Содержание
Начиная с середины ХХ века, исследование космоса человеком вышло на новый уровень. Стремительное технологическое развитие позволило запускать исследовательские аппараты в космос. Один из типов таких аппаратов – планетоходы, которые в свою очередь разделяются на несколько подвидов: луноходы и марсоходы. Марсоходы – это аппараты, предназначенные для исследования планеты Марс. Они умеют передвигаться по поверхности, собирать анализы почвы и камней, а также делать фотографии. Один таких аппаратов получивший наибольшую известность – марсоход Curiosity.
За всю историю изучения Марса, успешно приземлились четыре исследовательских аппарата. В настоящее время только двое из них продолжают работу.
Первые запуски
Первый полноценный марсоход сконструировали в СССР в 1971 году. Назывался он «прибором оценки проходимости – Марс», сокращенно – ПрОП-М. Первая попытка запуска состоялась в ноябре 1971 года. Межпланетная станция Марс-2 должна была спустить марсоход на поверхность планеты. Из-за ошибки в работе аппаратуры плавной посадки не получилось. Угол спуска марсохода оказался слишком резким, парашютная система не выдержала. Аппарат разбился о поверхность планеты.
Параллельно с Марсом-2 была запущена межпланетная система Марс-3, сблизившаяся с красной планетой несколькими неделями позже. Марс-3 также должен был доставить марсоход ПрОП-М. В этот раз посадка вышла более удачной. Аппарат успешно приземлился на поверхность и успел передать на Землю нечеткое изображение местности. Однако через 14 секунд связь с марсоходом была прервана навсегда. До сих пор нет единого мнения насчет того, что с ним случилось. Наиболее популярные гипотезы говорят о попадании в пылевую бурю, повредившую систему аппарата.
ПрОП-М с Марса-3 стал первым в истории искусственным аппаратом, удачно спустившимся на поверхность Марса. Этот марсоход также отличился наличием уникальной системы передвижения – лыж. Такой необычный выбор был сделан из-за слабо изученной поверхности Марса.
Успешные миссии на поверхности Марса
Соджорнер
Первая полностью успешная марсоходная миссия состоялась только в 1997 году. Это была часть американской программы «Марс Патфайндер». Целью программы стала доставка и спуск марсохода «Соджорнер» на поверхность красной планеты. Посадка вышла не слишком мягкой – после сильного столкновения с поверхностью, марсоход несколько раз отскакивал от нее, прежде чем остановиться. Несмотря на все опасения, аппарат не получил серьезных повреждений и был полностью готов к работе. Однако появилась проблема со связью Патфайндера с космической сетью NASA. Но и тут все обошлось – связь была налажена уже через сутки, и марсоход приступил к выполнению своих целей.
Соджорнер должен был выполнить следующие задачи:
• Провести анализ пород
• Сделать фотоснимки по указанным координатам
• Исследовать состав атмосферы
Компьютер аппарата работал без операционной системы и имел весьма скромные характеристики:
• Процессор Intel 80C85
• Оперативная память 512 кБайт
• Перезаписываемая память 186 кБайт
Этого хватало для выполнения всех поставленных задач. Связь с Землей марсоходу обеспечивала антенна, транслирующая сигнал к орбитальной станцией, имевший прямую связь с научным центром NASA.
Энергию для работы марсоход черпал из солнечных батарей, установленных на его поверхности. Вместительность батарей позволяла ему работать в течение нескольких часов даже ночью.
Марсоход Соджорнер имел 3 камеры. Две из них использовались для создания широких панорамных снимков. Всего аппарат сделал более 500 фотографий поверхности.
Анализ почвы проведенный Соджорнером показал, что Марс содержит химический состав близкий к земному. Исследование камней подтвердило теорию ученых о высокой вулканической активности в далеком прошлом.
Миссия Соджорнера была рассчитана на 7 дней, с возможным продлением до 30 в случае успеха. Однако марсоход превзошел все ожидания, оставаясь в рабочем состоянии 83 дня. До выхода из строя Соджорнера, расстояние, пройденное марсоходом составило 100 метров.
Любопытный факт – на программу Mars Pathfinder были выделены сравнительно невысокие средства, но она стала успешной. При этом ранние и более высокобюджетные проекты потерпели сокрушительный провал.
Mars Exploration Rover
После успеха Патфайндера, НАСА принялись за подготовку новой и более масштабной миссии на Марсе. Новая космическая программа получила название MER, что расшифровывается как Mars Exploration Rover. 2 новых марсохода получили названия «Спирит» и «Оппортьюнити». В январе 2004 года оба марсохода были успешно доставлены на планету. Это стало первым случаем, когда удалось мягко приземлить планетоходы. Мягкая посадка была обеспечена новыми инженерными решениями:
• Увеличенный парашют
• Подушки безопасности из прочного синтетического материала
• Вспомогательные ракетные двигатели для замедления скорости приземления
Аппараты были доставлены в разные районы Марса. Их главной задачей стало изучение осадочных пород в кратерах. Марсоходы должны были проводить анализ и классификацию минералов. На основании полученных результатов, ученые смогли оценить вероятность существования жизни на Марсе, которая оказалась неоднозначной. Каналы на поверхности планеты указывают на наличие в них воды в прошлом, а анализ почвы имеет близкий химический состав к земному. Химический анализ одного из камней стал первым полноценным доказательством существования воды на Марсе. Отталкиваясь от этих открытий, самой популярной гипотезой стала теория о существовании жизни на Марсе миллионы лет назад, которая была уничтожена в результате высокой тектонической активности на планете.
Аппараты полностью идентичные по конструкции друг с другом.
Как и Солджорнер, питание марсоходам обеспечивают солнечные батареи. В этот раз их конструкция была усовершенствована и выполнена в ячеистом стиле. Такой подход повышает отказоустойчивость системы. Если из строя выйдет одна или несколько ячеек, то остальные будут продолжать свою работу. Емкость самих батарей была также увеличена. Теперь марсоходы могли выполнять продолжительную работу в пасмурную погоду и ночью.
Камеры марсоходов программы MER способны делать самые качественные снимки Марса. По качеству их не превзошел даже более поздний аппарат Curiosity. Камеры способны делать стереоснимки с углом зрения в 360 градусов. Эта особенность позволила марсоходам автоматически создавать карты поверхности планеты.
Еще одной инновацией стали камеры избегания опасности, получившие название Hazcam. Компьютер с их помощью может автоматически избегать потенциально опасных зон на планете.
Предполагаемая продолжительность работы обоих аппаратов составляла 90 суток. Но марсоходы превысили все ожидания в десятки раз. «Spirit» проработал 6 лет. В 2009 году он застрял в песчаной дюне и через год уже не смог выходить на связь. Его близнец марсоход «Opportunity» вовсе побил все рекорды. В 2007 году попав в пылевой шторм, он потерял связь с Землей. Но «Оппортьюнити» вышел на связь уже через сутки. По состоянию на 2018 он все еще продолжает функционировать.
Curiosity
В 2011 году NASA осуществили запуск марсохода Curiosity. Спустя девять месяцев аппарат совершил успешную посадку на поверхность красной планеты.
Перед марсоходом Кьюриосити стоял ряд задач:
• Подробное исследование климата Марса
• Детальный анализ поверхности
• Поиск следов возможного существования жизни на планете в прошлом
• Выполнение подготовки высадки человека на Марс
Curiosity оборудован двумя компьютерами с одинаковыми характеристиками:
• 256 кБ ПЗУ
• 256 МБ DRAM
• 2 ГБ перезаписываемой памяти
• Процессор RAD750
• Операционная система VxWorks
Особенность установленного процессора – высокая устойчивость к радиации.
Установка двух компьютеров обусловлена возможным выходом из строя одного из них.
Компьютер автоматически следит за состоянием марсохода. Например, регулирует температуру аппарата, в зависимости от времени суток. Ночью температура Марса значительно падает и Curiosity включает самообогревание. Также, компьютер регулярно отправляет на Землю отчет о своем техническом состоянии. Более сложные функции, вроде взятия проб марсианских почв или фотографирования поверхности, задают операторы NASA.
Марсоход Curiosity оснащен большим количеством камер. Каждая камера предназначена для проведения разных исследований.
• MastCam. Оптическая система состоит из двух камер. Из возможностей – съемка фотографий в разрешении 1600 х 1200 и съемка видео с разрешением 720р. Все красивые пейзажи Марса сделаны именно с нее.
• MAHLI. Эта система расположена на так называемой руке-роботе Курьесити. Используется для получения микроскопических фотографий грунта.
• MARDI. Эта камера снимала поверхность Марса во время спуска аппарата на поверхность. В дальнейшем не использовалась.
• ChemCam. Инфракрасная камера. С помощью излучаемого лазера анализирует свет, исходящий с горных пород.
• APXS. Система, создающая рентгеновские снимки. Они необходимы для более детального исследования состава пород.
Уже через месяц после посадки на Марс, марсоход Кьюриосити сделал значительное открытие. Были найдены следы древнего ручья. Анализ дна показал, что вода в нем текла примерно со скоростью 1 метр в час. Давно существовали гипотезы о наличии запасов льда под поверхностью Марса. Но открытие Curiosity окончательно доказывает, что раньше здесь была и жидкая вода на поверхности.
Кроме множества камер, марсоход Curiosity оснащен буром. После бурения поверхности планеты, частицы почвы попадают в специальный ковш, где подвергаются анализу. Подробное исследование образцов почвы позволило начать активную подготовку к отправке человека на Марс. Необходимость такого исследования заключается в замере радиации и возможном нахождении вредных испарений.
Неудачные миссии
Советский Союз принимал несколько попыток запуска своего марсохода на красную планету в начале семидесятых. В 1970 году были разработаны два проекта под кодовыми названиями «Марс-4НМ» и «Марс-5НМ». Это были тяжелые советские марсоходы, которые должны были быть доставлены на Марс ракетой H-1. Проекты были закрыты, так как ракета не прошла тестовые запуски. Всего было произведено 4 пуска, каждый из которых закончился пожаром и разрушением обшивки.
В 1998 NASA начали очередную разработку программы по исследованию Марса под названием «Mars Surveyor 98». В 1999 году состоялся запуск межпланетной станции и марсохода «Mars Climate Orbiter». Оба аппарата развалились войдя в атмосферу красной планеты. В неудаче проекта винят слабое финансирование и маленькие сроки.
Еще одной неудачей в исследовании Марса стал российский проект «Фобос-Грунт». Аппарат должен был собрать образцы грунта с Марса и его спутника Фобоса. Запуск состоялся в ноябре 2011 года. Из-за неполадок в двигательной системе, аппарату не хватило мощности покинуть земную орбиту, где он и остался. Через несколько месяцев «Фобос-Грунт» сгорел в плотных слоях атмосферы.
Новые миссии
В мае 2018 года к Марсу был запущен новый аппарат – InSight. Он стал частью программы Discovery. Цель миссии – изучение внутреннего строения Марса. За разработку программы отвечали те же люди, которые подготавливали операции Спирита, Оппортьюнити и Кьюриосити. В ноябре аппарат удачно сел на планируемое место посадки и приступил к выполнению задач.
Летом 2020 года Роскосмос планирует запуск аппарата «Экзомарс». Ракетный модуль должен доставить новый марсоход к 2021 году. Цель проекта – поиск следов существования жизни на Марсе.
В 2020 году НАСА планируют запустить очередной планетоход на Марс. Проект носит название «Марс-2020» и включает несколько революционных решений. К марсоходу будет прикреплен небольшой дрон, который сможет передвигаться по воздуху и получать доступ в места недоступные марсоходу. Также на устройство будут установлены микрофоны, что позволит впервые записать звук на Марсе.
Загрузка...
