Четверг, 22 февраля, 2024

16+

Первая межпланетная эстафета: NASA и ESA планируют доставку образцов с Марса

Время на чтение 7 мин.

NASA и ESA разрабатывают миссию для первой в истории доставки образцов марсианского материала на Землю для детального изучения в лабораторных условиях. Марсоход Perseverance, работающий на красной планете с 2021 года, — лишь первый этап этой длительной международной межпланетной эстафеты. Задача ровера — собирать и хранить образцы на Марсе. Но как их планируют доставить на Землю?

Сценарий миссии

Хотя Perseverance уже собирает образцы марсианской породы и складывает их в себя, а также в резервное хранилище в кратере Езеро, остальные детали миссии все еще разрабатываются. Планируется, что посадочный модуль NASA сядет на Марс в районе кратера Езеро и останется на месте в ожидании, когда в него загрузят коллекцию образцов марсианской породы, уже собранных и запечатанных ровером Perseverance.

Посадочный модуль миссии Mars Sample Return станет первым в истории человечества аппаратом, который доставит с собой на другую планету ракету, а также два вертолета, которые помогут достичь цели мисси. Когда образцы будут доставлены на модуль, взлетный аппарат стартует с красной планеты и доставит груз на орбиту Марса. Там он встретится с орбитальным аппаратом разработки ESA, который привезет образцы Землю. Два вертолета для сбора образцов — модифицированные версии Ingenuity, который сейчас работает в тандеме с Perseverance, — будут служить резервными доставщиками пробирок с образцами на посадочный модуль, если ровер выйдет из строя.

Первая межпланетная эстафета: NASA и ESA планируют доставку образцов с Марса
Посадочный модуль. Изображение: NASA

Кроме того, на посадочном модуле будет установлен разработанный ESA манипулятор для загрузки контейнеров с образцами во взлетный аппарат.

Близнецы Ingenuity

Вертолеты для сбора образцов созданы по образцу чрезвычайно успешного марсианского вертолета Ingenuity, доставленного на красную планету вместе с Perseverance. Эти аппараты станут запасным способом сбора образцов грунта. Хотя уже сейчас Perseverance собрал разнообразный набор образцов и именно марсоход планируется в качестве основного метода их доставки на посадочный модуль, за несколько лет, которые пройдут до прибытия обратного транспорта, всякое может случиться.

Первая межпланетная эстафета: NASA и ESA планируют доставку образцов с Марса
Полет вертолета над поверхностью Марса. Изображение: NASA

Поэтому вертолетам для сбора образцов, в отличие от Ingenuity, добавили колеса и возможность передвигаться по поверхности. Таким образом они смогут при необходимости забрать запасные контейнеры с грунтом, которые Perseverance оставил на поверхности Марса, и транспортировать их на посадочный модуль.

Пусть вертолеты удорожают и усложняют миссию, все же они обеспечат наилучшие шансы на успешную доставку на Землю марсианских горных пород и почвы.

На взлет!

Mars Ascent Vehicle (MAV) — это легкая ракета, которая доставит капсулу с образцами на орбиту Марса. MAV станет первой ракетой, когда-либо запущенной с поверхности другой планеты.

Ракета и капсула для образцов отправятся на Марс внутри посадочного модуля и останутся на его борту до тех пор, пока не будут загружены образцами и готовы к запуску. Как только капсула достигнет орбиты Марса, орбитальный аппарат возвращения на Землю (Earth Return Orbiter — ERO) захватит его и поместит в надежный защитный зонд для безопасного приземления.

Первая межпланетная эстафета: NASA и ESA планируют доставку образцов с Марса
Старт ракеты с Марса. Изображение: NASA

ERO, разрабатываемый ESA, станет первым межпланетным космическим кораблем, который захватит объект на орбите вокруг другой планеты и совершит полный полет до Марса и обратно. Это также будет самый большой аппарат, когда-либо выходивший на орбиту красной планеты.

Поймай, если сможешь

ERO должен обнаружить, пересечься и захватить капсулу размером с волейбольный мяч, запущенную с поверхности Марса. Все эти маневры будут осуществляться автономно на расстоянии около 50 миллионов километров от Земли.

Первая межпланетная эстафета: NASA и ESA планируют доставку образцов с Марса
Так может выглядеть контейнер для образцов. Изображение: NASA

Как только орбитальный аппарат завершит сближение с марсианской ракетой, он выполнит маневр по захвату капсулы с образцами с помощью разработанной NASA системы захвата, удержания и возврата (CCRS), расположенной на верхней уровне ERO. Для этого аппарат оснастят высокопроизводительными камерами, которые смогут увидеть капсулу на орбите Марса с расстояния более тысячи километров. После обнаружения она будет постоянно отслеживаться с помощью камер и лидаров, вплоть до захвата CCRS, которая безопасно поместит капсулу в зонд, предназначенный для посадки на Землю (Earth Entry System — EES).

CCRS также обеспечит тщательную стерилизацию внешней части контейнера и запечатывание его внутри EES, чтобы сохранить образцы максимально изолированными и избежать возможного заражения веществами не с Марса.

На дорогу к Марсу и описанные выше манипуляции орбитальный аппарат потратит три года. После этого он сбросит основные элементы CCRS, все еще находясь на орбите вокруг Марса, чтобы уменьшить собственную массу. После этого ERO начнет двухлетний полет обратно на Землю.

Примерно за неделю до прибытия на Землю после проверки всех систем ERO войдет в фазу возвращения на Землю. Когда орбитальный аппарат окажется в трех днях пути от Земли, EES отделится от космического корабля и направится по рассчитанной траектории входа, чтобы приземлиться в заранее определенное место. После отделения ERO выполнит серию маневров, чтобы выйти на орбиту вокруг Солнца и навсегда покинуть Землю.

Слишком дорого и сложно?

Контейнер с ценными марсианскими образцами доставят в специализированный центр обработки проб, где они будут подготовлены к исследованию ведущими учеными и лабораториями со всего мира. Возможно, наконец мы ответим на вопрос, есть (была ли) жизнь на Марсе. По крайней мере, органические молекулы на нашем соседе точно имеются.

Впрочем, реализация этой безусловно интересной миссии, к сожалению, находится под вопросом. По первоначальному плану она должна была начаться в 2028 году, и к 2033 году привезти кусочек Марса на Землю. Но в 2023 году NASA раскритиковали за огромную стоимость проекта — за время разработки она выросла с 4,4 до 8–9 миллиардов долларов. Запуск, операционные расходы на пятилетний полет и строительство лаборатории для образцов доводят стоимость до 10 миллиардов.

В ноябре агентство сначала заявило, что поставило миссию на паузу, чтобы проработать варианты сокращения бюджета, а затем и вовсе поставило вопрос о ее отмене. Подобное решение означало бы потерю сотен рабочих мест в Калифорнии, где расположена отвечающая за Mars Sample Return Лаборатория реактивного движения, и десятилетий научных изысканий. Поэтому шесть сенаторов и конгрессменов от Калифорнии в свою очередь раскритиковали решение об отказе или сокращении миссии. Законодатели, кроме того, упирают на то, что Китай собирается реализовать аналогичную миссию — и если она закончится успехом, это станет ударом по престижу США.

Пока NASA ждет окончательного решения парламента по своему будущему бюджету, судьба Mars Sample Return остается неизвестной.

Оставьте ответ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя здесь