенних изменений – теплая погода вызывает повышенное испарение углекислого газа в Южной полярной шапке, и общий объем атмосферы повышается, а с ним и давление на всей планете.
Радиационный датчик RAD позволяет фиксировать все типы ионизирующего излучения, какие только могут обрушиться на марсианскую поверхность из космоса. Фактически – это не просто дозиметр, а радиационный телескоп. Он выявил другие любопытные детали.
Объемы облучения в течение суток закономерно колеблются в зависимости от положения солнца относительно марсианской поверхности. Днем увеличение интенсивности, ночью снижение. Зато за все время наблюдений удалось зафиксировать периоды в 27 суток. Они отражают суточное вращение Солнца, т.е. разные участки солнечной поверхности излучают с разной интенсивностью. Разумеется, для ученых это не новость, но вот увидеть эту динамику с Марса – само по себе необычно.
Российский детектор DAN был в работе во время всего пробега марсохода. Правда, результаты обнародовали только за первые дни – по утверждениям российских экспертов воды в месте посадки было «не больше чем в бетонном полу». Но, судя по всему, пока просто не о чем рассказывать. Сейчас Curiosity задержался на краю низины, которая вероятнее всего когда-то была водоемом – на дне может быть больше гидратированных материалов и DAN порадует открытиями.
Проверены в деле и два самых многообещающих и самых совершенных прибора: CheMin – химический и минералогический инструмент, и SAM – прибор анализа марсианских образцов. Оба они располагаются внутри корпуса марсохода, а образцы загружаются манипулятором. CheMin позволяет точно определять минеральный состав исследуемого образца, изучать его кристаллическую решетку и химический состав. Пробные результаты его работы уже обнародованы, а на днях в него загрузили следующий образец, правда, из той же кучи песка.
SAM – это вообще невероятный прибор для своих размеров. Коробка величиной с микроволновку включает в себя квадрупольный масс-спектрометр, газовый хроматограф, и перестраиваемый лазерный спектрометр. Главная задача SAM – это поиск «кирпичиков жизни» — углеводородных соединений, являющихся прекурсорами жизни, прошлой или настоящей.
Все три прибора исследуют газовые среды, поэтому SAM изучает все газообразное, а что не газообразное он нагревает до 1000° С и изучает как газообразное. Да, печка там тоже есть. SAM определяет атомную массу вещества, измеряет изотопное содержание, и определяет химический состав. Это уникальное устройство требует отдельного рассказа. Он уже изучил марсианский воздух и принялся за грунт. Вся эта конструкция поглощает практически всю имеющуюся энергию марсохода, поэтому сейчас присылается очень мало фотографий – Curiosity жарит Марс.
В итоге за 100 дней мы узнали, что первая цель миссии достигнута – марсоход на поверхности, все основные системы работают нормально, машина зверь, и Марс должен быть изучен!
