20 лет назад на Марс прибыл марсоход Opportunity, через три недели после Spirit

24 января 2004 года, 20 лет назад, американский марсоход Opportunity приземлился на Марс. Он был частью миссии NASA Mars Exploration Rover (MER), в которой участвовали два разных марсохода: MER-A, позже получивший название Spirit, и MER-B, Opportunity.

Оба марсохода, запущенные летом 2003 года, приземлились на Марс с разницей в три недели в январе 2004 года. Их целью было найти и охарактеризовать широкий спектр горных пород и грунта, которые содержат подсказки о прошлой активности воды на Марсе. Миссия была частью программы NASA по исследованию Марса, которая также включала три предыдущих успешных посадки: два аппарата программы "Викинг" (1976) и зонд Mars Pathfinder (1997).

В тот день, два десятилетия назад, еще не было известно, что в ходе исследований эти два марсохода найдут убедительные доказательства древнего присутствия воды на Марсе.

Spirit и Opportunity прожили гораздо дольше номинальной продолжительности своих миссий, которая изначально составляла 90 сол, то есть марсианских дней. Spirit проработал до 22 марта 2010 года, Opportunity - до 10 июня 2018 года, и на сегодняшний день является самой долго работающей миссией на Марсе. Исключительная продолжительность их работы позволила собрать огромное количество данных, которые внесли значительный вклад в наше понимание геологии, атмосферы и возможности существования жизни на Марсе в прошлом.

Миссия MER была разработана для изучения поверхности Марса и проведения геологических и астробиологических исследований. Она предусматривала отправку двух автономных марсоходов, предназначенных для изучения отдельных объектов, представляющих научный интерес на Красной планете.

Марсоходы были близнецами с шестью колесами и весом около 185 килограммов. Они питались от солнечных батарей, способных вырабатывать около 140 Вт в течение 14 часов солнечного света марсианского дня, а ночью их питали литий-ионные аккумуляторы.

Рабочая температура поддерживалась в диапазоне от -40 °C до 40 °C с помощью радиоизотопных нагревателей, дополняемых электрическими обогревателями. Теплоизоляция обеспечивалась пленкой с золотым покрытием и слоем кварцевого аэрогеля.

Spirit и Opportunity были оснащены сложным оборудованием, включая панорамные камеры, спектрометры и приборы для спектрального анализа. Каждый аппарат был оснащен многофункциональной роботизированной рукой, которая использовалась для сбора образцов грунта и горных пород для дальнейшего анализа.

Конструкция марсоходов предусматривала сочетание мобильности и универсальности. Spirit, первым коснувшийся марсианской поверхности, был предназначен для исследования кратера Гусева. Opportunity, высадившийся на Плато Меридиана, был призван изучить осадочные породы и наличие воды в прошлом.

Путешествие на Марс

Запуск Spirit состоялся 10 июня 2003 года, Opportunity - 7 июля 2003 года. Оба марсохода были запущены с помощью ракеты-носителя Boeing Delta II 7925-9.5 со стартового комплекса 17 на мысе Канаверал, первый - с площадки 17A, второй - с площадки 17B. Расположенные рядом площадки позволяли проводить работы вблизи в те периоды, когда стартовые окна были открыты.

Во время путешествия на Марс команды с Земли поступали через две антенны: одну всенаправленную с низким коэффициентом усиления из-за близости к Земле, и одну со средним усилением. Каждый аппарат, стабилизированный гироскопами, удерживающий антенну среднего усиления, направленную на Землю, имел систему обогрева и теплоизоляции.

Аэрокосмическая оболочка была средством входа в атмосферу, обеспечивая тепловую и механическую защиту посадочного аппарата и марсохода. Подушки безопасности и защитная оболочка, в которой находились марсоходы, служили для обеспечения контролируемой посадки, защищая марсоход во время удара и последующего открытия.

В январе 2004 года Spirit и Opportunity состыковались в двух разных экваториальных точках Марса, которые находились на большом расстоянии друг от друга. 3 января 2004 года Spirit прибыл в окрестности кратера Гусева. Начав работу, марсоход сделал несколько панорамных снимков, которые позволили ученым определить интересные точки для анализа. Команда миссии назвала место посадки Columbia Memorial Station в честь семи астронавтов, погибших в катастрофе космического шаттла Columbia. От места посадки холмы Columbia находились на расстоянии около 3 км.

Вместо этого Opportunity приземлился на Плато Меридиана, примерно в 24 км к востоку от запланированного места посадки. Хотя Плато Меридиана представляет собой равнину, лишенную скалистых просторов, которые наблюдались на предыдущих местах посадки, марсоход оказался в ударном кратере диаметром около 20 метров, с ободом примерно в 10 метрах от колес.

Этот кратер, позже названный Игл, сразу же вызвал интерес ученых NASA: это было одно из самых темных мест, когда-либо посещавшихся марсианскими зондами, и прошло две недели, прежде чем они смогли лучше рассмотреть его окрестности.

Ученых сразу же особенно заинтересовало обилие скальных выходов и грунта, который выглядел как смесь серых зерен и более мелких красноватых зерен. Они заметили, что эти породы похожи на отложения вулканического пепла или осадочные породы, нанесенные ветром или водой.

Сегодня геологи полагают, что эти слои указывают на породы, образовавшиеся либо из отложений, принесенных ветром или дождем, либо из вулканического пепла.

За годы своей работы аппараты Spirit и Opportunity провели новаторские исследования поверхности Марса, что позволило сделать ряд научных открытий, имеющих огромное значение для наших знаний о Красной планете. Среди наиболее значимых — подтверждение наличия в прошлом воды на Марсе благодаря анализу осадочных пород и минералов, таких как гематит.

Spirit обнаружил геозиты, свидетельствующие о существовании древнего марсианского озера, а Opportunity обнаружил почвы с высоким содержанием сульфатов, что указывает на воздействие воды, которая химически изменила почву.

Оба марсохода продемонстрировали поразительную продолжительность работы, значительно превысив первоначальные ожидания. Исключительная продолжительность их миссии позволила собрать значительный объем данных о климате, геологии и химическом составе Марса.

Обнаруженные Opportunity глинистые минералы стали еще одним доказательством того, что в прошлом на Марсе была влажная среда, возможно, благоприятная для развития микробной жизни. Кроме того, анализ вулканических пород, проведенный Spirit, позволил получить подробные сведения о геологической истории планеты.

Наконец, панорамные снимки, сделанные марсоходами, помогли создать подробные карты марсианского рельефа, что позволило глубже понять его эволюцию. В целом Spirit и Opportunity оставили после себя наследие фундаментальных открытий, заложив основу для будущих исследовательских миссий и углубив наше понимание древней марсианской среды.