У «Дома» ровер пережидал, пока операторы и специалисты на Земле отпразднуют Рождество, снимал круговую панораму телеобъективом MastCam100 и вел детальную съемку неземного ландшафта. 3-4 января Curiosity продвинулся примерно на 3 м к северо-западу - к извилистой цепочке из темных камней, названной Snake River. «Это еще одна загадка, - прокомментировал находку Гротцингер. - Она пересекает окружающие камни и, по-видимому, сформировалась после отложения пересекаемого слоя». Объект был немедленно «обстрелян» лазерным спектрометром ChemCam.

Snake River

МАРСОХОД CURIOSITY

    Чуть левее была выбрана мишень для обработки вращающейся щеткой DRT из комплекта инструментов на манипуляторе марсохода - плоская каменная плитка Ekwir_l. В 150-й сол (6-7 января) на ней появилось округлое светлое пятно размером 47x62 мм. С помощью микрокамеры на сошлифованной поверхности удалось разглядеть трещины, ямки, темные включения диаметром до 1 мм и светлые прожилки. После съемки был проведен сеанс измерений спектрометром APXS.

Плоская каменная плитка Ekwir_l

МАРСОХОД CURIOSITY

    За два следующих дня ровер продвинулся еще немного на юг, чтобы подробнее ознакомиться со «змейкой». С 10 по 15 января ее и соседние камни исследовали с помощью APXS, MAHLI и ChemCam.
    15 января NASA объявило план дальнейшей работы. Плоский участок в западном углу Йеллоунайф-Бей, в пяти метрах от текущего положения ровера, был выбран для забора первого образца скальной породы с помощью буровой установки PADS (Powder Acquisition Drill System - система бурения с отбором размельченного материала). Эту плиту с многочисленными светлыми прожилками назвали John Klein в память о заместителе менеджера проекта MSL, который вложил много сил и организаторского таланта в его осуществление, но умер в 2011 г., не успев увидеть старта. Она подходила для бурения по форме, размерам и предполагаемому составу. Последнее было важно потому, что разработчики опасались «нарваться» на неподходящую породу, которая может частично расплавиться в процессе сверления и «забить» каналы бура.

Плита с многочисленными прожилками John Klein

МАРСОХОД CURIOSITY

    Этим, в частности, была обусловлена длительная - более трех недель! - подготовка к бурению. Кроме того, из-за нестыковки земного времени и марсианского, к которому были привязаны сеансы ретрансляции данных через спутники планеты, в эти дни приходилось планировать новые операции с пропуском одного сола.
    16 января марсоход закончил изучение «змейки» Snake River, отсняв с помощью MAHLI зону конкреций. В тот же день он начал перестроение к плите John Klein и, отступая на 1.4 м задом, преднамеренно раздавил камень Tintina, скол которого оказался почти белым. «Это была одна из самых ярких и светлых пород, которые мы увидели камерой Mastcam в кратере Гейла, - вспоминала позднее Мелисса Райс (Melissa S. Rice) из Калифорнийского технологического института. - Камень Tintina обладал очень сильным сигналом гидратации, соответствующим совершенно белому материалу внутри него. Такого сигнала не было больше нигде на снимке». Белый скол отсняли в деталях камерой МАНLI и провели лазерную спектроскопию.

Камень Tintina

МАРСОХОД CURIOSITY

    Перестроение продолжилось 19 января (сол 162) и потребовало еще нескольких движений взад-вперед. Параллельно 22 января провели первую съемку камерой МАНLI в ночное время с целью поиска флуоресцирующих минералов. Объектом был светлый участок Sayunei, очищенный преднамеренным вращением левого переднего колеса ровера. Освещение обеспечил собственный источник прибора: сначала группа белых светодиодов, а затем два других, работающих в ближнем ультрафиолете на длине волны 365 нм; экспозиция составила 30 сек. Этой же ночью камера снимала небо Марса, но кадры оказались сильно зашумлены, и над горой Шарпа удалось увидеть треки лишь двух звезд: α Центавра и α Гидры.

Участок Sayunei, первая ночная съемка на Марсе

МАРСОХОД CURIOSITY

    23 января 2013 Curiosity занял наконец удачное положение к северу от рабочей зоны, а 24 января получил снимки и спектры двух наиболее интересных целей. Практическая подготовка к бурению началась 27 января (сол 170), когда два фиксирующих штыря были последовательно прижаты к четырем точкам поверхности с силой до 400 Н - проверялось соответствие нагрузок на элементы конструкции ожидаемым в процессе работы бурового устройства. Эксперимент повторили в ночь с 28 на 29 января, чтобы проверить нагрузку в условиях низких температур. Дело в том, что при суточном перепаде около 80°С длина манипулятора изменяется примерно на 2.4 мм - вполне заметная величина!

27 января (сол 170)

МАРСОХОД CURIOSITY

    Тем временем 26 января с помощью щетки DRT был очищен участок Wernecke, а 31 января (сол 174) этот «пятачок» промерили канадским спектрометром APXS. Элементный состав и соотношения кремния, алюминия, магния и железа соответствовали базальту. Очевидно, именно эта вулканическая порода впоследствии отложилась в виде осадочных толщ. «Элементный состав пород Йеллоунайф-Бей не претерпел значительных изменений в ходе минеральной альтерации», - отметила представительница Университета Брока Марик Шмидт (Mariek Schmidt).

Участок Wernecke

МАРСОХОД CURIOSITY

    Контрольный замер был сделан на соседнем нечищенном участке Brock Inlier. Здесь соотношения заметно отличались от «базальтовых», и кроме того, было меньше серы. Неудивительно: верхний слой марсианских камней в кратере Гейл - это раздробленные, перенесенные и переотложившиеся частицы, минералогически измененные под воздействием воды.
    Стоянка у Клейна ожидалась долгой, поэтому в программу работ была включена съемка круговой панорамы. 30 января в кадр попал странный выступ породы, блестящий на вид и до боли напоминающий... фигурку оленя с автомашины ГАЗ-21 «Волга». NASA пришлось выпустить специальный пресс-релиз с разъяснением, что ветровая эрозия и другие факторы способны сформировать самые невероятные фигуры - как на Марсе, так и на Земле.

Странный выступ породы

МАРСОХОД CURIOSITY

    31 января провели тест ударного механизма без вращения биты, но к работе манипулятора возникли вопросы, и поэтому эксперимент повторили 2 февраля. Как следствие, в двух точках Клейна появились заметные выбоины, максимальная длина которых достигала 17 мм.

Эксперимент от 2 февраля

МАРСОХОД CURIOSITY

    6 февраля состоялась генеральная репетиция забора грунта - сочетание ударного воздействия и вращения. Нужно было понять, как выглядит и ведет себя высверленный материал и удастся ли взять его штатными средствами; кроме того, операция позволила ободрать режущие части инструмента и избавиться от возможных загрязнений. Бур не подвел и высверлил аккуратное отверстие диаметром 16 мм и глубиной примерно 20 мм, засыпав окрестности мелким серо-зеленым песком.

Создание первого марсианского бура потребовало длительной наземной отработки. Как сообщила Луиза Джандура (Louise Jandura), главный инженер системы забора образцов на Curiosity, для испытаний были изготовлены восемь комплектов бурового устройства и высверлено более 1200 отверстий в породах 20 различных типов.

МАРСОХОД CURIOSITY

    Наконец, 8 февраля (сол 182) было проведено первое рабочее бурение на глубину 64 мм. Часть материала высыпалась из лунки наружу, но основной объем прошел по внутренним каналам инструмента в две камеры временного хранения. На следующий день оставшийся между двумя лунками материал «прошил очередью» лазерный спектрометр ChemCam.

«Очередь» лазерных импульсов между пробной и рабочей лунками

МАРСОХОД CURIOSITY

    Дальнейшие операции выполнялись исключительно медленно, так как параллельно пришлось разбираться с «шалостями» бортового компьютера. Лишь через несколько дней с использованием взятого грунта удалось очистить камеры хранения и трубки для его выдачи, и образец был ссыпан в совочек. Успех операции подтвердили сделанные 19-20 февраля (сол 193) снимки. Все следующие стадии, необходимые для анализа, уже были отработаны, поэтому именно это событие воспринималось как главный успех. «Многие из нас много лет работали ради этого дня, - расчувствовался системный инженер по буровому устройству Скотт МакКлоски (Scott McCloskey). - Окончательное подтверждение успеха невероятно радует нас. Для команды «грунтокопателей» это то же самое, как успешное касание для посадочной группы».
    Из совка образец переправили в устройство CHIMRA и подвергли вибрации и просеиванию через сетку 150 мкм. Продолжительность «встряски» составила 20 мин вместо 60 мин для предыдущих образцов - из-за того, что на Земле на одном из двух аналогов от интенсивного использования сорвало с креплений сито. Оно, правда, осталось работоспособно, но рисковать не хотелось. Так или иначе, а необходимое количество тонкой фракции было получено; 22 февраля часть ее объемом от 45 до 65 мм³ засыпали в приемное отверстие прибора CheMin, а 23 февраля - в анализатор SAM. Изучение образцов проводилось в последующие дни с учетом ограничений по питанию и закончилось в 200-й сол, 27 февраля.


    И очень вовремя! Юбилейный сол был омрачен сбоем: бортовой компьютер канала А, использовавшийся с момента подлета к Марсу, не смог сохранить данные на флэш-памяти объемом 2 Гбайт. Как следствие, он не ушел в обычный ночной «сон», но приостановил работу и ожидал инструкции с Земли, высылая ей в очередных сеансах служебную информацию.
    Ближайшей марсианской ночью, 28 февраля в 10:30 UTC, «Земля» выдала команду переключения на запасной канал RCE-B с автоматическим переходом Curiosity в защитный режим. Операторы считали, что из стандартного начального состояния будет легче восстановить полноценную работу, а затем найти и по возможности устранить причину сбоя в канале А. Считалось, что это «залипание» под воздействием энергичной частицы одного из битов где-то в области каталога файлов, сделавшее часть из них недоступными для процессора.
    Первая задача - перевод марсохода в активное состояние - была выполнена довольно быстро: 2 марта ровер вышел из защитного режима и 3 марта возобновил работу через остронаправленную антенну. После этого компьютеру В «рассказали» о состоянии ровера: в каком положении сейчас находится манипулятор мачта с камерами и т.п. В последующие дни проверили поступление данных от датчиков и управляемость исполнительных механизмов. 14 и 15 марта состоялась контрольная съемка с технических камер канала В: двух навигационных и четырех для контроля препятствий. Они до сих пор не включались на Марсе, и нужно было убедиться, что эти устройства исправны.
    Параллельно специальная группа во главе с инженером JPL Магди Барехом (Magdy Bareh) разбиралась с флэш-памятью канала RCE-A. Предполагалось 6 марта подать на него питание, но вместо этого из-за мощного коронального выброса на Солнце марсоход пришлось погрузить «в сон». Когда опасность прошла, операторы считали содержимое памяти и занялись тестированием.
    «Мы смогли записать новые данные на многие затронутые участки», - объявил 11 марта заместитель менеджера проекта Джим Эриксон (Jim Erickson) и добавил, что группа надеется выявить дополнительные объемы доступной памяти в следующих циклах испытаний.
    По итогам поисков были подготовлены и загружены на борт два изменения в бортовое ПО. Первое запрещало запись в поврежденные участки памяти, второе касалось процедур ухода в защитный режим. Тем самым работоспособность канала А была восстановлена.
    На 18 марта планировалось возобновление научной программы с управлением от канала В, однако 17 марта около 03:00 UTC на борту произошел новый сбой, причины которого описываются по-разному. По одной версии, компьютер получил ошибочную инструкцию удалить командный файл, к которому в этот момент имел доступ, по второй - из-за ошибки «склеились» два файла. Так или иначе, обнаружив файл с неправильным размером, контрольная программа «подняла тревогу». Переключение на канал А не было выполнено, и ровер вновь ушел в защитный режим.
    На этот раз корни проблемы «лежали на поверхности», и уже 19 марта Curiosity вернули в активное состояние. 21 марта завершилась проверка канала В с выдачей команд движения манипулятора, по итогам которой оба компьютера признали исправными и взаимозаменяемыми.
    21 марта Curiosity возобновил метеорологические наблюдения и измерения с помощью ДАН, а 23 марта (сол 224) CHIMRA выдала новую порцию грунта для лабораторного анализа в приборы SAM и CheMin из материала, взятого еще 8 февраля. Стоит отметить, что анализатор SAM имеет несколько режимов работы, так что повторное использование одного и того же образца было вполне оправданно. Остатки грунта были сброшены между двумя лунками 28-29 марта.
    25-26 марта возобновилась штатная работа лазерного спектрометра ChemCam, а на 227-й сол прибор уже проводил измерения на вертикальной стенке пробуренного в грунте отверстия. В 230-й день работы на Марсе лунку отсняли микрокамерой MAHLI.


    А тем временем 12 марта научный руководитель проекта MSL Джон Гротцингер, руководители экспериментов CheMin и SAM Дэвид Блейк и Пол Махаффи представили общественности первые результаты химического и минералогического анализа плиты Джон Клейн. Главный вывод, однако, огласил научный руководитель всей марсианской программы в штаб-квартире NASA Майкл Мейер (Michael Meyer): «Фундаментальный вопрос этой миссии состоял в том, мог ли Марс иметь благоприятные для жизни условия. То, что мы знаем сегодня, позволяет ответить: да!»

Газовыделение в процессе нагрева образца с точки John Klein

МАРСОХОД CURIOSITY

    Серый порошок из пробы, взятой 8 февраля, оказался тонкозернистым осадочным веществом, похожим на отвердевший ил или иловый известняк. Он сформировался в водной среде, которая не была ни сильно кислотной, ни слишком соленой. Вероятно, это был конечный участок речной системы, истоки которой лежали за валом кратера Гейл; возможно, дно пересыхающего озера. Многократное высыхание и увлажнение оставило свой след в виде минеральных прожилок и зерен (жеод). Эта среда была вполне пригодна для микроорганизмов и имела запасы химической энергии, необходимой для их жизнедеятельности. Исследуемое вещество содержало соединения серы, азота, водорода, кислорода, фосфора и углерода, то есть практически все ключевые ингредиенты жизни.
    Подробности, опубликованные 12 марта, выглядели так. Рентгеновский диффракционный анализ, проведенный прибором CheMin, выявил значительное количество филлосиликатов - от 20 до 30% от массы образца. Присутствовали также полевой шпат, пироксен, магнетит и оливин, в малых количествах - ангидрит и бассанит, а также до 20% аморфного материала.
    Руководитель эксперимента Дэвид Блейк (David Blake) отметил, что обнаруженные филлосиликаты (смектиты) относятся к глинам, которые являются продуктом взаимодействия сравнительно чистой, химически нейтральной воды с вулканическими материалами, такими как оливин. Одновременное присутствие сульфата кальция - вместо сульфатов магния или железа, найденных марсоходом Opportunity на Равнине Меридиана, - говорит о том, что осадок имел нейтральную или слегка щелочную реакцию.
    К немалому удивлению ученых, в образце оказались представлены соединения разной степени окисленности и даже не окисленные. Так, при нагреве выделились вполне ожидаемые вода и углекислый газ, кислород, а также двуокись серы и сероводород - вещества с противоположной степенью окисления серы. Это означало, что в грунте одновременно присутствуют сульфаты и сульфиды. Сходная картина наблюдалась и по соединениям железа, на что указали первые же снимки пробных лунок: серый цвет соответствовал магнетиту Fe₃O₄ в то время как красный цвет поверхности определялся гематитом Fe₂O₃. Таким образом, в момент формирования осадка имел место градиент энергии, который используют для своего питания многие современные земные микробы.
    Всего при нагревании образца John Klein до +835°С в печи прибора SAM выделились и были зарегистрированы квадрупольным масс-спектрометром QMS химические соединения, соответствующие более чем 500 значениям молекулярных масс.
    Соотношение изотопов углерода, водорода и кислорода в молекулах Н₂O и СO₂ определялось лазерным спектрометром TLS. Процент дейтерия оказался меньше, чем в изученном ранее песке дюны Рокнест, что может свидетельствовать о более раннем происхождении февральского образца - ведь со временем преимущественно терялись более легкие соединения. Кстати сказать, и в атмосфере SAM выявил значительное преобладание тяжелого изотопа арогна ³⁸Аг над легким ^3бАг. Это означало, что за миллиарды лет со времени формирования планет Марс потерял от 85 до 95% своей атмосферы.
    Газовый хроматограф и масс-спектрометр GCMS вновь нашел хлорорганические соединения - хлорметан и дихлорметан - в количествах значительно выше, чем при обработке на Марсе контрольного образца.
    Главным форумом для научного обсуждения результатов Curiosity стала 44-я лунно-планетная конференция в Хьюстоне 18-22 марта 2013 г. Там, в частности, были доложены новые данные по наличию воды в грунте Марса в районе работы Curiosity.
    Как сообщил заместитель научного руководителя эксперимента ДАН Максим Литвак (ИКИ РАН), российский прибор «видел» существенную вариацию количества воды на пути от точки посадки до Йеллоунайф-Бей и в пределах этой низины. В целом район, в котором ровер находится с декабря 2012 г., имеет большее содержание воды.
    ДАН измеряет количество водорода в верхнем слое грунта толщиной порядка 0.5 м. Его данные хорошо описываются двухслойной моделью с разной влажностью. Большая часть измерений, отметил М.Л.Литвак, дала содержание воды в верхнем слое около 1%, а в нижележащем - до 3-4%. Так оно и должно было быть, потому что за геологические времена верхний слой грунта должен потерять воду вследствие испарения в атмосферу. К примеру, на участке John Klein среднее количество воды 2.6%, при этом в верхнем слое толщиной 12 см ее не более 1%. Однако на некоторых участках получилась обратная картина: влажный слой с содержанием воды около 3% выходит на поверхность, а слой сухого грунта располагается под ним. При определенной доли фантазии такие места можно назвать «оазисами» в марсианской пустыне. Причины «перевернутого» распределения воды еще предстоит выяснить.

Конечной целью маршрута Curiosity является гора Шарпа

МАРСОХОД CURIOSITY

    Инфракрасные фильтры камеры MastCam дали ученым неожиданную возможность определять некоторые минералы, в том числе и гидратированные. Об этом сообщил Джеймс Белл (James F. Bell III) из Университета штата Аризона в г. Темпе. На их присутствие указывают соотношения яркостей в различных ИК-диапазонах. В частности, заметный уровень гидратации показывали светлые прожилки на камнях зоны Йеллоунайф-Бей. «Эти яркие прожилки содержат гидратированные минералы, отличные от окружающей их матрицы», - отметила Мелисса Райс и добавила, что MastCam видит их даже под слоем пыли.

Структура грунта вдоль трассы движения. Точки с «инверсным» распределением воды имеют синие отметки, со стандартным - красные

МАРСОХОД CURIOSITY

    Район Йеллоунайф-Бей оказался настолько интересным, что ученые планируют продолжать работу в нем многие недели. Вероятно, в мае будет взят и обработан еще один образец грунта, и только после этого ровер отправится в девятикилометровое путешествие на юго-запад, к слоистым отложениям горы Шарпа.

Вариации нейтронного сигнала в пределах нескольких метров от плиты John Klein. Зона №39 (внизу) соответствует месту бурения.

МАРСОХОД CURIOSITY

    Почему в мае? Дело в том, что с 4 апреля по 1 мая Марс будет находиться за Солнцем, и минимальный угол между планетой и светилом составит всего 0.4°. Все американские КА на Марсе и на орбите вокруг него будут переведены в автономный режим. Марсоход будет вести метеонаблюдения и съемку, передавая данные на спутник MRO. Предполагается, что к началу мая последний будет хранить до 40 Гбит собственной информации и 12 Гбит данных от ровера.
    Раз в день Curiosity будет выдавать в эфир статусный сигнал, который наземные станции Х-диапазона имеют шанс услышать, несмотря на близость источника к Солнцу. Он также будет пытаться вести ретрансляцию данных через европейский спутник Mars Odyssey.