Андрей Мазур
редактор 
Екатерина Степаненко
редактор В понедельник, 26 ноября, за миллионы километров от Земли происходили драматические события. Примерно в 21:00 по киевскому времени начался важнейший этап в многолетнем труде десятков ученых и инженеров: их детище — межпланетная станция InSight после семимесячного космического путешествия начала спуск в разреженную атмосферу таинственной планеты.
В 21:45 по Киеву участники миссии и многочисленные зрители по всему миру (NASA организовала трансляцию события) облегченно вздохнули: межпланетная станция достигла поверхности Марса без эксцессов. Центр управления в Лаборатории реактивного движения NASA получил сигнал от посадочного модуля, подтвердивший прибытие без повреждений. Через несколько минут InSight включил более мощный радиопередатчик и послал информацию о состоянии систем станции.
Последующие дни специалисты миссии были заняты проверкой оборудования и подготовкой его к работе, рассчитанной по меньшей мере на два года.
Цели: на что ушло 800 миллионов долларов
Несколько миллиардов лет назад Земля и Марс имели много общих черт. Толстые, насыщенные влагой атмосферы обволакивали обе планеты. Однако 3—4 миллиарда лет что-то разладилось: Земля сохранила свою воздушную оболочку, на ее поверхности возникали и исчезали океаны. В них зародилась жизнь и вышла на сушу. В конце концов на Земле возникла человеческая цивилизация.
Да и недра нашей планеты остаются живыми. В срединно-океанических хребтах рождается новая земная кора, она двигает континенты по поверхности. В зонах глубоководных впадин и вдоль разломов тектонические блоки сталкиваются, трутся или даже заныривают друг под друга.
В отличие от Земли, Марс остановился в развитии. На его поверхности нет движущихся тектонических плит, вулканизм прекратился, еще когда по Земле бродили динозавры. Там нет жидкой воды на поверхности, а атмосфера разреженная. К тому же молекулы газов, ее составляющие, непрерывно уносятся в окружающее космическое пространство.
"В чем причины такого различия этих, поначалу таких похожих планет? Образно говоря, работа станции поможет повернуть время вспять и разобраться, что позволило Земле остаться живой и зеленой и почему Марс остановился в развитии", — объясняет главный исследователь миссии InSight Mars Брюс Банердт.
Во всех предыдущих экспедициях все научное оборудование являлось составляющей частью посадочного модуля. Миссия InSight Mars — первая экспедиция на Красную планету, в ходе которой постоянно работающие приборы будут установлены непосредственно на поверхность планеты. Оборудование "приехало" на место работы на посадочном модуле, после приземления и всех проверочных процедур механическая рука снимет его и опустит на грунт. Две камеры (на станции и механической руке) покажут эту операцию операторам на Земле. Там будут размещены сейсмометр (сконструирован и построен французским космическим агентством CNES) и зонд для измерения теплового потока (творение Немецкого аэрокосмического центра DLR). Специализированный радиолокатор на корпусе станции станет отслеживать смещения Северного полюса при вращении планеты: эти измерения дадут информацию о размерах марсианского ядра. Кроме того, на станции установлены датчики для наблюдения за погодой и изменениями магнитного поля.
Связь: кубсаты над красной планетой
Как правило, для передачи информации на Землю марсианские миссии NASA используют "посредников" — спутники связи Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) и Mars Odyssey, которые находятся на орбите Красной планеты. Они принимают данные с поверхности и ретранслируют их в центр управления миссией. В вопросе связи с Землей авторы миссии InSight Mars пошли на нововведение. В ходе спуска на поверхность и в первоначальный период работы станции контакт обеспечивают два миниатюрных спутника-кубсата MarCO A и MarCO B (их габариты — 36,6 х 24,3 х 1,8 см).
В 1999 г. профессор Роберт Твиггс из Стэнфордского университета (США) предложил ввести стандарт для микро- и наноспутников, который получил название кубсат (CubeSat). Его особенность — фиксированные габариты, которые меняются кратно: CubeSat 1U — это один кубик 10 х 10 х 10 см, 2U — 2 кубика (10 х 10 х 20 см) и т. д. Достигнутый в практике предел на сегодняшний момент — 6U (10 х 20 х 30 см). Стандартизация позволила наработать много конструкционных элементов (батареи, платы, датчики, системы коммуникации), которые можно было использовать на различных моделях кубсатов. Причем беспокойные умы постоянно придумывают что-то новенькое: то сублимационный или плазменный двигатель, то паруса для улавливания солнечного ветра. Дуэт кубсатов MarCO стал первым из этого семейства малышей, которые забрались настолько далеко в космос и которым поручена столь ответственная миссия.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
7 минут кошмара: как проходил спуск на Марс
Последний раз созданный человеком аппарат успешно достиг поверхности Марса в 2012 году. Это был марсоход Curiosity. Процесс спуска посадочного модуля там представляет нелегкую задачу: только 40% попыток посадить аппараты на Марс оказались успешными. Воздушная оболочка планеты разрежена, что делает неэффективными парашюты или способ аэродинамического торможения (как в случае Земли). И в то же время слишком плотная, чтобы опираться исключительно на применение ракетных двигателей, как это делается в случае посадок на Луну или небольшие небесные тела наподобие астероидов и ядер комет. Инженерам приходится комбинировать различные подходы, и риск неудачи повышается многократно. Неудивительно, почему едва ли не самый короткий этап марсианских миссий неофициально называют "7 минут кошмара".
"Вы никогда не знаете, что может случиться на Марсе, — говорит один из разработчиков миссии Том Хоффман. — То, что нам что-то удалось, — еще не значит, что удастся это повторить опять".
В этот раз инженеры из NASA решили не экспериментировать и применили только зарекомендовавшие себя по предыдущим миссиям приемы и технологии. Правда, учли некоторые особенности. Так, теплозащитный экран стал более толстым и тяжелым, а конструкция парашюта — прочнее. Дело в том, что сейчас в районе, где села станция, сезон пыльных бурь. Чтобы преодолеть этот природный катаклизм, пришлось усилить конструкцию.
За 10 мин. до спуска на высоте 128 км InSight Mars сбросила оболочку, защищавшую станцию в ходе полета с момента запуска. В этот момент скорость движения составляла 21 тыс. км/ч.
При входе в атмосферу термозащитный щиток станции почти мгновенно раскалился до 1400 °C. Этого вполне хватило бы, чтобы расплавились многие металлы, но экран из композитных материалов уверенно выдержал испытание. Пекло длилось "всего лишь" 3,5 мин. Сама станция под защитой оболочки находилась почти при комнатной температуре.
На 4-й минуте спуска раскрылся тормозной парашют диаметром 12 м. Скорость в этот момент снизилась до 6 тыс. км/ч. А еще через полминуты отработавший свою задачу термозащитный экран был отстрелен. Включился бортовой радар: он начал передавать бортовому компьютеру сведения о скоростях и положении станции.
За 40 сек. до конца снижения станция отсоединилась от тормозного парашюта. Поскольку в этот момент существовал огромный риск запутаться в стропах парашюта, InSight Mars начала вращаться вокруг собственно оси и немного сместилась в сторону, чтобы отодвинуться от падающей парашютной системы. И станция понеслась к поверхности в свободном падении.
За несколько мгновений до контакта с грунтом, на высоте 800 м, включились 12 посадочных двигателей. В этот момент скорость снижения была всего 8 км/ч. И станция мягко села на три посадочных лапы.
Посадка была выполнена на нагорье Элизий, которое называют "самой большой парковкой на Марсе". Важнейшее преимущество региона — что оно представляет собой огромную плоскую поверхность с редкими горами и впадинами. Также здесь реже встречаются крупные булыжники, о которые может удариться и повредиться садящаяся станция.
Некоторое время пришелец с Земли ожидал, пока уляжется пыль, поднятая при посадке. Затем раскрылись лепестки круглых солнечных батарей. Включились камеры и передали первые изображения. Хотя InSight Mars уже сообщил о благополучном прибытии, научные данные начнут поступать только через 2—3 месяца. Столь долгий срок нужен, чтобы установить и наладить приборы. Ожидаемый срок работы станции — около 2 лет.
Два миллиона имен
За несколько лет до начала миссии NASA предложила всем желающим отправить свое имя на Марс вместе со станцией. Для этого следовало заполнить небольшую анкету на сайте NASA. На такой ход агентство пошло с целью популяризации космонавтики. Предполагалось, что имена всех желающих будут выгравированы на специальной табличке, которую прикрепят к борту станции. Но по весьма серьезным причинам старт миссии был перенесен. А количество тех, кто прислал свое имя для отправки на Марс, все росло. За несколько лет таких набралось 2,4 млн! Поэтому их имена и фамилии занесли на два кремниевых чипа. Причем каждый участник получил особый "посадочный талон", подтверждающий своеобразное участие в миссии.
Напомним, что ранее ученые заметили над Марсом гигантский столб из воды. Также ранее на поверхности Марса был обнаружен древний артефакт с Земли, а на фотографиях NASA обнаружили мертвого инопланетянина.
Читайте также:
Главные темы