Наступил месяц роботизированного вторжения на Марс. Семь месяцев назад Соединенные Штаты, Китай и Объединенные Арабские Эмираты запустили миссии на 300 миллионов миль (480 миллионов километров) к Марсу.
На прошлой неделе две из трех миссий незаметно прибыли и вышли на орбиту Марса. Последний прибывший космический корабль, миссия NASA Mars 2020 Perseverance, не войдет в марсианскую атмосферу. В четверг, 18 февраля, последняя миссия НАСА на Марс, предназначенная для обнаружения свидетельств древней микробной жизни на далекой планете, должна приземлиться после впечатляющей демонстрации чрезвычайно сложной инженерной мысли.
Добраться до Марса
Выход на Красную планету — стратегический маневр, который можно совершать только раз в два года. Это связано с различными скоростями и эллиптической формой орбит планет вокруг Солнца. Точка, в которой Земля и Марс выровнены достаточно близко, чтобы минимизировать время путешествия, называемая противостоянием, происходит только раз в два года.
Иллюстрация маршрута Марса 2020 к Красной планете, включая несколько маневров коррекции траектории (TCM) для корректировки траектории полета на лету. (НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех)
Последнее противодействие произошло в июле 2020 года. Четыре международные миссии на Марс должны были покинуть Землю этим летом, однако из-за необходимости дальнейшей сертификации парашютов марсоход ExoMars Rosalind Franklin Европейского космического агентства должен был дождаться возможности запуска во время следующего планетарного полета. противостояние должно произойти в 2022 году. В результате трое роботов-захватчиков из США, Объединенных Арабских Эмиратов и Китая покинули орбиту Земли и стали межпланетными суперзвездами.
Надежда прибывает на Марс
Первая межпланетная миссия Космического агентства Объединенных Арабских Эмиратов — космический корабль под названием «Аль-Амаль», или «Зонд Надежды», был разработан в сотрудничестве между Космическим центром Мохаммеда бин Рашида, Лабораторией атмосферной и космической физики Университета Колорадо в Боулдере, Аризона. Государственный университет и Лаборатория космических наук Калифорнийского университета в Беркли. Он был запущен 19 июля 2020 года из космического центра Танегасима в Японии на борту ракеты H2A202. Во вторник, 9 февраля, «Зонд Надежды» стал первой из трех миссий, завершивших путешествие на Марс и успешно вышедших на орбиту.
Зонд надежды Объединенных Арабских Эмиратов. (Космический центр Мохаммеда бин Рашида)
Зонд «Надежда» прибыл на околоземную орбиту со скоростью примерно 75 000 миль в час (121 000 км в час), что слишком быстро, чтобы успешно осуществить безопасный марсианский орбитальный маневр. Чтобы замедлиться до примерно 11 000 миль в час (18 000 км / ч), необходимых для захвата орбитой Марса, космический корабль должен был автономно запустить свои основные двигатели и выполнить выведение на орбиту Марса, продолжающееся мучительные 27 минут. Чтобы компенсировать отказ подруливающего устройства, существовал резервный протокол безопасности, который удваивал продолжительность ожога. Спустя 27 изнурительных минут космический центр Мохаммеда бин Рашида, расположенный в Дубае, сообщил, что маневр был успешно завершен и зонд «Надежда» прибыл в конечный пункт назначения.
На иллюстрации изображены три научных инструмента на борту зонда Надежды. (Космический центр Мохаммеда бин Рашида)
В отличие от американских и китайских миссий на Марс, в ходе которых марсоходы будут высаживаться на поверхность, зонд «Надежда» Объединенных Арабских Эмиратов будет оставаться на орбите Марса на время своей миссии — примерно два марсианских года. Космический корабль оснащен набором из трех инструментов, двумя спектрометрами — инфракрасным и ультрафиолетовым — для изучения марсианской атмосферы и одним тепловизором для получения изображений с высоким разрешением для изучения поверхности издалека.
Китайский вездеход Tianwen-1 будет зависать на орбите перед посадкой в мае
Такой же тип маневра по выводу на орбиту Марса был выполнен во время первой межпланетной миссии Китая — космического корабля Tianwen-1. Запущенный из Китая 23 июля 2020 года, Tianwen-1 прибыл на орбиту Марса всего через день после зонда Надежды в среду, 10 февраля.
Космический корабль Tianwen-1 должен был автономно завершить мучительный 11-минутный «тормозной» ожог для замедления, который унес его за планету, поскольку он был захвачен гравитацией Марса и вышел на орбиту.
Китайский космический корабль Tianwen-1 сфотографирован в 100 миллионах километров от Земли. (CNSA)
Как и в программе НАСА «Настойчивость», в миссии Tianwen-1 используется марсоход, который в конечном итоге приземлится на поверхность Марса. Однако процесс вывода марсохода на поверхность отличается от такового в миссии NASA Mars 2020 Perseverance.
Космический аппарат Tianwen-1 состоит из двух компонентов: орбитального аппарата и марсохода. В настоящее время планируется, что орбитальный аппарат проведет некоторое время на орбите Марса в течение периода всестороннего наблюдения перед попыткой приземления марсохода в мае. В идеале космический корабль затем приземлится в регионе, известном как Утопия Планиция.
Черно-белый снимок Марса, сделанный Tianwen 1, первый снимок с китайского аппарата. (CNSA)
Как только марсоход благополучно поднимется на поверхность, он начнет исследовательский период миссии. Марсоход оснащен набором научных инструментов, которые будут использоваться для исследования состава марсианской поверхности в поисках потенциального распределения воды и льда. Подобно китайскому марсоходу Yutu 2, который исследует Луну, марсоход Tianwen-1 также оснащен панорамной камерой для съемки планеты.
Настойчивость и изобретательность, как никто другой
Последняя из трех миссий на Марс — миссия NASA Mars 2020 Perseverance, запущенная 30 июля 2020 года с космической станции на мысе Канаверал на борту ракеты United Launch Alliance Atlas 5. Что касается прибытия на Марс, то лучшее, безусловно, было оставлено напоследок. После успеха двух других миссий из Китая и Объединенных Арабских Эмиратов, все готово для впечатляющего выхода Perseverance.
На этой иллюстрации изображены пять основных компонентов космического корабля Mars 2020. Сверху вниз: этап круиза, кожух, этап спуска, марсоход Perseverance и тепловой экран. Различные компоненты выполняют критически важные роли во время круиза корабля на Марс и его впечатляющего входа, спуска и приземления. (НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех)
Миссия NASA Mars 2020 Perseverance, безусловно, является самой амбициозной миссией, которая будет запущена на Марс во время планетарного переходного окна 2020 года. НАСА пытается посадить не один, а два космических корабля на поверхность Марса. Миссия Mars 2020 стоимостью 2,4 миллиарда долларов состоит из марсохода Perseverance, работающего за счет тепла, выделяемого при радиоактивном распаде плутония, и первого в своем роде вращающегося вертолета под названием Ingenuity. Он запланирован на четверг, 18 февраля.
Вместо того, чтобы выполнять маневр торможения для замедления и выхода на орбиту Марса, космический корабль Perseverance будет автономно выполнять процедуру входа, спуска и посадки (EDL) — по сути, переходя от движения на несколько тысяч миль в час к медленному спуску под куполом парашюта и к мягкому приземлиться за считанные минуты.
Космический корабль, заключенный в защитную аэрозольную оболочку с прочным тепловым экраном, обращенным к поверхности планеты, ворвется в атмосферу Марса со скоростью почти 12 500 миль в час (20 000 км / ч). Пройдя через него, Pesevereance откажется от своего теплового экрана и автономно начнет сканирование местности Martain, чтобы определить его относительное местоположение и внести коррективы, чтобы найти оптимальное место для приземления. Затем будет развернут модуль механического спуска, который будет транспортировать марсоход до конца пути, замедляясь до скорости менее 2 миль в час (3 км / ч). Наконец, спускаемый модуль зависнет и развернет сложную подвесную систему, которая будет спускать Perseverance — и его безбилетный вертолет, вертолет Ingenuity — на поверхность Марса для приземления.
На этой иллюстрации марсоход НАСА Perseverance, обращенный к планете тепловым экраном, начинает спуск через марсианскую атмосферу. Сотни критических событий должны выполняться безупречно и точно в срок, чтобы марсоход благополучно приземлился на Марсе 18 февраля 2021 года (NASA / JPL-Caltech)
После семи месяцев межпланетного путешествия все сводится к последним семи минутам — времени, которое, как ожидается, займет процесс EDL. Все, что могут сделать диспетчеры космических кораблей на Земле, — это наблюдать и ждать окончательного показания телеметрии, указывающего на успешное приземление «Персеверанс». Вот почему этот процесс получил прозвище «семь минут террора».
Начиная примерно с 11:15 по тихоокеанскому стандартному времени (19:15 по Гринвичу) в четверг, 18 февраля, НАСА будет вести прямую трансляцию попытки приземления «Персеверанс». Агентство будет освещать события на телевидении НАСА и на своем веб-сайте, а также на ряде других платформ, включая YouTube, Twitter, Facebook, LinkedIn, Twitch, Daily Motion, Theta.TV и NASA App.
