Марсіанська наукова лабораторія: марсохід «К’юріосіті» НАСА мандрує ландшафтом Марса, шукаючи ознаки життя та вивчаючи унікальне середовище Червоної планети. Станом на 2 серпня 2022 року марсохід пройшов 17,64 милі (28,39 кілометра).
Що таке Марсіанська наукова лабораторія марсохід «К’юріосіті»?
Curiosity був запущений на борту ракети Atlas V з космодрому на мисі Канаверал, штат Флорида, 26 листопада 2011 року і приземлився 5 серпня 2012 року після восьми місяців і 10 днів польоту до Червоної планети.
Марсіанська наукова лабораторія марсохід К’юріосіті є частиною місії Марсіанської наукової лабораторії НАСА, яка випробовувала новий метод посадки. Космічний апарат спускався на парашуті. а потім його посадочна система вистрілила ракетами і зависла, коли марсохід вже опускався на поверхню. Подібний процес посадки повторився у лютому 2021 року, коли марсохід Perseverance прибув на Марс.
За десять років дослідження Червоної планети “К’юріосіті” пройшов шлях від кратера Гейла до Еоліс-Монс (Гостра гора). Під час своїх подорожей марсохід знайшов численні докази минулих водних і геологічних змін, а також змін клімату.
Найкращі фільми про Марс: фантастичні та документальні топи
Марсохід «К’юріосіті»: розмір і швидкість
“К’юріосіті” вирізняється з-поміж інших космічних апаратів своїми розмірами: Curiosity має розмір невеликого позашляховика. Його довжина – 9 футів 10 дюймів, ширина – 9 футів 1 дюйм (3 м на 2,8 м), а висота – близько 7 футів (2,1 м). Важить він 2,000 фунтів (900 кілограмів). Колеса К’юріосіті мають діаметр 20 дюймів (50,8 см).
Інженери Лабораторії реактивного руху НАСА спроектували марсохід так, щоб він міг переїжджати перешкоди висотою до 25 дюймів (65 сантиметрів) і проходити близько 660 футів (200 метрів) на день.
Енергію марсохід отримує від багатомісійного радіоізотопного термоелектричного генератора, який виробляє електроенергію з тепла радіоактивного розпаду плутонію-238.
Марсіанська наукова лабораторія – наукові цілі
За даними NASA, Curiosity має чотири основні наукові цілі на підтримку програми агентства з дослідження Марса:
- Визначити, чи було коли-небудь життя на Марсі.
- Охарактеризувати клімат Марса.
- Охарактеризувати геологію Марса.
- Підготуватися до дослідження Марса людиною.
Ці цілі тісно пов’язані між собою. Наприклад, розуміння сучасного клімату Марса також допоможе визначити, чи можуть люди безпечно досліджувати його поверхню. Вивчення геології Марса допоможе вченим краще зрозуміти, чи був регіон поблизу місця посадки Curiosity придатним для життя.
Щоб допомогти краще досягти цих великих цілей, NASA розбило наукові цілі на вісім менших завдань, починаючи від біології і закінчуючи геологією і планетарними процесами.
Гора Олімп на Марсі: найвища в Сонячній системі
Якими інструментами володіє марсохід?
На підтримку науки на борту Curiosity є набір інструментів для кращого вивчення навколишнього середовища. Сюди входять:
- Камери, які можуть фотографувати ландшафт або мінерали великим планом: Mast Camera (Mastcam), Mars Hand Lens Imager (MAHLI) і Mars Descent Imager (MARDI).
- Спектрометри для кращої характеристики складу мінералів на поверхні Марса: Рентгенівський спектрометр альфа-частинок (APXS), камера Chemistry & Camera (ChemCam), прилад для рентгенівської дифракції/рентгенівської флуоресценції в хімії та мінералогії (CheMin) і набір інструментів для аналізу зразків на Марсі (SAM).
- Детектори радіації, що дозволяють визначити рівень радіації на поверхні, що допомагає вченим зрозуміти, чи можуть люди досліджувати її – і чи можуть там вижити мікроби. Це детектор оцінки радіації (RAD) та динамічний альбедо нейтронів (DAN).
- Екологічні датчики для вивчення поточної погоди. Це станція моніторингу навколишнього середовища Rover (REMS).
- Атмосферний датчик під назвою Mars Science Laboratory Entry Descent and Landing Instrument (MEDLI) – він в основному використовувався під час посадки.
Складна посадка марсохода Curiosity
Космічний апарат прибув на Марс 6 серпня 2012 року після сміливої посадки, яку НАСА охрестило “Сім хвилин жаху”. Через вагу Curiosity, NASA вирішило, що попередній метод посадки з використанням мішків з землею, ймовірно, не спрацює. Замість цього марсохід пройшов через надзвичайно складну послідовність маневрів, щоб приземлитися.
Від вогняного входу в атмосферу потрібно було розгорнути надзвуковий парашут, щоб сповільнити космічний апарат. Представники НАСА заявили, що парашут повинен був витримати вагу 65 000 фунтів (29 480 кг), щоб зупинити падіння космічного корабля на поверхню.
Чому NASA в захваті від цих дивних марсіанських візерунків
Під парашутом MSL відпустив нижню частину свого теплозахисного екрану, щоб він міг зафіксувати радар на поверхні і визначити свою висоту. Парашут міг лише сповільнити MSL до 200 миль/год (322 км/год), що було занадто швидко для приземлення. Щоб вирішити цю проблему, інженери розробили конструкцію, яка відсікала парашут і використовувала ракети для завершальної частини приземлення.
Співробітники НАСА напружено спостерігали за спуском марсохода по телебаченню в прямому ефірі. Коли вони отримали підтвердження, що “К’юріосіті” в безпеці, інженери застрибали на радощах.
Цікаві факти про Марс: червона планета відкриває обличчя
Як “К’юріосіті” шукає ознаки життя?
Марсохід “К’юріосіті” може бурити отвори для дослідження марсіанських порід та аналізу їхнього складу.
Марсохід має кілька інструментів для пошуку придатності для життя. Серед них – експеримент, який бомбардує поверхню нейтронами, що сповільнюються при зустрічі з атомами водню – одного з елементів води.
7-футова рука Curiosity може брати зразки з поверхні і обробляти їх всередині марсохода, вдихаючи гази, що виходять звідти, і аналізуючи їх на предмет підказки, як сформувалися гірські породи і ґрунт.
Інструмент “Аналіз зразків Марса”, якщо він знайде ознаки органічного матеріалу, зможе перевірити це ще раз. На передній панелі “К’юріосіті” під кришками з фольги знаходяться кілька керамічних блоків, наповнених штучними органічними сполуками.
Curiosity може просвердлити кожен з цих блоків і помістити зразок у прилад, щоб виміряти його склад. Потім дослідники побачать, чи з’являться органічні речовини, яких не повинно було бути в блоці.
Камери високої роздільної здатності, що оточують марсохід, роблять знімки під час його руху, надаючи візуальну інформацію, яку можна порівняти з навколишнім середовищем на Землі. Це було використано, наприклад, коли “К’юріосіті” знайшов докази наявності русла струмка.
У вересні 2014 року “К’юріосіті” прибув до місця свого наукового призначення, гори Шарп (Aeolis Mons), невдовзі після того, як науковий огляд НАСА показав, що марсохід повинен менше їздити і більше шукати придатні для життя місця. Зараз він ретельно оцінює шари на схилі, коли рухається вгору. Мета полягає в тому, щоб побачити, як змінився клімат Марса від вологого минулого до більш сухих, кислотних умов сьогодення.
“Я думаю, що основна рекомендація групи полягає в тому, що ми повинні менше їздити і більше бурити”, – сказав тоді під час прес-конференції науковець проекту “К’юріосіті” Джон Ґротцінґер (John Grotzinger). “Рекомендації огляду і те, що ми хочемо зробити як наукова команда, збігаються, тому що ми прибули на гору Шарп”.
Докази життя – органічні молекули і метан
Основна місія “К’юріосіті” – визначити, чи є Марс придатним для життя. Хоча марсохід не призначений для пошуку самого життя, на його борту є кілька інструментів, які можуть принести інформацію про навколишнє середовище.
На початку 2013 року вчені майже зірвали джекпот, коли марсохід передав інформацію, яка показала, що в минулому на Марсі були умови, придатні для життя.
Порошок з перших зразків, отриманих “К’юріосіті”, містив елементи сірки, азоту, водню, кисню, фосфору і вуглецю, які вважаються “будівельними блоками” або фундаментальними елементами, що можуть підтримувати життя. Хоча це не є доказом існування життя як такого, знахідка все одно дуже схвилювала вчених, які брали участь у місії.
“Фундаментальне питання для цієї місії полягає в тому, чи міг Марс підтримувати придатне для життя середовище”, – заявив Майкл Мейєр, провідний науковець Програми дослідження Марса НАСА. “З того, що ми знаємо зараз, відповідь – так”.
Вчені також виявили величезний сплеск рівня метану на Марсі наприкінці 2013 та на початку 2014 року, на рівні близько 7 частин на мільярд (порівняно зі звичайними 0,3-0,8 частин на мільярд). Це стало визначною знахідкою, оскільки за певних обставин метан є індикатором мікробного життя. Але він також може вказувати на геологічні процеси.
Curiosity також зробив першу остаточну ідентифікацію органіки на Марсі, про що було оголошено в грудні 2014 року. Органічні речовини вважаються будівельними блоками життя, але не обов’язково вказують на існування життя, оскільки вони також можуть бути створені в результаті хімічних реакцій.
“Хоча команда не може зробити висновок, що в кратері Гейла існувало життя, це відкриття показує, що давнє середовище пропонувало запас відновлених органічних молекул для використання в якості будівельних блоків для життя і джерела енергії для життя”, – заявили тоді в NASA.
Перші результати, оприлюднені на Конференції з місячних і планетарних наук у 2015 році, показали, що вчені знайшли складні органічні молекули в марсіанських зразках. У 2018 році результати, отримані завдяки роботі Curiosity, додали ще більше доказів того, що життя на Марсі можливе.
Одне дослідження описало відкриття більшої кількості органічних молекул у породах віком 3,5 мільярда років, а інше показало, що концентрація метану в атмосфері змінюється сезонно. (Сезонні зміни можуть означати, що газ виробляється живими організмами, але остаточних доказів цього поки що немає).
У січні 2022 року вчені оголосили, що марсохід знайшов на Червоній планеті цікаві органічні сполуки. Ці сполуки можуть бути ознаками давнього життя на Марсі, але для перевірки цієї гіпотези потрібно ще багато роботи.
Що ще шукає Марсіанська наукова лабораторія марсохід «К’юріосіті»?
Окрім пошуку придатності для життя, “К’юріосіті” має на борту й інші інструменти, призначені для того, щоб дізнатися більше про навколишнє середовище. Серед цих цілей – безперервний запис спостережень за погодою і радіацією, щоб визначити, наскільки місце буде придатним для можливої людської місії.
Детектор оцінки радіації Curiosity працює протягом 15 хвилин щогодини, щоб виміряти рівень радіації на землі і в атмосфері. Вчені, зокрема, зацікавлені у вимірюванні “вторинних променів” або випромінювання, яке може генерувати частинки нижчої енергії після того, як воно потрапляє на молекули газу в атмосфері.
Гамма-промені або нейтрони, що утворюються в результаті цього процесу, можуть становити небезпеку для людини. Крім того, ультрафіолетовий датчик, закріплений на палубі К’юріосіті, безперервно відстежує радіацію.
У грудні 2013 року НАСА визначило, що рівні радіації, виміряні Curiosity, є прийнятними для майбутньої місії на Марс з екіпажем. Місія з 180 днями польоту на Марс, 500 днями перебування на поверхні і 180 днями повернення на Землю створить дозу опромінення в 1,01 зіверт, як визначив детектор оцінки радіації “К’юріосіті”.
Загальний ліміт для астронавтів Європейського космічного агентства становить 1 зіверт, що пов’язано з 5-відсотковим збільшенням ризику смертельного раку протягом життя людини.
Станція моніторингу навколишнього середовища Rover вимірює швидкість вітру і визначає його напрямок, а також температуру і вологість навколишнього повітря. До 2016 року вчені змогли побачити довгострокові тенденції в атмосферному тиску та вологості повітря. Деякі з цих змін відбуваються, коли зимові полярні шапки з вуглекислого газу тануть навесні, скидаючи величезну кількість вологи в повітря.
У червні 2017 року NASA оголосило, що Curiosity отримав нове оновлення програмного забезпечення, яке дозволить йому самостійно обирати цілі. Оновлення під назвою “Автономна розвідка для збору наукових даних” (AEGIS) стало першим випадком застосування штучного інтелекту на далекому космічному апараті.
На початку 2018 року Марсіанська наукова лабораторія марсохід «К’юріосіті» надіслав фотографії кристалів, які могли утворитися з давніх озер на Марсі. Існує кілька гіпотез щодо цих особливостей, але одна з них полягає в тому, що вони утворилися після того, як солі сконцентрувалися в озері з водою, що випаровувалася. (Деякі інтернет-чутки припускали, що ці особливості були ознаками життя, що зарилося в землю, але НАСА швидко відкинуло цю гіпотезу на основі їхніх лінійних кутів – ознаки, яка дуже схожа на ріст кристалів).
Випробування для марсоходу
Випари від експерименту з “мокрої хімії”, наповнені рідиною під назвою MTBSTFA (N-метил-N-трет-бутилдиметилсиліл-трифторацетамід), забруднили газоаналізатор невдовзі після приземлення К’юріосіті. Оскільки вчені знали, що зібрані зразки вже вступали в реакцію з парою, вони врешті-решт розробили спосіб пошуку і збереження органіки після вилучення, збору та аналізу пари.
У “К’юріосіті” стався небезпечний комп’ютерний збій всього через шість місяців після посадки, через який марсохід був лише за годину від того, щоб назавжди втратити зв’язок із Землею, як заячвило НАСА у 2017 році. Ще один короткий збій у 2016 році ненадовго зупинив наукову роботу, але марсохід швидко відновив свою місію.
Через кілька місяців після посадки НАСА помітило, що пошкодження коліс марсохода з’являються набагато швидше, ніж очікувалося. До 2014 року контролери внесли зміни в маршрут марсохода, щоб сповільнити появу вм’ятин і дірок.
“Вони отримують пошкодження. Це несподіванка, яку ми отримали наприкінці минулого року”, – сказав Джим Еріксон, керівник проекту Curiosity в Лабораторії реактивного руху НАСА (JPL) в Пасадені, штат Каліфорнія, в інтерв’ю в липні 2014 року. “Ми завжди очікували, що під час руху отримаємо кілька дірок у колесах. Але те, що ми побачили, стало для нас несподіванкою”.
У лютому 2015 року НАСА вперше застосувало нову технологію буріння на горі Шарп, щоб розпочати роботи на більш низькому рівні, що є необхідною умовою для роботи з м’якими породами в деяких частинах регіону.
Інженери мали механічні проблеми зі свердлом Curiosity, починаючи з 2016 року, коли двигун, з’єднаний з двома стабілізаційними стійками на свердлі, перестав працювати. NASA вивчило кілька альтернативних методів буріння, і 20 травня 2018 року дриль отримав перші зразки за більш ніж 18 місяців. У 2020 році “К’юріосіті” відійшов після чергового збою, коли він втратив орієнтацію на півдорозі під час виконання останнього набору завдань.
Стійкість марсохода свідчить про його надійну конструкцію та працьовитість науковців, які беруть участь у місії. Завдяки цьому марсохід продовжив свою первинну місію, яка тривала два земних роки, і продовжує досліджувати планету через 10 років після приземлення.
Джерело: https://www.space.com
