Марс,четвертая по счету планета от Солнца, всегда привлекал внимание человечества. Первые записи о ней появились еще 3500 лет назад, в Вавилоне. Древние египтяне и греки построили простейшую математическую модель, предсказывающую ее движение, а римляне за характерный красный цвет дали ей название в честь бога войны. В 1610 году Галилео Галилей первым наблюдал ее поверхность в телескоп, а последующие исследования XVIII-XIX веков позволили составить достаточно подробную карту планеты.
Но огромный скачок в исследовании случился с покорением человечеством космоса: с 60-х годов XX века США и СССР посылали к Марсу не одну автоматическую межпланетную станцию. Сегодня расскажем про одну из самых знаковых миссий по изучения Марса — Mars Pathfinder.
Что было до миссии Mars Pathfinder
4 октября 1957 года СССР запустил первый искусственный спутник Земли с говорящим названием — «Спутник-1». Спустя два года, 10 декабря 1959 года, вышло постановление Правительства №1388-618 «О развитии исследования космического пространства», которое в том числе предписывало организовать исследование ближайших к Земле планет Солнечной системы — Венеры и Марса.
Для полетов к красной планете отвечала программа 1М. В рамках нее ОКБ-1 разрабатывало автоматические межпланетные станции (АМС), которые должны были достичь Марса, выйти на орбиту и исследовать планету как можно подробнее: сделать снимки ее поверхности, изучить ионосферу и магнитосферу, а также постараться обнаружить живые организмы.
Первым аппаратом стал Марс 1960А (НАСА называет его корабль Marsnik-1, как сочетание слов Mars и Sputnik) массой 640 кг, на борту которого были установлены различные датчики: магнитометр, регистратор ГКЛ, спектральный рефлектометр, радиометр и фотокамера. Данные отправлялись бы при помощи радиопередатчика, работающего в дециметровом диапазоне. За вывод на орбиту отвечала четырехступенчатая ракета-носитель 8К78 «Молния».
Разработка длилась два года. Запуск состоялся 10 октября 1960 года и прошел неудачно: ровно через пять минут полета из-за вибрации второй ступени повредился гироскоп, что привело к отклонению от курса. Через 10 секунд произошло аварийное отключение двигателей: ракета успела достичь высоты 120 км.
Спустя четыре дня, 14 октября 1960 года, был запущен второй аппарат Марс 1960Б. Его постигла та же судьба — он смог подняться на высоту 120 км, но из-за утечки жидкого кислорода упал. Для понимания — если бы все прошло хорошо, то АМС должен был бы достигнуть орбиты Марса 15 мая 1961 года, спустя полгода полета.
Следующая веха в попытке добраться до Марса — программа «Марс», в рамках которой разрабатывалось второе поколение (2МВ) советских АМС. 24 октября 1962 года аппарат Марс 1962А (НАСА называют его «Спутник-22») весом 893 кг также не достиг поставленной цели: взорвалась последняя четвертая ступень ракеты 8К78. Примечательно, что авария привела к панике в Министерстве обороны США: запуск происходил в самый разгар Карибского кризиса, и обломки АМС ошибочно приняли за межконтинентальную баллистическую ракету. Но все обошлось.
Но следующий запуск 4 ноября 1962 года аппарата Марс-1 прошел успешно — это одна из причин, почему ему присвоили полноценный порядковый номер. Аппарат стал первым в истории АМС, который успешно вышел на расчетную траекторию к Марсу. Однако спустя сутки обнаружилась течь в одном из клапанов, который отвечал за систему ориентации корабля при помощи азота. Когда весь запас газа израсходовался, Марс-1 продолжил неконтролируемый полет — выйти на орбиту планеты стало невозможным.
При этом аппарат продолжал передавать данные: в течение первого месяца с интервалом в два дня, а затем — пять дней. Всего был установлен 61 сеанс связи с Землей, в рамках которых удалось передать ценные научные данные: например, измерения космического излучения, радиационного фона, плотности метеорных потоков и многое другое. 21 марта 1963 года контакт с АМС был окончательно потерян — в тот момент расстояние до Земли составляло 106 млн км, что стало рекордом по дальности связи.
В 1962 году в гонку по исследованию Марса подключилось НАСА. В рамках программы «Маринер» был разработан аппарат Маринер-3 — первые два аппарата предназначались для исследования Венеры. АМС весила значительно меньше советских станций — 261 кг, и представляла собой модифицированный лунный зонд «Рейнджер». На борту находились телевизионная камера, магнитометр, а также детекторы космических лучей, частиц пояса Ван-Аллена и космической пыли.
За вывод на расчетную траекторию отвечала двухступенчатая ракета-носитель Атлас-Аджена. Запуск состоялся 5 ноября 1964 года, но прошел с ошибкой — не отделился обтекатель после прохода слоев атмосферы. Из-за этого скорость аппарата не соответствовала расчетной, а солнечные панели не раскрылись — питание для работы всех систем не поступало. Через девять часов связь с АМС пропала.
28 ноября 1964 года состоялся запуск идентичного аппарата Маринер-4. Он уже прошел полностью по плану, поскольку инженеры успели доработать механизм отделения обтекателя: АМС успешно вышла на расчетную траекторию. В качестве ориентира для коррекции курса использовалась звезда Канопус — вторая по яркости после Сириуса. Через 7,5 месяцев полета, 14-15 июля 1965 года, Маринер-4 вышел на пролетную орбиту Марса: во время огибания планеты он сделал 21 снимок и передал их на Землю с расстояния 216 млн км.
После этого аппарат начал удаляться от Марса, продолжая передавать важные научные данные. 21 декабря 1967 года связь с аппаратом была потеряна. При этом кроме снимков, Маринер-4 позволил оценить высокий уровень излучения и зафиксировал отсутствие магнитного поля планеты. Эта миссия стала первой успешной в истории.
После этого США запустили еще две АМС: Маринер-6 прошел над Марсом 31 июля 1969 года, а Маринер-7 — 4 августа. Оба аппарата сделали 143 снимка в значительно лучшем качестве, чем Маринер-4, при этом с более близкого расстояния над поверхностью — порядка 3500 км против 9800 км. Дополнительно они исследовали газовый состав атмосферы планеты при помощи спектроскопических методов и определили температуру поверхности по измерениям инфракрасного излучения.
После аварии аппарата Маринер-8 при запуске 9 мая 1971 года НАСА запустило Маринер-9 30 мая того же года — и этот аппарат не просто пролетел по траектории вокруг Марса, но и стал его искусственным спутником. На борту он нес 63 кг самых передовых приборов: широко- и узкоугольные камеры, инфракрасный радиометр, ультрафиолетовый и инфракрасный интерферометрический спектрометры.
14 ноября 1971 он вышел на орбиту Марса и приступил к научной миссии. 14 февраля 1972 года НАСА объявило о завершении программы, а связь с АМС прекратилась 27 октября 1972. Всего за 349 дней аппарат передал 7329 снимков — это позволило составить карту 85 % поверхности Марса.
СССР старался не отставать. И после неудач с аппаратами Зонд-2 в 1964 году, Марс 1969A, Марс 1969В, а также Марс 1971C (номер соответствует году запуска) состоялись успешные полеты Марс-2 и Марс-3 четвертого поколения нашей космической программы покорения красной планеты. Разработкой занималась НПО им. Лавочкина.
Аппараты обладали уникальной системой навигации — коррекция курса во время полета проводилась автоматически без команд с Земли. На борту располагалось множество измерительных приборов: инфракрасный радиометр, фотометр для определения концентрации водяного пара, датчик обнаружения водорода в верхних слоях атмосферы (линия Лайман-альфа) и так далее.
Но главной особенностью аппаратов было то, что они состояли из двух модулей: один предназначался для работы на орбите, а другой являлся посадочным модулем. Причем на их борту находились первые в истории марсоходы ПрОП-М — сокращение от «Прибор оценки проходимости Марса» массой 4,5 кг. Они должны были получать питание от посадочного модуля по 15-метровому кабелю и передвигаться по поверхности при помощи оригинальных шагоходов, самостоятельно определяя расстояния до препятствий. На борту для исследования марсианского грунта располагались пенетрометр и гамма-лучевой плотномер.
Марс-2 был запущен 19 мая 1971 года, а Марс-3 — спустя неделю. Оба аппарата вышли на орбиту, но при спуске посадочного модуля возникли проблемы. В первом случае модуль вошел в атмосферу Марса 27 ноября 1971 года, но из-за неверного угла входа не успел затормозить и на скорости порядка 6 км/с разбился о поверхность. Второй модуль успешно сел и даже начал передавать изображение, но через 15 секунд передача прекратилась из-за сильной пылевой бури. Орбитальные модули с декабря 1971 года по март 1972 года передали порядка 60 изображений, а также данные о температуре, составе атмосферы и давлении. 22 августа оба аппарата отключили после того, как на их борту закончился азот, использующийся для ориентации.
В 1973 году СССР пошел еще дальше и запустил более масштабный проект — одновременная работа четырех АМС по исследованию красной планеты. Научные цели были аналогичны тем, что ставились перед предыдущими экспедициями. Два аппарата Марс-4 и Марс-5 предназначались для вывода на орбиту, а Марс-6 и Марс-7 — для посадки на поверхность. Все аппараты были успешно запущены в июле и августе 1973 года при помощи четырехступенчатых ракет-носителей «Протон-К».
Но не обошлось без неудач:
-
Марс-4 достиг Марса 10 февраля 1974 года и даже сблизился с ним на расстояние 2000 км, но один из тормозных двигателей не включился — из-за этого аппарат пролетел мимо планеты, успев при этом передать несколько снимков.
-
Марс-5 вышел на орбиту 12 февраля 1974 года. Однако из-за разгерметизации отсека с научными приборами стало ясно, что проработать аппарат сможет всего пару недель. 28 февраля он перестал выходить на связь, успев передать 40 снимков планеты.
-
Марс-6, как и Марс-7, состоял из двух частей — пролетный и спускаемый модуль. На борту располагались панорамный телефотометр, датчики температуры, давления, плотности и так далее. Посадочный модуль Марс-6 отделился 12 марта 1974 года на высоте 48 000 км, успешно сел, однако из-за повреждений передавал данные всего несколько минут.
-
Марс-7 пролетал мимо Марса 9 марта 1974 года, однако из-за ошибок в расчете систем посадочный модуль отделился раньше и пролетел мимо поверхности планеты.
НАСА решила использовать ту же концепцию, что и СССР, и запустила проект «Викинг». Цель: отправить на Марс две АМС, состоящие из орбитального и посадочного модулей каждая.
Аппараты Викинг-1 и Викинг-2 имели массу 3500 кг, в том числе 1400 кг топлива. Орбитальный модуль нес на борту две камеры, которые могли делать снимки с разрешением 40 метров на высоте 1500 км, а также спектрометры для анализа атмосферы и температур поверхности. Посадочный модуль содержал намного больше датчиков: например, сейсмометр, масс-спектрометр для грунта и газовый хроматограф.
Викинг-1 и Викинг-2 были запущены ракетами-носителям Титан-3E 20 августа и 9 сентября 1975 года и вышли на орбиту 19 июня и 7 августа 1976 года, соответственно. 20 июля и 3 сентября произошло отделение посадочных модулей: Викинг-1 сел на западе равнины Хриса, а Викинг-2 — в равнине Утопии, в обоих случаях без происшествий.
Оба аппарата проработали не один год. Но дольше всего — посадочный модуль Викинг-1, вплоть до 11 ноября 1982 года, или 6 лет и 116 дней. При этом связь была потеряна исключительно из-за ошибки оператора при обновлении ПО модуля.
За это время АМС передали более 16 тысяч фотографий, провели метеорологические и сейсмические измерения, проанализировали состав грунта (например, убедились, что состав Марса почти идентичен некоторым метеоритам, найденным на Земле), да и в целом позволили узнать о Марсе намного больше, чем все предыдущие экспедиции. Дополнительно при спуске ученые проверили эффект гравитационного замедления времени (эффект Шапиро) и убедились, что концепции общей теории относительности верны.
В 1989 году СССР запустил еще один аппарат «Фобос-2» после неудачного полета «Фобос-1». В течение 57 дней он получал данные с одного из спутников Марса, но при попытке спуска на поверхность Фобоса произошло отключение систем связи и аппарат был потерян.
После распада СССР Роскосмос решил повторить миссию аппаратов «Фобос» — использовал советские наработки, но постарался учесть конструктивные недостатки. Так появился проект «Марс-96» в сотрудничестве с США и странами Европы — самый тяжелый из когда-либо созданных АМС, весом 6800 кг на старте и несущим 500 кг научной аппаратуры, четыре малых посадочных модуля и две автономные станции. Однако запуск 16 ноября 1996 года прошел неудачно: из-за ошибки в программе аппарат не вышел на заданную траекторию к Марсу, совершил три оборота вокруг Земли и сгорел в плотных слоях атмосферы.
США же задумались о финансовой стороне вопроса: они потратили на программу «Викинг», хоть и успешную со всех сторон, колоссальные по тем временам 1,06 млрд долларов — больше 7 млрд долларов по нынешним меркам. Особенно после неудачной миссии Mars Observer, когда на подлете к Марсу был потерян аппарат стоимостью 817 млн долларов.
Как готовилась миссия Mars Pathfinder
В 1992 году НАСА возглавил Дэниел Голдин и провозгласил концепцию, призванную существенно сократить расходы. Она называлась Faster, Better, Cheaper (FCB) и заключалась в том, чтобы создавать не глобальные миссии вроде Викинга или Аполлона, задействуя неограниченные финансовые средства, а использовать другой подход к разработке.
А для этого создавать более простые миссии, решающие более конкретные задачи, и запускать их чаще. Например, для условной цели «изучать Марс пять лет» нужно разработать более тяжелый аппарат, напичканный большим набором научной аппаратуры и заточенный на долговременную эксплуатацию. Выводить его на заданную траекторию сложнее, а риски из-за высокой стоимости или выхода из строя на порядок выше.
Другой подход — это «проверить гипотезу такую-то и убедиться в том-то». Например, в случае с Марсом — отработать технологию спуска посадочного модуля и технические аспекты движения ровера в условиях пылевой бури и высокой радиации. И проработать модуль должен не годы, а скажем, пару недель. Получилось? Отлично, переходим к следующему проекту. Не пошло? Давайте разбираться. Но при этом мы потеряли в 10 раз меньше денег.
Программу, реализующую концепцию FCB, назвали Discovery — это должна была стать цепочкой проектов со сжатыми сроками и ограниченным финансированием. И одним из таких проектов должен был стать Mars Pathfinder. Такие базовые задачи требовалось выполнить:
1. Сжатые сроки разработки — не больше трех лет. Для этого привлекать как можно меньше сторонних подрядчиков и сосредоточиться на уже отработанных технологиях.
2. Низкая стоимость — не более 270 миллионов долларов на все, включая запуск с помощью ракеты-носителя и научные работы. По предварительной смете нужно было уложиться в 25 миллионов за марсоход и 150 миллионов долларов за посадочный модуль.
3. Проверка нового метода посадки — при помощи специальной аэродинамической оболочки с термозащитным экраном и дополнительных воздушных подушек, которые служили бы амортизаторами и замедляли скорость падения вместе с парашютом.
4. Использование роботизированного марсохода — легкого и автономного, который мог бы принимать решения без связи с Землей. Тем более в рамках лунных программ подобные аппараты уже были опробованы, например, Советским Союзом за 30 лет до этого.
5. Проверка работы телеметрии — посадочный модуль должен был после посадки превратиться в настоящую метеостанцию: отслеживать данные о температуре, давлении и ветре, а также снимать происходящее при помощи специальной стереоскопической камеры. И все это должно было потреблять как можно меньше энергии с учетом питания от солнечных панелей и аккумуляторов.
Ну и, конечно, стандартный сбор научных данных вроде исследования состава почвы, атмосферных явлений и прочего.
Если сам модуль первоначально назывался Mars Pathfinder, то марсоход получил другое название — Sojourner. Его выбрали, проведя конкурс среди 3500 школьников. Победителем стала 12-летняя Валери Амбруаз из Коннектикута, которая предложила назвать ровер в честь Соджорнер Трут, чернокожей женщины, боровшейся в XIX веке за права женщин и афроамериканцев. Руководителем проекта назначили Энтони Спира из Лаборатории реактивного движения НАСА — JPL.
Давайте кратко посмотрим, что удалось создать нескольким отделам НАСА за три года работы.
Марсоход Sojourner
Аппарат, который должен был рассекать по поверхности Марса, был очень компактным. При массе около 15 кг он легко поместился бы на кухонном столе: длина составляла 65 см, ширина — 48 см, высота — 30 см.
Питание обеспечивалось благодаря солнечным панелям площадью 0,22 квадратных метра с ячейками из GaAs/Ge. Они имели КПД порядка 18% и вырабатывали до 15 Вт на пике. Инженеры испытывали их в климатических камерах, чтобы убедиться, что они выдержат низкую температуру до -140 градусов Цельсия. Для бесперебойной работы использовалась литий-тионилхлоридная батарея на 150 Втч. Забегая вперед, низкая температура отрицательно сказалась на ее емкости — примерно через 40 дней Sojourner мог передвигаться только днем.
Марсоход перемещался при помощи шести электродвигателей, установленных на каждом из подпружиненных алюминиевых колес диаметром 12,7 см. Для поворота использовались четыре колеса — этого хватало для базовых маневров. Колеса имели зубцы и покрытие из нержавеющей стали, чтобы Sojourner мог преодолевать небольшие препятствия, цепляясь за марсианский грунт. Инженеры провели целый ряд испытаний, пытаясь понять, насколько колеса выдержат движение по марсианскому грунту и будут подвергаться истиранию
Электроника управлялась процессором Intel 80C85 и имела 64 Кб памяти. Плата помещалась внутри обогреваемого корпуса, заполненного аэрогелем для герметичности компонентов и теплоизоляции. Все это позволяло не опускаться температуре ниже -40 градусов в любое время.
Для связи с Pathfinder использовался радиомодем со скоростью передачи 9600 бод — связь обеспечивалась до полукилометра, хотя фактически ровер не отходил на расстояние свыше 10 метров. В передней части были установлены две монохромные камеры Kodak KAI-0371 с ПЗС матрицами и линзами из селенида цинка, а сзади — цветная камера KAI-037M. Аппаратура давала не самое высокое разрешение 768 x 484 пикселя, но в рамках ограниченного бюджета и задач миссии этого вполне хватало. Обнаружение препятствия обеспечивалось пятью лазерами, расположенными между передними камерами.
Управление ровером с Земли осуществлялось при помощи программного обеспечения RCS: оператор Брайан Купер в 3D-очках отслеживал движение с камер и подавал команды, куда следует переместиться. Конечно, из-за большого расстояния между Землей и Марсом все происходило с задержками в несколько минут.
Из датчиков на борту находился альфа-протонный рентгеновский спектрометр (APXS), расположенный в задней части марсохода. Он приводился в движение специальной роботизированной рукой, которая обеспечивала контакт с грунтом или камнями. В качестве источника альфа-излучения в APXS использовался кюрий-244 с периодом полураспада 18 лет.
Посадочный модуль Pathfinder
Аппарат представлял собой тетраэдр высотой 1,5 метра, диаметром 2,64 весом 894 кг с учетом топлива и оборудования, нужного для спуска. После приземления на Марс его вес составлял не более 370 кг.
Питание на поверхности обеспечивали солнечные панели общей площадью 2,8 квадратных метра, которые раскрывались, как опоры, вырабатывая в пике до 1200 Втч — этого хватало для питания всей электроники и заряда серебряно-цинковых аккумуляторов.
На выдвижной опоре с высотой до 1,5 метров располагалась специальная стереоскопическая камера с двумя объективами, установленными на расстоянии 15 см друг от друга — Imager for Mars Pathfinder (IMP). Для наблюдения использовались 12 фильтров на каждом объективе, которые в определенных комбинациях позволяли подстраиваться под разные ситуации (например, для съемок грунта или неба в разное время суток) и получать качественное изображение. Камера свободно вращалась на 360 градусов.
Для связи использовалось две антенны: с низким коэффициентом усиления и с высоким, работающие в Х-диапазоне на частоте 8,43 ГГц и имеющие две степени свободы для точной ориентации на Землю. За прием сигнала отвечала сеть дальней космической связи НАСА Deep Space Network.
Контроль за параметрами атмосферы Марса осуществлялся при помощи системы ASI/MET — это был набор из трех датчиков скорости ветра, температуры и давления, расположенных на выдвижной штанге высотой около метра. Они использовались как при входе в атмосферу, так и для стационарной работы на поверхности.
Электроника посадочного модуля работала на базе радиационно-защищенного процессора IBM RAD6000 со 128 Мб оперативной памяти и 6 Мб памяти EEPROM. В качестве операционной системы выступала VxWorks.
С системой случилась проблема. Когда аппарат уже функционировал на Марсе, в какой-то момент времени компьютер начал уходить в перезагрузку. Причина поначалу была неясна. Однако спустя три недели программисты из НАСА все-таки поняли, в чем дело. При большом потоке информации (видеосигналов, показаний датчиков и управляющих команд с Земли), передаваемой по единой шине данных, в какой-то момент наступала инверсия приоритетов — срабатывал сторожевой таймер и сбрасывал систему. Когда причина стала ясна, на модернизацию кода ушло буквально пару часов. Более подробно ситуация описана в этой статье.
Отдельно нужно отметить большую серию испытаний, проведенных до старта и связанных с исследованием процесса посадки и входа в атмосферу. Инженеры не один месяц тестировали тепловой экран, парашют и систему из четырех воздушных подушек: подбирали нужный материал, давление и смотрели, как именно поведет себя аппарат при падении на марсианскую поверхность на заданной скорости. Было принято решение использовать двухслойную вектрановую ткань — компромисс между прочностью и лишним весом.
Как проходила миссия Mars Pathfinder
После всех испытаний и подготовки инженеры убедились, что аппарат в рамках этого бюджета должен справиться с задачами миссии.
Нужно было выбрать место посадки: достаточно безопасное, с относительно ровным рельефом. Но при этом чтобы там было, что исследовать. НАСА проанализировали сотни фотографий, сделанных еще орбитальными станциями Викинг, и нашли лучшее место — Долина Арес. В зоне предполагаемой посадки как раз располагались многочисленные небольшие камни, представлявшие научный интерес — по мнению ученых, они образовались в результате обширных наводнений, происходивших на Марсе в прошлом.
Запуск с Мыса Канаверал состоялся 4 декабря 1996 года — ракетой-носителем являлась проверенная временем Delta II, стоимость запуска которой была относительно невысокой. Кстати, за месяц до этого произошел запуск другого аппарата — Mars Global Surveyor, первой «ласточки» программы Discovery. Но об этом мы аппарате мы расскажем в другой раз.
Полет продолжался 7 месяцев без всяких происшествий — всего потребовалось четыре корректировки траектории для выхода на заданную точку 4 июля 1997 года.
Mars Pathfinder вошел в атмосферу Марса по гиперболической траектории со скоростью порядка 6,1 км/ — до приземления оставалось чуть больше четырех минут. Вот что происходило дальше:
-
замедление из-за теплозащитного экрана до 370 м/с;
-
раскрытие парашюта диаметром 11 метров;
-
отстрел экрана;
-
опускание посадочного модуля на тросе длиной 20 метров;
-
надувание четырех воздушных подушек, окружающих посадочный модуль;
-
срабатывание трех твердотопливных ракетных двигателей для дополнительного замедления модуля до 28 м/с на высоте порядка 98 метров;
-
отстрел модуля с задержкой в две секунды и его падение на поверхность на скорости порядка 14 м/с;
-
несколько отскоков благодаря амортизирующим свойствам подушек безопасности.
Как только посадочный модуль перестал катиться, подушки сдулись — модуль сам перевернулся в вертикальное положение и раскрыл три «лепестка» с солнечными панелями. В результате модуль оказался в 20 км от расчетной точки падения, но в целом инновационный алгоритм спуска был отработан на пятерку — одна из целей миссии уже была решена. Сразу после посадки модуль Pathfinder переименовали в «Мемориальную станцию Карла Сагана», поскольку через две недели после запуска великий популяризатор космоса умер.
Посадка произошла ночью — пришлось ждать восхода, чтобы модуль мог отправить на Землю первые данные о процессе посадки. За это время с IMP было сделано несколько фотографий, а также проведено несколько метеорологических измерений.
Сначала была включена антенна с низким коэффициентом усиления для передачи измерений, а спустя несколько часов — с высоким коэффициентом для передачи изображений. На одном из них инженеры НАСА увидели, что возникла небольшая трудность — одна из подушек не полностью сдулась. Это могло помешать долгожданному спуску Sojourner. Инженеры пошли на хитрость: втянули один из «лепестков» и при помощи прикрепленной к подушке лебедки сплющили ее.
Ориентируясь на полученные фотографии, за сутки исследователи составили план работ ровера: при помощи APXS нужно было проанализировать несколько десятков камней вокруг модуля. Каждому камню было присвоено имя в честь какого-то мультипликационного героя. Например, первой «жертвой» стал 40 сантиметровый камень Барнакл-Билл, названный в честь противника моряка Попая. На его исследование ушло около 10 часов — в результате оказалось, что камень по составу полностью идентичен земные андезитам и, вероятно, имеет вулканическое происхождение.
В течение следующих двух с половиной месяцев ровер исследовал еще 14 камней (например, Йоги и Скуби-Ду) вокруг посадочного модуля и проехал 104 метра, всегда оставаясь на расстоянии не более 10 метров. За это время инженеры провели несколько плановых испытаний:
-
системы распознавания препятствий;
-
проходимости и истирания колес;
-
работу камер в разных условиях;
-
стабильность связи как между ровером и модулем, так и с Землей.
Поразительно, что изначально НАСА рассчитывало на то, что ровер проработает не больше недели, а модуль — порядка месяца. Однако система показала себя отлично: воздействие радиации и ветра не оказало столь сильного влияния на электронику. Модуль проработал вплоть до 27 сентября 1997 года, пока связь с ним все-таки не прекратилась.
Возможной причиной мог стать выход из строя аккумуляторов — они пережили слишком много циклов заряда-разряда. Тепловыделение батареи обеспечивало нагрев электроники зонда до приемлемой температуры выше -40 градусов. Когда они прекратили работать, модуль связи мог отказать из-за переохлаждения. Но истинную причину мы вряд ли когда-то узнаем.
Результаты миссии
Марсоход за время работы передал 550 изображений, а также провел измерение через APXS 15 камней и 10 образцов грунта. Посадочный модуль сделал суммарно 16500 изображений с IMP, а также выполнил 8,5 миллионов метеорологических измерений. Вот некоторые наиболее важные научные достижения, описанные 5 декабря 1997 года в журнале Science:
-
Камни содержат много кремнезема SiO2. Это существенно отличает их от метеоритов, которые падали на Землю.
-
Форма некоторые камней свидетельствует о том, что они могли подвергаться длительному воздействию воды несколько миллиардов лет назад.
-
Анализ химического состава почвы с аппаратов Викинг и Pathfinder были очень похожи, хотя места сбора образцов находились на расстоянии сотен километров друг от друга. То есть можно сказать, что почва достаточно однородна.
-
Оценивая задержки радиосигнала, удалось более точно определить период обращения планеты и предположить диаметр ядра.
-
Анализ пыли показал, что многие частицы обладают магнитными свойствами за счет присутствия маггенита.
-
Сопоставление изображений с камер и метеорологических данных позволило предположить механизм образования так называемых «пылевых дьяволов».
-
Цвет грунта в некоторых местах был похож на цвет оксигидроксида железа, что подтверждает теорию о более теплом и влажном климате в прошлом.
И многое другое — более подробно результаты можно найти по ссылке.
Но самое главное: НАСА доказало правильность своего подхода FCB. Миссия обошлась всего в 265 миллионов долларов, что было во много раз дешевле Викингов. Дополнительно удалось отработать инновационный метод посадки и убедиться, что работа роверов на поверхности красной планеты возможна.
Еще одним обстоятельством, способствовавшим популяризации миссии Mars Pathfinder, стало активное распространение интернета в конце 90-х годов. НАСА поняло, что этим инструментом нужно пользоваться как можно активнее: делиться высококачественными фотографиями после дополнительной компьютерной обработки. И привлечь внимание к исследованию Марса удалось. Например, фотографии с аппарата присутствуют в начале сериала «Звездный путь: Энтерпрайз». Ну и, конечно, Марк Уотни с его помощью устанавливает связь с Землей.
Миссия Mars Pathfinder, в ходе которой впервые успешно применили марсоход, дала базу для других подобных проектов по исследованию Марса: Spirit, Opportunity, Curiosity и многим другим. Но о них мы расскажем в будущих материалах.
НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
-15% на заказ любого VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS
