Второй раз в своей истории человечество запустит летательный аппарат под чужим небом — и впервые в истории он будет тяжелее местного «воздуха». Помимо этого, Perseverance сможет прояснить ряд вопросов, имеющих заметное значение для изучения и даже колонизации Марса. Впрочем, можно с большой долей уверенности предсказать и то, чего он не сможет: решить вопрос, есть ли жизнь на Марсе. Но это уже не его вина, а общая проблема непилотируемых экспедиций на Красную планету. Разбираемся в деталях.

Марсоход Perseverance и, рядом с ним, первый внеземной вертолет, Ingenuity. Подобные ему в перспективе могут использоваться для изучения огромных марсианских пещер / ©NASA-JPL

В июле 2020 года NASA отправило на Марс новый планетоход, а вчера, 18 февраля, он, наконец, достиг поверхности Красной планеты. Точкой высадки стал кратер Езеро — в прошлом довольно крупное озеро, рядом с которым до сих видно высохшую дельту когда-то впадавшей в это озеро реки.

Название кратера похоже на русское слово «озеро» потому, что назвали его в 2007 году в честь города Езеро в Республике Сербской (Босния и Герцеговина), и слово это означает именно «озеро».

Надежды на обнаружение жизни: чисто теоретические

Место посадки выбрали не столько потому, что там был водоем. На Марсе вообще немало былых озер, морей и рек. И ранее тот же Curiosity уже проходил по таким местам. Но у Езеро есть то, что в других местах редкость — орбитальные снимки NASA показали, что по краю этого кратера идут карбонатные породы. На Земле подобные породы — часто след былой жизни.

Так в представлении художника выглядело марсианское озеро Езеро миллиарды лет назад / ©NASA/JPL-Caltech

Известно, что в теории в марсианских условиях могут существовать цианобактерии. В прошлом Земли они часто образовывали цианобактериальные маты — их еще называют «строматолитами». На нашей планете их возраст достигает 3,7 миллиарда лет, и иногда ветер обнажает наносы над ними так, что следы древних цианобактерий оказываются едва ли не на поверхности. В теории аналогичное событие у Езеро способно позволить Perseverance исследовать остатки древней марсианской жизни.

К сожалению, это теория, а на практике выставленные «наружу» древние карбонатные породы могут быть так сильно изменены ветровой эрозией (бомбардировкой пылью и песчинками), а равно и космической радиацией, что их изучение не позволит однозначно интерпретировать находку вполне настоящих строматолитов.

Современная ситуация с кратером Езеоро. Искусственными цветами обозначены высоты / ©NASA/JPL-Caltech

Разумеется, рядом, буквально под десятками сантиметрами песка, могут быть и неплохо сохранившиеся следы древней жизни. Но «достать» до них нечем: имеющиеся у Perseverance инструменты, как и у его брата-близнеца Curiosity, банально не позволяют углубляться в грунт более чем на несколько сантиметров.

А чем он все-таки отличается от Curiosity?

Мы упомянули, что системы для сверления поверхностных пород у нового планетохода те же, что у старого, еще работающего на Марсе спустя девять лет после высадки. Но есть у новой машины и отличия — причем весьма интересные.

Во-первых, это самый тяжелый из когда-либо созданных людьми планетоходов. Если Curiosity весил 900 килограммов, то новый аппарат — 1025 килограммов. Основное утяжеление — результат изменения шести колес машины. На Curiosity алюминий ободьев оказался выбран не совсем корректно: слишком тонкий. В итоге местный грунт быстро наделал в нем дырок. Двигаться все еще можно, но проходимость от этого, конечно, не улучшилась, а затраты энергии при движении возросли.

Сами колеса Perseverance — для увеличения все той же проходимости — прибавили в диаметре, составив 525 миллиметров против 500 миллиметров у Curiosity. Спицы колес оставили титановыми, но изогнули, чтобы повысить общую прочность колес. Все это не пустая перестраховка: главная причина гибели всех планетоходов — их застревание в грунте. Поэтому лучшая надежность колес имеет большое значение.

Колеса Perseverance / ©Wikimedia Commons

Другое важное отличие: аппарат MOXIE, которого на старом марсоходе не было. MOXIE поставит эксперимент по разложению СО2 — главного газа марсианской атмосферы — на СО и О2 (угарный газ и кислород). Теоретическая польза от эксперимента очевидна: он покажет, реально ли получать кислород прямо из марсианского «воздуха», где собственного кислорода практически нет. MOXIE должен нарабатывать до 22 граммов О2 в час на протяжении 1230 часов — примерно такое количество кислорода в единицу времени поглощает человек под регулярными физнагрузками. Казалось бы, это поможет будущим пилотируемым экспедициям.

Практически все не так красочно. Добывать кислород из крайне разреженной местной атмосферы более энергозатратно, чем при банальном разложении воды на кислород и водород электролизом. 15-килограммовый MOXIE потребляет 300 ватт при пиковой нагрузке (впрочем, недолгой). Практически все планировщики будущих пилотируемых экспедиций считают, что высаживать их надо там, где близко к поверхности Марса находится водяной лед. Разложив его воду, получить кислород куда проще.

Алюминиевые пластины электродов MOXIE покрыты тонким слоем золота / ©NASA/JPL-Caltech

Вот только марсоход не умеет копать. Поэтому ему, как жертве интоксикации этиловым спиртом из анекдота, приходится «искать ключи не там, где потерял, а под фонарем, где светлее» — ставить не тот эксперимент, что полезнее всего для будущих экспедиций, а тот, который позволяют весьма ограниченные возможности земных планетоходов.

Третье важное отличие от Curiosity: российский нейтронный детектор воды ДАН разработки Института космических исследований РАН заменили на радар RIMFAX, направленный вниз и излучающий на частоте в 150-200 мегагерц. Он, в отличие от нейтронного детектора, плохо видит воду, связанную в минералах. Зато должен различать водяной лед и следы жидкой воды на глубине до 10 метров. Это крайне важный прибор: ДАН видел воду не глубже пары метров. А чем глубже, тем выше температура — и вероятность наличия жидкой соленой воды. Правда, насыщенные водой минералы ему различать заметно сложнее, в отличие от нейтронного детектора.

В теории часть собранных Perseverance образцов в 2026 году может быть забрана следующим марсоходом NASA и затем отправлена на Землю. Смысл в том, что «транспортный» марсоход будет легче «универсального». А доставка образцов с Марса на нашу планету и так потребует экспедиции с огромной посадочной массой: чтобы взлететь с Красной планеты, топливо придется привезти с Земли.

Наконец, есть одно отличие, которое глазами не заметишь, но душу американской стороне оно все же греет. Perseverance импортозаместил источник энергии: на его борту не российский плутоний-238, а американский аналог, производство которого в последние годы, наконец, наладили в Соединенных Штатах. Мощность радиоизотопного генератора на этом плутонии осталась той же: чуть более 100 ватт, примерно как мощная лампочка накаливания.

Отдельная миссия: второй летательный аппарат под чужим небом

Perseverance несет с собой легкий дрон Ingenuity. Технически это вертолет соосной схемы типа «камовских». Размах лопастей там 1,2 метра, вес — всего 1,8 килограмма. Скорость вращения лопастей составит до 40 оборотов в секунду. Такие огромные размеры и скорость вращения нужны потому, что атмосфера Марса по плотности в 100-150 раз уступает земной. Эксперименты в гермокамере показали, что при меньших параметрах аппарат там просто не взлетит.

Дрон Ingenuity / ©Wikimedia Commons

Мощность дрона — до 350 ватт, больше, чем у источника энергии марсохода. Поэтому мини-вертолет сперва накапливает заряд в бортовой литиевой батарее на 0,27 килограмма, а затем летит, но не дольше трех минут.

Чтобы не оставить Ingenuity без заряда, его не будут отпускать от марсохода более чем на сотню метров. Однако для будущих миссий ситуация может несколько измениться. В случае изучения спусков в лавовые трубки Марса дрон потенциально почти незаменим. Дело в том, что роботы исключительно плохо двигаются по сложным наземным поверхностям (что и погубило немало марсоходов даже на равнине). А вот полет — сравнительно однородное занятие, где даже без человеческого интеллекта выживание аппарата более вероятно.

Поэтому дроны — едва ли не единственный реальный путь разведки марсианских лавовых пещер. Считается, что там немало водяного льда. А подальше от входа может быть и значительно теплее, чем на поверхности. Было бы неплохо проверить обе эти гипотезы, потому что тепло и вода — хорошие предвестники возможной жизни. Кстати, ряд ученых уверены, что искать ее на Марсе следует именно в таких трубках.

Разумеется, Ingenuity — лишь первый шаг на этом пути. Для полноценной разведки пещер потребуются куда более крупные аппараты, но сперва надо проверить, справляется ли там хотя бы мелкий, «учебный» дрон.

Если Ingenuity удачно взлетит, это будет огромное достижение. До сих пор аппарат, предназначенный для длительного полета под небом чужой планеты, летал только у СССР — и очень давно, аж в 1984 году (миссии «Вега-1» и «Вега-2»). Прошло уже более 36 лет — пора, наконец, обновить то давнее достижение.

Аэростат миссии «Вега», экземпляр с земных испытаний / ©Wikimedia Commons

Подведем итоги. Perseverance — не слишком дорогая (порядка 2,5 миллиарда долларов) автоматизированная миссия, которая, скорее всего, сможет проработать на Марсе много лет. Как и все подвижные космические автоматы, она недостаточно универсальна, чтобы решить вопрос, «есть ли жизнь на Марсе». Даже пройдя буквально в метре над подпочвенной бактериальной колонией, Perseverance ничем не сможет до нее добраться: нет нормального бура.

Схема полета первого атмосферного летательного аппарата, созданного специально для других планет, советского аэростата миссии «Вега» / ©Wikimedia Commons

Но это не его особенность: современные планетоходы в принципе лишены таких возможностей. Даже не требующие мобильности неподвижные посадочные аппараты типа Insight NASA не могут успешно копать более чем на десятки сантиметров в глубину.

Однако ограниченность возможностей миссий на Марс — не навсегда. С высокой вероятностью в ближайшие десять лет туда отправится носитель с возможностями Starship, более крупной посадочной платформы, чем когда-либо созданные человечеством. Если это случится, на Марсе окажутся и люди. А им, безусловно, удастся докопаться до марсианской подповерхностной жизни — если она там, конечно, есть. Ведь, в отличие от роботов, наши конечности куда универсальнее, а ум — намного гибче.

Автор: Александр Березин

Источник: Naked Science

(Как бы мог выглядеть кратер Gale в прошлом)

Уже достаточно давно мы имели доказательства того, что на Марсе существовала вода. Недавно, однако, эти доказательства подтвердились с новой силой. На основе новейших данных марсохода Curiosity, команда ученых из университетов Cornell, Hawaii, и Jackson State, а также исследователей из NASA Jet Propulsion Laboratory, подтвердили что около четырех миллиардов лет назад на Марсе происходили "мега-потопы невообразимой силы". Подобные потопы могли, возможно, возникнуть из-за удара крупного метеорита.

Марсоход, исследуя кратер Gale, обнаружил геологические следы наносов в результате этих потопов, что стало новым открытием, поскольку прежние марсоходы и зонды их не заметили. Русла, проложенные этими потопами, достигают высоты в 10 метров и ширины в 150 метров.

Удар метеорита, по мнению ученых, мог освободить залежи метана и углекислого газа и создать краткосрочный парниковый эффект, который нагрел планету и растопил льды, на время создав климатические условия, гораздо ближе к земным, чем как до, так и после этого удара. Это также привело бы к созданию большого количества облаков и сильнейших ливней.

"Ранний Марс был геологически крайне активен", считают ученые. "Жизнь, определенно, могла бы на нем существовать. Существовала ли она на самом деле? Мы надеемся, что следующий марсоход Perseverance поможет дать ответ на этот вопрос".

Марсоход Perseverance - близнец Curiosity - был запущен 30 июля этого года, и достигнет красной планеты 18 февраля 2021 г.

Я живу на астероиде P9198215.
Это промышленный астероид типа Fe. Тут добывают железо и никель. Прошли времена, когда Землю эксплуатировали, добывшая там полезные ископаемые, чтобы удовлетворить потребности разжиревшего человечества.
Мое руководство настаивало на выполнении пятилетки за четыре года, чтобы получить премию. Разумеется, простому рабочему вроде меня не досталось бы ни десятой доли галактического кредита.
Два дня в забое, один день пустотах. Пустотами мы называли отработанные пещеры, где спали в спальных мешках, складывая свой скромный скарб в ногах, чтобы такие же ЗК, как мы не украли наши пожитки. Мешки везде таскали с собой и не спускали с них глаз.

В тот день на завтрак дали жаренные бобы, выращенные в гидрологических капсулах без солнечного света и чистого воздуха. Вкус их был как у мягкой резиновой подошвы наших башмаков. Он напоминал вкус курицы со вчерашнего ужина или вкус чая, которым нас баловали неделю назад.
Гарриет в тот день был весел и сказал, что господин начальник получил письмо с приказом о его освобождении в начале следующего цикла. Гарриет попал на астероид когда случайно убил вора, лезшего к нему в карман. Доказать, что это был карманник у его адвокатишки не вышло, вот Гарриет и горбатился с нами уже тринадцать оборотов.
Я доел свои бобы и молча пошёл сдавать миску на дезинфекцию, но ко мне подошёл охранник.
- Кардон, тебе к начальнику, тару возьми с собой. - Он развернулся и пошёл к выходу, а я последовал за ним, держа немытые миску и ложку в руках.
Пройдя по выбитому в камне узкому коридору из спального выруба, мы попали в природную пещеру в самом центре камня, где были заключены. Здесь было несколько металлических ангаров, в которых располагались склад, казармы охранников, кухня и кабинет начальника каторги, куда охранник меня и вёл.
Табличка на железной, местами покрытой ржавчиной, двери гласила «Леруа Б. Геннет. Начальник каторжной тюрьмы P9198215». Дверь скрипнула, охранник отошёл в сторону, положил руку на кобуру с энерго-бластером и кивнул мне, чтобы я вошёл.
- Миску на пол, руки за спину и входи.
- Да, сэр. - Я выполнил указания и, пригнув голову, прошёл в кабинет Геннета.

В сером кабинете начальника Геннета была спартанская обстановка: простой металлический стол на узких ножках, крутящийся стул без спинки и мусорник-пепельница в углу. На столе стоял модуль терминала доступа к главному компьютеру тюрьмы и стакан с кофе.
Леруа Геннет сидел лицом ко входу, глядя в экран. Он поднял глаза над экраном и взглянул на меня.
- А, ЗК Ричард Кардон. Пришло письмо из Лунного конгломерата. Ваша жена погибла насильственной смертью. С Земли пришёл приказ сопроводить вас на похороны, если вы захотите там присутствовать.
- Моя жена, сэр? - Я был удивлён. Мойра никогда ни во что не ввязывалась. В нашей семье я был непутевым.
Хоть я и не любил жену, я испытывал к ней тёплые родственные чувства.
- Ваш срок заканчивается через полтора стандартного цикла, но правительство решило дать вам возможность выйти завтра и отправиться в Лунный конгломерат на погребение. Дорога будет засчитана в срок заключения. Вас конвоируют до участка предварительного заключения, где вы ожидали суда, там уже отпустят. - Он сделал паузу и безразлично спросил, - вы рады?
Не знаю чем думал Геннет, задавая этот вопрос, но его вскинутая бровь дала мне понять, что от меня ждут ответ.
В тюрьме все просто: если ты подчиняешься, виновато опустив голову - тебя не тронут. Если ты «проявляешь характер», как тут это называли, тебя побьют резиновой палкой, а может и электрошоком пару раз ткнут под рёбра. Леруа Геннет не был чрезмерно жестоким или напыщеным, но карал за непослушание всегда. Если бы я не ответил, то мог ожидать что он воспримет это как оскорбление или неповиновения.
- Я рад, сэр, что смогу проститься с женой.
- Вот и славно, Кардон. Вы выезжаете завтра в 6 часов по стандартному времени. В 5.30 за вами придёт конвоир. - Он снова опустил глаза к терминалу, показывая, что разговор окончен. - Идите, Кардон.
Охранник, что ждал на выходе провёл меня к лифту. Мы приехали на верхний ярус и меня поместили в одиночную камеру. ЗК на астероиде не были беззлобными овечками - бывали случаи, когда готовившихся к выходу с каторги, которых оставили в общих пустотах, на утро находили бездыханными, с дыркой в боку и в луже их крови, так что порядок гласил посадить меня отдельно, подальше от остальных рабочих.
Одиночка была маленькой, всего 3 квадратных метра. Тут была узкая раскладная койка, помойное ведро и эмалированная миска для умывания с парой сколов, на кухню такая уже не годилась. Больше ничего не было. Стены были выкрашены грязно-зеленой, потрескавшейся от времени краской. В сухом воздухе чувствовалась дрожь - система жизнеобеспечения выбрасывала из вентиляционного люка неравные порции воздуха. Слышался гул техники из шахт. Здесь нечем было заняться, кроме как копаться в своей же голове.
Мойру убили. Значит, дома меня никто не ждёт.
Хоть я ее никогда и не любил-то толком, она составляла неотъемлемую часть моей жизни целых восемь лет. Конечно, я испытывал к ней тёплые родственные чувства, был рад когда она встречала меня у порога с очередного «выгодного дельца». Я нахваливал ее незатейливую, но вкусную домашнюю стряпню, занимался с ней любовью потому что хотелось, дарил ей подарки когда было настроение и на нашу годовщину, никогда не бил, уважал ее мнение, но я ее никогда не любил.
Она тоже меня не любила и это было понятно. Она не бранилась по пустякам, никогда не перечила и была примерной женой, но любви у нас не было.
Я начал строить планы на жизнь. Когда меня отконвоируют на Луну, надо будет начинать с начала, искать работу, привыкать к обществу. Жильё у меня было - стандартная однокомнатная камера в одном из хабитатов города Флот на Луне. Конгломерат даст мне пособие на три стандартных месяца после выхода, так что деньги тоже есть, но надо думать о будущем: три месяца - не вся жизнь и обеспечивать себя придётся. Спустя какое-то время, эти неторопливые мысли отправили меня в сон.