Opportunity: конец прекрасной эпохи

Среда, 13 февраля 2019 года, стала роковой для Opportunity. NASA прекратило попытки связаться с марсоходом, который с лета не подавал признаков жизни. Таким образом эпоха Opportunity завершилась. Марсоход, отправленный на Красную планету всего на 3 месяца, проработал на ней целых 15 лет. «Поиск» вспомнил главные вехи этого славного пути.

«МАРСИАНСКАЯ» ГОНКА

Конец 60-х – начало 70-х годов ХХ века прошло под знаком «космического» противостояния СССР и США. После «лунной» гонки, победа в которой досталась американцам, наступила пора «марсианского» соревнования. И здесь поначалу лидерство захватил Советский Союз. В декабре 1971 года межпланетная станция «Марс-3» совершила первую в истории мягкую посадку на поверхность Красной планеты.

Правда, аппарат, хоть и стал первым покорителем Красной планеты, продержался на связи всего 15 секунд. Подвела погода: на Марсе неожиданно разразилась грандиозная пылевая буря! В результате первый в мире марсоход ПрОП-М («Прибор оценки проходимости – Марс») так и не смогли привести в действие. Впрочем, неудача была практически предрешена: слишком мало ещё было сведений о реальном состоянии поверхности Марса.

Добыть их удалось лишь в марте 1974 года – благодаря советской межпланетной станции «Марс-6». Её спускаемый аппарат провёл первые в истории прямые измерения состава марсианской атмосферы, её температуры и давления – и передал эту информацию учёным. Однако программа миссии не была выполнена: аппарат, судя по всему, разбился при посадке – связь с ним была потеряна буквально в последний момент…

После этого у советских конструкторов началась чёрная полоса. Миссия «Марса-7» завершилась полным провалом: из-за ошибки в расчёте траектории спускаемый аппарат пролетел в 1400 километрах от поверхности Марса! После этого интерес к Красной планете у руководства СССР поугас… Следующий проект – по доставке на Землю марсианского грунта: «Марс-79» – был в ноябре 1977 года признан неудачным и закрыт. Все макеты и лётные образцы уничтожили.

У американцев, впрочем, тоже не всё складывалось гладко! В мае 1971 года погибла марсианская станция «Маринер-8» – из-за аварии ракеты-носителя (всего через 11 минут после старта). Однако в июле 1976 года NASA улыбнулась удача: спускаемый аппарат «Викинг-1» совершил мягкую посадку на поверхность планеты и проработал на Марсе до ноября 1982 года, собрав за это время немало ценных сведений. Однако его местоположение всё это время оставалось стационарным, что, конечно, не вполне удовлетворяло запросам исследователей…

НОВЫЕ ГОСТИ

Наконец, в июле 1997 года на поверхности Марса появился первый «подвижный» гость с Земли – марсоход Sojourner («Пришелец»).

Планировалось, что аппарат проработает на Красной планете не больше недели – однако он трудился три с лишним месяца! Правда, проехал «Пришелец» за это время всего 100 метров… Но даже эта спринтерская дистанция позволила существенно расширить наши знания о Марсе.

Благодаря успеху миссии «Пришельца» в следующем, XXI веке решено было отправить на Красную планету ещё двух «марсиан»: Opportunity и опередивший его на три недели Spirit. Названия этих аппаратов переводятся соответственно «Возможность» и «Дух» – и дала им эти имена (по иронии судьбы) девочка из России…

9-летняя Софи Коллиз родилась в Сибири, но затем её удочерила семья из Аризоны: «Я жила в приюте. Там было темно, холодно и одиноко. Ночью я разглядывала звёзды в небе – и надеялась, что однажды смогу улететь». По словам девочки, Америка дала ей дух и возможность – и именно так она предложила назвать марсоходы. Неудивительно, что её заявка победила.

Spirit проработал на Красной планете 6 лет и проехал за это время почти 8 километров – гигантский шаг вперёд по сравнению с предшественником! Однако Opportunity значительно превзошёл и это достижение: пройденная им дистанция составила 45 километров… Таким образом он установил рекорд дальности передвижения по поверхности внеземных объектов – предыдущее достижение (42,1 км) принадлежало советскому «Луноходу-2». Однако то достижение продержалось более 40 лет – посмотрим, сколько продержится рекорд Opportunity…

КАК УСТРОЕН МАРСОХОД

Весил Opportunity 185 килограммов – меньше, чем обычный мотоцикл! И при этом у него было не два колеса, а целых шесть. Источником питания служили мощные солнечные батареи.

Также марсоход снабдили всем необходимым для проведения полноценных геологических изысканий: это инструменты для дробления камней; спектрометры, позволяющими определять химический состав образцов (в том числе рентгеновский спектрометр альфа-частиц) и пр.

«Глазами» марсохода стали его панорамные и навигационные камеры. Они же оказались и своего рода «видеорегистраторами»: за годы работы Opportunity на Землю было передано 217 тысяч фотографий марсианских пейзажей! Конечно, всю эту информацию марсоход передавал не напрямую – в качестве ретранслятора он использовал орбитальный аппарат «Марс Одиссей».

Ну а «сердце» марсохода – это, конечно, бортовой компьютер, аккумулирующий информацию и передающий её на Землю. Поскольку в случае Opportunity базовым принципом инженеров было «ничего лишнего», на марсоход установили т.н. «одноплатный» компьютер (RAD6000) – это когда микропроцессор, оперативная память и другие необходимые для работы модули установлены максимально компактно: на одной печатной плате!

128 мегабайт «оперативки», 256 мегабайт флэш-памяти – по современным меркам это несерьёзно… Однако RAD6000 разрабатывался в конце 90-х – и для своего времени был весьма мощным! Да и трудиться ему предстояло не в офисе, а на другой планете (в «недружелюбной» среде)… Так что его высокая стоимость – порядка 300 тысяч долларов – была вполне оправдана.

Чтобы сберечь бортовой компьютер марсохода от радиации и суточных перепадов температур (ночью на Марсе «холодает» до -100ºС), блок с электроникой обложили золотом: в прямом смысле! Драгоценное покрытие позволяло удерживать накопленное за день тепло – а в качестве дополнительной термоизоляции использовали уникальный аэрогель, получивший (в силу своих свойств) название «твёрдый дым».

Впрочем, и этого было недостаточно, чтобы марсоход не замерзал во время ночёвок. Поэтому дополнительно были задействованы несколько радиоизотопных обогревателей, в каждом из которых содержалось почти три грамма диоксида плутония. Радиоактивный материал поместили в надёжный защитный корпус, чтобы снизить риск загрязнения планеты в случае аварии марсохода.

МЯГКОЙ ПОСАДКИ!

На Марс Opportunity доставила ракета-носитель «Дельта-2». Однако главная сложность была в том, чтобы обеспечить мягкую посадку марсохода на поверхность Красной планеты.

Ведь в марсианскую атмосферу спускаемый аппарат вошёл на скорости почти 20000 км/час – чтобы посадка и в самом деле вышла мягкой, в ходе снижения ему необходимо было «замедлиться» как минимум в 1000 раз!

Эту задачу решили с помощью специально разработанного масштабного парашюта, состоящего из 24 ячеек. Кроме того, использовались «подушки безопасности», выполненные из очень прочного синтетического материала. Дополнительную мягкость спуска обеспечили реактивные двигатели посадочного модуля – они же препятствовали раскачиванию аппарата в ходе приближения к поверхности Красной планеты: на Марсе дуют очень сильные ветра.

ЖИЗНЬ НА МАРСЕ

25 января 2004 года Opportunity совершил успешную посадку в кратере Игл на плато Меридиана (которое – как выяснилось в ходе миссии – когда-то было дном древнего океана). Как выразился по этому поводу один из сотрудников NASA (видимо, увлекающийся гольфом): «В лунку с первого удара!».

К концу апреля, на 95-й сол (марсианские сутки; по продолжительности – чуть больше земных) марсоход достиг кратера Эндьюранс и следующие полгода занимался его изучением. А на Новый год Opportunity преподнёс учёным грандиозный подарок – в начале января 2005-го им был исследован первый в истории освоения космического пространства метеорит, найденный на другой планете (если не считать двух метеоритов, ранее обнаруженных на Луне).

Однако в конце апреля 2005 года случилась беда: марсоход забуксовал в песчаной дюне, на которую попытался заехать! Четыре его колеса основательно зарылись в песке. Кстати, подобная неприятность «погубила» и Spirit…

Чтобы спасти марсоход, в NASA смоделировали ситуацию и проанализировали возможное поведение марсианского песка. И лишь тщательно всё взвесив, специалисты начали осторожно двигать колёса марсохода: сантиметр за сантиметром… В итоге из песчаной ловушки удалось вырваться – однако операция по спасению Opportunity заняла целых полтора месяца!

Выбравшись на твёрдый грунт, марсоход продолжил своё путешествие – он отправился на юг, к кратеру Эребус. А чтобы избежать в дальнейшем повторения инцидента, учёные разработали специальную программу контроля пробуксовки: как только колёса начинали «скользить» по поверхности, привод автоматически блокировался – и марсоход искал объездной маршрут.

ПРЕОДОЛЕВАЯ ТРУДНОСТИ

Ещё в июне 2013 года руководитель проекта Джон Каллас заявил: «Марсоход находится во враждебной среде, и в любой момент может произойти катастрофический сбой – поэтому для нас каждый день как подарок».

Сбоев за это время и в самом деле было немало! Уже на 2-й сол у марсохода возникли проблемы с манипулятором… Оказалось, что обогреватель одного из его «суставов» зафиксировался во включённом положении – таким образом манипулятору грозил перегрев, и марсоход имел все шансы остаться без своей «руки»! К счастью, в Opportunity имелся встроенный предохранитель, работающий по принципу термостата: когда сустав манипулятора становился чересчур горячим, он принудительно отключал обогрев. На ночь обогреватель снова включался…

Однако с наступлением марсианской зимы всё изменилось. Солнце уже не поднималось достаточно высоко над горизонтом, чтобы напитать батареи марсохода – и пришлось войти в энергосберегающий режим, отключив ночной обогрев. В результате из-за значительных суточных перепадов температур  «сустав» всё-таки вышел из строя… После этого манипулятор всё время находился в развёрнутом состоянии: велика была опасность, что если свернуть его (например, на ночь), развернуть утром уже не получится.

Проблемами с манипулятором дело не ограничилось! Были также отмечены скачки напряжения в механизме правого переднего колеса… Вышел из строя эмиссионный спектрометр – и т.д. В 2007 году марсоходу довелось пережить грандиозную пылевую бурю – она продлилась больше двух недель…  Поднявшиеся пыль и песок заблокировали 99% солнечного света, поступающего на поверхность Марса. Марсоход впал в спячку – и имелся серьёзный риск, что он уже не «проснётся». Но тогда всё обошлось!

Opportunity вообще удивил своих создателей – подчас ему просто невероятно везло… К примеру, согласно предварительным расчётам, солнечные батареи марсохода должна была через несколько месяцев полностью запорошить марсианская пыль. Однако «союзником» марсохода неожиданно оказались сильные ветра: они регулярно очищали его батареи!

КОНЕЦ ДОРОГИ

Но в июне 2018 года Opportunity столкнулся с бурей уже планетарного масштаба: охваченная ею площадь была сопоставима с территорией Северной Америки! После этого марсоход остановился и замолчал.

В последующие семь месяцев NASA предпринимало неоднократные попытки его реанимировать – но восстановить связь так и не удалось… А в январе 2019 года в непосредственной близости от Opportunity разразилась новая песчаная буря – и стало ясно, что марсоход потерян. Последняя (неудачная) попытка связаться с ним состоялась 12 февраля, и на следующий день было официально объявлено о завершении миссии.

https://youtu.be/t4Mc71GjRnU

ИТОГИ МИССИИ

В миссию Opportunity входило проведение масштабных геологических исследований поверхности планеты: Opportunity должен был провести химический анализ почвы и составить классификацию марсианских минералов. Но главное – ответить на вопрос: имелась ли на Марсе вода? Ведь если да – вероятней всего, когда-то здесь была и жизнь…

Opportunity установил совершенно определённо: да, вода на Марсе была! Причём пресная – то есть вполне пригодная для существования живых организмов. Правда, текли марсианские реки, судя по всему, миллионы (а то и миллиарды) лет назад…

Хотя формально миссия Opportunity завершена, физически марсоход скорей всего продолжает своё существование! Но по прогнозам экспертов со временем он будет полностью засыпан марсианской пылью. Впрочем, это случится ещё нескоро – и если в ближайшие несколько десятилетий (как и планируется) человечество совершит пилотируемый полёт на Марс, Opportunity реально разыскать и даже вернуть на Землю: в качестве музейного экспоната, например…

Александр Крастошевский