Посадка американского исследовательского комплекса Perseverance на Марс состоится в четверг

Остается чуть более суток до посадки американского марсохода Perseverance («Настойчивость») на Марс. Ожидается, что он достигнет поверхности планеты в четверг 18 февраля в 23:55 мск. Трансляция на телеканале НАСА начнется в 22:15.

Американская миссия «Марс-2020» (марсоход Perseverance) была запущена в космос 30 июля в 14:50 мск на ракете-носителе «Атлас-5». Перед новым марсоходом, как и перед его предшественником Curiosity («Любопытство»), стоят задачи по изучению геологии Марса и его истории. Если предыдущий аппарат, все еще работающий на поверхности планеты, должен был проверить возможность существования жизни на древнем Марсе, то Perseverance («Настойчивость») будет искать следы такой жизни. Помимо этого, он соберет образцы грунта для доставки их на Землю последующими миссиями и проведет несколько технологических экспериментов.

Одним из важных инструментов марсохода станет камера Mastcam-Z – улучшенная версия камеры Mastcam, примененной на Curiosity. Она будет делать панорамные снимки поверхности с возможностью оптического увеличения. Для поиска органических примесей в грунте и уточнения его минерального состава будет использоваться рамановский спектрометр с ультрафиолетовым лазерным излучателем SHERLOC, включающий камеру высокого разрешения. Также на марсоходе установлена климатическая станция MEDA, предназначенная для измерения температуры воздуха, атмосферного давления, скорости и направления ветра, относительной влажности и размера и формы частиц пыли в воздухе. Наконец, на Perseverance есть радар сверхбольшого диапазона RIMFAX (150 МГц – 1,2 ГГц), предназначенный для обнаружения ближайших подповерхностных слоев пород с шагом 10 см и на глубину до 10 м.

MOXIE – технологическая экспериментальная установка, которая должна подтвердить возможность производства кислорода из углекислого газа, содержащегося в марсианской атмосфере. В дальнейшем эта технология может применяться для снабжения кислородом пилотируемых экспедиций.

Наконец, на борту Perseverance находится экспериментальный вертолет, подробнее о котором можно прочитать здесь.

Perseverance построен на той же платформе, что и Curiosity, а потому его внешний вид и технические характеристики заметно не изменились. Марсоход имеет массу 1025 кг и размеры 3 x 2,7 x 2,2 м без учета руки-манипулятора. В качестве источника энергии используется радиоизотопный генератор на плутонии-238 мощностью 110 Вт. Он будет заряжать две литиево-ионные батареи: они будут служить источниками энергии при выполнении научных операций, когда потребление марсоходом энергии может возрастать до 900 кВт*ч.

Основным средством связи с Землей станет ультра-высокочастотная антенна, которая будет передавать сигнал через спутники на орбите Марса (MRO, MAVEN и европейский TGO). Обеспечиваемая ей скорость передачи данных – до 2 мбит/с. Также на марсоходе есть узконаправленная антенна для прямой связи с Землей в периоды видимости. Ее скорость составит до 160 бит/с на Землю и до 500 бит/с с Земли. Третья антенна является малонаправленной. Она предназначена для приема простых сигналов с Земли.

Рука-манипулятор с пятью степенями свободы имеет длину 2,1 м. Помимо спектрометров, на рабочей головке манипулятора установлен небольшой бурильный механизм, способный создавать отверстия диаметром 27 мм и глубиной до 60 мм.

Место посадки Perseverance находится в кратере Джезеро на западном склоне равнины Исиды – огромного ударного бассейна на севере от экватора Марса. Диаметр кратера составляет 45 км. Западная часть равнины Исиды сложена древними породами, которые отличаются высоким геологическим разнообразием. Поверхность Марса в этом регионе сформировалась 3,6 млрд лет назад. По мнению ученых, в кратере Джезеро располагалась дельта древней марсианской реки. Таким образом, в нем должны находиться речные отложения, принесенные водным потоком со всего бассейна реки.

Обратной стороной геологического разнообразия кратера Джезеро является неровный рельеф. На поверхности кратера находится много булыжников, камней и уступов, которые затрудняют посадку.

Для доставки Perseverance на поверхность Марса будет использоваться не классическая посадочная платформа, а «небесный кран» – устройство, зависающее в воздухе на реактивных двигателях и спускающее марсоход к поверхности на тросе. Для миссии 2020 года точность посадки была увеличена на 50% по сравнению с «краном», использованным для доставки на Марс Curiosity в 2012 году. Навигационная система «небесного крана» тоже изменилась. Теперь она сможет анализировать поверхность перед посадкой, чтобы избегать опасных участков.

Район посадки Perseverance представляет собой эллипс размером 25 x 20 км. Perseverance установит рекорд по точности посадки на Марс. Для сравнения, у миссии «Экзомарс-2022» посадочный эллипс имеет размеры 105 x 20 км, у американской станции InSight (2018 год) главная ось посадочного эллипса составляла 130 км, а у китайского аппарата «Тяньвэнь-1» (Tianwen-1), посадка которого запланирована на май этого года – 100 x 40 км.

Сейчас сигнал от Марса до Земли доходит за 11 минут 22 секунды. Ниже приведен список этапов посадки Perseverance со временем, в которое подтверждающий сигнал о выполнении операции будет достигать нашей планеты.

23:38: посадочная капсула отделится от перелетного модуля.

23:48: капсула войдет в атмосферу Марса на скорости около 5400 м/с.

23:49: капсула испытает максимальный нагрев, связанный с трением об атмосферу планеты. Температура на лобовом экране достигнет 1300 ?C.

23:52: раскрытие сверхзвукового парашюта. НАСА добилось высокой точности посадки именно на этом этапе. Парашют Perseverance будет раскрываться не в четко заданный момент, а при достижении определенного расстояния до заданного района посадки.

Приблизительно через 20 секунд после раскрытия парашюта произойдет отделение лобового теплозащитного экрана. После этого будет активирован радар, отвечающий за определение расстояния до поверхности и поиск возможных препятствий на ней.

23:54: отделение заднего защитного кожуха. После этого «небесный кран» задействует свои реактивные двигатели для сброса оставшейся скорости и подлета к месту посадки.

23:55: спуск Perseverance на поверхность на нейлоновых тросах. «Небесный кран» выполнит маневр для отлета на безопасное расстояние, а затем просто упадет на Марс.

Оказавшись на поверхности, марсоход сделает снимки окружения и передаст их на Землю. Первичные проверки всех систем займет несколько суток. В это время будет раскрыта рука-манипулятор с камерой, которая более детально отснимет пейзаж вокруг аппарата. Проведение всего комплекса проверок марсхода займет около месяца. Первый полет вертолета состоится через 2-3 месяца после посадки.