В 2020 году сразу три страны замахнулись на достижение Красной планеты. Три ракеты, семь космических аппаратов, множество научных приборов отправляются к Марсу чтобы лучше узнать его атмосферу, поверхность и недра. Ученые хотят лучше узнать какой была соседняя планета в прошлом и понять, что ожидает её в будущем.
С надеждой и спектрометром
Первый запуск к Марсу в этом июле совершила ракета Японии. Однако космический аппарат, отправленный ею, принадлежал Объединенным Арабским Эмиратам. Произведен же он был в США на средства и при значительном участии специалистов ОАЭ. Аппарат назвали Al Amal — «Надежда» или Hope на английском.
Al Amal — это орбитальная автоматическая межпланетная станция. Она должна достичь Марса к февралю следующего года, когда ОАЭ будут отмечать 50-летнюю годовщину своей независимости. Научная программа Al Amal предполагает наблюдение за атмосферой Красной планеты с высокоэллиптической орбиты, чтобы обозревать не только поверхность, но и окружающее пространство. Ученые ОАЭ надеются понять с какой интенсивностью и под действием каких причин Марс теряет свою газовую оболочку, и наблюдать годовые погодные изменения.
Al Amal оборудована тремя научными приборами, два из которых спектрометры: инфракрасный и ультрафиолетовый. Третий прибор — фотокамера, которая должна показать нам новые панорамы Марса с разных высот от 20 тыс км до 43 тыс км. Камера оснащена набором цветных фильтров, чтобы не только увидеть планету в естественном цвете, но и получать дополнительную информацию в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазоне. Научные приборы разрабатывались в США и созданы с учетом актуальных вопросов в изучении Марса, это отличает арабскую программу исследований от, например индийской Mars Orbiter Mission, где приборы больше испытательного характера и не дотягивают до мирового уровня.
Учитывая плотное сотрудничества ОАЭ с США, вероятно Al Amal также будет помогать в передаче данных на Землю с американских марсоходов.
Для Эмиратов запуск марсианской программы вопрос не только престижа. Таким образом страна богатая нефтью пытается диверсифицировать экономику, развить собственную космическую отрасль, которая могла бы вступить в конкуренцию на мировом рынке. ОАЭ уже запустили своего космонавта при помощи «Роскосмоса», совместно с Южной Кореей разработали четыре околоземных спутника. На территории страны открыт Космический центр им. Мохаммеда бин Рашида, и построена станция приема и передачи космических данных. Арабские специалисты участвуют в российско-американском наземном изоляционном проекте Sirius, для исследований условий полета человека на Марс.
Марс выступает для Эмиратов ярким поводом для привлечения инженерных кадров в космонавтику страны, студентов мотивирует к получению научных специальностей, а всех арабов — к научной и технической деятельности. Для государства Марс нужен чтобы подчеркнуть ориентацию ОАЭ на научно-техническое развитие, а не простое прожигание нефтяной ренты.
Я спросил у неба…
Следующая после японской ракеты к Марсу стартовала также дальневосточная — из Китая. Тяжелая ракета Long March 5 относится к новому поколению китайских ракет, экологически более чистая, на кислород-керосиновых и кислород-водородных двигателях.
По сути это такая китайская «Ангара», которая уже активно летает. В будущем ожидается, что носители этой серии запустят космический аппарат к Луне для добычи грунта, и займутся выведением китайской многомодульной космической станции. Новые космические корабли Поднебесной должны также запускаться на Long March 5.
Марсианским запуском Китай открывает программу изучения Солнечной системы. Поэтому название Tianwen-1 («Вопросы к небу») предполагает, что следующие аппараты полетят уже к другим планетам.
Tianwen-1 это целых три космических аппарата одновременно. Два из них — орбитальный аппарат и марсоход — займутся выполнением научных задач, а у спускаемой платформы будет только техническая работа — доставка марсохода на поверхность Красной планеты.
С орбиты Китай займется изучением атмосферы и поверхности Марса. Для этого на зонде размещены камеры, спектрометры, магнитометр, детекторы заряженных частиц, проникающий радар. Вторая, не менее важная роль, аппарата — ретрансляция научных данных с марсохода на Землю. Марсоход во многом повторяет конструкцию китайских луноходов Yutu хотя и в два раза больше размером. Он оснащен панорамными камерами и лазерным спектрометром, похожим на тот, что есть на марсоходе Curiosity, есть у него и георадар, как и у своих лунных собратьев.
Научные приборы как орбитального аппарата, так и марсохода во многом повторяют прежние исследования, поэтому не обещают большой новизны и сенсационных открытий. С точки зрения науки, китайские исследования интересны прежде всего георадаром марсохода. Такого на Марс ещё не высаживалось. Радар должен «просветить» недра планеты на глубину до 100 м. Любопытна также предполагаемая область посадки — Равнина Утопия. Её расположение и характер поверхности позволяет предполагать, что когда-то это было дно марсианского океана, и в грунте могут до сих пор сохраниться значительные запасы водяного льда.
В эту местность уже высаживался американский Viking 2, но до воды он не докопался, а у китайского марсохода вообще не будет средств для раскопок, зато радар должен показать эту интересную местность на глубине. Тут могут найтись не только залежи льда, но и погребенные древние кратеры и грязевые вулканы. Пожалуй этих результатов стоит ждать больше всего из всех трех экспедиций 2020 года.
Посадка марсохода произойдет не сразу, сначала вся сборка из трех аппаратов выйдет на околомарсианскую орбиту, что потребует серьезного снижения орбитальной скорости, зато облегчит спуск марсохода. Посадка планируется через 2-3 месяца после выхода на орбиту.
Настойчивость Марс берет
30 июля 2020 года ожидается третий, финальный, марсианский старт этого лета — американский. NASA отправляет один исследовательский марсоход, на борту которого размещается небольшой дрон-вертолет. Мягкую посадку этой паре обеспечит система мягкой посадки SkyCrane, которая хорошо себя показала в 2012 году при доставке марсохода Curiosity.
Новый покоритель Марса получил имя Perseverance («Настойчивость») в ходе всемирного голосования. Это будет самый тяжелый и самый сложный аппарат, который когда-либо исследовал Красную планету — более одной тонны. При этом масса научного оборудования у него меньше чем у Curiosity. Такая разница вызвана тем, что Curiosity — это лаборатория, которая должна анализировать грунт и атмосферу на месте, т.е. на Марсе. Главная же задача Petseverance — собрать образцы для доставки на Землю, а оборудование для «коллекционирования» занимает значительное место и добавляет массы.
Марсианский вертолет Ingenuity («Изобретательность») создан по соосной схеме и оснащается только фотокамерой, связь с Землей будет через марсоход. Задача дрона только в испытании технологии автономного полета на другой планете. Хотя Марс имеет очень разреженную атмосферу, но сила притяжения ниже чем на Земле и испытания в вакуумной камере показали возможность полета Ingenuity.
За исключением сбора образцов, Perseverance — это «Curiosity на максималках», у него более прочные колеса, в полтора раза больше фотокамер, все они теперь цветные, лазерный спектрометр для дистанционного анализа грунта еще точнее. Глубина сбора образцов у марсоходов совпадает: около 5 см. Разница только в том, что Curiosity собирает раздробленный буром реголит, а Perseverance добывает керн, т.е. неразрушенный цилиндр породы, который и отправляется в «упаковку» для доставки.
У Perseverance тоже будет проникающий радар, как и у китайского марсохода, но его «дальнобойность» всего 10 метров, а место посадки не такое интересное для изучения недр. Зато для геологов и астробиологов место выбрано самое перспективное — древняя речная дельта в кратере с сербским названием Езеро. Судя по всему там действительно было озеро, и если оно было обитаемо, признаки жизни должны быть найдены в собранных образцах в земных лабораториях.
Доставка марсианских образцов на Землю произойдет когда-нибудь потом. Это будет самая сложная автоматическая операция в космосе, где, кроме Perseverance, будут задействованы стартовая ракета, марсоход-транспортировщик и орбитальный возвращаемый аппарат. NASA планирует программу совместно с Европейским космическим агентством в ближайшие десять лет.
Нельзя не упомянуть и «русский след» в этом проекте изучения Марса: Perseverance стартует на ракете Atlas V, первая ступень которой оснащена двигателем РД-180 российского «Энергомаша». В проекте Curiosity значение России было выше: там, помимо ракетного двигателя, был прибор DAN для поиска воды в грунте, а радиоизотопный термоэлектрический генератор заправлен плутонием-238 от Росатома.
Пуск Perseverance назначен на сегодня в 14:50. Трансляцию с русскоязычными комментариями можно посмотреть здесь, начало в 14:00 МСК:
