Марс-2020

«Марс 2020» (англ. Mars 2020 Rover Mission) — программа НАСА в рамках исследования Марса, включающая марсоход и вертолётный дрон, запуск которых ракетой-носителем был осуществлён 30 июля 2020 года[2]. Посадка на Марс в районе кратера Езеро произведена 18 февраля 2021 года[3]. Марсоход, названный по итогам конкурса среди школьников «Персеверанс» (англ. Perseverance, «Настойчивость»)[4][5], предназначен для астробиологических исследований древней среды на Марсе, поверхности планеты, геологических процессов и истории, в том числе оценки прошлой обитаемости планеты и поиска доказательств жизни в пределах доступных геологических материалов[6][7], а также сбора образцов марсианского грунта для последующей доставки их на Землю в рамках программы Mars Sample Return[8].

Эта статья — о миссии на Марс. О марсоходе, используемом в миссии, см. Персеверанс (марсоход).
Марс-2020
англ. Mars 2020

Изображение марсохода «Персеверанс» и вертолёта Ingenuity (визуализация NASA)
Заказчик НАСА
Производитель США
Оператор Лаборатория реактивного движения
Задачи марсоход оценит жизнепригодность планеты, займётся поиском доказательств жизни в прошлом и протестирует новые технологии
Стартовая площадка Мыс Канаверал SLC-41[1]
Ракета-носитель «Атлас-5» 541[1]
Запуск 30 июля 2020, 11:50 UTC[2]
COSPAR ID 2020-052A
SCN 45983
Элементы орбиты
Посадка на небесное тело 18 февраля 2021
Целевая аппаратура
Источник питания Радиоизотопный термоэлектрический генератор (RTG)
Логотип миссии
mars.nasa.gov/mars2020/
 Медиафайлы на Викискладе

О «Марс-2020» НАСА сообщило 4 декабря 2012 года на осеннем заседании Американского геофизического союза в Сан-Франциско[9]. Конструкция нового марсохода была основана на конструкции предыдущего марсохода «Кьюриосити»[10]. В январе 2014 года были получены 58 предложений от исследователей и инженеров со всего мира по размещению научных приборов на марсоходе. Количество предложений было вдвое больше, чем в аналогичных конкурсах в недавнем прошлом[11][12]. Предложения были рассмотрены, и 31 июля 2014 года НАСА объявило полезную нагрузку для марсохода. Для научной программы экспедиции было отобрано семь научных приборов[13].

«Марс-2020» стала одной из трёх космических экспедиций, отправленных с Земли на Марс в июле 2020 года: помимо НАСА свои корабли отправило Космическое агентство ОАЭ («Аль-Амаль») и Китайское национальное космическое управление («Тяньвэнь-1»). Все три экспедиции достигли Марса в феврале 2021 года[14].

Цели миссии
Трубки для сбора образцов закрепляются на марсоход; они могут стать первым оборудованием, которое вернётся на Землю с Марса в 2031 году
Марсоход «Персеверанс»

Главной целью программы «Марс-2020» является оценка жизнепригодности Марса в далёком прошлом, поиск биосигнатур и воды, а также сбор и хранение проб с поверхности планеты. Запуск был осуществлён 30 июля 2020 года на борту ракеты Atlas V со стартового комплекса SLC-41 на мысе Канаверал. Оператором экспедиции стала Лаборатория реактивного движения НАСА[15][16][17][18].

Изначально планировалось, что марсоход должен будет собрать 31 образец камней и грунта с поверхности Марса, чтобы в последующей экспедиции эти образцы были доставлены на Землю для исследований. В 2015 году цели программы были скорректированы: планировалось собрать ещё больше образцов, распределив их в небольших контейнерах на поверхности Марса[19].

В сентябре 2013 года НАСА разместило объявление о сборе предложений исследователей по научным приборам и инструментам для новой марсианской экспедиции[20][21]. В июле 2014 года после научного конкурса были выбраны научные инструменты для «Марс-2020»[13]. Выбранные инструменты должны обеспечить детальный анализ собранных марсоходом образцов с акцентом на поиск «следов» жизни на Марсе в прошлом[22].

Марсоход «Персеверанс» должен будет исследовать местность, которая в прошлом могла быть жизнепригодной. В поисках биосигнатур марсоход изучит образцы камней и грунта. Также будут протестированы технологии, необходимые для будущих роботизированных и пилотируемых экспедиций на Марс. В их числе — Mars Sample Return Mission (доставка образцов с поверхности Марса на Землю) и пилотируемый полёт на Марс[18][23]. Для подготовки к будущей высадке человека на Марс будет исследована технология по производству небольшого количества кислорода (O2) из диоксида углерода (CO2) с удалением пыли и других загрязнений, находящихся в марсианской атмосфере[24]. Улучшенная технология точной посадки в требуемом месте также должна повысить научную значимость будущих роботизированных экспедиций и станет ключевой для возможной высадки человека на поверхность Марса[25]. Также в ходе исследований будет осуществлён поиск подповерхностной воды, изучен марсианский климат, грунт и другие характеристики, которые могут повлиять на будущую высадку и деятельность человека на Марсе[26].

Космические аппараты программы

Марсоход «Персеверанс»
Основная статья: Персеверанс (марсоход)

Космические аппараты программы «Марс-2020»

Марсоход «Персеверанс». Схема размещения научных приборов
Вертолёт Ingenuity
Спускаемый аппарат в сборе с перелётным модулем

Конструкция ровера (марсохода) «Персеверанс» (англ. Perseverance, в переводе — «Настойчивость») основана на конструкции предыдущего ровера «Кьюриосити»[27][28]. Инженеры переработали колёса ровера, сделав их более жёсткими по сравнению с колёсами «Кьюриосити», которые получили повреждения в процессе работы на Марсе[29]. «Персеверанс» получил более толстые и прочные алюминиевые колёса с меньшей шириной и бо́льшим диаметром (52,5 см) по сравнению с «Кьюриосити» (50 см)[30][31]. Шесть колёс из алюминия оснащены «шипами» для лучшей тяги и изогнутыми спицами из титана для пружинистой поддержки[32]. Из-за наличия большего количества научных приборов и модифицированных колёс «Персеверанс» тяжелее «Кьюриосити»[31] на 14 % (1025 кг по сравнению с 899 кг у предыдущего ровера)[33]. Марсоход оснащён пятисуставным роботизированным манипулятором-«рукой» длиной 2,1 м. «Рука» совместно с поворачиваемой башней-турелью предназначена для захвата и анализа геологических образцов с марсианской поверхности[34].

Радиоизотопный термоэлектрический генератор (MMRTG) ровера использует тепловую энергию, выделяющуюся при естественном распаде радиоактивных изотопов и преобразует её в электроэнергию с помощью термоэлектрогенератора. Он имеет массу 45 кг и использует 4,8 кг диоксида плутония в качестве источника энергии[35].

Марсианский вертолёт Ingenuity
Основная статья: Ingenuity

«Индженьюити» (англ. Ingenuity, в переводе — «Изобретательность») — роботизированный беспилотный вертолёт, доставленный с целью проведения демонстрационных полётов[36]. Согласно программе испытаний, опубликованной НАСА в январе 2021 года, после развёртывания вертолёт должен был совершить от 1 до 5 полётов за 30 солов, продолжительностью не более 90 секунд на расстояние до 50 метров при высоте полёта от трёх до пяти метров[36]. Несмотря на два срыва дат запуска (перенос первого старта с 11 на 18 апреля[37] и четвёртого с 29 на 30 апреля[38]), демонстрационная программа была выполнена успешно, и НАСА согласилось провести дополнительные полёты, назвав эту серию «демонстрацией операций», которые может проводить вертолёт (англ. Operations Demo Phase)[39].

В своих предложениях НАСА разработчики указывали, что снимки с вертолёта могут помочь уточнять маршруты «Персеверанс» и помогут искать новые объекты исследования[40][41], однако в принятые НАСА программы эти предложения пока не вошли. У этой концепции есть оппозиция в лице ряда авторитетных учёных НАСА, которые считают, что вертолёт лишь отнимает ресурсы времени и коммуникаций, необходимые для выполнения учёными марсохода своих главных научных задач[42]. Уже после успешного завершения демонстрационной фазы, на брифинге 30 апреля Дженнифер Троспер от имени проекта «Персеверанс» подтвердила эту позицию, выразив пожелание поскорее вернуться к научным задачам проекта. Возможность поддерживать вертолёт на вновь объявленной фазе Operations Demo (ограничив этот срок 30 солами) Троспер объяснила тем, что нынешнее местоположение ровера представило интерес с научной цели, но в дальнейшем марсоход может оторваться от вертолёта. Не отрицая возможной пользы от фотографий вертолёта, Троспер призвала найти решение, при котором вертолёт не мешал бы учёным в будущем[43].

Анимация траектории полёта к Марсу

  Марс-2020

  Солнце

  Земля

  Марс

Старт экспедиции «Марс-2020» 30 июля 2020
Район исследований Perseverance в дельте Неретвы
(обведён чёрным эллипсом)
Кратер Езеро — место посадки и работы марсохода; глинистые участки показаны зелёным — изображение приборов CRISM / CTX

Полёт и посадка на Марс

Три главных компонента экспедиции «Марс-2020»: система перелёта, обеспечивающая перелёт от Земли к Марсу; система входа в атмосферу, спуска и посадки (EDLS), включающая аэрооболочку, парашют и спускаемый аппарат; «небесный кран», необходимый для точного и плавного спуска марсохода на поверхность. Дизайн ровера «Персеверанс» основан на дизайне «Кьюриосити»[27], поэтому, несмотря на различия научных приборов у марсоходов, система спуска (включая «небесный кран» и тепловой щит), а также шасси ровера были воссозданы с учётом наработок предыдущей миссии. Это решение позволило снизить как технические риски миссии, так и финансовые и временные затраты на разработку[44]. Одним из усовершенствований стала система наведения и управления под названием «Относительная навигация по поверхности» (англ. Terrain Relative Navigation, TRN), которая должна обеспечить тонкую регулировку курса на финальном участке посадки[45][46]. Система позволит обеспечить посадку с точностью в пределах 40 м и с учётом избегания препятствий[47]. Это значительное повышение точности места посадки по сравнению с предыдущей миссией НАСА, которая могла обеспечить посадку только в зоне эллипса размером 7 на 20 км[48].

Подготовка экспедиции

Затраты на осуществление проекта «Марс-2020» оценивались в сумме около 2,1 млрд долларов США[49] (хотя ещё как минимум 300 млн долларов будет необходимо выделить на поддержание работы марсохода после его запуска[50]). Стоимость предшествующей программы («Марсианская научная лаборатория») составила 2,5 млрд долларов. Стоимость миссии удалось снизить благодаря наличию запасных частей, оставшихся от изготовления предыдущего ровера «Кьюриосити», включая резервный радиоизотопный термоэлектрический генератор[27]. Пусковое окно, в течение которого запуск оптимален, открылось 17 июля и завершилось 15 августа 2020 года[51]. Ракета Atlas V с миссией «Марс-2020» на борту была запущена со стартового комплекса SLC-41 на мысе Канаверал во Флориде 30 июля 2020 года в 11:50 UTC (в 7:50 по местному времени). Спуск на Марс произведён 18 февраля 2021 года в 20:56 UTC. Планируемое время работы миссии на поверхности Марса — не менее одного марсианского года (668 солов или 687 земных дней)[52][26].

Возможный путь за пределы дельты

В сентябре 2015 года было предложено восемь возможных мест посадки марсохода: холмы Колумбии в кратере Гусева, кратер Эберсвальде, кратер Холден[53][54], Долина Маврта, главная равнина Северо-восточного Сирта, впадина Нили, юго-западная часть каньона Мелас и кратер Езеро[55]. С 8 по 10 февраля 2017 года в Пасадене (Калифорния) прошло заседание рабочей группы, в ходе которой эксперты рассмотрели все восемь предложенных мест для посадки и сократили список до трёх[56]. В числе оставшихся кандидатов оказались кратер Езеро, главная равнина Северо-восточного Сирта и холмы Колумбии[57]. В ноябре 2018 года в качестве места посадки миссии «Марс-2020» был выбран кратер Езеро[58].

В ходе экспедиции будет исследован кратер Езеро, в котором от 3,9 до 3,5 млрд лет назад существовало проточное озеро глубиной около 250 м[58]. По мнению учёных, в отложениях высохших дельт рек, впадавших в кратер, могут сохраниться биосигнатуры[58][59]. Наносы в дельте крупнейшей из этих рек, Неретвы, содержат карбонаты и гидроокись кремния, которые в земных условиях могут сохранять микроскопические фоссилии миллиарды лет[60].

Для доставки на Землю собранных в ходе экспедиции «Марс-2020» образцов с поверхности Марса разрабатывается отдельная программа. Её запуск с Земли планируется на 2026 год с доставкой образцов на Землю в 2031 году[61]. 18 февраля 2021 ровер совершил посадку в назначенном месте, и начал передачу телеметрии на Землю, все показатели оставались в пределах заданных значений.

Корректировки курса

14 августа 2020 года НАСА объявило, что первый манёвр по корректировке траектории космического корабля прошёл успешно. Были запущены восемь двигателей и осуществлена корректировка курса. Другие корректировки курса запланированы на 30 сентября, 18 декабря 2020 года, 10 и 16 февраля 2021 года[62].

Увековечивание имён

На сайте NASA существовала форма, все заполнившие которую увековечат своё имя в истории освоения Марса. Все имена были записаны на специальный микрочип, который отправился в 2020 году к Красной планете в рамках космической миссии «Марс-2020»[63].

Сбор образцов для доставки на Землю
Основная статья: Mars Sample Return Mission
Доска с муляжами гильз, заполненных на ‘Perseverance’
Заполнение гильз образцов в экспедиции Марс-2020
Гильзы Сол Дата Тип пробы Район Локация Объект Керн[s 1] Примечания
Tube 1 120 21.06.2021 Witness[s 2] Séítah-N N/A N/A
Tube 2 163 05.08.2021 Газ CF-FR[s 3] Roubion — Проба не взята
Tube 3 190 01.09.2021 Грунт Séítah-S Citadelle[s 4] Rochette[s 5] Montdenier
Tube 4 196 08.09.2021 Грунт Montagnac
Tube 5 262 14.11.2021 Грунт Brac[s 6] Salette
Tube 6 271 24.11.2021 Грунт Coulettes
Tube 7 295 18.12.2021 Грунт Séítah-S Issole Robine[s 7]
Tube 8 306 29.12.2021 Грунт Проба заменена
337 31.01.2022 Malay
  1. Phil Stooke. Finishing work in and around Seitah, sols 238- (англ.). unmannedspaceflight.com. The Planetary Society (26.11.2021).
  2. ‘Witness’ Tube in Perseverance Sample Caching System (англ.). NASA (21.07.2021).
  3. Perseverance’s Drive to Citadelle (англ.). NASA (19.08.2021).
  4. Rachel Kronyak. Kicking off the Sampling Sol Path at Citadelle (англ.). Status #328. JPL (30.08.2021).
  5. Louise Jandura. A Historic Moment – Perseverance Collects, Seals, and Stores its First Two Rock Samples (англ.). Status #332. JPL (13.09.2021).
  6. NASAPersevere. A rock so nice, I sampled it twice!. [твит]. Твиттер (24 ноября 2021).
  7. NASAPersevere. My latest rock core…. [твит]. Твиттер (20 декабря 2021).

См. также

Примечания
  1. Ray, Justin. NASA books nuclear-certified Atlas 5 rocket for Mars 2020 rover launch (англ.). Spaceflightnow (25 июля 2016).
  2. NASA Mars 2020 Watch Online (англ.). НАСА.
  3. НАСА намерено отправить исследовательскую миссию на Марс в 2020 году (16 июля 2016).
  4. Virginia Middle School Student Earns Honor of Naming NASA's Next Mars Rover (англ.). NASA.gov (5 марта 2020).
  5. НАСА запустило новый марсоход «Персеверанс». Как он будет искать следы жизни на Марсе?. Русская служба Би-би-си (30 июля 2020).
  6. Chang, Alicia. Panel: Next Mars rover should gather rocks, soil (англ.). Excite News. Ассошиэйтед Пресс (9 июля 2014). Дата обращения: 1 августа 2014. Архивировано 4 ноября 2014 года.
  7. Cowing, Keith. Science Definition Team for the 2020 Mars Rov (англ.). SpaceRef (20 декабря 2013).
  8. Глянцев, Анатолий. Историческая миссия: кто первым доставит на Землю грунт Марса. Vesti.ru (20 октября 2020).
  9. Harwood, William. NASA announces plans for new $1.5 billion Mars rover (англ.). CNET (4 декабря 2012).
  10. Amos, Jonathan. Nasa to send new rover to Mars in 2020 (англ.). BBC News (4 декабря 2012).
  11. Webster, Guy & Brown, Dwayne. NASA Receives Mars 2020 Rover Instrument Proposals for Evaluation (англ.). Jet Propulsion Laboratory (21 января 2014).
  12. Timmer, John. NASA announces the instruments for the next Mars rover (англ.). Ars Technica (1 августа 2014).
  13. Brown, Dwayne. NASA Announces Mars 2020 Rover Payload to Explore the Red Planet as Never Before (англ.). NASA (31 июля 2014).
  14. В 2020 году к Марсу отправились миссии разных стран. Но не все они могут добраться до цели: запуск зондов к другим планетам по-прежнему остается очень сложным делом. Meduza.io (1 августа 2020).
  15. Ринкон, Пол. НАСА запустило новый марсоход «Персеверанс». Как он будет искать следы жизни на Марсе?. Русская служба Би-би-си (30 июля 2020).
  16. Program And Missions – 2020 Mission Plans (англ.). NASA (2015).
  17. Mann, Adam. NASA Announces New Twin Rover for Curiosity Launching to Mars in 2020 (англ.). Wired.com (4 декабря 2012).
  18. Summary of the Final Report (англ.). NASA (25 сентября 2012).
  19. Davis, Jason. NASA considers kicking Mars sample return into high gear (англ.). The Planetary Society (28 августа 2017).
  20. Announcement of Opportunity: Mars 2020 Investigations (англ.). NASA (24 сентября 2013).
  21. Mars 2020 Mission: Instruments (англ.). NASA.
  22. Science Team Outlines Goals for NASA's 2020 Mars Rover (англ.). NASA Jet Propulsion Laboratory (9 июля 2013).
  23. Moskowitz, Clara. Scientists Offer Wary Support for NASA's New Mars Rover (англ.). Space.com (5 февраля 2013).
  24. Klotz, Irene. Mars 2020 Rover To Include Test Device To Tap Planet's Atmosphere for Oxygen (англ.). SpaceNews (21 ноября 2013).
  25. Bergin, Chris. Curiosity EDL data to provide 2020 Mars Rover with super landing skills (англ.). NASASpaceFlight (2 сентября 2014).
  26. Overview — Mars 2020 Rover (англ.). Mars.NASA.gov.
  27. NASA announces plans for new US$1.5 billion Mars rover (англ.). CNET (4 декабря 2012).
  28. NASA to Launch New Mars Rover in 2020 (англ.). Space.com (4 декабря 2012).
  29. Curiosity wheel damage: The problem and solutions (англ.). The Planetary Society (19 августа 2014).
  30. Mars 2020 rover receives upgraded eyesight for tricky skycrane landing (англ.). NASASpaceFlight (11 октября 2016).
  31. Mars 2020 – Body: New Wheels for Mars 2020 (англ.). NASA/JPL.
  32. Mars 2020 Rover – Wheels (англ.). NASA.
  33. NASAfacts: Mars 2020/Perseverance (англ.) (26 июля 2020). Архивировано 26 июля 2020 года.
  34. Mars 2020 Rover's 7-Foot-Long Robotic Arm Installed (англ.). NASA (28 июля 2019).
  35. Mars 2020 Rover Tech Specs (англ.). JPL/NASA.
  36. Ingenuity Mars Helicopter Landing Press Kit (англ.) (pdf). NASA (January 2021). Дата обращения: 18 июня 2021.
  37. NASA’s Mars Helicopter to Make First Flight Attempt Sunday (англ.). News #8915 08.04.2021. NASA (09.04.2021).
  38. Mars Helicopter’s Flight Four Rescheduled (англ.). Status report #296. NASA JPL (29.04.2021). Дата обращения: 17 июня 2021.
  39. NASA’s Ingenuity Helicopter to Begin New Demonstration Phase (англ.). News #8936 30.04.2021. NASA (30.04.2021).
  40. Brown, Dwayne & Wendel, Joanna & Agle, DC & Northon, Karen. Mars Helicopter to Fly on NASA’s Next Red Planet Rover Mission (англ.). NASA.gov (11 мая 2018).
  41. Mars Helicopter Technology Demonstrator (англ.). American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) (2018).
  42. Jeff Foust. Decision expected soon on adding helicopter to Mars 2020 (англ.). spacenews.com (04.05.2018).
  43. Jennifer Trosper. NASA’s Ingenuity Mars Helicopter’s Next Steps (Media Briefing). NASA/JPL. Время от начала источника: 22:27 и далее.
  44. Dreier, Casey. New Details on the 2020 Mars Rover (англ.). The Planetary Society (10 января 2013).
  45. Agle, D.C. A Neil Armstrong for Mars: Landing the Mars 2020 Rover (англ.). NASA (1 июля 2019).
  46. Mars 2020 Rover: Entry, Descent, and Landing System (англ.). NASA (2016).
  47. Berger, Eric. Here's an example of the crazy lengths NASA goes to land safely on Mars (англ.). Ars Technica (7 октября 2019).
  48. NASA Mars Rover Team Aims for Landing Closer to Prime Science Site (англ.). NASA/JPL (6 ноября 2012).
  49. Foust, Jeff. Mars 2020 rover mission to cost more than $2 billion (англ.). SpaceNews (20 июля 2016).
  50. Следующий марсоход НАСА запишет трехмерное видео посадки на Марс. RIA.ru (1 ноября 2017).
  51. Foust, Jeff. Mars 2020 launch slips again (англ.). SpaceNews (30 июня 2020).
  52. Ray, Justin. NASA books nuclear-certified Atlas 5 rocket for Mars 2020 rover launch (англ.). Spaceflight Now (25 июля 2016).
  53. Hand, Eric. Mars scientists tap ancient river deltas and hot springs as promising targets for 2020 rover (англ.). Science News (6 августа 2015).
  54. PIA19303: A Possible Landing Site for the 2020 Mission: Jezero Crater (англ.). NASA (4 марта 2015).
  55. Farley, Ken. Researcher discusses where to land Mars 2020 (англ.). Phys.org (8 сентября 2015).
  56. 2020 Landing Site for Mars Rover Mission (англ.). NASA Jet Propulsion Laboratory. Архивировано 20 апреля 2017 года.
  57. Witze, Alexandra. Three sites where NASA might retrieve its first Mars rock (англ.). Nature (11 февраля 2017).
  58. Chang, Kenneth. NASA Mars 2020 Rover Gets a Landing Site: A Crater That Contained a Lake (англ.). The New York Times (19 ноября 2018).
  59. Wall, Mike. Jezero Crater or Bust! NASA Picks Landing Site for Mars 2020 Rover (англ.). Space.com (19 ноября 2018).
  60. Kaplan, Sarah. The Perseverance rover will visit the perfect spot to find signs of life, new studies show (англ.). The Washington Post (16 ноября 2019).
  61. Concepts for Mars Sample Return (англ.). Mars.NASA.gov.
  62. Mars missions complete first course corrections on journey to Red Planet (англ.). Spaceflight Now (19 августа 2020).
  63. Send your name to Mars (англ.) (16 марта 2020).

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.