Ранним утром четвертого августа с площадки на мысе Канаверал во Флориде стартовала ракета-носитель "Дельта II". Спустя десять месяцев над поверхностью Марса раскрылся парашют, а еще через несколько часов на Земле приняли радиосигнал: марсианский зонд "Феникс" благополучно совершил посадку на поверхность красной планеты. В течение ближайших трех месяцев "Феникс" будет находиться на северном полюсе Марса и снабжать ученых ценными данными.
Начало пути
Одним из самых сложных моментов межпланетных экспедиций является посадка. Неточный расчет может привести к тому, что дорогостоящий аппарат сгорит в атмосфере или разобьется о поверхность планеты. В 1999 году по не до конца выясненным причинам у зонда "Марс Полар Лэндер" (Mars Polar Lander) отказали тормозные двигатели и он рухнул с большой высоты. "Марс Полар Лэндер" не был оборудован парашютом и снижал скорость только за счет торможения двигателями. В случае с "Фениксом" разработчики учли неудачный опыт и использовали оба способа.
Для защиты от чрезмерного перегрева при трении в пусть и разреженной, но все-таки имеющейся атмосфере Марса, "Феникс" был оборудован термостабильным щитом. Когда скорость снижения зонда упала до 1,7 скорости звука, над ним раскрылся парашют. Вскоре после этого термостабильный щит отделился от "Феникса". Одновременно зонд активировал радар, необходимый для посадки, и выдвинул "ноги".
На высоте один километр над поверхностью Марса "Феникс" отбросил парашют и включил посадочные двигатели. Когда сенсоры детектировали столкновение "ног" с поверхностью, двигатели выключились. Посадка "Феникса" прошла не просто гладко: он сел идеально. По словам сотрудников NASA, "Феникс" не отклонился от заданной точки посадки ни на метр. До сих пор ни один аппарат не мог достигнуть такой точности.
"Феникс" – далеко не первый зонд, высадившийся на поверхности нашего соседа по Солнечной системе. До него были "Марс-3" и "Марс-4", "Викинг","Спирит" и "Оппортьюнити". Однако миссия "Феникса", определенно, стала самой дорогой за всю историю исследований Марса. В общей сложности на нее было потрачено 420 миллионов долларов. Утешением для налогоплательщиков является только соображение, что "Феникс" – необычный зонд. В его задачу входит не только фотографирование марсианской поверхности, но еще и проведение сложных химических анализов. А глобальной задачей этой миссии является попытка найти ответ на сакраментальный вопрос: есть ли жизнь на Марсе?
Почему Марс
Марс – четвертая по удалению от Солнца планета Солнечной системы. По размеру Марс почти в два раза меньше Земли, его атмосфера, состоящая в основном из углекислого газа, очень разрежена. Это приводит к тому, что на планете наблюдаются резкие колебания температуры. На экваторе температура меняется от +30 градусов по Цельсию днем до -80 градусов ночью. На полюсах сохраняется постоянная температура около -143 градусов по Цельсию.
Казалось бы, жесткие условия на Марсе исключают возможность появления жизни, однако ученые упорно ищут следы живых организмов именно на этой планете. Одной из причин повышенного интереса к Марсу является наличие на его полюсах снеговых шапок. Снег – это замерзшая вода, а наличие воды является необходимым условием для развития жизни. Правда, марсианские полярные шапки состоят не из чистой воды. Они представляют собой смесь воды и замерзшего углекислого газа.
Углекислый газ составляет верхнюю – сезонную – часть шапок. Толщина верхнего слоя варьирует в зависимости от времени года. Помимо сезонной, полярные шапки содержат постоянную часть, состоящую из замерзшей воды. В 2002 году орбитальные аппараты подтвердили наличие на Марсе большого количества водяного льда. Он сосредоточен под поверхностью планеты. Именно водяной лед и почва на северном полюсе являются основной целью "Феникса".
Знакомьтесь – "Феникс"
В отличие от остальных марсианских зондов, "Феникс" не может перемещаться по поверхности планеты. Он представляет собой платформу с различными приборами, установленную на треноге. Энергию для работы "Феникс" получает от солнечных батарей, закрепленных на платформе. Вместе с ними его длина составляет около 5,5 метра. Зонд весит 350 килограммов.
"Феникс" нашпигован огромным количеством оборудования: от бура и телескопического манипулятора до микроскопа и масс-спектрометра. Зонд должен будет добыть образцы почвы и льда, проверить их на наличие органических молекул, определить, что это за молекулы и оценить их соотношение. В этом процессе будут задействованы:
- Газовый анализатор (Thermal and Evolved Gas Analyzer) Этот модуль состоит из восьми высокотемпературных печей и масс-спектрометра. Телескопическая рука доставит в печи восемь образцов марсианской почвы и льда. После того, как образец попадет в печь, температура в ней начнет медленно подниматься. Количество энергии, которое будет затрачено для разогрева образца до определенной температуры, поможет ученым определить химические характеристики почвы и льда. Когда температура в печи достигнет 1000 градусов по Цельсию, химические вещества, входящие в состав образца, перейдут в газообразное состояние, что позволит проанализировать их на масс-спектрометре. Этот прибор способен детектировать наличие вещества, находящегося в концентрации десять молекул на миллиард. Полученные данные позволят ученым определить содержание различных изотопов водорода, кислорода, углерода и азота – основных элементов, входящих в состав органических молекул.
- Микроскоп, электрохимический модуль и анализатор проводимости (Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer) С помощью этого модуля "Феникс" определит такие характеристики марсианской почвы как pH, содержание солей, проводимость, окислительно-восстановительный потенциал. С помощью атомно-силового микроскопа будет определена детальная структура образцов почвы и льда. Этот модуль позволит оценить способность марсианской почвы проводить тепло и воду.
- Метеорологическая станция Метеорологическая станция будет ежедневно записывать погоду на северном полюсе Марса. Она будет регистрировать температуру, давление и световые параметры. Данные, полученные с помощью станции, позволят ученым оценить нынешнее состояние атмосферы на полюсе, а также характеристики переходов воды из твердого в газообразное состояние.
Кроме этих лабораторных модулей "Феникс" оснащен комплексом оборудования для фотосъемки поверхности Марса, включая установку для получения панорамных снимков.
Чтобы убедиться, что все эти сложные приборы выдержат перелет и посадку на Марс, ученые провели серию предварительных испытаний, во время которых подвергли "Феникс" экстремальным воздействиям. Уже собранный зонд встряхивали, нагревали, замораживали, помещали в бескислородную атмосферу и подвергали воздействию радиации. Только после успешного завершения всех тестов зонду "разрешили" отправиться в космос.
Короткая история
"Феникс" получил свое название неспроста. Его предшественники сгорали в атмосфере, разбивались о поверхность планеты, теряли связь с Землей и навсегда пропадали где-то на просторах Марса. Нынешний проект должен окупить очень много несбывшихся ожиданий и потраченных средств.
Предполагается, что "Феникс" проработает на Марсе только три месяца. Однако ученые рассчитывают, что зонд продержится на 30 дней больше. Но даже в этом случае "Фениксу" не удастся повторить рекорды своих предшественников-марсоходов. Короткое лето на марсианском полюсе скоро закончится, а солнце будет все ниже и ниже. Так как "Феникс" работает от солнечных батарей, в конце концов ему перестанет хватать энергии для функционирования. Зимой полярная шапка из замерзшего углекислого газа накроет "Феникс" и на этом его история закончится.