30 июля состоялся успешный запуск миссии «Марс-2020». Во второй половине февраля следующего года к Марсу должны прибыть марсоход «Персеверанс» (Perseverance) и вертолет «Инженити» (Ingenuity).
Ракета-носитель Atlas V 541 стартовала с площадки SLC-41 на мысе Канаверал в 11:50 по всемирному времени (14:50 по московскому времени). Выход на орбиту перелета к Марсу занял меньше часа. Согласно сообщению NASA, вторая ступень ракеты-носителя вывела перелетный модуль на орбиту.
На данный момент планируемая дата посадки на Марс — 18 февраля 2021 года. Сложную задачу посадки предстоит выполнить при помощи сразу нескольких приспособлений для торможения спускаемого модуля. Специалисты NASA называют время, которое спускаемый аппарат проводит в атмосфере Марса, «семью минутами ужаса». Всё дело в том, что атмосфера Марса очень разрежена. Атмосферное давление у поверхности Марса в 160 раз меньше земного. Чтобы добраться до зоны с таким же давлением на Земле, надо подняться более чем на 30 километров. Разреженность атмосферы не дает возможности затормозить спускаемый аппарат, поэтому при ошибке в расчетах он просто ударяется о твердую поверхность Марса и разбивается. До сих пор лишь 40 % попыток посадить космический аппарат на Марс завершились успехом.
При снижении спускаемого аппарата «Марс-2020» сначала заработает тепловой щит, защищающий аппарат от перегрева при взаимодействии с атмосферой при торможении. Затем раскроется парашют. А на последнем этапе вступит в дело особое устройство «Небесный кран» (Sky crane), впервые использованное при посадке Curiosity. Оно представлял собой платформу с реактивными двигателями торможения, которая на тросах должна плавно опустить модуль на поверхность Марса. Когда датчики спускаемого модуля подтвердят контакт с грунтом, тросы и электрический кабель, связывавший модуль с «Небесным краном», будут перерезаны, и платформа отлетит в сторону, чтобы не повредить аппарат. Предполагается, что «Небесный кран» обеспечит посадку со скоростью не более трех километров в час.
Кратер Езеро. NASA/JPL-Caltech/MSSS/JHU-APL
Основной целью марсохода «Персеверанс» NASA объявило планомерный поиск признаков жизни на Марсе. Организаторы проекта ответственно отнеслись к выбору района на Марсе, где будет работать «Персеверанс». Рассмотрение мест-кандидатов началось за несколько лет до нынешнего запуска. Среди предъявляемых к ним требованиям были свидетельства наличия воды в древности, так как это повысит вероятность обнаружения следов жизни, а также рельеф, который будет достаточно проходимым для марсохода, ведь «Персеверанс» должен собрать образцы не менее чем с двадцати точек. Окончательный выбор был сделан в ноябре 2018 года. Им стал кратер Езеро (Jezero) на западном крае равнины Изиды, в северном полушарии Марса. Он представляет собой дно древнего марсианского озера диаметром 49 километров. Оно достаточно плоское, и хотя на нем встречаются более мелкие кратеры и валуны, специалисты полагают, что рельеф не вызовет серьезных затруднений у марсохода.
В кратере Езеро и вокруг него имеются глинистые минералы, образованные, возможно, из древних озерных отложений. С севера и запада к кратеру подходят два протока, которые, вероятно, когда-то снабжали его водой. У каждого из них имеется подобие речной дельты при впадении в озеро. Поскольку планетологам хорошо известно соотношение между диаметром кратера и его глубиной, когда реальная глубина оказывается меньше ожидаемой, они предполагают, что в кратере имеются осадочные породы. Расчеты показывают, что кратер Езеро может содержать около одного километра отложений. Исследователи полагают, что на дне озера могли сохраниться свидетельства древней бактериальной жизни, если она когда-то существовала на Марсе.
Для решения своей задачи «Персеверанс» снабжен несколькими инструментами. В первую очередь, следует назвать Mastcam-Z – две панорамные видеокамеры, установленные на мачте и способные вращаться на 360 градусов. Георадар RIMFAX будет исследовать толщину реголита и структуру грунта Марса. Он может обнаруживать скопления водяного льда в почве на глубине до девяти метров. Метеорологическую информацию будет собирать прибор MEDA, регистрирующий влажность, давление атмосферы, скорость ветра, уровень радиации, температуру воздуха и поверхности планеты. Химический состав образцов грунта будут определять рентгеновский спектрограф PIXL и рамановский SHERLOC, последний будет особенно нацелен на поиск органики и биосигнатур. Еще один прибор для химического анализа называется SuperCam. В нем применена лазерно-искровая эмиссионная спектроскопия. На расстоянии до семи метров от марсохода SuperCam будет испарять лазерным лучом фрагменты породы и при помощи спектрального анализа определять химический состав выделяющегося газа. Наконец, прибор MOXIE проведет эксперимент по получению кислорода из углекислого газа марсианской атмосферы. Если эксперимент окажется удачным, это значительно облегчит подготовку будущих пилотируемых миссий на Марс.
Также «Персеверанс» должен будет собрать и упаковать образцы для программы доставки марсианского грунта на Землю. Эта задача будет возложена на другой аппарата NASA — «Sample Retrieval Lander» (SRL), который должен прибыть на Марс в 2027 году. Он совершит посадку, поместит образцы в специальную ракету Mars Ascent Vehicle, а она доставит их на орбиту Марса, где их будет ждать разработанный Европейским космическим агентством аппарат Earth Return Orbiter, на который возложена миссия по доставке образцов на Землю.
NASA/JPL-Caltech
Наконец, в программу «Марс-2020» входит и первый в истории внеземной вертолет «Инженити» (ранее известен как Mars Helicopter Scout). Вес вертолета — всего 1,8 килограмма, размеры базовой части 13,6 х 19,5 х 16,3 см, общая высота 49 см, лопасти 1,20 метра. Двойные лопасти, вращающиеся в противоположные стороны, будут совершать почти 2400 оборотов в минуту, что в десять раз больше, чем у вертолетов на Земле. Такая частота вращений необходима для удержания аппарата в разреженной атмосфере Марса. В ходе своего первого полета марсианский вертолет просто поднимется вертикально вверх на три метра и задержится в таком положении на 30 секунд. В дальнейшем продолжительность и дистанция полетов будут увеличиваться. «Инженити» должен будет получать энергию от собственных солнечных батарей. Задача «Инженити» — продемонстрировать возможность работы вертолета в условиях Марса (а это не только разреженная атмосфера, но и экстремально низкие ночные температуры), в случае его успеха в следующих проектах исследования планеты летающие аппараты станут использовать активнее.
