Марсианская научная лаборатория

Перелётный модуль готов к испытанию. Обратите внимание на часть капсулы снизу, в этой части находится радиолокатор, а на самом верху — солнечные батареи.

Траекторию движения Mars Science Laboratory от Земли до Марса контролировал перелётный модуль, соединённый с капсулой. Силовым элементом конструкции перелётного модуля является кольцевая ферма диаметром 4 метра[30], из алюминиевого сплава, укреплённая несколькими стабилизирующими стойками. На поверхности перелётного модуля установлены 12 панелей солнечных батарей, подключённых к системе энергоснабжения. К концу полёта, перед входом капсулы в атмосферу Марса, они вырабатывали около 1 кВт электрической энергии с КПД порядка 28,5 %[31]. Для проведения энергоемких операций предусмотрены литий-ионные аккумуляторы[32]. Кроме того, система электропитания перелётного модуля, батареи спускаемого модуля и энергосистема «Кьюриосити» имели взаимные соединения, что позволяло перенаправить потоки энергии в случае возникновения неисправностей[33].

Ориентация космического аппарата в пространстве определялась при помощи звёздного датчика и одного из двух солнечных датчиков[34]. Звёздный датчик наблюдал за несколькими выбранными для навигации звёздами; солнечный датчик использовал в качестве опорной точки Солнце. Эта система спроектирована с резервированием для повышения надёжности миссии. Для коррекции траектории применялись 8 двигателей, работающих на гидразине, запас которого содержался в двух сферических титановых баках[32].

Радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ) «Кьюриосити» постоянно выделял большое количество тепла, поэтому во избежание перегрева капсулы он должен был находиться на удалении от её внутренних стенок. Некоторые другие компоненты (в частности, аккумуляторная батарея) также нагревалась в процессе работы и требовали отвода тепла. Для этого капсула снабжена десятью радиаторами, переизлучавшими тепло в открытый космос; система трубопроводов и насосов обеспечивала циркуляцию теплоносителя между радиаторами и охлаждаемыми приборами. Автоматическое управление системой охлаждения осуществлялось при помощи нескольких датчиков температуры[32].

Перелётный модуль не имеет собственных систем связи, однако на нём установлена антенна среднего усиления («Medium Gain Antenna», MGA), которая присоединена к передатчику спускаемого модуля[34]. Бо́льшая часть связи во время полёта, а также на первом этапе посадки проводится с помощью неё. MGA имеет высокую направленность, и для достижения хорошего качества связи требуется её ориентация в направлении Земли[34]. Применение направленной антенны позволяет достичь более высокой скорости передачи данных при такой же мощности передатчика, по сравнению с простой всенаправленной антенной, такой как PLGA. При оптимальной ориентации антенны усиление составляет около 18 децибел, через неё могут передаваться сигналы с левой или правой поляризацией[34]. Передача идет на частоте 8401 МГц, скорость передачи данных — до 10 кбит/с. Приём происходит со скоростью 1,1 кбит/с на частоте 7151 МГц[34].

Капсула на этапе сборки.

Парашют испытывают в аэродинамической трубе.

Теплозащитный экран, для представления размера обратите внимание на рабочего справа.

Капсула производства Lockheed Martin массой 731 кг защищала «Кьюриосити» от влияния космического пространства, а также от воздействия атмосферы Марса при торможении. Кроме того, в капсуле размещался тормозной парашют. На куполе парашюта было размещено несколько антенн для поддержания связи.

Капсула состояла из двух частей — лобовой и тыльной. Капсула сделана из углепластика с алюминиевыми подпорками для придания прочности.

Контроль траектории и совершение манёвров во время входа в марсианскую атмосферу осуществляли восемь небольших двигателей, выпускающих газ. Двигатели развивали тягу около 267 Н и использовались только для изменения вращения и ориентации капсулы. Эти двигатели не участвовали в торможении.

В тыльной части капсулы размещён контейнер для парашюта, замедлившего спуск в атмосфере. Диаметр парашюта — примерно 16 м, он закреплён на 80 стропах и имеет длину свыше 50 метров. Создаваемое тормозное усилие — 289 кН.

На лобовой части капсулы размещён теплозащитный экран, защищавший марсоход от воздействия высоких температур (до 2000 °C) при снижении в атмосфере Марса. Диаметр теплозащитного экрана — 4,57 м. Это самый большой теплозащитный экран, когда-либо изготовленный для исследовательской миссии. Экран сделан из углеродных волокон, пропитанных фенолформальдегидной смолой (PICA), подобно использованному в миссии «Стардаст». Экран способен выдержать тепловую нагрузку до 216 Вт/см², деформацию до 540 Па и давление около 37 кПа.

Семь  датчиков давления и температуры, предназначены для сбора высокоточных данных о нагрузках на теплозащитный экран. Эти данные имеют большое значение для проектировщиков: с их помощью в конструкцию будущих теплозащитных экранов могут быть внесены изменения. Тем не менее, экран был оптимизирован именно для земной атмосферы, а не для марсианской (последняя в 100 раз разреженней и на 95 % состоит из углекислого газа). Необходимая толщина экрана для безопасного входа в атмосферу была неизвестна. По результатам моделирования и в целях безопасности миссии толщину сделали с запасом, однако толщина повышает массу и снижает полезную нагрузку. Результаты применения теплозащитного экрана в составе MSL позволят уменьшить толщину экрана для применения в будущих марсианских миссиях.

Капсула закреплена на перелётном модуле, не имевшем собственных систем связи. На вершине контейнера с парашютом в капсуле размещено несколько антенн. В X-диапазоне используются две антенны — широконаправленная парашютная антенна (PLGA) и наклонная широконаправленная антенна (TlGa), которые необходимы для связи во время полёта. Антенны отличаются только расположением, при этом каждая из них действовала в «слепом» секторе другой антенны. Коэффициент усиления антенн составляет от 1 до 5 дБ, при этом контейнер парашюта существенно влияет на распространение сигнала, вызывая его отражение. В начале полёта (на незначительном удалении от Земли) данные передавались со скоростью 1,1 кбит/с, скорость приёма данных достигала 11 кбит/с. С увеличением расстояния скорость передачи данных постепенно снизилась до нескольких десятков бит в секунду.

Во время посадки связь в дециметровом диапазоне длин волн осуществлялась через широконаправленную парашютную антенну (PUHF), состоящую из восьми небольших антенн, закреплённых на стенках контейнера, в котором сложен парашют[35]. В результате PLGA и TlGa очень стабильны по сравнению со всенаправленной и приёмной антеннами — информация может быть передана в экстремальных условиях полёта даже при большой скорости. Эта конструкция ранее успешно использована в «Фениксе». Коэффициент усиления антенны составляет от −5 до +5 дБ, а скорость передачи данных — не менее 8 кбит/с.

«Небесный кран»; оранжевые резервуары содержат топливо для реактивных двигателей.

После отделения парашюта на высоте порядка 1800 м дальнейший спуск осуществляется с помощью восьми реактивных двигателей. Их конструкция подобна тормозным двигателям, применявшимся в программе «Викинг», однако используемые материалы и системы управления были усовершенствованы. Каждый из двигателей создаёт тягу от 0,4 до 3,1 кН, удельный импульс 2167 Н·с/кг. Кроме того, имеется специальный маломощный режим (1 % от максимального потребления топлива), использующийся для разогрева двигателей и улучшения их времени реакции. Расход топлива составляет в среднем 4 кг в секунду при запасе в 390 кг. Для энергоснабжения на этом этапе использовались две литий-железо-сульфидных батареи.[36]

Для регулировки скорости и замера расстояния до поверхности используется радиолокационная система «Terminal Descent Sensor» (TDS), установленная на специальных штангах. Она вступает в действие на высоте 4 км и на скоростях ниже 200 м/с. Система работает в Ka-диапазоне (36 ГГц) и излучает сигналы в 12 Вт через шесть небольших антенн, каждая из которых имеет угол раскрытия 3°. Благодаря их расположению навигационная система получает точные данные о движении по всем трем осям, что очень важно для использования «небесного крана». Система весит 25 кг и потребляет 120 Вт энергии во время активной работы.[36]

«Небесный кран» — наиболее тяжёлая часть всего спускаемого аппарата. Он включился в работу примерно в 20 метрах от поверхности и спустил «Кьюриосити» на нейлоновых тросах c восьмиметровой высоты подобно крану. Этот способ спуска сложнее, чем подушки безопасности, использовавшиеся предыдущими марсоходами, которые предназначались для пересечённой местности и значительного снижения удара (скорость касания: 0,75 м/с у MSL, около 12 м/с в миссиях MER, 29 м/с у зонда «Бигль-2»). Вертикальная скорость «Кьюриосити» при посадке настолько мала, что его шасси может полностью поглотить силу удара; таким образом, никаких дополнительных амортизирующих устройств не требуется — в отличие от, например, аппаратов «Викинг-1» и «Викинг-2», использовавших посадочные опоры с встроенными сотовыми амортизаторами из алюминия, которые сминаются при посадке, поглощая ударную нагрузку. При мягкой посадке марсоход использовал датчики давления, чтобы определить момент отстрела тросов: информация с этих датчиков позволяла определить, находится ли «Кьюриосити» на поверхности полностью или частично (не всеми колёсами). Когда марсоход оказался на поверхности Марса, тросы и кабель отсоединились, и «небесный кран», увеличив мощность двигателей, улетел на расстояние не менее 150 метров от марсохода для совершения жёсткой посадки. Процесс снижения марсохода на тросах занял 13 секунд.

На этапе спуска у марсохода имеется только одна система связи — «Small Deep Space Transponder» (SDSt), передатчик, работающий в Х-диапазоне (8—12 ГГц). Это усовершенствованная система, которая уже использовалась в Mars Exploration Rover.[34] Два основных усовершенствования: улучшение стабильности сигнала при изменениях температур и меньшее просачивание спектральных составляющих[34]. SDSt отвечает за связь в течение всего полёта и посадки на поверхность Марса. На марсоходе установлена идентичная антенна, которая, однако, начинает работу только после посадки. Принимаются сигналы с уровнем от −70 дБм, пропускная способность зависит от силы сигнала и регулировки (от 20 до 120 герц)[34]. Скорость передачи данных настраивается автоматически, в зависимости от качества сигнала, в пределах от 8 до 4000 бит/с[34] Система весит 3 кг и потребляет 15 Вт электроэнергии.

Поскольку сигналы SDSt являются слабыми, для их усиления используется «Traveling Wave Tube Amplifier» (TWTA), ключевым элементом которого является лампа бегущей волны. Используется модифицированный версия ЛБВ, установленной на MRO. TWTA потребляет до 175 Вт электрической мощности, мощность радиосигнала — до 105 Вт. Система защищена от низких и высоких напряжений и весит 2,5 кг[34]

На последнем этапе посадки, после отделения от капсулы, связь с наземной станцией обеспечивает «Descent Low Gain Antenna» (DLGA). Представляет собой открытый волновод, используемый в качестве антенны. Ранее через этот волновод осуществлялась передача сигнала от спускаемого аппарата к предыдущим ступеням. Коэффициент усиления антенны варьируется от 5 до 8 дБ, так как сигнал подвержен отражениям и интерференции от ближайших элементов конструкции. Вес такой антенны составляет 0,45 кг[34].

После отделения капсулы теряется контакт между системой UHF-связи и PUHF антенной, и на их замену приходит «Descent UHF Antenna» (DUHF), которая продолжает передавать данные на этой частоте.[34] Усиление этой антенны также сильно подвержено вариациям из-за отражений и интерференции от окружающих структур и находится в диапазоне от −15 до +15 дБ[34].

Марсоход был сложен внутри аэродинамической капсулы, предохранявшей его во время космического перелёта и входа в атмосферу Марса. За 10 минут до входа в атмосферу от капсулы отсоединился перелётный модуль, который отвечал за питание, связь и разгон в процессе межпланетного полёта. Через минуту после этого при помощи двигателей, установленных на капсуле, было остановлено вращение (2 оборота в минуту) и произошла переориентация.[59] Вход в атмосферу выполнялся под защитой экрана с абляционным теплозащитным покрытием из углеродных волокон, пропитанных фенолформальдегидной смолой (PICA). Это теплозащитное покрытие диаметром 4,5 м — самое большое из когда-либо запущенных в космос[60]. Во время полета в капсуле под действием лобового сопротивления движение космического аппарата в марсианской атмосфере замедлилось со скорости межпланетного перелёта 5,8 км/с до приблизительно двукратной скорости звука в атмосфере Марса, при которой возможно раскрытие парашюта. Большая часть компенсации ошибки при посадке выполняется алгоритмом управляемого входа в атмосферу, похожим на применявшийся астронавтами, возвращавшимися на Землю в ходе программы Apollo.[59] Это управление использовало подъёмную силу, создаваемую аэродинамической капсулой, чтобы нивелировать любую обнаруженную ошибку по дальности и тем самым прибыть на выбранное место посадки. Чтобы аэродинамическая капсула обеспечивала подъёмную силу, её центр масс смещался от центральной оси, что вызывало наклон капсулы при атмосферном полёте, аналогично командному модулю Apollo. Это достигалось двумя сбрасываемыми вольфрамовыми балластами массой около 75 кг каждый.[59] Вектор подъёмной силы управлялся четырьмя парами двигателей реактивной системы управления, каждая пара создавала тягу около 500 Н. Способность изменять точку приложения подъёмной силы позволяла космическому аппарату реагировать на окружающую среду и маневрировать к зоне посадки. Перед раскрытием парашюта капсула сперва сбросила оставшиеся шесть вольфрамовых балластов массой около 25 кг каждый, чтобы устранить смещение центра тяжести.[59] Затем на высоте около 10 км при скорости 470 м/с раскрылся парашют.

Когда завершился этап входа в атмосферу и капсула замедлилась до двукратной скорости звука в атмосфере Марса (470 м/с), на высоте около 10 км раскрылся сверхзвуковой парашют,[56][61] как это выполнялось в предыдущих миссиях, таких как Viking, Mars Pathfinder и Mars Exploration Rovers. Затем был сброшен теплозащитный экран. В марте и апреле 2009 года парашют MSL был испытан в крупнейшей в мире аэродинамической трубе и прошёл лётные испытания. Парашют имеет 80 строп, длину более 50 м и диаметр около 16 м. Парашют имеет возможность раскрытия при скорости 2,2 М и способен создавать тормозное усилие до 289 кН в марсианской атмосфере.[61] На высоте ниже 3,7 км фотокамера, установленная на нижней поверхности марсохода, снимала примерно по 5 кадров в секунду (с разрешающей способностью 1600×1200 пикселей) в течение приблизительно двух минут — до подтверждения посадки марсохода на поверхность Марса.[62]

После торможения парашютом, на высоте около 1.8 км, двигаясь со скоростью около 100 м/с, марсоход и спускаемый аппарат отделился от капсулы с парашютом.[56] Спускаемый аппарат — это платформа над марсоходом с гидразиновыми монотопливными ракетными двигателями с переменной тягой, установленными на штангах, выступающих в стороны от платформы, для замедления снижения. Двигатели этого модуля были разработаны на основе двигателей, использовавшихся на посадочных модулях Viking (Mars Lander Engine).[63] Каждый из восьми двигателей создавал тягу до 3,1 кН.[64] В это время марсоход был переведён из перелётной конфигурации (сложенное состояние) в посадочную, при этом опускаясь на «небесном кране» под тяговой платформой.

Система «Небесный кран» (Sky crane) мягко опустила марсоход колёсами вниз на поверхность Марса. Система состояла из трёх тросов, опускающих марсоход, и электрического кабеля, связывающего тяговый модуль и исследовательский аппарат. Опустив марсоход примерно на 7,5 м ниже тягового модуля, система плавно остановилась, и марсоход коснулся поверхности[56][59][65][66].

Марсоход выждал 2 секунды, необходимые для подтверждения того, что аппарат находится на твёрдой поверхности, для чего замерялась нагрузка на колёса. После этого марсоход пироножами срезал тросы и электрокабели. Освобождённая тяговая платформа, отлетев на расстояние около 650 метров, совершила жёсткую посадку[67], в то время как марсоход начал подготовку к работе на поверхности планеты. Такая система снижения и посадки с использованием реактивной тяги и «небесного крана» была применена впервые.

• 
  Схема входа «Кьюриосити» в атмосферу Марса.
• 
  Схема посадки «Кьюриосити», парашютирование.
• 
  Хронология посадки «Кьюриосити». Красным цветом — реальное время, синим — время получения сигнала на Земле.
• 
  Место посадки «Кьюриосити» в Квадрате 51.

Марсоход совершил мягкую посадку в заданном районе Марса 6 августа 2012 года (сол 0) в 5:17:57.3 UTC (9:17:57.3 МСК, или 15:00:01 по неофициальному местному Марсианскому времени (LMST), используемому в НАСА), завершив свой межпланетный перелёт протяжённостью 567 млн км[68]. После посадки марсоход передал на Землю в низком разрешении первые снимки с поверхности Марса.

Трансляция посадки в прямом эфире велась на сайте НАСА. Через сервис ustream.tv за посадкой наблюдали более 200 000 зрителей. Снижение в атмосфере было заснято с орбиты Марсианским разведывательным спутником.

Группа ученых составила карту района, включающего кратер Гейла. Они разделили район на квадратные участки размером 1,3×1,3 км. Марсоход совершил мягкую посадку в квадрате 51, названном «Йéллоунайф» (англ. Yellowknife), внутри заданного эллипса посадки. 22 августа 2012 года участок поверхности, на который сел марсоход, назвали «Место посадки Брэдбери» (Bradbury Landing) в честь американского писателя Рэя Бредбери, автора «Марсианских хроник», ушедшего из жизни за два месяца до посадки марсохода.[69][70][71]

7 августа — сол 1 — марсоходом передана на Землю первая цветная фотография Марса, сделанная камерой MAHLI, а также серия из 297-ми цветных снимков низкого разрешения (192×144 пикселя), из которых был смонтирован видеоролик снижения и посадки марсохода. Эти снимки были сделаны во время снижения аппарата в кратер Гейла камерой MARDI, направленной вниз.

Первый снимок навигационной камеры Navcam

8 августа — сол 2 — навигационные камеры сделали первые снимки марсианского ландшафта.[72]

9 августа — сол 3 — марсоходом успешно развёрнута и направлена в сторону Земли антенна для связи, собраны данные о радиации и температуре. Также марсоходом передана на Землю серия из 130 изображений низкого разрешения (144×144 пикселя), из которых составлена первая панорама местности[73], окружающей марсоход. Руководитель исследовательских работ Калифорнийского технологического института Джон Гротцингер заявил, что пейзаж на снимках очень напоминает пустыню Мохаве в Калифорнии[74]. Российский нейтронный детектор DAN был впервые включён в пассивном режиме и успешно прошёл проверку. Была произведена калибровка главной камеры MASTCAM. Также были проверены следующие приборы: APXS (альфа-спектрометр), CheMin (химический анализатор) и SAМ.

Первая цветная панорама, сделанная камерой «Кьюриосити»

10 августа — сол 4 — подготовка к замене программного обеспечения с «посадочной» версии на «марсианскую», предназначенную для работы на поверхности планеты.

11—14 августа — сол 5—8 — замена программного обеспечения. «Кьюриосити» отправил на Землю первые кадры окружающей среды в высоком разрешении (1200×1200 пикселей), сделанные камерой Mastcam,[75][76] а также новые высококачественные снимки, на которых видны следы древних рек. По снимкам, полученным при помощи камер аппарата и прибора HiRISE Марсианского разведывательного спутника, определено точное место посадки марсохода.

Путь, пройденный «Кьюриосити» от места посадки до района Гленелг (сол 16 — сол 56)

Путь, пройденный «Кьюриосити» на 302 сол и диаграмма температур.

15 августа — сол 9 — испытание научных приборов (APXS, CheMin, DAN)[77].

17 августа — сол 11 — прибор DAN был включён в активном режиме, проработал в течение одного часа штатно без замечаний и был выключен по команде. Получена первая научная информация о составе вещества Марса и о радиационном фоне в районе посадки[78]. Начато испытание прибора REMS.

19 августа — сол 13 — первое использование прибора CheCam. Луч детектора с энергией 14 мДж тридцатью непродолжительными импульсами в течение 10 секунд воздействовал на свою первую цель — Камень № 165, находящийся на расстоянии примерно трёх метров от марсохода и получивший название Coronation (с англ. — «Коронация»). В точке попадания атомы камня превратились в светящуюся ионизированную плазму и стали излучать в световом диапазоне. Свет плазмы был воспринят ChemCam, который провёл спектрометрические замеры в трёх каналах: ультрафиолетовом, видимом фиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном. Качество работы ChemCam превзошло все ожидания и оказалось даже выше, чем на Земле[79][80][81]. Успешно испытан манипулятор марсохода[82].

22 августа — сол 16 — первое движение марсохода. «Кьюриосити» проехал вперёд 4,5 метра, повернулся на 120 градусов и проехал назад 2,5 метра. Длительность поездки составила 16 минут[83].

Подножие горы Шарпа и местоположение марсохода в 2012 году

29 августа — сол 22 — марсоход направился в район Гленелг, проехав 16 метров в восточном направлении. Кроме того, были получены первые цветные изображения камеры MastCam MAC в высоком разрешении (29000х7000 пикселей, мозаика из 130 изображений). Всего аппарат передал два снимка, на которых запечатлена гора Эолида (неоф. гора Шарпа) и панорама вокруг неё.

30 августа — сол 24 — марсоход проехал 21 метр по направлению к Гленелг[84].

5—12 сентября — сол 30—37 — марсоход сделал длительную остановку на пути в Гленелг и раскрыл свой манипулятор, чтобы испытать приборы, находящиеся на его турели. Место, где проводились испытания, было выбрано не случайно — во время проверки «Кьюриосити» должен был находиться под определённым углом по отношению к солнцу и стоять на ровной поверхности. Механическая «рука» длиной 2,1 метра сделала несколько движений и выполнила ряд действий. Испытание помогло учёным понять, как действует манипулятор в марсианской атмосфере после долгого космического путешествия в сравнении с аналогичными испытаниями, которые проводились ещё на Земле. Общее расстояние, пройденное марсоходом за месяц пребывания на Марсе, составило 109 метров, что составляет четверть расстояния от места посадки до района Гленелг[85][86].

14—19 сентября — сол 39—43 — марсоход проехал за эти дни 22, 37, 27, 32 и 31 метр соответственно. Общее расстояние, пройденное марсоходом с 5 августа, составило 290 метров. В сол 42 «Кьюриосити» с помощью MastCam «наблюдал» за частичным солнечным затмением, вызванным транзитом Фобоса по диску Солнца[87][88][89].

20 сентября — сол 44 — марсоход с помощью манипулятора приступил к исследованию куска породы в форме пирамиды размером 25 сантиметров в высоту и 45 сантиметров в ширину, названного «Джейк Матиевич» (англ. Jake Matijevic) в память о сотруднике NASA, который являлся руководителем миссий Sojourner, Spirit и Opportunity и скончавшегося 20 августа 2012 года. Кроме того, повторно были проверены приборы APXS и СhemCam[90].

24 сентября — сол 48 — марсоход закончил исследование камня «Jake Matijevic» и в тот же сол проехал 42 метра по направлению в Гленелг. Общее расстояние, пройденное марсоходом с 5 августа, составило 332 метра[91].

25 сентября — сол 49 — марсоход проехал 31 метр по направлению в Гленелг. Общее расстояние, пройденное марсоходом с 5 августа, составило 367 метров[92].

26 сентября — сол 50 — марсоход проехал 49 метров по направлению в Гленелг. Общее расстояние, пройденное марсоходом с 5 августа, составило 416 метров[93].

2 октября — сол 56 — общее расстояние, пройденное марсоходом с 5 августа, составило 484 метра[94]

7 октября — сол 61 — «Кьюриосити» впервые зачерпнул своим 7-сантиметровым ковшом грунт для проведения его исследования прибором CHIMRA.

Начало октября 2012 — обнародование сведений о результатах работы прибора SAM по поиску метана. Обнародование сведений о результатах работы прибора REMS за первые 40 дней работы марсохода.

9 февраля — «Кьюриосити», начавший бурение поверхности Марса, добыл первую пробу твёрдой породы грунта[95].

4 июля — марсоход отправился к основанию горы Шарпа. За время своего путешествия, которое займет около года, марсоход преодолеет около 8 км пути, а также будет производить всесторонние изучения почвы, воздуха и радиоактивного фона планеты. Столь долгое время путешествия обусловлено несколькими причинами. Во-первых, на пути к горе Шарпа стоит множество массивов из песчаных дюн. Марсоход должен будет обходить их стороной, чтобы не увязнуть там навсегда, как это случилось с марсоходом «Спирит». Во-вторых, во время путешествия также могут обнаружиться интересные образцы марсианских пород, и тогда «Кьюриосити» отправят команду сделать остановку и проанализировать находки.

«Кьюриосити» обнаружил на Марсе следы древнего озера. Результаты исследований опубликованы 9 декабря в журнале Science (статья поступила в редакцию 4 июля 2013 года), их краткий обзор приводит Science World Report. Следы озера были найдены на участке Yellowknife Bay в кратере Гейла, где марсоход работает с августа 2012 года. Анализ осадочных пород на этом участке показал, что около 3,6 миллиарда лет назад в кратере Гейла существовало, по меньшей мере, одно озеро. Озеро предположительно было пресноводным и содержало ключевые химические элементы, необходимые для жизни: углерод, водород, кислород, азот и серу. Ученые предполагают, что в такой воде могли существовать простые бактерии, такие как хемолитоавтотрофные (то есть получающие энергию за счет окисления неорганических соединений и использующие углекислый газ как источник углерода). Исследователи, однако, обратили внимание на то, что никаких признаков жизни на Марсе пока обнаружено не было. По их словам, сегодня можно говорить только о том, что в кратере Гейла, возможно, существовало озеро, которое могло бы предоставить благоприятные условия для микроорганизмов[96].

В сентябре 2014 года «Кьюриосити» достиг подножия горы Шарпа и приступил к её исследованию[97].

23 сентября он произвёл бурение, в последующие дни полученные образцы были подвергнуты анализу[98].

С момента высадки «Кьюриосити» преодолел расстояние более 16 км и поднялся по склону горы Шарпа на 165 м.[99]

После 18 месяцев бездействия бортовая лаборатория марсохода Curiosity вернулась в рабочее состояние благодаря работе инженеров из Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения (NASA Jet Propulsion Laboratory, JPL), искавших решение проблемы практически в течение года. Инженеры «научили» марсоход использовать его не до конца исправную буровую установку новым способом, и теперь марсоход снова может собирать образцы марсианских пород и передавать их в свою бортовую лабораторию для проведения анализа[100].

Марсианский и земной (справа) гравий

16 и 17 августа, во время испытания прибора REMS, было впервые определено колебание суточных температур в районе посадки марсохода (южное полушарие красной планеты, 4,5 градус южной широты). Температурный диапазон поверхности составил от +3 °С до −91 °С, атмосферы в месте посадки — от −2 °С до −75 °С[101]. Диапазон колебаний атмосферного давления изменяется на 10—12 % (для сравнения — на Земле ежесуточные колебания атмосферного давления не превышают 1,2 %). Такие «качели» способны приводить даже разреженную атмосферу Марса в неистовство, что выражается в регулярных глобальных песчаных бурях. Кроме того, ученые при помощи метеорографа REMS обнаружили, что наступающая марсианская весна оказалось неожиданно теплой: примерно в половине случаев дневная температура была выше 0 °С, средняя температура составила приблизительно +6 °С в светлое время суток и −70 °С ночью[102].

В период 6 августа — 6 сентября, за который марсоход проехал более 100 метров, прибор DAN, работающий в активном режиме ежедневно по 15 минут, зафиксировал незначительное содержание воды в почве, порядка 1,5—2 %, что значительно меньше, чем ожидалось. Первоначально предполагалось, что массовая доля воды в грунте в районе кратера Гейла составляет 5—6,5 %[103][104].

18 сентября «Кьюриосити» с помощью MastCam «наблюдал» за частичным солнечным затмением, вызванным транзитом Фобоса по диску Солнца. Ученые полагают, что полученные снимки дадут понимание того, насколько сильно Марс «сжимается» и «растягивается» в результате действия приливных сил при приближении его спутников. Эти данные помогут выяснить, из каких пород состоит красная планета, и дополнят наши представления о том, как формировался Марс в далёком прошлом Солнечной системы[105].

27 сентября НАСА сообщило об обнаружении маросходом следов древнего ручья, тёкшего в районе исследования марсохода. Ученые обнаружили на снимках куски конгломерата, образованного сцементированными слоями гравия, образовавшегося на дне древнего ручья. Вода текла в нём со скоростью примерно 0,9 м/с, а глубина составляла около полуметра. Это первый случай находки такого рода донных отложений и первое значительное открытие «Кьюриосити»[106].

11 октября НАСА сообщило о результатах исследования камня Jake Matijevic, который марсоход исследовал в конце сентября. Химический анализ «Джейка» показал, что он богат щелочными металлами, что нетипично для марсианских пород. Судя по спектру, данный камень представляет собой «мозаику» из отдельных зерен минералов, в том числе пироксена, полевого шпата и оливина. Кроме того, спектрометр APXS зафиксировал необычно высокую концентрацию и других элементов в «Джейке», в том числе цинка, хлора, брома и других галогенов[107].

30 октября НАСА сообщило о результатах исследования минерального состава марсианского грунта. Исследования «Кьюриосити» показали, что почва Красной планеты состоит примерно из тех же зерен минералов, что и вулканический туф в окрестностях вулканов на Гавайских островах. Наполовину почва состоит из мелких кристаллов вулканических пород, львиную долю которых составляют полевой шпат, оливин и пироксен. Эти породы широко распространены на Земле в окрестностях вулканов и горных хребтов. Другая половина почвы состоит из аморфной материи, химический состав и структуру которой ученым ещё предстоит изучить. Минеральный состав почвы в целом соответствует представлениям о том, что поверхность Марса могла быть покрыта водой в далёком прошлом Красной планеты[108].

28 ноября на специализированной конференции в римском университете «Сапьенца» глава JPL Чарльз Элачи, отвечающей за исследовательскую миссию, заявил, что, по предварительным данным, на Красной планете обнаружены простые органические молекулы[109]. Но уже 29 ноября НАСА опровергло «слухи о прорывных открытиях»[110]. 3 декабря НАСА объявило, что прибор SAM зарегистрировал четыре хлорсодержащих органических соединения, однако у специалистов нет полной уверенности в их марсианском происхождении.

9 февраля — аппарат «Кьюриосити», начавший бурение поверхности Марса (первое в истории исследований), добыл первую пробу твёрдой породы грунта[111].

12 марта 2013 при анализе материалов, полученных в ходе бурения, c помощью SAM и CheMin были обнаружены следы серы, азота, водорода, кислорода, фосфора и углерода[112][113].

16 декабря — НАСА сообщило об обнаружении органических соединений и кратковременной вспышке концентрации метана в 10 раз во время исследований «Кьюриосити»[114][115].

В сентябре 2017 года было сообщено о непосредственном обнаружении бора в почве в кратере Гейла с помощью прибора ChemCam путем лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии. Зарегистрированное приборами излучение длиной волны между 249,75 и 249,84 нанометрами свидетельствовало о содержании бора в исследуемой породе[116][117].