Американский посадочный аппарат Phoenix, выполнивший успешную посадку на Марс 25 мая 2008 г., уже почти 40 суток работает на его поверхности. Запланированные исследования грунта и подповерхностного льда в приполярном районе планеты продвигаются медленно из-за многочисленных неисправностей и сбоев. Но обо всем по порядку.
    1 июня 2008, в седьмой рабочий день на Марсе, лэндер впервые зачерпнул ковшом горсть марсианского грунта, сфотографировал его камерой RAC на манипуляторе при красной, синей и зеленой подсветке и высыпал горкой по соседству. Этот первый опыт был проведен в технической зоне на доступной части поверхности к северо-западу от аппарата, чуть дальше следа Йети, оставленного накануне; зону, отведенную для научных исследований, пока не трогали.
    Первой канавке дали имя Додо (Dodo)*. Стенки ее стояли почти вертикально, не осыпаясь, а вынутый грунт оказался комковатый, не слишком прочный, но и не рассыпчатый. В ковше и на дне прокопа был виден яркий материал. «Это может быть лед или соль, - сообщил от имени научной группы Реймонд Арвидсон (Raymond Е. Arvidson). - Мы собираемся проверить следующие три образца, взятые по соседству, чтобы больше узнать об этом».

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

* Большая часть имен объектов вокруг «Феникса» взята из «Алисы в Стране чудес». В классическом переводе Б. Заходера Додо зовут Дронтом.

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    Арвидсон сказал, что, помимо напрашивающейся «ледяной» версии, специалисты рассматривают вариант сцементированной солевой корки, возникшей в результате излияния жидкости от удара метеорита, породившего кратер Хеймдалль. Он назвал в качестве примера такой соли кизерит и добавил, что исследование на анализаторе TEGA позволит разрешить вопрос о природе светлого вещества однозначно.

Первой канавке дали имя Додо (Dodo)*. Стенки ее стояли почти вертикально, не осыпаясь, а вынутый грунт оказался комковатый.

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    Вообще нерасчетная близость кратера оказалась неприятным сюрпризом для ученых: хотели сесть в типичном районе северной полярной области, а оказались, похоже, в уникальном месте, на выбросе материала из Хеймдалля.
    В тот же день была сдвинута защитная крышка газоанализатора TEGA, прикрывающая грунтоприемники восьми рабочих камер. На 2 июня планировался забор первого образца для анализа, но нашлось сразу две причины, чтобы отложить эту процедуру. Во-первых, при попытке открытия двух подпружиненных 10-сантиметровых створок первой тестовой камеры анализатора TEGA полностью открылась лишь одна из них, а вторая поднялась градусов на 30. Щель между краями створок имела примерно 4 см в ширину, и в принципе сыпануть в нее грунт было бы можно, но... вот тут-то и сработало «во-вторых». Накануне после высыпания часть грунта осталась в ковше, и при последующих манипуляциях с ним вывалилась на верхнюю часть лэндера. Естественно, это никому не понравилось.
    «Прежде чем подавать образцы к инструментам на [верхней] плоскости, мы хотим хорошо понимать, как ведет себя грунт», - заявил руководитель проекта Питер Смит (Peter Н. Smith). Поэтому забор образца для анализа был отложен и заменен съемкой предполагаемого ледяного участка под днищем аппарата.
    3 июня марсианский робот сделал еще одну пробную копку на прежнем месте с подробной фотосъемкой. Манипулятор без проблем отработал задание, и вновь неожиданный результат: со второго раза канавка углубилась лишь до 4 см, и белое вещество на ее дне и стенках стало видно еще лучше.
    «У нас была горячая дискуссия о том, может ли это быть соль, или лед, или какой-то еще более экзотический материал», - сообщил Смит, добавив, что найти в этом районе Марса белый вулканический кремний (как это получилось у «Спирита» в кратере Гусев) вряд ли возможно.
    В тот же день с помощью оптического микроскопа в составе прибора МЕСА были засняты мелкие частицы марсианского грунта, накопленные за дни после посадки на липкой ловушке диаметром около 3 мм. По словам руководителя этого эксперимента Майкла Хехта (Michael Hecht), частицы оказались весьма различными на вид; одна из них была полупрозрачной и напоминала крупинку соли. Эта съемка с рекордным разрешением 0.01 мм была тестом микроскопа перед исследованием рабочих образцов грунта.

Автоматическая рука Феникса с образцами грунта.

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    4 июня станция также не смогла перейти к взятию первого рабочего образца, потому что временно вышел из строя - попал в «защитный режим» - спутник-ретранслятор Mars Odyssey. Как следствие, Phoenix не получил команд с Земли на свой 10-й сол и был вынужден выполнять скромную запасную программу - съемку участков круговой цветной панорамы и регистрацию метеоданных.
    Скромную - потому, что из-за нехватки средств на борту так и осталась с 2001 г. старенькая флэш-память на 114 Мбит. На нее вечером, перед отключением аппарата, переписываются определенные структуры данных из оперативной памяти компьютера, а также та часть научной информации, которая еще не передана на Землю и которую нужно сохранить до утра. Разумеется, 114 Мбит - это не тот объем постоянной памяти, где можно хранить много «картинок». На замену же этой «флэшки» на более емкую, с учетом всех необходимых согласований и испытаний, нужно было около 0.5 млн $, и «выбить» их руководителям проекта не удалось.
    Стоит также пояснить, что штатная программа «Феникса» версталась из того расчета, что на нее потребуется примерно 60 из 90 дней жизни на Марсе; таким образом, операторы могли себе позволить потерять каждый третий день. Но расходовать этот запас впустую не было никакого резона, и для двусторонней связи пришлось задействовать КА Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), хотя ранее его ретрансляционный комплекс не раз отказывался передавать земные команды в сторону «Феникса».

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

Регистрация марсианской погоды за первые 10 дней работы показала, что утром в районе посадки обычно дует южный ветер, который к полудню сменяется северным, затем западным, а к вечеру вновь становится южным.

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    5 июня программа прошла наконец через MRO на борт - и аппарат зачерпнул рабочий образец грунта. Вторая канавка, названная Медвежонок (Baby Bear), была прокопана немного правее первой и имела от 2 до 4 см в глубину. Робот зачерпнул от четверти до трети ковша: ровно столько, чтобы часть его попала в анализатор и чтобы лишнего не было. Неплохое достижение, если учесть, что у манипулятора нет даже контактных датчиков и он реагирует на соприкосновение с грунтом по нагрузкам в сочленениях, и что задания ему даются на основе цифровых моделей местности, построенных по снимкам «Феникса».

Вторая канавка получила имя "Медвежонок" (Baby Bear).

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    6 июня (сол 12-й) манипулятор по заданной с Земли программе сбросил грунт Медвежонка на полуоткрытый вход рабочей ячейки №4 прибора TEGA. И - новый конфуз! На «картинке» было видно, что около половины марсианского вещества легло между створками (остальное просыпалось мимо), но... с прибора не поступило подтверждение того, что хотя бы одна крупинка грунта попала внутрь!
    Механизм подачи грунта в «печку» анализатора выглядит так. Мелкие частицы поступают туда в ячейку для нагрева образца диаметром 1 мм и высотой 30 мм через отверстие на дне воронки, перемешиваемые и подталкиваемые специальной крыльчаткой. В воронку же они попадают через сетку, находящуюся под створками. Сетка рассчитана на частицы размером до 1 мм, так как более крупные комки грунта просто застрянут в воронке.
    Так вот, в течение пяти минут специальный механизм встряхивал сваленный грунт, облегчая ему проникновение сквозь сетку. Падение песчинок должен был зарегистрировать инфракрасный датчик, но он молчал... «Думаю, это произошло из-за комковатости грунта и из-за того, что в нем слишком мало тонкозернистого материала», - посетовал Арвидсон. Он сказал, что марсианский материал неожиданно оказался более липким, чем в исследованных ранее районах, и добавил: «В будущем мы, наверное, будем готовить грунт, раздавливая его ковшом... а потом сыпать в створки небольшое его количество».
    7 июня аппарат получил инструкции заснять в деталях лежащий на крышке грунт: нужно было понять, насколько прочны его комочки. Оказалось, что они состоят из сравнительно крупных частиц типа песка с более мелкими частицами в промежутках, слипшихся или даже «сцементированных» между собой.
    Кроме того, с помощью камеры RAC на манипуляторе проводилась съемка грунта вблизи лэндера и под ним. Был сделан и снимок чехла - биобарьера манипулятора и троса для его стягивания, на котором не было одной из двух пружин. Потеря ее, по-видимому, и была причиной неполного стягивания чехла в первые дни после посадки. Самое забавное, что снимок самой пружины на грунте возле одной из ног лэндера был сделан камерой RAC еще 29 мая, и любители, внимательно отсматривающие полученные с борта «картинки», тут же обнаружили «артефакт». При «внутреннем» расследовании разработчики лэндера кивали на ученых, а разработчики приборов - на создателей КА, и вот наконец происхождение «артефакта» было установлено. Для широкой общественности снимок пружины представили на пресс-конференции 9 июня.
    В воскресенье 8 июня был опробован альтернативный режим загрузки: вибрация сетки на более высокой частоте продолжалась 20 минут. В результате несколько крупинок грунта просыпались в рабочую ячейку, но их все еще было недостаточно, чтобы включать «печку».
    «Мы собираемся потрясти ее еще раз, - заявил Уилльям Бойнтон (William Boynton), - и если это не сработает, то мы, наверное, будем использовать новый метод загрузки на другой ячейке анализатора».
    Однако и третья попытка 9 июня не была успешной. В тот же день был испытан режим дозированной загрузки за счет вибрации ковша с использованием механизированного рашпиля на его дне. Этот эксперимент оказался вполне успешным: на крышке прибора МЕСА осталась горка размером со столовую ложку из мелких песчинок. Было решено впредь использовать эту методику для подачи образцов и для микроскопа, и для TEGA. Новый образец грунта по имени Медведица (Mother Bear) для этого эксперимента и для проследующего изучения под микроскопом марсианский робот взял накануне из той же канавки (К этому моменту канаву Медвежонок переименовали в Златовласку (Goldilocks); этот персонаж играет в английской сказке примерно туже роль, что и Маша в наших «Трех медведях»).
    А 10 июня произошла совершенно неожиданная вещь: при седьмом по счету и последнем в планах запуске «вибратора» за какие-то десять секунд ячейка №4 наконец-то заполнилась, и вместо 3 мг грунта в «печке» было уже 30 мг. То ли со временем изменились свойства грунта, то ли накануне не хватило совсем чуть-чуть... Объявив об этом на очередном «внутреннем» совещании, солидный и немолодой уже Уилльям Бойнтон пустился в пляс, а Питер Смит хладнокровно заметил: «Есть что-то очень необычное в этой почве из района на Марсе, в котором мы раньше не бывали».
    В тот же день совместно со спутником MRO были проведены «встречные» наблюдения одного и того же «столба» атмосферы Марса снизу и сверху. «Это позволит нам понять измерения «Феникса» в глобальной перспективе и [одновремено] дает калибровку на поверхности для измерений с орбиты», - заявила Лесли Тамппари (Leslie Tamppari), научный руководитель проекта Phoenix по исследованиям атмосферы.
    11 июня Phoenix аккуратно ссыпал ложку марсианского грунта на вращающуюся полку прибора МЕСА для подачи к микроскопу. Снимки подтвердили успех этой операции.

Марсианский грунт под микроскопом. Успех операции Феникса на Марсе.

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    12 июня по командам с Земли TEGA закрыл створки ячейки №4 и приступил к многосуточной процедуре нагрева и анализа образцов: сначала до +35°С, затем до +175°С и, наконец, до 1000°С. (К этому времени стало известно, что один катод газоионизатора в масс-спектрометре действительно неработоспособен из-за короткого замыкания, но второй оказался в порядке.)
    Тем временем микроскоп принес изображения частиц марсианского грунта. Всего в поле зрения оказалось около 1000 песчинок размером до 0.01 мм, которые специалисты отнесли по крайней мере к четырем разным минералам. Среди них были более крупные, черные и блестящие, и более мелкие и красноватые, похожие на виденные ранее пылинки.
    «По-видимому, первоначальные частицы вулканического стекла испытали выветривание и превратились в более мелкие частицы с высоким содержанием железа, - прокомментировал увиденное Том Пайк (Тот Pike), один из авторов эксперимента МЕСА, и добавил: - Прошло более 11 лет с того времени, как у нас появилась идея отправить микроскоп на Марс, и я совершенно потрясен тем, что мы теперь видим грунт Марса с таким разрешением, с каким не видел еще никто».

Марсианская рука Феникса за работой.

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    Что же касается пыли в атмосфере Марса, сказал исследователь Нилтон Ренно (Nilton Renno), то ее количество почти не изменилось за две недели работы станции. В отличие от земной пыли, существующей отдельными слоями, марсианская оказалась аккуратно перемешанной за счет турбулентности в пределах нескольких километров по высоте.


    В 18-й сол (он начался 12 июня по времени центра управления на Земле) Phoenix продолжил рыть грунт Марса, соединив две существовавшие канавки Додо и Златовласка в одну траншею длиной 35 см, шириной 22 см и глубиной до 7-8 см. Светлый материал был обнаружен в дальней от лэндера и более мелкой части раскопа, и это значило, что он не залегает везде ровным слоем. К 20-му солу (начался 15 июня)* лэндер разрыл ее еще глубже и сфотографировал дно. Как сказал Арвидсон, цель этих действий - обнажить больше светлого материала и проследить за ним: если это лед, то он может покрыться слоем изморози или сублимировать - перейти непосредственно в газообразное состояние, минуя жидкую фазу.
    И ожидания ученых оправдались! 19 июня руководители миссии Phoenix объявили, что небольшие, размером порядка 1 см, кусочки белого вещества на дне траншеи Додо - Златовласка, обнаженные 15 июня и сфотографированные на следующий день... исчезли затем без следа**. «Это должен быть лед, - заявил Питер Смит. - Эти маленькие кусочки полностью исчезли за несколько дней: отличное доказательство, что это лед. Говорили, что этот яркий материал мог быть солью, но соль не может [исчезнуть]».

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

* Марсианский сол длиннее земного дня на 40 минут, так что скачок календарной даты должен происходить раз в 36 суток.     ** Сообщество «интернет-болельщиков» заметило изменения в очертаниях белого слоя на последовательных снимках еще 7-8 июня. Тогда же, вероятно, на это обратили внимание и марсианские геологи.

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    На пресс-конференции 20 июня Смит еще раз подтвердил, что яркий белый материал под верхним слоем грунта Марса представляет собой лед. В свою очередь, Марк Леммон (Mark Т. Lemmon), руководитель эксперимента с камерой SSI, заявил, что найденное вещество не может быть сухим льдом, то есть твердой углекислотой. При тех температурах, которые метеокомплекс регистрирует в районе посадки, сухой лед исчез бы в первый же день.

Последовательные измерения в канавке Додо-Златовласка (20 и 24 сол).

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    Смит напомнил взбудораженным корреспондентам, что задача миссии, собственно, состояла не в этом: «Мы не просто ищем лед. Наша цель - искать связанные с ним минералы, химические вещества и (мы надеемся) органику». Приборы «Феникса» должны определить, во-первых, существовал ли когда-либо марсианский лед в виде жидкой воды и - соответственно - были ли подповерхностные слои в северной полярной области пригодными для микробной жизни, и во-вторых, имеются ли в нем или рядом с ним органические вещества, которые могли послужить строительным материалом и источником энергии для живого.


    К этому моменту руководители миссии закончили тестирование манипулятора и инструментов и приступили к основной части исследований в «Стране чудес» (Wonderland).
    17 июня (сол 22) ковш станции сделал канавку Белоснежка (Snow White) длиной 30 см и глубиной 2 см на центральном участке «полигона» - приподнятой части грунта Марса - под названием Чеширский Кот (Cheshire Cat). С первого раза докопаться до белого слоя не удалось, но этого ученые и ожидали, так как в середине полигона слой грунта должен быть толще.
    В этот день аппарат собрал и записал неожиданно большой объем служебной информации - так много, что по окончании работы даже не смог сохранить все снимки во флэш-памяти перед наступлением ночи. Обычно Phoenix передавал научные данные в тот же день и их не требовалось хранить до утра, но на этот раз планировалось сбросить часть снимков в утреннем сеансе связи 18 июня. Эти-то снимки и пропали, и часть из них - изображения Белоснежки до копки грунта - уже нельзя было повторить.
    Более серьезной проблемой становилась утренняя загрузка компьютера с таким «хвостом» бесполезных данных: процесс мог просто не уложиться в отведенное время. Научную программу приостановили до утра четверга 19 июня; снизили уровень приоритета тому типу служебных данных, которыми оказалась «забита» память.
    Вскоре менеджер проекта Phoenix Барри Голдстейн (Barry Goldstein) сообщил, что ошибки, из-за которой один из служебных файлов «размножился» в количестве 45000 экземпляров, найдены, и что необходимая коррекция бортового ПО будет выполнена в течение ближайших дней. До 24 июня, когда это было сделано, от ночного хранения научной информации пришлось воздержаться; зато оба спутника-ретранслятора были задействованы в максимальной степени.
    19 июня лэндер продолжил работу на полигоне и прокопал рядом с первой Белоснежкой вторую, более глубокую. Цель состояла в том, чтобы изучить структуру грунта и решить, с какой глубины нужно будет брать образцы из главной научной траншеи в центре полигона Чеширский Кот.
    Ковш манипулятора начал скрести твердый слой примерно на том же уровне, что и в траншее Додо - Златовласка, но предполагаемый лед оказался темнее. После трех безуспешных попыток углубиться в него «рука» остановилась, как ей и было предписано.

Работа автоматизированной руки лэндера Феникс.

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    20 июня была сделана попытка открыть створки ячейки №5 газоанализатора TEGA, но они лишь чуть-чуть приоткрылись, не давая возможности засыпать образец внутрь! Мощные пружины были рассчитаны на то, чтобы после удаления фиксатора поднять створки даже со слоем грунта в дюйм толщиной. Они сработали, грунт со створок разметало в стороны, но... Это была уже четвертая неполадка бедного прибора...
    21 июня вторую порцию грунта удалось засыпать в приемное устройство микроскопа, который 24 июня занялся его анализом. В ковше еще осталось немного материала для «влажной» лаборатории в составе тогоже прибора МЕСА или для TEGA. «Мы хотим загрузить сходные образцы почвы во все три инструмента», - сказал Арвидсон.
    22 июня с лэндера не удалось получить ничего, потому что из-за ошибки в инструкциях по удалению старых суточных программ он «вылетел» в защитный режим. Восстановление провели всего за 12 часов, но это был второй полностью потерянный день за время работы на Марсе.
    23 июня была подготовлена к работе «влажная» лаборатория МЕСА: в ней был расплавлен привезенный с Земли кусочек сверхчистого льда массой 25 г. 25 июня с задержкой на сутки ковш манипулятора успешно загрузил в нее первый грунт из точки Красно-зорька (Rosy Red), и прибор отлично выполнил первый подобный анализ вне Земли.
    А уже на следующий день пораженный руководитель эксперимента Сэм Кунавес (Sam Kounaves) объявил, что представленный на анализ образец грунта является близким аналогом грунта, находимого в сухих долинах Антарктиды. Вещество Марса, взятое с глубины 2.5 см, оказалось слабо щелочным, с показателем рН между 8 и 9, и умеренно соленым. В нем были найдены ионы магния, натрия и калия, немного кальция и хлора; данные по сульфатному остатку SO₄ еще не были обработаны.
    «Наличие солей - еще одно свидетельство в пользу воды, - сказал Кунавес. - Мы также нашли значительное количество питательных веществ, то есть химических соединений, необходимых для известной нам жизни... Марс не так уж чужд; напротив, во многих аспектах, и в частности в минералогии, он очень похож на Землю».
    До этого дня большинство экспертов полагало, что марсианский грунт окажется очень кислым, и щелочной характер почвы оказался приятным сюрпризом. Кунавес сказал, что грунт не содержит ничего ядовитого и что в нем в принципе ничто не помешало бы существовать земной жизни. Кунавес даже сообщил, что в такой почве должны неплохо себя чувствовать спаржа, бобы и турнепс, а определенные виды бактерий могут даже процветать.
    МЕСА имеет еще три такие же «влажные» ячейки для исследования новых образцов.
    Тем временем 25 июня руководитель эксперимента TEGA признал, что его прибор испытывает механические и электрические проблемы. Помимо механического дефекта при изговлении, выяснилось, что во время многократного встряхивания самого первого образца из-за продолжительной работы мотора (почти час в общей сложности!) произошло короткое замыкание в цепи вблизи ячейки №4. Правда, на работе остальных ячеек оно не должно было сказаться.
    Разработчики прибора полагают, что створки четырех внутренних ячеек, скорее всего, раскроются лишь чуть-чуть, а на четырех внешних (в том числе №4) одна створка откроется полностью и одна частично. Тем не менее они считают, что вновь разработанным методом аккуратной засыпки малого количества грунта смогут заполнить и те четыре камеры, створки которых едва приоткрыты.
    «Тесты, которые мы сделали за последние несколько дней, показывают, что манипулятор может подать имитируемый грунт Марса через створки, открытые в такой конфигурации, - сказал Уилльям Бойнтон. - Мы намерены сохранить те ячейки, где створки могут открыться шире, для приема образцов льда».
    Так или иначе, один образец был уже загружен, и «печка» №4 обработала его, невзирая на все неисправности! Как сообщил 26 июня Бойнтон, анализ однозначно указывает на то, что грунт в прошлом взаимодействовал с водой. Льда и воды в верхнем слое грунта не оказалось (неудивительно, если учесть, что он еще и выпаривался целую неделю на крышке прибора!), но связанная вода химических соединений присутствовала и выделилась при нагреве.
    Итак, через 30 солов после посадки на Марс Phoenix обнаружил на фотоснимках и поскреб ковшом подповерхностный лед Марса, выполнил анализ двух образцов грунта и отснял около 55% цветной круговой панорамы, которую в шутку называют Peter Pan (разумеется, не по названию известной детской книжки, а по имени руководителя проекта Phoenix Питера Смита). Кроме того, аппарат ежедневно передавал на Землю информацию о температуре и давлении атмосферы, скорости и направлении ветра, содержании пыли, облачности и даже начал ночные метеоизмерения.

Да, TEGA - очень сложный прибор, но это слабое утешение, если он отказывает из-за ошибки при изготовлении механических деталей...

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    26 июня марсианский робот попытался еще раз поскрести лед в области Белоснежка (а точнее, границу между грунтом и льдом). 28 июня, в 33-й день своей работы на Марсе, Phoenix сделал лезвием ковша 50 проходов по ледяной поверхности. На следующий день стало известно, что ковш сумел углубиться примерно на 2 мм и соскрести довольно много ледяной крошки, вполне пригодной по своим размерам для анализа. Ее марсианский «экскаватор» аккуратно сгреб в несколько кучек объемом по 10-20 см³. Изучив снимки, ученые решили попытаться загрузить эти образцы с границы между грунтом и льдом в нулевую ячейку газоанализатора TEGA. Но это уже, как говорится, в следующей серии.
    И еще одна загадка напоследок. 26 июня Phoenix заснял во второй раз ледяную поверхность под днищем КА. При первой съемке 2 июня на подкосе посадочной опоры были найдены пятна, напоминающие «брызги» марсианского грунта. Так вот, загадка состоит в том, что за три недели количество этих пятен значительно увеличилось!
    По состоянию на конец июня NASA гарантировало проекту Phoenix средства на дополнительный месяц работы - до конца сентября. Не исключено и второе продление, до конца ноября: скорее всего, аппарат сможет прожить до этого времени.