Все новости

Длиннейший бур на Красной планете. Аппарат InSight совершил посадку на Марсе. Теперь он займется тут геофизическими исследованиями

© NASA/JPL
Спускаемый модуль с аппаратом InSight совершил посадку на Марсе. За эту ночь он должен успешно развернуть свои солнечные панели, чтобы инженеры NASA могли приступить к работе, которая впервые предполагает нечто большее, чем просто фотография и изучение камней на поверхности.

InSight оснащен рядом научных инструментов, среди которых отдельного упоминания заслуживают как минимум два.  Первый из них — бур, который позволит ему проделать в грунте скважину глубиной до пяти метров. По земным меркам это более чем скромно (промышленные скважины могут быть глубиной в пять километров), однако все прошлые миссии к Марсу позволяли в лучшем случае соскрести считанные сантиметры с заинтересовавшего исследователей камня. Фреза на марсоходе Curiosity по своим характеристикам ближе к обычной дрели, а «лазерная пушка» на том же аппарате и вовсе не предназначена для прожигания отверстий: ее назначение — испарение крошечного фрагмента горной породы для анализа спектра получившейся вспышки.

Погружение не на сантиметры, а на метры, впрочем, не даст возможности посмотреть на образцы.

Цель InSight не в том, чтобы собрать грунт из слоев поглубже, а в том, чтобы измерить идущий из недр Марса поток тепла.

Эта информация позволит лучше понять строение планеты, особенно вкупе с показаниями второго важного инструмента на борту аппарата — сейсмометра. Сейсмометр будет выставлен неподалеку от InSight при помощи специального манипулятора, но сделает он это не слишком скоро: на всю подготовку к началу полноценных наблюдений выделено несколько месяцев.

Огонь, песок и космическая скорость

«Чердак» уже писал о миссии InSight вскоре после запуска, поэтому в этот раз имеет смысл сосредоточится на другом, менее очевидном моменте — спуске на поверхность планеты. Посадка на Марс как таковая до сих пор может быть охарактеризована как маленькое инженерное чудо, поскольку благополучно добраться до цели удается далеко не всегда, и это намного более сложная задача, чем посадка космических кораблей на Земле.

InSight в сборе. Темный конус сверху — спускаемый аппарат, белый модуль с солнечными батареями — часть, которая сбрасывается примерно за тысячу километров до Марса и которая нужна исключительно во время перелета
Описание
InSight в сборе. Темный конус сверху — спускаемый аппарат, белый модуль с солнечными батареями — часть, которая сбрасывается примерно за тысячу километров до Марса и которая нужна исключительно во время перелета

Главная проблема с посадкой на Марс — это расстояние до способных управлять процессом операторов. Управлять спуском так, как это делают космонавты на пилотируемых кораблях, в случае с марсианскими аппаратами просто невозможно — в этом месяце сигнал между Землей и Марсом идет около восьми минут в одну сторону (и увеличивается: противостояние было в конце июля). В сумме на получение обратной связи у вас уходит по 20 минут, а за это время можно либо пролететь мимо планеты, либо упасть на поверхность и разбиться.

При этом аппарат не может просто влететь в атмосферу как угодно: для успешной посадки необходимо выдержать определенный угол, то есть не упасть вертикально, а скорее коснуться атмосферы в ходе движения по очень пологой наклонной линии. Но, что важно, не слишком пологой — тогда капсула с InSight внутри просто отскочит от газовой оболочки планеты подобно тому, как камень может отскочить от поверхности воды.

Для правильного определения угла входа в атмосферу специалисты NASA провели серию измерений скорости аппарата за несколько дней до входа в атмосферу и окончательно скорректировали его траекторию. Далее в дело вступили технологии, отработанные еще при посадке зонда Phoenix, однако говорить о простом повторении предыдущей миссии будет некорректно. InSight не только чуть тяжелее предшественника, но и совершил посадку в месте, которое расположено на большей высоте, следовательно, и без того тонкая марсианская атмосфера была тут еще тоньше. А еще InSight садился в то время и в том месте, где могут быть пыльные бури. Они, конечно, не способны сносить все на своем пути так, как это показано в фильме «Марсианин», однако на скорости несколько километров в секунду даже небольшая горстка песка создает дополнительные проблемы.

Спуск на парашюте диаметром почти 12 метров — следующий этап снижения аппарата. Парашют, впрочем, не в состоянии обеспечить мягкой посадки
Описание
Спуск на парашюте диаметром почти 12 метров — следующий этап снижения аппарата. Парашют, впрочем, не в состоянии обеспечить мягкой посадки

Чтобы справиться с посадкой в таких условиях, инженеры JPL модифицировали конструкцию спускаемого модуля. Они усилили как конусообразный щит, защищающий аппарат от перегрева на начальной стадии спуска, так и парашютные стропы.

Для безопасного приземления требуется окончательно погасить скорость. Для этого InSight за 40 секунд до предполагаемой посадки отбрасывает парашют и опускается на поверхность при помощи ракетных двигателей.

''

Аппарат, который смог

Больше половины аппаратов, которые должны были совершить мягкую посадку на Марсе, не справились со своей задачей. Часть на Марс просто не попала: советский 2МВ-3 был потерян еще при запуске, а «Марс-96», «Марс-4» и «Марс-7» пролетели мимо планеты. Но больше всего аппаратов разбилось при посадке — «Марс-2», американский Mars Polar Lander, европейские «Бигль-2» и «Скиапарелли». Советский «Марс-3» смог сесть (первым в мире!) и даже передать короткое сообщение, но после этого связь оборвалась, поэтому эту миссию тоже в лучшем случае можно записать в «частично успешные».

Где на Марсе успешно садились космические аппараты (белые), какие из них разбились при посадке (рыжие), а также точки приземления InSight и планируемых «ЭкзоМарс-2020» и «Марс-2020»
Описание
Где на Марсе успешно садились космические аппараты (белые), какие из них разбились при посадке (рыжие), а также точки приземления InSight и планируемых «ЭкзоМарс-2020» и «Марс-2020»

Неудачи преследовали не только конструкторов 1960-х, но и специалистов начала XXI столетия. Бортовой компьютер спускаемого аппарата «Скиапарелли» неверно определил высоту — и модуль упал на поверхность на скорости около 300 км/c. Место падения «Скиапарелли» позже удалось найти при помощи спутника Mars Reconnaissance Orbiter с камерой высокого разрешения, и на снимках видно характерное черное пятно от взрыва топливных баков.

Место крушения «Скиапарелли», снимок с Mars Reconnaissance Orbiter
Описание
Место крушения «Скиапарелли», снимок с Mars Reconnaissance Orbiter

Посадка на Красной планете до сих пор относится к категории сложных операций с большой долей риска. Но успешная доставка InSight к месту работы при помощи разработанных ранее решений внушает оптимизм: возможно, инженерам все-таки удалось переломить ситуацию в свою пользу.

Попутный груз

Помимо сложной посадки на планету миссия InSight примечательна еще одним обстоятельством. Вместе с аппаратом к Марсу прилетели еще и два наноспутника-кубсата. Раньше такие маленькие аппараты — размерами в считанные десятки сантиметров — так далеко не залетали.

InSight под головным обтекателем ракеты везут к стартовой площадке
Описание
InSight под головным обтекателем ракеты везут к стартовой площадке

Два спутника, MarCO A и MarCO B, покинули Землю вместе с основным модулем, но вскоре отделились и проделали путь до Марса уже самостоятельно. Несмотря на очень скромный размер в шесть «юнитов» (один юнит, 1U — это кубик с ребром 10 сантиметров; MarCO имеют размер 20х10х30 см), эти спутники представляют собой полноценные ретрансляторы для передачи сигнала от InSight к наземным операторам. Поскольку отправка чего-либо к Марсу обходится практически в цену золота той же массы, замена больших коммуникационных спутников малыми является значительным достижением.

Кроме того, наноспутники не только меньше обычных, они еще и собираются практически из стандартных «кубиков». Сейчас такие сборные кубсаты активно используются для самых разных задач на низких орбитах, и под их запуск даже не выделяют отдельную ракету-носитель — их либо доставляют в качестве попутного груза с чем-то большим, либо даже привозят на МКС внутри кораблей снабжения и затем буквально выкидывают за борт. Кубсаты — это массовая технология, которая только что сделала важный шаг — вышла на межпланетный уровень.

 Алексей Тимошенко