В космических миссиях стараются использовать с пользой буквально все. В случае с марсоходом Perseverance ценными для науки неожиданно оказались даже обломки оборудования, которые были сброшены во время его доставки на Марс.
Когда аппарат миссии «Марс-2020» приближался к планете, он избавился от двух вольфрамовых балластных грузов массой по 77 килограммов. Они использовались для стабилизации аппарата во время полета. Вместе с ними к поверхности отправились и фрагменты перелетной ступени общей массой почти 540 килограммов.
Все это врезалось в Марс и оставило после себя пять кратеров.
Теперь ученые превратили этот случайный «обстрел» планеты в полноценный эксперимент. Его преимущество перед падением обычных метеоритов заключается в том, что характеристики оборудования известны заранее: исследователи точно знают его массу, размеры и условия полета.
С астероидами и метеоритами все гораздо сложнее. Обычно ученые видят уже готовый кратер, но могут лишь приблизительно оценивать свойства объекта, который его создал.
Пять новых кратеров удалось обнаружить на снимках орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter. На более старых фотографиях, сделанных до 2020 года, этих следов не было, а сами кратеры имели характерный вид недавно образовавшихся структур.
Они находятся примерно в 70 километрах к северо-западу от края кратера Езеро — района, где сейчас работает Perseverance и где сохранились следы древней водной среды.
Балласт и обломки врезались в поверхность под очень небольшим углом — около 10 градусов. При этом они попадали в разные типы грунта, в том числе в рыхлый реголит, поэтому оставленные следы заметно различались.
Сопоставив расположение кратеров, размеры выбросов грунта и результаты моделирования, исследователи пришли к выводу, что два из пяти кратеров, вероятнее всего, образовались именно от падения вольфрамовых грузов. Остальные три оставили части перелетной ступени.
Но главным результатом оказались не сами кратеры.
Когда ученые попытались сопоставить их размеры со стандартными расчетами образования ударных воронок, оказалось, что привычные модели плохо описывают произошедшее.
Марсианский грунт оказался значительно слабее, чем предполагали эти модели.
По словам исследователей, стандартные формулы могут ошибаться примерно на порядок, если плотный объект вроде детали космического аппарата врезается под небольшим углом в рыхлую поверхность с низкой плотностью.
Анализ изображений и трехмерное моделирование ударов позволили оценить прочность сцепления грунта примерно в 7 килопаскалей.
Исследователи сравнивают такой материал с довольно рыхлым песчаным грунтом, который можно было бы легко размять пальцами. Полученная оценка согласуется с предыдущими данными марсианского теплового зонда НАСА.
Таким образом, оборудование, которое после выполнения своей задачи должно было просто упасть на поверхность, неожиданно помогло уточнить физические свойства марсианского грунта.
Подобный подход уже применялся и в других космических миссиях. Аппарат «Хаябуса-2», например, намеренно выстрелил снарядом в астероид Рюгу, а миссия ДАРТ специально столкнула аппарат с небольшим спутником астероида, изменив его орбиту.
В будущем ученые надеются использовать похожие методы и для изучения естественных объектов, падающих на Марс. Если удастся наблюдать их вход в атмосферу и восстановить характеристики до столкновения, образовавшиеся кратеры смогут дать дополнительную информацию о свойствах поверхности.
Авторы работы считают, что даже сбрасываемые детали будущих миссий можно намеренно превращать в небольшие ударные эксперименты.
Получается, что для исследования другой планеты иногда достаточно не только аккуратно посадить на нее научный прибор, но и точно знать, что произойдет, если что-нибудь на нее уронить.
Исследование опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.
