В недавнем исследовании, представленном на 55-й Конференции по лунным и планетарным наукам (LPSC), обсуждается концепция миссии Mars Astrobiology, Resource, and Science Explorers (MARSE) и её упрощённое устройство посадки с высокой ударной энергией (SHIELD), которое предлагает более универсальный и дешёвый метод поиска прошлой или настоящей жизни на Красной планете, в частности, с помощью четырёх роверов на четырёх разных посадочных площадках, разбросанных по поверхности Марса. Эта концепция появилась в тот момент, когда марсоходы НАСА «Кьюриосити» и «Персеверанс» продолжают неустанно исследовать поверхность Марса в кратере Гейла и кратере Джезеро соответственно.
Universe Today обсуждает концепцию миссии MARSE с единственным автором исследования Алексом Лонго, студентом магистратуры факультета наук о Земле, море и окружающей среде Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл, а также рассказывает о мотивах MARSE, выборе посадочных площадок, значимых последствиях, текущей работе и дальнейших шагах по превращению MARSE в реальную миссию. Лонго опирается на свой более чем десятилетний опыт поиска посадочных площадок на Марсе, а также имеет за плечами несколько публикаций, включая ряд научных рефератов, статей и книгу на Kindle. Итак, что же послужило основой для разработки концепции миссии MARSE?
«Главной целью исследования концепции MARSE было снижение стоимости доступа к поверхности Марса», — говорит Лонго в интервью Universe Today. «Флагманские марсоходы, такие как «Кьюриосити» и «Персеверанс», чрезвычайно способные аппараты. Однако, поскольку их стоимость превышает миллиард долларов за штуку, мы сможем посещать только один или два объекта на Марсе каждое десятилетие». Как и Земля, Марс — удивительно разнообразная планета. С помощью спутников на орбите мы составили карту разнообразных древних сред, которые в далёком прошлом могли быть пригодны для жизни. Однако разрешение орбитальных снимков и спектров ограничено, и они иногда не могут предсказать, что обнаружит полевой геолог (или, в случае Марса, ровер, управляемый геологами) на земле. Даже на Земле трудно найти ранние биосигнатуры, а уж при сравнительно небольшом выветривании и эрозии я не удивлюсь, если то же самое будет и на Марсе. MARSE должен был представить одно из возможных решений, которое позволит учёным-планетологам исследовать больше мест на Марсе в рамках реалистичного бюджета».
Ровер «Кьюриосити», размером с автомобиль, совершил посадку в кратере Гейла 6 августа 2012 года. На сайте миссии указано, что по состоянию на 27 января 2024 года «Кьюриосити» преодолел 31,27 километра, значительно превысив предполагаемый срок работы — один марсианский год, или 687 земных дней. Кратер Гейла был выбран в качестве места посадки из-за множества доказательств того, что когда-то в древнем прошлом Марса в нем была жидкая вода. По оценкам учёных, кратер Гейла образовался в результате столкновения примерно 3,5-3,8 миллиарда лет назад. За время пребывания в кратере Гейла «Кьюриосити» использовал свой набор научных инструментов, чтобы обнаружить свидетельства существования жидкой воды в кратере Гейла и доказательства того, что на Марсе когда-то были строительные блоки для жизни, включая углерод, кислород, азот, фосфор и серу.
Ровер «Персеверанс», размером с автомобиль, приземлился в кратере Джезеро 18 февраля 2021 года, а на сайте миссии указано, что по состоянию на 28 марта 2024 года «Персеверанс» преодолел в общей сложности 25 113 километров. Хотя у «Персеверанс» и «Кьюриосити» схожий дизайн, основным усовершенствованием стала поставка на Марс вертолёта «Ingenuity», который стал первым роботом-исследователем, совершившим полёт на электротяге на другой планете, и выполнил десятки полётов, прежде чем был окончательно посажен после повреждения одной из лопастей несущего винта во время последней посадки в январе 2024 года. Как и кратер Гейла для «Кьюриосити», кратер Джезеро был выбран в качестве места посадки «Персеверанс» из-за убедительных доказательств того, что в нем когда-то находился массивный водоём с жидкой водой, о чем свидетельствуют огромные веерно-дельтовые отложения, которые, вероятно, были местом входа жидкой воды миллиарды лет назад. За время пребывания в кратере Джезеро «Персеверанс» использовал свой набор научных инструментов для идентификации древних вулканических пород, отложений из древнего озёрного дна, преобразования углекислого газа (основного компонента атмосферы Марса) в кислород и даже использовал свои мощные микрофоны для записи звуков Марса. Учитывая невероятные научные исследования, проведённые «Кьюриосити» и «Персеверанс», каковы наиболее значимые последствия для миссии MARSE?
«Наиболее значимым следствием этого исследования является возможность создания небольшого ровера, способного охарактеризовать неисследованное место на Марсе», — говорит Лонго в интервью Universe Today. «Было несколько предложений по созданию дешёвых марсоходов, таких как SHIELD. MARSE демонстрирует, что с их помощью можно доставлять полезную научную нагрузку». Каждый марсоход MARSE весит всего 15 килограммов и по размеру напоминает микроволновую печь. Если мы сможем определить, как высадить на Марс подобные марсоходы, это поможет расширить и демократизировать исследования Марса. Мы уже наблюдаем смену парадигмы в исследовании Луны благодаря программе Commercial Lunar Payload Services (CLPS)».
Хотя «Кьюриосити» и «Персеверанс» успешно и детально исследовали свои посадочные площадки, стоимость каждой миссии исчисляется миллиардами долларов («Кьюриосити»: ~
2,7 млрд). Таким образом, только стоимость позволяет использовать только один ровер в каждой миссии, а их посадки произошли с разницей почти в семь лет. Как уже отмечалось, одной из целей концепции миссии MARSE является посадка четырёх марсоходов на четырёх отдельных посадочных площадках – Коламбия-Хиллса, кратер Миланкова, долина Маврт и Терра Сирениум. При этом Коламбия-Хиллз был местом посадки ровера «Spirit» во время его миссии с 2004 по 2010 год, а остальные места никогда не исследовались ни марсоходами, ни космическими аппаратами. Но как были выбраны места посадки и рассматриваются ли другие места посадки?
Лонго рассказал Universe Today: «Не обязательно выбирать именно эти четыре места посадки. Мы просто хотели проиллюстрировать диапазон исследований, которые можно провести с помощью этого подхода». Все четыре перечисленных места были отмечены в рецензируемых работах и предыдущих исследованиях мест посадки, поэтому мы знаем, что они обладают высоким научным потенциалом».
Лонго продолжает рассказывать Universe Today, что SHIELD будет спроектирован таким образом, чтобы «приземлиться на любой ровной площадке на Марсе ниже точки отсчёта (0 км высоты на Марсе; эквивалент уровня моря на Земле), так что вы можете легко поменять одну или несколько из них на места по вашему выбору», при этом Лонго отметил, что одним из его личных любимых мест посадки будет долина Маринер, самый большой и глубокий каньон в Солнечной системе. Лонго рассказывает о многолетних исследованиях доктора Стивена Раффа из Университета штата Аризона, который провёл аналоговые исследования, сравнив отложения горячих источников в Коламбия-Хиллс на Марсе с аналогичными характеристиками горячего источника El Tatio в Чили, и пришёл к выводу, что микробные сообщества могут процветать в этих местах.
Как уже отмечалось, «Кьюриосити» и «Персеверанс» высадились на Марс с разницей почти в девять лет, в 2012 и 2021 годах соответственно, но их миссии начали разрабатывать почти на целое десятилетие раньше. Оба марсохода являются частью программы НАСА по исследованию Марса, причём миссия «Кьюриосити» была утверждена в 2003 году, а миссия «Персеверанс» была объявлена в 2012 году. После утверждения миссии НАСА тратит годы на разработку и создание каждого марсохода, чтобы убедиться, что все его системы работают в полную силу, прежде чем он будет доставлен и погружён на ракету-носитель. Это включает в себя тесты, направленные на анализ выносливости роверов, воздействия суровых условий окружающей среды, долговечности и многие другие. Поэтому, если миссия MARSE получит зелёный свет, может пройти ещё почти десятилетие разработок, строительства и испытаний, прежде чем их роверы размером с микроволновую печь коснутся поверхности Марса. Итак, каковы же дальнейшие шаги в плане утверждения MARSE для реальной миссии?
«К сожалению, будущее MARSE и SHIELD неопределённо», — говорит Лонго в интервью Universe Today. «Эта концепция была разработана при поддержке команды SHIELD в JPL, возглавляемой Лу Гиршем и Натаном Барба. Они выполняли феноменальную, передовую работу, и я был благодарен за возможность работать с ними. К сожалению, в прошлом месяце JPL был вынужден пойти на массовые сокращения бюджета и увольнения из-за неопределённости в отношении будущего миссии Mars Sample Return, на которую приходится большая часть бюджета центра. Поскольку будущие приоритеты JPL находятся в неопределённости, мы приостановили разработку концепции MARSE».
В то время как в отношении миссии MARSE царит неопределённость, важно отметить, что миссии по исследованию космоса часто занимают десятилетия, чтобы пройти путь от простой концепции до реального оборудования, а затем ещё несколько лет до его запуска. Об этом свидетельствуют миссии роверов «Кьюриосити» и «Персеверанс»: с момента утверждения каждой из них до высадки на Марс прошло почти десять лет. Более того, нередко заявки на миссии проходят несколько попыток, прежде чем их одобрят, поскольку у НАСА очень строгие критерии для утверждения миссий, включая стоимость, сроки, научные цели и долгосрочные последствия для науки. Несмотря на перспективы, это не помешало Лонго продолжить работу над концепцией миссии MARSE.
«Разработка концепции миссии — очень полезный опыт, и для меня было большой честью работать над этой концепцией вместе с командой SHIELD», — говорит Лонго в интервью Universe Today. Даже если это произойдёт через десять лет, я надеюсь, что кто-то в конце концов осуществит недорогую многоразовую миссию на Марс для геологии и астробиологии». После завершения проекта Mars Sample Return следующие логические шаги в исследовании Марса — это изучение большей части планеты, более глубокое понимание её истории и изучение того, что Марс может рассказать нам о прошлом нашей собственной планеты. Если мы хотим иметь процветающую космическую программу, нам нужно быть креативными и воплощать смелые идеи, и мне нравится работать с учёными и инженерами, которые делают именно это».
Получится ли у миссии MARSE исследовать Красную планету в ближайшие годы и десятилетия? Только время покажет, и именно поэтому мы занимаемся наукой!
