В понедельник американская миссия InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat TransportInSight) совершила мягкую посадку на марсианскую равнину Элизий. В настоящее время США фактически являются единственной страной в мире, имеющей опыт и технологические возможности для проведения подобных операций, а то, что в России зачастую называли «чудом», в реальности оказалось результатом последовательной работы инженеров военно-промышленной корпорации Lockheed Martin и Лаборатории реактивного движения (НАСА и Калифорнийский технологический институт).
«Сегодня мы успешно высадились (речь идет о мягкой посадке — прим. «Ленты.ру») на Марсе в восьмой раз в истории человечества. InSight исследует внутренний мир Марса и даст нам ценную науку, пока мы готовимся отправлять астронавтов на Луну и позднее — на Марс. Это достижение демонстрирует мастерство Америки и наших международных партнеров, а также служит свидетельством самоотверженности и упорства нашей команды. Лучшее от НАСА еще впереди и в ближайшее время», — сказал глава американского космического агентства Джим Брайденстайн.
В поле зрения
Миссия InSight массой 608 килограммов начала торможение в марсианской атмосфере на расстоянии 128 километров от поверхности планеты. В газовую оболочку небесного тела станция вошла со скоростью 5,5 километра в секунду. Снижение в атмосфере заняло примерно 6,5 минуты. Раскрытие парашюта диаметром 11,88 метра произошло на расстоянии 12 километров от поверхности планеты. За 40 секунд до посадки были сброшены парашюты. За 15 секунд до касания поверхности аппарат выпустил три опоры. При помощи 12 ракетных двигателей InSight опустился на поверхность со скоростью около 8 километров в час. Через семь минут после посадки аппарат передал сигнал в сантиметровом диапазоне. Через девять минут, когда осела поднятая аппаратом марсианская пыль, началось раскрытие панелей солнечных батарей, что потребовало около 16 минут.
Спуск миссии традиционно сопровождался прямой трансляцией из центра управления полетами Лаборатории реактивного движения. Там же спустя семь часов после посадки подтвердили, что данные, полученные от InSight, демонстрируют полную способность аппарата начать подготовку к выполнению научной программы, запуск которой, после проверки оборудования, запланирован на март. Посадочный аппарат InSight оборудован сейсмометром SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) и зондом HP (Heat Flow and Physical Properties Package), который должен пробурить скважину глубиной пять метров. Целью миссии заявлено изучение геологической истории Красной планеты, в частности, тепловых потоков из ее недр, что необходимо для поиска возможных следов жизни и планируемой пилотируемой миссии НАСА на Марс.
Связь с посадочным модулем на регулярной основе будет осуществляться через систему дальней космической связи. Для таких же целей в течение двух недель планируется использовать пару микроспутников MarCo (Mars Cube One). Аппараты массой по 13,6 килограмма каждый (связка шести CubeSat) снабжены 8 микродвигателями, приемной и передающей антеннами и способны передать информацию на Землю с трехчасовой задержкой. С помощью MarCo НАСА планирует продемонстрировать возможность использования микроспутников в глубоком космосе. Пара аппаратов успешно получила телеметрию от InSight при его спуске, которую приняли на Земле, а один из MarCo после посадки миссии сделал снимок Марса с расстояния 6 000 километров.
Батареи модуля InSight, состоящие из 3 200 фотоэлементов, в условиях Марса, в зависимости от содержания пыли в атмосфере, должны обеспечить мощность в 300-600 ватт. Аналогичное оборудование на Земле генерировало бы примерно в три-шесть раз большую мощность. Автономный источник питания, установленный на InSight, способен обеспечить работу станции только в течение одного марсианского дня (на 37 минут длиннее земного). Хотя исследования в рамках InSight планируется проводить в течение одного марсианского года (1,88 года земного), по итогам полученных результатов допускается принятие решения о продолжении работы. Скорее всего, учитывая опыт дальних космических миссий НАСА, так и произойдет.
Жесткая посадка
Говоря о мягкой посадке InSight на Марс, нельзя не вспомнить неудачу октября 2016 года, когда демонстрационный посадочный модуль Schiaparelli европейско-российской миссии ExoMars-2016 разбился о поверхность Красной планеты. Причиной этого стала ошибка системы управления, в результате которой аппарат массой 577 килограммов преждевременно отключил тормозные ракетные двигатели. В настоящее время от миссии ExoMars-2016 осталась орбитальная станция TGO (Trace Gas Orbiter). Однако ЕС и Россия не теряют надежды совершить мягкую посадку в дальнейшем.
Орбитальная станция TGO
Изображение: ESA
На 2020 год запланирован запуск второго этапа программы, включающий посадочную платформу и ровер. Россия для ExoMars-2020 предоставит ракету-носитель «Протон-М», десантный модуль с посадочной платформой, а также научные инструменты для марсохода. Посадочная платформа разместит около 50 килограммов научного оборудования российского производства, тогда как шестиколесный ровер, создаваемый под контролем ЕКА (Европейского космического агентства), будет вмещать только два российских прибора — ISEM (Infrared Spectrometer for ExoMars) и ADRON. Первый исследует минералогический состав грунта, а второй (нейтронный спектрометр) поищет воду на глубине до метра. Также марсоход ExoMars получит установку, позволяющую пробурить грунт Красной планеты на глубину до двух метров.
Ровер ExoMars
Изображение: ESA
Основное управление системами ExoMars-2020 будет осуществлять ЕКА, которое передаст «Роскосмосу» посадочную платформу только после того, как ее покинет ровер. Поскольку научные программы Европы и России в миссии ExoMars-2018 фактически будут разделены (ЕКА основные исследования будет проводить на марсоходе, а Россия — на посадочной платформе), совместный характер миссии носит достаточно условный характер.
В настоящее время на орбите Марса находятся шесть станций. Три из них — американские Mars Odyssey (с 2001 года), MRO (Mars Reconnaissance Orbiter, с 2006-го) и MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN, с 2014-го), две — европейские Mars Express (с 2003-го) и TGO (с 2016-го) и одна — индийская Mangalyaan (с 2014 года). Индия стала первой страной, с первого раза сумевшей успешно запустить марсианский аппарат. Mars Odyssey лидирует по продолжительности исследовательской миссии среди марсианских аппаратов.
На поверхности Красной планеты действуют исключительно американские роверы Opportunity (с 2004-го) и Curiosity (с 2012-го). Первый — рекордсмен по продолжительности работы на поверхности Марса, второй — самый тяжелый марсоход из доставленных на четвертую по удаленности от Солнца планету (массой 900 килограммов). Ровер ExoMars-2020 должен весить менее 270 килограммов. Планируемый к запуску в 2020 году американский планетоход Mars 2020 будет весить более тонны.
Разные половины
Стоит отметить, что до ExoMars-2016 ЕКА в 2003 году отправляло к Марсу орбитальную станцию Mars Express со спускаемым зондом Beagle 2, который не смог выйти на связь после спуска на поверхность планеты. Обнаружить модуль удалось только спустя 12 лет благодаря спутниковым снимкам.
Российский опыт мягкой посадки на Марс также оставляет желать лучшего. Миссия Mars Express основана на российской программе «Марс-96», потерпевшей неудачу в 1996 году. Тогда разгонный блок Д2 ракеты-носителя «Протон-К» не вывел станцию из атмосферы Земли. Провальный запуск в 2011 году миссии «Фобос-Грунт», в ходе которой также был утрачен первый китайский марсианский микроспутник Yinghuo-1, только подтвердил тот факт, что в современной России невозможно самостоятельное освоение дальнего космоса.
В действительности, когда заходит разговор о том, что мягкая посадка на Марс является «чудом», или о том, что половина таких попыток оканчивается неудачей, стоит обратить внимание, что подавляющее большинство провалов подобного рода принадлежат СССР. Потому вполне «логично», что в современной России подобное событие считается «чудом». Из восьми удачных мягких посадок на поверхность Марса, о которых говорил Брайденстайн, только одна могла бы принадлежать СССР (в действительности в заявлении главы НАСА говорилось исключительно о посадке американских аппаратов). Однако эта первая в мире мягкая посадка рукотворного аппарата (советского модуля «Марс-3») на поверхность Марса, состоявшаяся в декабре 1971 года, таковой может считаться лишь условно, поскольку после контакта с поверхностью планеты миссия проработала менее двух минут.
Облик миссии «Марс-3»
Фото: Владимир Богатырев / РИА Новости
Остальные мягкие посадки на Красную планету, включающие долговременно работавшие научные миссии, принадлежат НАСА. По этой причине технологию мягкой посадки на поверхность Марса в США отработали практически с высокой степенью надежности. В частности, при разработке схемы посадки InSight инженеры использовали опыт Phoenix — шестого аппарата, успешно севшего на поверхность Марса. В отличие от него, новая миссия получила более толстый теплозащитный экран и крепкий тормозной парашют.
Реальные технологические возможности США понимают на Западе. Первоначально ЕКА не собиралось сотрудничать с Россией по Mars Express, своим партнером Европа видела США, которые должны были предоставить тяжелую ракету-носитель Atlas 5. Однако секвестр бюджета НАСА привел в 2012 году к отказу от сотрудничества американцев с ЕКА, которое, обладая относительно скромными финансовыми возможностями, рискнуло, особенно учитывая предшествующую аварию «Фобос-Грунт», сотрудничать с Россией. При этом прямой вины России в инциденте со Schiaparelli фактически нет, поскольку ЕКА рекомендовало разработчикам ограничиться компьютерной симуляцией вхождения аппарата в марсианскую атмосферу, а не проводить физические опыты с прототипом Schiaparelli. Если это действительно соответствует реальному положению вещей, то ExoMars-2020 можно пожелать не столько успеха, сколько удачи. Особенно в партнерстве с Россией.