Марсоход «Персеверанс» (Perseverance)

«Персеверанс» (Perseverance) — марсоход, разработанный и предназначенный для исследования кратера Езеро на Марсе. Название переводится с английского как «Настойчивость». Аппарат запущен к Марсу 30 июля 2020 года. Посадка на Марс была произведена 18 февраля 2021 года.

«Персеверанс» имеет на своём борту 7 научных приборов, которые предназначены для изучения поверхности Марса в районе кратера Езеро. Марсоход оснащен камерами для передачи видео на Землю и 2 микрофона для записи звука. Кроме того, «Персеверанс» укомплектован беспилотным летательным аппаратом Ingenuity, который будет помогать марсоходу обнаруживать новые локации для изучения.

Посадка на Марс

К счастью для команды Perseverance, самая трудная часть миссии уже позади. Кроме того, что посадка космического аппарата на другую планету сама по себе трудная задача, так она происходила полностью в автономном режиме. Диспетчеры на Земле никак не моги повлиять на посадку в случаи сбоя в программе.

Как было продемонстрировано в предыдущих марсианских миссиях, для приземления аппарата на поверхность требуется примерно 7 минут с момента его входа в атмосферу планеты. При этом скорость приближения к поверхности Марса доходила до 20 000 км/ч. Скоростной спуск в сочетании с 11 минутами, которые требуются радиосигналам для перемещения между Землей и Марсом, означает, что сотрудники НАСА могут только ждать и молиться.

НАСА называет это «семью минутами ужаса», когда сочетание высокого риска и человеческой беспомощности заставляет всех в диспетчерской задаваться вопросом, придут ли годы строительства самого сложного марсохода в истории к внезапному, бесплодному концу в случаи катастрофы. А стоимость Персеверанса составляет более 2 млрд долларов США.

Место посадки — кратер Езеро

Место высадки было выбрано с учетом обнаружения свидетельств существования жизни на Марсе. «Персеверанс» приземлилась в 49-км кратере Езеро на Марсе, который, как полагают ученые, когда-то содержал водоем размером примерно с Озеро Тахо, США. У Езеро есть канал, что говорит о том, что вода когда-то свободно текла в древнее озеро или из него. Судя по глубине кратера, озеро, которое он когда-то содержал, было, вероятно, сотни метров глубиной.

Отложения наносов по всей широкой дельте чашеобразного дна кратера говорит о том, что это произошло от движение воды, которое вызывает то, что для ученых, ищущих жизнь, является очень убедительным явлением. Если на Марсе когда-либо и существовала микробная жизнь, то именно здесь она и находилась. Рассуждение состоит в том, что самые ранние формы жизни на Земле произошли в аналогичных сценариях около 3,5 миллиардов лет назад.  Это происходило в то время, когда, по мнению ученых, на Марсе было достаточно воды в жидком состоянии.

Главная задача «Персеверанса» — найти некие «биосигналы», которые, если жизнь когда-то существовала на Марсе, вероятно, были рассеяны в слоистых отложениях по всему дну кратера Езеро. Таким образом, он может дать окончательный ответ на вопрос: «Является ли Земля единственным источником жизни в нашей Солнечной системе?»

Характеристики марсохода Perseverance

Марсохода «Персеверанс» новые, более жёсткими по сравнению с колёсами «Кьюриосити», которые получили повреждения в процессе работы на Марсе. «Персеверанс» получил более толстые и прочные алюминиевые колёса с меньшей шириной и бо́льшим диаметром (52,5 см). 6 колёс из алюминиевого сплава оснащены шипами для лучшей проходимости на непростой поверхности «красной планеты». Из-за наличия большего количества научных инструментов, ровер весит чуть болле 1т (1025 кг).

Космический вертолет

Вместе с марсоходом на Марс был доставлен вертолет Ingenuity. При весе менее 2 кг этот прибор похож на летающую камеру с четырьмя ногами. Для того чтобы летать в разряженной атмосфере Марса, вертолету требуется больше подъемной силы. По этой причине Ingenuity имеет четыре специально сделанные лопасти из углеродного волокна, расположенные в два ряда, которые вращаются в противоположных направлениях со скоростью около 2400 оборотов в минуту. Это во много раз быстрее, чем у вертолета на Земле. Холод — это еще один вызов. Ночные температуры на Марсе опустятся до -90° C, что раздвинет пределы переносимости компонентов изобретательности.

Неспособность контролировать Ingenuity в реальном времени создает еще одно препятствие. В то время как марсоход очень медленно движется по поверхности, вертолет не позволяет управлять джойстиком, поскольку командные сигналы будут слишком долго достигать Марса. В результате летающий аппарат будет принимать задания заранее, а затем взлетать в соответствии с ситуацией. За автономную зарядку отвечает солнечная панель, установленная на вертолете.

У Ingenuity есть другая задача — наблюдение. Вертолет имеет камеру высокого разрешения, направленную вниз, которая, помимо того, что помогает ему ориентироваться, может обозревать, например, поверхность с высоты. Цель состоит в том, чтобы определить потенциальные точки для исследования марсохода Perseverance.

Роботизированная рука Персеверанса

Наиболее важной особенностью Perseverance является его сложная роботизированная рука, длинною около 2 м. Разработанная, чтобы имитировать человеческую руку для интуитивного управления с Земли. Она иметирует плечо, локоть и вращающиеся «запястье». У неё даже есть захват, который функционирует как человеческая рука.

Рука марсохода может достигать подавляющего большинства ее научно-ориентированных частей, что позволяет ей эффективно получать доступ к своим «ручным инструментам» для извлечения образцов из поверхности, получения микроскопических изображений окружающей среды и анализа элементного состава и минерального состава марсианских пород и почвы.

Особенно впечатляет его ударная дрель. Этот сложный инструмент используется для проникновения под поверхность Марса и собирания образцов. Оснащенная набором сверл различного назначения, в том числе специально предназначенных для соскабливания верхних слоев поверхности и последующей укладкой образцов непосредственно в коллекторные трубки.

Персеверанс будет слушать Марс

Perseverance оснащен парой сложных, очень детализированных микрофонов. Это первый в мире аппарат, у которого есть способность подслушивать, что происходит на поверхность нашего соседа. Прежде всего, марсоход будет регистрировать звуки марсианских ветров которые, как известно, очень сильны и поднимают пыль, которая в свою очередь фактически вывела из строя предыдущего марсохода, закрыв его солнечные панели.

Персеверанс будет слушать сам себя. Хруст его колес, катящихся по поверхности, не только послужит доказательством того, что марсоход продолжает оставаться жизнеспособным, но и может дать определенное представление о составе марсианского грунта.

Не исключено, что прибытие марсохода было обнаружено другим космическим кораблем. В 2018 году НАСА высадило зонд InSight примерно в 3500 км от него. InSight имеет сейсмометр для отслеживания землетрясений. Ученые считают, что есть шанс, что зонд может почувствовать посадку Персеверанс на Марсе.

Это было бы первое сейсмическое обнаружение известного удара на другой планете. К сожалению, за несколько дней до прибытия «Персиверанса» возможности InSight уменьшились из-за скопления пыли на его солнечных панелях. Подробности о том, «услышал» ли он прибытия марсохода, должны быть доступны в ближайшее время.

Ядерная батарейка

Чтобы избежать судьбы своего предшественника, чьи солнечные панели от марсианской пылевой бурей покрывались пылью, которая не давала аппарату подзаряжаться, Perseverance имеет новое устройство для производства энергии — ядерную батарею.

Персеверанс питается от многоцелевого радиоизотопного термоэлектрического генератора (MMRTG), предоставленного НАСА Министерством энергетики США. 99-фунтовый MMRTG преобразует тепло от естественного радиоактивного распада от плутония-238 в устойчивый поток электричества. Он будет производить около 110 ватт в начале миссии Perseverance, а затем будет уменьшаться на несколько процентов в год.

MMRTG также заряжает две литий-ионные батареи, которые используются во время ежедневных операций, когда спрос временно превышает обычные уровни электрической мощности. Это особенно необходимо во время сверления и забора почвы, которые могут требовать до 900 ватт.

В дополнение к этому, MMRTG выполняет еще одну полезную функцию — его избыточное тепло будет поддерживать множество инструментов и систем марсохода при приемлемых рабочих температурах. Несмотря на несовершенство, это решение может решить проблемы, чтобы миссия не подвергалась опасности из-за ненастной погоды.

Подарки для Марса

На протяжении десятилетий НАСА занималось добавлением забавных дополнений к космическим кораблям и марсоходам, запущенным в космос. «Персеверанс» — не исключение.

Для начала, марсоход несет три микрочипа с почти 11 миллионами имен, в рамках компании НАСА «отправьте свое имя на Марс». Это в 9 раз больше, по сравнению с последним марсоходом Curiosity, который доставил на Красную планету около 1,2 миллиона земных имен. Миссия также принесла дань уважения медицинским работникам, борющимся с пандемией COVID-19, поскольку ее запуск в июле 2020 года произошел через несколько месяцев после начала кризиса.

Другие аксессуары отчасти функциональны, отчасти забавны. Например, Mastcam-Z Perseverance — это масштабируемая панорамная камера, которая также несет приветствие потенциальным неземлянам. Она гласит: «Мы одни? Мы прибыли сюда, чтобы искать признаки жизни и собирать образцы Марса для изучения на Земле. Тем, кто последует за нами, мы желаем безопасного путешествия и радости открытий».

Что мы ждем от марсохода?

Будем надеяться, что «Персеверанс» будет работать в соответствии с планами. Через 10 лет образцы почвы, взятые марсоходом, должны быть доставлены на Землю. Амбициозный план включает в себя 3 миссии в течение ближайших 10 лет.

Как и его предшественник Curiosity, Perseverance имеет бортовую лабораторию. Но в отличие от своих предшественников «Персеверанс» оснащен сложной системой отбора проб, которая забирает и сохраняет марсианские камни и почву для дальнейшейй передачи обратно на Землю.

В течение следующих 2 лет «Персеверанс» будет получать образцы с помощью бурового долота, которое вырезает цилиндрические стержни на поверхности, собирая поперечное сечение почвы. Чем глубже образец, тем дальше в прошлое он уходит – совсем как на Земле. Собрав около 40 образцов проб, марсоход будет ждать, когда у нео их заберут. Позже, в этом десятилетии, совместная миссия НАСА и Европейского Космического Агентства (ЕКА) запустит спускаемый аппарат Sample Retriever Lander, чтобы забрать пробы у Perseverance. Аппарат заберёт образцы, упакует их и устремится к Земле – это будет первый запуск, когда-либо предпринятый с другой планеты.

ПерсеверансЗаказчик	НАСА
Производитель	Лаборатория реактивного движения
Оператор	НАСА
Стартовая площадка	мыс Канаверал SLC-41
Ракета-носитель	«Атлас-5» 541
Запуск	30 июля 2020 года, 11:50 UTC
Технические характеристики
Масса	1025 кг
Размеры	3 × 2,7 × 2,2 м
Мощность	110 Вт
Источники питания	РИТЭГ
Элементы орбиты
Посадка на небесное тело	18 февраля 2021
Координаты посадки	18°26′41″ с. ш. 77°27′03″ в. д. кратер Езеро