Марс не слушается Землю

Связь с аппаратом Phoenix до сих пор не восстановлена

Космический аппарат Phoenix до сих пор не получает команд с Земли. Правда, и его собственной программы оказалось достаточно, чтобы собрать данные, озадачившие земных учёных. Управление аппаратом, скорее всего, удастся восстановить в среду вечером по Москве.

Запланированный на вторник, второй полный день присутствия Phoenix'а на Марсе, сеанс связи с космическим аппаратом закончился неудачей. В 17.08 по Москве, когда над «Зелёной долиной» – местом посадки исследовательской станции – только восходило Солнце, отказал УКВ-передатчик другого космического аппарата – обращающегося по орбите вокруг Красной планеты Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). И хотя эта поломка не критична – есть и обходной путь передачи информации с поверхности Марса на Землю, причина отказа до сих пор не установлена, и исправить ситуацию пока не получилось.

Сам Phoenix оборудован относительно маломощным передатчиком, и весь обмен данными – научной информацией, фотографиями, результатами измерений и диагностической информацией от различных систем со стороны Phoenix'а и командами инженеров миссии со стороны Земли – происходит через два орбитальных аппарата NASA, обращающихся вокруг Марса. Один из них – уже упомянутый MRO, второй – Mars Odyssey. Именно их мощные антенны и используются для ретрансляции радиосигналов между Марсом и Землёй.

Из-за отказа аппаратуры MRO земные учёные не смогли передать управляющему компьютеру Phoenix'а программу действий на новый день. В таком случае аппарат продолжает работать по старой программе. Попытку исправить ситуацию, передав на Phoenix новую программу, сделает в среду вечером по Москве второй аппарат – Mars Odyssey. Специалисты NASA пока пытаются разобраться, почему УКВ-передатчик MRO не сработал. В любом случае аппаратура Mars Odyssey пока, кажется, работает без перебоев – как, впрочем, работал до сих пор и MRO.

В любом случае приёмная аппаратура того же MRO и его главная антенна, передающая полученную информацию на Землю, в полном порядке, что позволило земным инженерам принять огромное количество фотографий и показаний приборов Phoenix'а, накопленных с прошлого сеанса связи. Кроме того, MRO отправил и свои собственные фотоснимки марсианского новосёла – его спуска в атмосфере планеты и валяющихся на грунте парашюта и теплового щита, отброшенных при спуске. С орбиты MRO даже удалось разглядеть саму марсианскую лабораторию, однако выглядит она как три размытых точки – по одной на две раскрытые солнечные батареи и основная платформа между ними.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "incutNum": 3,
    "picsrc": "Цветной снимок посадочного модуля Phoenix Mars Lander на поверхности Марса. Обладая развитым воображением, в этих трёх размытых точках можно разглядеть две раскрытые солнечные батареи и расположенную между ними основную платформу космического аппарата. Снимок получен камерой высокого разрешения HiRISE космического аппарата Mars Reconnaissance Orbiter, находящегося на орбите вокруг Красной планеты. // NASA/JPL-Caltech/University of Arizona",
    "repl": "<3>:{{incut3()}}",
    "uid": "_uid_2737656_i_3"
}

Хотя посадка прошла почти идеально, к настоящему моменту стало известно о двух неприятностях. Первая связана с тем, что парашют, на котором спускался Phoenix, отцепился на семь секунд позже, чем планировалось. Из-за этого сам аппарат сел в 30 км к юго-востоку от запланированной точки, на самой границе эллипса, шансы сесть в пределах которого учёные оценивали как 99 из 100. Однако единственный случай из 100 оказался случайным — в месте посадки нет крупных камней, а поверхность идеально ровная, что обеспечит оптимальное снабжение аппарата электроэнергией от солнечных батарей.

Вскоре должна быть устранена и вторая неприятность, касающаяся едва ли не главного инструмента Phoenix'а – его роботизированного манипулятора с совочком для раскопок марсианского грунта. За локоть двухметровой «руки» аппарата краем зацепилось защитное «одеяло», сопровождающее все отправляемые в космос космические аппараты и разматывающееся после их приземления на поверхности другой планеты. После того как его снимут – для этого, конечно, придётся передать на Phoenix команды «пошевелить» локтем – рука будет полностью готова к выполнению своей основной миссии. Инженеры уже сегодня могут попробовать повернуть и распрямить манипулятор.

Как ожидается, первые раскопки рука с совочком проведёт уже к началу следующей недели. По словам проектировщиков Phoenix'а, она может копать достаточно жёсткую почву – испытания проводились в американской Долине смерти. Заинтересовавшие учёных образцы почвы и встречающихся по дороге камней можно будет детально исследовать. Исследовать их можно двумя способами: нагревая до температуры около тысячи градусов по Цельсию в специальных «горшочках» газоанализатора TEGA или растворяя в кюветах с привезённой с Земли водой в анализаторе MECA.

Научная аппаратура Phoenix'а

Для решения основных задач и достижения целей миссии, спускаемый аппарат Phoenix'а несет набор новейших научных приборов. Видеокамеры будут способны исследовать марсианский грунт до масштаба 10 нм (в 1000 раз меньше толщины человеческого волоса), а другие приборы смогут изучить образцы льда и грунта на предмет присутствия органических соединений. Мощный манипулятор прокопает в богатой водяным льдом почве траншею глубиной около метра, что будет снято установленной на нем камерой.

В состав научной аппаратуры входят:

Посадочная камера MARDI позволяет выполнять цветные, стереоскопические и панорамные снимки, позволяющие видеть геологическую структуру Марса и создать цифровые модели поверхности, необходимые для управления манипулятором.

Стереокамера SSI является усовершенствованной копией одноименного прибора станции Mars Polar Lander и камеры аппарата Pathfinder и отличается новым ПЗС-детектором с более высокой разрешающей способностью. Камера SSI располагается на высоте 2 м над поверхностью и имеет три привода: два наводят ее по азимуту и по углу места, а третий вращает колесо с фильтрами.

Задачи SSI: изучить область посадки с точки зрения геологии, составить карты дальностей для обеспечения работы манипулятора, а также провести исследования пыли и облачности путем съемки Солнца и звездного неба. Два объектива камеры будут работать в синем, красном и ближнем инфракрасном диапазоне. Сразу после посадки будет составлена цветная панорама поверхности и стереопанорама с красным фильтром. По стереоскопическим снимкам области «рытья траншеи» будут строиться цифровые модели рельефа, а по многоспектральным изображениям – опознаны местные минеральные вещества. Затем будут сделаны дополнительные мультиспектральные снимки – в количестве, определяемом пропускной способностью радиоканала.

Прибор MECA (Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer, анализатор микроскопии, электрохимии и проводимости), состоит из четырех «влажных камер» для химического исследования образцов, оптического и атомного микроскопов, зонда для исследования теплоты и электропроводности TECP (Thermal and Electrical-Conductivity Probe) и матрицы с индикаторами. Анализатор работает следующим образом. По желобу на передней стороне образцы грунта доставляются к микроскопам, а через четыре отверстия с правой стороны поступают в четыре камеры химической лаборатории. Грунт, попавший в камеру, смачивается и перемешивается, после чего вытекшая из него жидкость подвергается анализу. Каждая из камер имеет 26 датчиков, которые измеряют проводимость грунта, уровень кислотности, окислительно-восстановительный потенциал, температуру и другие параметры, а также концентрации серебра, сульфидов, кадмия, растворенного кислорода и углекислого газа, ионов Cl^-, Br^-, I^-, NO₃^-, ClO₄^-, Na⁺, K⁺, Mg²⁺, NH₄⁺, Ca²⁺.

Термоанализатор TEGA, основанный на принципе дифференциальной сканирующей калориметрии, включает масс-спектрометр MS (Mass Spectrometer) и дифференциальный сканирующий калориметр DSC (Differential Scanning Calorimeter). Идея прибора состоит в нагреве образцов грунта, взятых с восьми различных глубин (в пределах 1 м). При испарении летучих компонентов, включая органику, замеряется энтальпия, связанная с фазовыми переходами. Одновременно масс-спектрометр анализирует летучие компоненты, что позволяет сопоставить их состав и температуру, при которой они образовались. Этот подход считается эффективным при поиске воды, как в форме льда, так и минералогической связанной воды. TEGA может обнаружить лед в концентрации до 0,2% и карбонат кальция (кальцит CaCO₃) в концентрации 0,5%.

В состав метеорологического комплекса MET входят сканирующий лидар (лазерный радар), температурный датчик и датчик давления. Лидар позволит получить данные о толщине приповерхностного слоя атмосферы (в частности, о размещении, структуре и оптических свойствах облаков, туманов и пылевых шлейфов до высоты 20 км) и некоторую информацию о марсианском ветре.

Манипулятор RA и камера RAC – возможно, два основных приборов Phoenix'а. Манипулятор изготовлен из углепластика с алюминиевыми кожухами суставов, имеет 2,35 м в длину и четыре степени свободы. Фактически, это механическая рука, задачей которой будет выкопать траншею во льду глубиной от полуметра до метра и доставить полученные образцы грунта в мини-лаборатории посадочного аппарата. На Земле RA испытывали в Долине Смерти, местности с очень твердым грунтом, где она смогла выкопать за 4 ч траншею глубиной 25 см.

Камера RAC с двумя источниками света. Верхний источник состоит из 36 голубых, 18 зеленых и 18 красных ламп, а нижний – соответственно из 16, 8 и 8 ламп. В состав камеры входят также два мотора: для изменения фокусного расстояния объектива и поднятия и опускания прозрачного пылезащитного кожуха. Максимальное разрешение камеры – 23 микрона на пиксель. Изображение стенок траншеи позволит определить наличие и очередность залегания напластований.

Кстати, выбирать образцы для анализа придётся очень аккуратно – «чудо-горшочков» у космического аппарата всего восемь, а кувшинчиков с водой – четыре штуки, и использовать их можно будет только один раз — чистить ёмкости на Марсе некому. Ко всему прочему, один из восьми горшочков один может понадобиться для анализа образцов земного вещества, которое на специальной керамической подложке проделало вместе с Phoenix'ом путь в 680 миллионов километров от Земли до Марса.

Хотя это означает потерю одного горшочка, необходимость пожертвовать им будет скорее успехом: прибегнут к ней лишь в случае, если анализ марсианского вещества покажет присутствие органических молекул, дабы удостовериться, что они не земного происхождения. Органические молекулы на Марсе в 1970-х годах уже искали аппараты Viking, и результат оказался отрицательным. Однако учёные не отчаиваются: Viking'и приземлялись гораздо ближе к экватору, где постоянное облучение ультрафиолетом разрушает органические молекулы. Возможно, в марсианском заполярье условия окажутся более благоприятными для их сохранения.

Под слоем грунта учёные надеются найти большое количество водяного льда: ещё в 2002 году орбитальные аппараты обнаружили в районе марсианских полюсов, и особенно северного, присутствие большого количества водорода. Предполагается, что залегает он в основном в виде молекул H₂O, смерзшихся в лёд на небольшой глубине.

В отличие от песка, копать лёд совочек манипулятора Phoenix'а уже не сможет – он слишком твёрдый. Тем не менее, с обратной стороны совка есть специальный рашпиль, с помощью которого лёд можно будет соскребать, собирая его впоследствии на ложечку совочка.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "incutNum": 2,
    "picsrc": "Полигональные структуры на поверхности Марса, образованные трещинами в грунте. Предположительно, они свидетельствуют о наличии льда неглубоко под поверхностью. Особый интерес учёных привлёк верхний, резкий край ближнего четырёхугольника - он слишком резок, и, возможно, образовался совсем недавно. Если так, своеобразные эрозионные процессы, приводящие к образованию таких структур, должны продолжаться до сих пор // NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A&M",
    "repl": "<2>:{{incut2()}}",
    "uid": "_uid_2737656_i_2"
}

На то, что лёд в месте посадки Phoenix'а есть, указывает сам ландшафт, а точнее – полигональные структуры, которые учёные увидели уже на самых первых снимках, переданных на Землю Phoenix'ом. На фото видны многочисленные трещины, разбивающие поверхность Марса на неправильной формы многоугольники. Такие трещины учёным хорошо знакомы – на Земле, в районах вечной мерзлоты они встречаются сплошь и рядом. При понижении температуры лёд сжимается, образуя разломы, в которые забивается песок и пыль. При повышении температуры лёд из-за забитости разломов песком и пылью выпирает вверх, и на поверхности появляются многочисленные, очень пологие холмики и кочки.

При этом во влажной Арктике трещины часто заполнены не песком, а льдом – при дальнейшем повышении температуры часть льда растаивает и стекает в разломы. В сухой Антарктике такого нет, и разломы забиты песком. Таким образом, их изучение позволит понять не только нынешний марсианский климат, но и историю его изменения в последние десятки и сотни лет, надеются учёные.

Кстати, долго копать до воды не придётся – лёд, судя по всему, залегает на глубине всего в несколько сантиметров.

На это указывает небольшой размер многоугольников. На Земле их типичные размеры – 20–30 метров. Моделирование ситуации на Марсе показывает, что при глубине залегания льда около десяти сантиметров их типичный размер составит около пяти метров; более того, такие образования даже удавалось разглядеть с борта космических аппаратов, обращающихся вокруг Красной планеты.

Однако характерная длина трещин на фотографиях Phoenix'а – лишь около двух метров. По мнению учёных, это свидетельствует о том, что лёд находится гораздо ближе к поверхности – на глубине несколько сантиметров.

Остаётся надеяться, что проблемы со связью не помешают проверить эту оценку уже в самое ближайшее время. Mars Odyssey попытается передать на Phoenix Mars Lander команды обновлённой программы уже сегодня вечером.