Время чтения: 27 мин

За миллионы километров от Земли начался новый этап в многолетнем труде десятков ученых и инженеров. Их детище — межпланетная станция InSight после семимесячного космического путешествия села в разреженную атмосферу Марса. Liferead в подробностях рассказывает о том, как происходил драматический спуск и ради чего InSight отправился на Марс.

Марс и Земля были одинаковыми

Как ни странно, 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.

Марс, InSight, полет

Да и недра нашей планеты остаются живыми. В срединно-океанических хребтах рождается новая земная кора, она двигает континенты по поверхности. Там, где под водой разверзлись глубоководные впадины (а также 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.

«Марс и Земля. В чем причины такого различия этих, поначалу таких похожих планет? Образно говоря, работа станции InSight поможет повернуть время вспять и разобраться, что позволило Земле остаться живой и зеленой, и почему Марс остановился в развитии».

Брюс Банердт, ведущий исследователь миссии InSight

Что читают сегодня с этим материалом?

На что в NASA потратили $ 800 млн

Во всех предыдущих экспедициях все научное оборудование являлось составляющей частью посадочного модуля. Миссия InSight — первая экспедиция на Марс, 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).

Марс, InSight на Красной планете

InSight на Красной планете. Изображение NASA

Помимо этих основных приборов, 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.

Посадка на Марс — 7 минут кошмара

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 предугадаете, что случится на Марсе. То, что нам что-то удалось однажды, еще не значит, что получится это повторить опять».

Том Хоффман, разработчик миссии InSight

Одним словом, 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.

Марс, InSight, графика

Хронология спуска InSight — свободное падение на Марс

Итак, за 10 минут 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 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.

Что читают с этим материалом?

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 секунд до конца снижения станция отсоединилась от тормозного парашюта. Поскольку в этот момент существовал огромный риск запутаться в стропах парашюта, InSight начала вращаться вокруг собственно оси и немного сместилась в сторону, чтобы отодвинуться от падающей парашютной системы. И понеслась к поверхности в свободном падении.

Наконец, 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.

«Самая большая парковка Марса»

Посадка осуществлена 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. Кроме того, здесь реже встречаются крупные булыжники, о которые может удариться и повредиться садящаяся станция.

Марс, InSight, радость в NASA

Радость в NASA после посадки на Марс

Некоторое время пришелец с Земли ожидал, пока уляжется пыль, поднятая при посадке. Затем раскрылись лепестки круглых солнечных батарей. Включились камеры и передали первые изображения.
Самый первый снимок Марса от геолога

Самый первый снимок Марса от «геолога»

Хотя InSight 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.

«Кубик-спутник» в помощниках

Как правило, для передачи информации на Землю марсианские миссии NASA используют «посредников». Ими становятся спутники связи Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) и Mars Odyssey. Они уже несколько лет находятся на орбите Красной планеты, принимают данные с поверхности и ретранслируют их в центр управления миссией.

механическая рука

Первое селфи InSight выполненное камерой на механической руке (фото NASA/JPL-Caltech)

В вопросе связи с Землей авторы миссии InSight пошли на нововведение. В ходе спуска и в начальный период работы станции контакт обеспечивают два спутника-кубсата MarCO A и MarCO. Их размеры— 36,6×24,3×1,8 см. CubeSat — это кубик-сателлит, кубический спутник.

Дуэт MarCO стал первым представителем этого класса космических аппаратов, настолько далеко забравшихся в космос. И которым поручена столь ответственная миссия.

Кубсаты заслуживают того, чтобы рассказать о них особо. В 1999 году профессор Роберт Твиггс из Стэнфордского университета (США) предложил стандарт для микро- и наноспутников.

Единичный элемент такой стандартизированной конструкции назвали CubeSat. Особенность кубсатов — фиксированные габариты. Они меняются кратно: CubeSat 1U — это один кубик 10×10×10 см, 2U — 2 кубика (10×10×20 см) и т. д.

Достигнутый в практике предел — 6U. Стандартизация позволила наработать целый перечень составляющих кубсатов (батареи, платы, датчики, системы коммуникации). Стало возможным использовать их кубсатах самого разного назначения. А неугомонные умы наращивают перечень. То сублимационный или плазменный двигатель малышам прикрутят, то паруса для солнечного ветра развернут.

Два с половиной миллиона имен в космосе

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.

  • космическая миссия
    Чип с именами землян (фото NASA)
Не пропустите

Понравилась статья? Что думаете? Расскажите нам