К 20-летию посадки марсохода «Соджорнер»

ПрОП-М

Первые попытки отправить на Марс подвижные аппараты предпринял СССР. В 1971 году были запущены два марсохода, которые входили в состав автоматических межпланетных станций Марс-2 и Марс-3.

Марсоходы назывались «Приборами оценки проходимости — Марс» (ПрОП-М): в то время еще не было достоверных сведений о марсианском грунте, и аппараты решили оборудовать двумя лыжами по бокам, на которых они должны были буквально шагать по поверхности планеты, какой бы она ни оказалась. С помощью 15-метрового кабеля они были подключены к базовой станции, которая должна была делать снимки поверхности планеты и направлять аппарат на безопасные участки.

Несмотря на небольшой размер, у ПрОП-М уже была автоматическая система управления. Его примитивные контактные датчики могли регистрировать столкновение с препятствием — в этом случае аппарат отходил назад и менял свой курс. Оперативно управлять марсоходом невозможно — сигнал от Земли до Марса идет от 4 до 20 минут.

К сожалению, двум первым марсоходам так и не довелось ступить на поверхность планеты. Спускаемый аппарат Марс-2 разбился, а Марс-3 потерял связь с центром управления сразу после посадки.

Марсоход ПрОП-М. Фото: NASA

«Соджорнер»

Следующую попытку изучить Марс с помощью подвижных спускаемых аппаратов предприняло NASA в рамках программы Mars Pathfinder. Основной целью первой миссии агентство ставило отработку мягкой посадки. Спускаемый модуль состоял из неподвижной станции и легкого марсохода «Соджорнер».

Станция использовалась для связи с Землей, так как антенна марсохода могла передавать данные только в радиусе 500 м. Помимо этого на станции было несколько камер и собственная метеостанция. Марсоход весил около 10 кг, каждое из его шести колес вращалось самостоятельно, и он мог преодолевать препятствия высотой до 20 см и склоны до 45°. Энергию ровер получал от солнечных батарей, хотя нес на борту и три радиоизотопных элемента — для поддержания температуры в блоке с электроникой.

После того, как спускаемый модуль вошел в атмосферу, его скорость была снижена защитным экраном, а затем парашютом. За несколько секунд до посадки включились тормозные двигатели, и надулись амортизационные баллоны. Аппараты коснулись поверхности планеты на скорости 90 км/ч, отскочили от нее несколько раз и, наконец, остановились.

Так произошла первая в истории успешная посадка полностью исправного марсохода. После того, как ровер съехал со станции-ретранслятора, он приступил к исследованиям: анализу близлежащих камней с помощью спектрометра. Всего он передал на Землю 550 снимков планеты и изучил 15 образцов пород. Станция в этот момент снимала панораму:

Марсоход был рассчитан на работу в течение 7?30 сол (марсианские сутки — 24 часа 40 минут), однако смог проработать 83 сол, пока станция-ретранслятор не вышла из строя, и он не потерял связь с Землей. За это время"Соджорнер" проехал всего 100 метров.

Марсоход «Соджорнер». Фото: NASA / JPL

«Спирит» и «Оппортьюнити»

Марсоходы второго поколения были доставлены на Марс в 2004 году в рамках программы Mars Exploration Rover. Аппараты «Спирит» и «Оппортьюнити» значительно переросли своего предшественника: они достигали 2 метров в длину и весили 185 кг. Для их посадки пришлось существенно доработать парашют и подушки безопасности, однако сам ее принцип не изменился. Новые марсоходы получились более автономными: анализируя стереоизображения со своих камер, роверы создавали трехмерную карту местности и сами выбирали наиболее безопасный маршрут. Кроме камер они несли бур и пару спектрометров, установленные на манипуляторе.

Роверы совершили успешную посадку в разных частях планеты и приступили к геологическим исследованиям. В результате анализа поверхности планеты подтвердилась гипотеза о том, что когда-то на Марсе существовали благоприятные для жизни условия. В частности, выяснилось, что миллиарды лет назад некоторые камни находились в потоке пресной воды -ранее считалось, что жидкость на Марсе если и была, то больше напоминала серную кислоту. Также был уточнен состав атмосферы планеты и проведены астрономические наблюдения.

В ходе эксплуатации марсоходов оказалось, что марсианский ветер довольно эффективно очищает солнечные батареи от пыли, благодаря чему марсоходы проработали значительно дольше запланированных 90 сол. «Спирит» путешествовал по Марсу 6 лет, но потом увяз в песчаной дюне, а «Оппортьюнити» функционирует до сих пор.

Марсоход Спирит во время проверки перед запуском. Фото: NASA / JPL-Caltech

«Кьюриосити»

Марсоход третьего поколения «Кьюриосити», совершивший посадку в августе 2012 года, значительно превосходит по массе все предыдущие и представляет собой автономную химическую лабораторию. Для мягкой посадки аппарата весом почти в тонну пришлось придумали технологию «Небесный кран»: после финального торможения реактивными двигателями в 20 м от поверхности планеты, «Кьюриосити» опустился со специальной конструкции на нейлоновых тросах. Благодаря этому удалось посадить марсоход на собственные колеса, после чего «небесный кран», увеличив мощность двигателей, отлетел на безопасное расстояние.

В отличие от других марсоходов «Кьюриосити» получает энергию от радиоизотопного генератора, поэтому его мощность не зависит от времени суток и за 14 лет эксплуатации снизится лишь на 20%. Ровер несет на борту огромное количество научного оборудования, в том числе камеры с различными фильтрами, спектрометр и прибор ChemCam, который испаряет горные породы вспышками лазера и анализирует спектр излучаемого света. Помимо этого, аппарат способен собирать образцы породы при помощи бура с ковшом и исследовать их в своей химической лаборатории.

«Кьюриосити» стал четвертым успешным марсоходом. В ходе своей миссии ему удалось измерить суточные колебания температур на планете, понаблюдать за солнечным затмением, найти следы древнего ручья, проанализировать сотни образцов породы и сделать бессчетное количество селфи. В настоящий момент ровер приближается к своей конечной цели — горе Шарпа, где он проведет последние исследования. После этого ему останется только делать красивые фото Марса и писать в твиттер.

Селфи марсохода «Кьюриосити». Фото: NASA / JPL-Caltech / Malin Space Science Systems

Вот и все марсоходы, когда-либо бороздившие поверхность планеты. Следующее пусковое окно, удобное для отправки аппаратов к Марсу, откроется в середине 2020 года. Новые роверы планирует запустить Европейское космическое агентство совместно с Роскосмосом в рамках программы «Экзомарс», а также NASA в ходе своей миссии «Марс-2020».

20 лет назад «Соджорнер» оправдал название своей миссии — Mars Pathfinder (Первопроходец) — впервые проехав по поверхности Марса и испытав технологии, которые были применены на всех следующих аппаратах. Последний раз он связался с Землей 27 сентября 1997 года. Точное место остановки первого марсохода до сих пор неизвестно. Станция, поддерживающая связь аппарата, была впоследствии переименована в Мемориальную станцию Карла Сагана, в честь знаменитого физика, астронома и популяризатора науки.

Источник: chrdk.ru