Доставить кусочек Марса на Землю — планы и попытки

Одним из величайших достижений программы Apollo можно смело назвать доставку на Землю сотен килограмм лунной породы. Даже спустя 50 лет после завершения программы учёные продолжают изучать полученные образцы.

Сегодня исследователи могут похвастаться тем, что у них есть средства и возможности для изучения частиц солнечного ветра, образцов из хвоста кометы или даже с астероида. Но есть мир, экземпляры с которого нам ещё не удалось доставить на Землю. Имя ему — Марс. NASA и ESA в течение десятилетий планировали вернуть образцы с Марса на Землю, и теперь такая программа находится в разработке.

Исследование космоса происходит поэтапно. Сначала вы совершаете разведывательный полёт: космический аппарат на большой скорости пролетает мимо изучаемого объекта, делает ряд фотографий и передаёт данные на Землю. Сразу приходят на ум путешествия аппаратов Voyager или New Horizons.

Затем вы возвращаетесь уже с орбитальным аппаратом. Он может исследовать мир годами, подробно собирая данные о его поверхности. К примеру, космический аппарат Cassini совершил вокруг Сатурна 294 оборота и сделал более 450 000 снимков. Он навсегда изменил наше понимание планеты.

Только теперь вы готовы отправить стационарные и подвижные спускаемые аппараты. Конечно, наилучшим примером служат марсоходы Spirit, Opportunity, Curiosity. Вместе они делали сотни тысяч снимков, бурили породу и в итоге нашли доказательства существования в прошлом жидкой воды на Марсе. Дальше хочется попробовать вернуть образцы с планеты. Здесь уже задача посложнее.

Помимо пилотируемой программы Apollo, первым космическим аппаратом, который доставил образцы из космоса в автоматическом режиме на Землю, был советский аппарат серии «Луна». В 1970 году «Луна-16» вернула на Землю 101 грамм лунного реголита. Затем были «Луна-20» и «Луна-24». Следующим космическим аппаратом, которой вернул образцы космического вещества — солнечного ветра — на Землю, был Genesis от NASA. Его запустили в 2001 году. Миссия прошла успешно, образцы были получены. Но, при возвращении на Землю в сентябре 2004 года, аппарат потерпел аварию. Причина — ошибка в срабатывании парашютной системы аппарата. Несмотря на жесткую посадку, учёным удалось извлечь материалы.

Затем другой аппарат NASA в рамках программы Stardust пролетел через хвост кометы Wild 2 в январе 2004 года. Через 2 года он вернул капсулу с кометной пылью на Землю. Последней успешной программой по возвращению материалов с небесного тела можно назвать проект японского агентства JAXA с аппаратом Hayabusa, который преодолел тернистый путь. Невероятно, но, несмотря на ряд серьёзных технических трудностей, команде удалось вернуть космический аппарат домой с несколькими драгоценными микрограммами с астероида.

Прямо сейчас мы можем наблюдать две аналогичные программы: Hayabusa 2 и OSIRIS-REx, которые в ближайшее время должны вернуть на Землю важные для учёных граммы породы с астероидов. Агентство JAXA также думает над программой по возвращению породы со спутников Марса.

Стоит отметить отечественный проект «Фобос-Грунт». Он предназначен для доставки образцов грунта со спутника Марса, Фобоса на Землю. Аппарат был запущен 9 ноября 2011 года, но из-за технической неисправности автоматическая межпланетная станция не смогла покинуть околоземную орбиту и сгорела в плотных слоях атмосферы. Ранее шли разговоры о второй попытке реализации программы «Фобос-Грунт 2», однако на данный момент марсианское направление в Роскосмосе закреплено за проектом «ЭкзоМарс».

Так что же насчёт программы по возвращению образцов с Марса?

Мы довольно много узнали о геологии и атмосфере Марса благодаря найденным на Земле метеоритам — частичкам Красной планеты. Но учёные хотят большего: самостоятельно выбрать район на Марсе, откуда они получат образцы. NASA планирует подобную программу с начала 1970-х годов, ещё до запуска космического аппарата Viking. Учёные смогут провести ряд экспериментов, когда получат нетронутые образцы. Они будут проверять реакцию породы на различные внешние факторы: от добавления воды и питательных веществ до воздействия температурой и давлением.

В идеале пробы стоит взять до того, как первый человек ступит на поверхность Марса. Сегодня мы уже знаем, что в марсианском грунте есть токсичные вещества, но как насчёт пыли, которая оседает из атмосферы? Навредит ли она организму при попадании внутрь? А что находится под поверхностью? Зная ответ на последний вопрос, мы поймём, можно ли использовать породу в качестве стройматериала для укрытий или почвы для выращивания растений.

Один из первых проектов по возвращению образцов с Марса назывался SCIM. Предлагалась относительно недорогая программа, в рамках которой аппарат должен был пролететь через атмосферу Марса на высоте до 40 км и собрать образцы пыли. Это достаточная высота, чтобы аппарат не «тормозил» об атмосферу Марса. Получив такие материалы, учёные могли бы сопоставить полученные образцы с найденными на Земле, чтобы убедиться, что их родина Марс. Имея на руках образцы пыли, можно было бы ближе изучить главного врага марсоходов и будущих колонистов. К сожалению, проект остался лишь на бумаге.

В 2009 году NASA и ESA объявили о сотрудничестве в рамках проекта по доставке образцов с Марса на Землю. NASA и ESA спроектировали свои спускаемые аппараты с заделом на столь амбициозную задачу.

https://www.youtube.com/watch?v=dmtCX-TBgfE

По мере продвижения по поверхности Красной планеты марсоход NASA Mars 2020 будет собирать интересные образцы в контейнер, который затем оставит на поверхности. Марсоход ESA Rosalind Franklin, который планируется к запуску в 2020 году, тоже займётся изучением марсианской породы, до которой сможет «дотянуться».

Программа по возврату образцов будет состоять из трёх этапов.
Во-первых, ESA сконструирует быстроходный марсоход Sample Fetch Rover для сбора образцов с их последующей транспортировкой к ракете NASA, которая должна будет обеспечить доставку контейнеров на околомарсианскую орбиту. Затем орбитальный аппарат ESA вернёт пробы грунта на Землю.

Sample Fetch Rover от ESA будет относительно лёгким марсоходом с весом не более 120 кг. По предварительным планам, он будет способен преодолевать до 200 метров в день, самостоятельно огибая препятствия на своем пути. В общей сложности протяженность его маршрута составит 20-30 км. Он должен будет собрать 30 наиболее интересных для науки образцов. Они будут взяты в одну капсулу и оставлены на поверхности марсоходом Mars 2020. Далее материалы должны быть доставлены на низкую орбиту. Планируется, что для этой цели будет использована небольшая ракета, которая выведет груз на 350 километровую орбиту.

Затем капсулу перехватит орбитальный аппарат ESA, который при помощи ионного двигателя совершит долгое путешествие на Землю. В итоге учёные получат около 500 граммов материала с поверхности Марса.

Теперь, после почти 50 лет планирования, учёные делают первый уверенный шаг с проектом Mars 2020 навстречу своим амбициозным планам — привезти кусочек Марса на Землю.

Перевод: Артур Арушанян

Источник: m.vk.com