Созданная Европейским космическим агентством станция Mars Express уже более полугода трудится на орбите спутника Марса.
    2 июля ЕКА объявило об окончании этапа приемки аппарата и его научной аппаратуры и о переходе к полномасштабным научным исследованиям. Правда, сообщение это вышло почему-то с месячной задержкой – в действительности решение было принято на специальной комиссии 3 июня, в годовщину запуска.

Mars Express: Полгода на Марсе

MARS EXPRESS

    В управлении аппаратом теперь полностью участвует Служба управления полезной нагрузкой в Лаборатории Резерфорда-Эпплтона (Британия). Головным в управлении остается Европейский центр космических операций в Дармштадте (Германия), где группа управления формирует программу работы КА с учетом его технического состояния и запросов ученых. Оттуда же научные данные вместе с технической информацией о параметрах орбиты и ориентации аппарата рассылаются исследователям. С шестимесячной задержкой («право первой ночи» постановщиков эксперимента!) они пересылаются в общедоступный архив в Европейском центре космических исследований и технологии в Нордвейке (Нидерланды).


    Аппарат введен в эксплуатацию не в полном объеме: не развернута 40-метровая антенна длинноволнового радара MARSIS, и этот прибор, предназначенный для зондирования марсианской коры на глубину до 5 км, определения минерального состава грунта и поиска льда и воды, пока не используется. Остальная научная аппаратура работает штатно.
    Антенну радара MARSIS, изготовленную американской компанией Astro Aeropace, планировалось развернуть еще 20 апреля. Напомним, что ее образуют два 20-метровых полых стекловолоконных стержня диаметром 25 мм, изначально сложенные в контейнере наподобие гармошки. После расчековки концы антенны расходятся в стороны в течение примерно 10 минут и фиксируются затем в виде прямой линии.
    В 2000 г. специалисты Astro Aerospace промоделировали процесс развертывания и пришли к выводу, что оно будет сравнительно гладким. Однако уже в ходе полета имитация с помощью новых и улучшенных компьютерных моделей показала, что в ходе развертывания концы будут колебаться со значительной амплитудой, могут ударить аппарат и даже повредить хрупкие компоненты на его корпусе. В результате радиолокационная научная группа была вынуждена просить ЕКА об отсрочке развертывания антенны. 29 апреля было объявлено, что оно откладывается для проведения дополнительных испытаний и моделирования. Затем называлась дата 14 июня, но последовала новая отсрочка. В сообщении же от 2 июля говорится об откладывании развертывания «на неопределенное время».

А это тот же самый Олимп, но не вершина, а западный склон вулкана. Разрешение исходных снимков – 25 м. Центр изображения соответствует точке 22° с.ш., 222° з.д., север слева. Высота уступа над окружающей поверхностью – более 7000 м. К северу и западу от Олимпа отходят «языки» гигантских гребней и блоков, которые тянутся примерно на 1000 км.

MARS EXPRESS

    Для развертывания антенны потребуется прервать измерения примерно на две недели. Операторы могут повлиять на процесс только изменением температуры в контейнере, но в небольших пределах. Сейчас все ждут результатов моделирования. «Если новые результаты все еще будут указывать на риск удара антенны по КА, – заявил в интервью британской BBC менеджер проекта Рудольф Шмидт, – мы обсудим связанную с этим ударом энергию, возможные места и последствия удара и т.п.». После этого будет принято решение. Во всяком случае, развертывания не будет до октября, когда Марс выйдет из соединения с Солнцем; если же риск окажется велик, будет логично пойти на эту операцию тогда, когда другими приборами уже будет выполнена большая часть научной программы.
    В марте при испытаниях аппарата были выявлены проблемы с твердотельным запоминающим устройством SSMM, устранение которых потребовало длительной и кропотливой работы. В середине апреля на борт была загружена новая версия ПО устройства SSMM, и после этого в сообщениях ЕКА о состоянии аппарата стали говорить как о «хорошем» вместо «удовлетворительного» и «предсказуемого». К сожалению, более детальную информацию о состоянии служебного борта пресс-служба ЕКА не распространяет.
    28 января 2004 г. после нескольких маневров Mars Express был переведен на рабочую орбиту наклонением 86.6°, высотой 259 км в перицентре и 11560 км в апоцентре и периодом обращения 7.5 час и после этого аккуратно поддерживал и корректировал ее. Одна из коррекций состоялась 6 мая с целью обеспечить планируемое широтное и сезонное покрытие поверхности Марса. Дело в том, что перицентр орбиты медленно смещается «назад» относительно движения аппарата и соответственно меняются условия съемки тех или иных районов. За 687 суток, на которые запланирована основная программа работы, перицентр опишет полный круг, и станция сможет детально исследовать все широты Марса.
    После первых 440 суток Mars Express перейдет на орбиту с более высоким апоцентром (298 км), более низким перицентром (10107 км) и меньшим периодом обращения (6.7 час). Эта новая орбита более благоприятна для спектрометрических исследований.
    На каждом витке часть времени аппарат ориентируется на планету и ведет съемки и измерения, а другую часть перенацеливается на Землю для сброса служебной и научной информации со скоростью до 230 кбит/с. Наземная станция ЕКА Нью-Норсия (вблизи города Перт в Австралии) принимает с Mars Express’а от 0.5 до 5 Гбит в сутки и передает на борт очередные команды.
    Работа научной аппаратуры и объем передаваемых научных данных ограничиваются, в частности, светотеневой обстановкой, которая изменяется по мере перемещения Марса по орбите вокруг Солнца и прецессии орбиты аппарата. Есть периоды, когда станция на каждом витке заходит в тень и испытывает не-достаток электроэнергии, а в другое время постоянно остается на свету. Первый «период затмений» начался в середине февраля, и во время приемки аппарата в марте–апреле длительность тени сначала возрастала до 90 минут, а в мае снизилась до 40 минут и менее.


    В феврале-мае, когда тестировалась научная аппаратура Mars Express, по разным причинам для съемки и зондирования Марса использовалось менее 1/3 всех витков. К середине мая баланс электропитания уже позволял проводить достаточно длинные сеансы наблюдений и снимать до двух объектов за виток.
    Камера высокого разрешения HRSC, спектрометры OMEGA и PFS начали глобальные наблюдения с целью «сборки» карты Марса из отдельных кусочков «мозаики». Если вспомнить, что в нормальном режиме HRSC ведет съемку полосы шириной примерно 50 км на девять линеек по 5184 пиксела (разрешение в перицентре около 10 м), а в канале сверхвысокого разрешения область 2.3x2.3 км снимается на матрицу 1024x1024 пиксела, нетрудно понять, что процесс картирования будет очень длительным.
    ЕКА регулярно публикует обработанные снимки HRSC, рисующие, без всякого преувеличения, фантастические детали поверхности Марса.


    Фурье-спектрометр PFS на борту станции впервые зарегистрировал в атмосфере Марса метан в количестве около 10 частей на миллиард. Об этом пресс-служба ЕКА объявила 30 марта, а 27 апреля В.А.Краснопольский (Центр космических полетов имени Годдарда NASA) заявил о нахождении такого же количества метана в ходе наблюдений на наземных телескопах.
    Если бы метан образовывался в атмосфере Марса фотохимическим путем с участием гидроксила OH, то он бы распределялся равномерно. Фактически же измеренные концентрации метана различны.

Борозда Ахерон, разрушенный кратер диаметром 55 км. Это район прошлой тектонической активности на Марсе примерно в 1000 км к северу от Олимпа (35–40°с.ш., 220–230°з.д.). Видны по крайней мере три гребня и три впадины, которые на геологическом языке именуются горстами и грабенами. Съемка с помощью HRSC проводилась на 37-м и 143-м витках с высоты 765 и 1240 км соответственно.

MARS EXPRESS

    Учитывая, что метан в марсианских условиях уже через 300–400 лет окисляется до CO₂ и H₂O, необходимо предположить, что на Марсе имеются источники метана, из которых он поступает в атмосферу. В принципе их может быть два: либо вулканизм и связанные с ним гидротермальные явления, либо органическая жизнь, и не когда-то существовавшая, а современная. Земные микроорганизмы производят метан, например, в процессе ферментации.
    Второе предположение требует, безусловно, «железных» доказательств, но и открытие современного вулканизма на Марсе имело бы огромное значение. До сих пор считалось, что вулканы Красной планеты уснули сотни миллионов лет назад. Если в действительности вулканическая деятельность продолжается хотя бы в виде «горячих точек», где газы извергаются на поверхность, то там может существовать жидкая вода – и опять-таки условия наиболее благоприятны для жизни.
    Сейчас исследователи группы Витторио Формизано заняты картированием метана в атмосфере Марса (возможно, удастся выявить связь между его концентрацией и конкретными районами планеты) и поиском других малых составляющих (бензин, аммиак, формальдегид), для которых биологическое происхождение наиболее вероятно. 15 июля на сайте BBC News Online появилось сообщение, что вслед за метаном в атмосфере Марса обнаружен и аммиак, но пока оно более никем не подтверждено.

Трехмерная реконструкция соседнего района борозды Ахерон

MARS EXPRESS

    Помимо этого, PFS позволил построить отличные вертикальные профили температуры, измерил вариации атмосферного CO над обоими полушариями, обнаружил повышенный уровень водяного пара над вулканическими районами и уже 18 января нашел лед вокруг Южной полярной шапки.
    Картирующий спектрометр OMEGA «доложил» о том же: он нашел лед в области вечной мерзлоты вокруг центральной части шапки. Его оказалось около 15% против 85% твердой углекислоты. Сенсацией это стало лишь для отдельных журналистов – наличие льда в поверхностном слое Марса доказал еще в феврале 2002 г. американо-российский приборный комплекс GRS/HEND/NS на борту АМС Mars Odyssey. Более удивительным было то, что в конце лета южного полушария, когда шапка «сжалась» до минимальной площади, не весь CO₂ перешел из твердого состояния в атмосферу!
    Отмечена была также антикорреляция водяного и углекислого льда: где больше одного, там меньше другого.
    Ультрафиолетовый и инфракрасный спектрометр SPICAM впервые построил полный профиль плотности и температуры углекислотной атмосферы Марса на высотах от 10 до 150 км и начал составление карты распространения в атмосфере водяного пара и озона. Чрезвычайно интересно и важно проверить гипотезу о том, что водяной пар разрушает озон: если это происходит на Марсе, то вполне вероятно и на Земле.
    К началу июля перицентр сместился в теневое полушарие Марса, и «видовые» приборы HRSC и OMEGA уступили пальму первенства спектрометрам PFS и SPICAM. Анализатор энергичных атомов ASPERA-3 и радиоэксперимент MaRS также работают успешно.
    В период с 31 августа до 1 октября Марс будет находиться в соединении с Солнцем, и связь с Mars Express будет затруднена или даже невозможна. В это время возможности работы научной аппаратуры будут минимальны.


    Тем временем 24 мая были обнародованы выводы совместной комиссии ЕКА и Британского национального космического центра, которая расследовала причины аварии британского посадочного аппарата Beagle 2. Он был отделен от станции Mars Express 19 декабря 2003 г. и должен был выполнить посадку через 6 суток, но никаких сигналов с Beagle 2 получено не было.
    Комиссия была создана 11 февраля совместным решением британского министра науки и инноваций лорда Дэвида Сейнсбери и генерального директора ЕКА Жан-Жака Дордэна. Сопредседателями комиссии были генеральный инспектор ЕКА Рене Боннфуа и бывший член Совета директоров Matra-Marconi Space Дэвид Линк. В качестве экспертов были привлечены специалисты из стран Европы, США и России.
    Комиссия представила свой отчет 21 апреля, и в нарушение обычной практики он не был опубликован и остался с грифом «конфиденциально». В оправдание такого решения ЕКА сообщило, что «объем расследования охватывает широкий спектр важных вопросов, вызывающих обеспокоенность Британии, ЕКА и стран – членов ЕКА» и что некоторые из них «по необходимости являются конфиденциальными между правительствами и агентством и не могут быть обнародованы». Кроме того, в ходе разработки зонда участвующие фирмы «вложили собственные средства и вступили в отношения», которые рассматриваются как коммерческая тайна. Все это прекрасно и удивительно, но не является основанием секретить техническую часть отчета, т.е. анализ возможных причин отказа!
    В сообщении ЕКА говорится, что комиссия не смогла установить конкретного виновника и однозначную причину аварии и указала на несколько вероятных причин. Более важными, однако, комиссия сочла причины программно-организационные, которые значительно повысили риск неудачи проекта. И главной среди них было то, что Beagle 2 рассматривался не как самостоятельный космический аппарат, а как один из приборов станции Mars Express.
    Следует напомнить, что в ответ на предложение ЕКА по поставке посадочного аппарата на Mars Express было получено три предложения. Проект Beagle 2, представленный профессором Колином Пиллинджером из британского Открытого университета, обещал решение научных задач исключительной важности, и в ходе реализации проекта принимавшие решение лица фактически закрывали глаза на высокий уровень риска при очень жестких массовых и временных ограничениях и на сложность схемы финансирования проекта.
    Средства на этот проект, который обошелся примерно в 49 млн евро, первоначально планировалось получить исключительно от частных инвесторов. Несмотря на шумную рекламу, привлечь их не удалось, и Пиллинджер был вынужден обратиться за финансовой помощью к британскому правительству и компании EADS-Astrium Ltd., которая была головным подрядчиком по зонду, обещав последней эксклюзивные права на интеллектуальную собственность, созданную при реализации проекта. Участие Astrium спасло проект Beagle 2 от закрытия, а впоследствии ЕКА выделило Британии примерно половину средств, необходимых для разработки, в обмен на обещание вклада британских денег в программы ЕКА в будущем.

Посадочный зонд Beagle 2

MARS EXPRESS

    В итоге проект финансировали Открытый университет, EADS-Astrium, Министерство торговли и промышленности Британии, Совет по исследованиям в области физики частиц и астрономии, Управление науки и технологии, Национальный центр космической науки, фонд Wellcome Trust и ЕКА. Денег хватило, не хватило времени. «Мы испытали все по отдельности, – сказал в интервью BBC менеджер проекта от Astrium Майк Хили, – но могли бы провести больше комплексных испытаний системы в целом».
    В своих 19 рекомендациях (которые были опубликованы и косвенным образом указывают на возможные причины аварии) комиссия указала на существенные недостатки при выборе проекта для реализации, планировании, мероприятиях по снижению технического риска. Рассмотрели и технические факторы, которые могли способствовать гибели аппарата, и необходимые усовершенствования будущих посадочных станций.
    Среди важнейших рекомендаций комиссии – следующие. Ответственность за все будущие проекты посадочных аппаратов должны нести агентства с достаточными средствами и возможностью для управления им, и вообще будущие миссии к планетам не должны начинаться без адекватных ресурсов и достаточного времени. Миссия орбитального и посадочного аппарата должна рассматриваться как единое целое; правила размещения национальных приборов на том и на другом должны быть одинаковы. Важные научные приборы не должны включаться в проект без официального заключения ответственных представителей ЕКА в Комитете по научным программам. Правительства или организации, финансирующие проект, должны гарантировать необходимый уровень финансирования до начала его реализации. «Пиар»-кампания научных проектов высокой важности должна быть построена так, чтобы общественность осознавала возможность как успеха, так и неудачи.
    На посадочных аппаратах должна быть редусмотрена телеметрия критических параметров во время таких этапов, как вход в атмосферу и посадка. (Уже которая по счету комиссия этого требует – но некоторые разработчики игнорируют эту рекомендацию. Потом же – нет исходных данных, чтобы установить причину отказа.) Должны быть предусмотрены резервные средства определения момента входа КА в атмосферу. Система связи должна быть более гибкой; она должна позволять передавать на КА команды включения основных устройств или перезагрузки компьютера без участия какого-либо ПО. Система отделения поса-дочного аппарата должна быть тщательно отработана, а программа отделения хвостового обтекателя и лобового экрана – гарантировать несоударение их с зондом. Если проектом предусматривается срабатывание пиротехнических устройств с высоким уровнем нагрузок, необходимо отработать эту операцию в ходе испытаний на системном уровне. Наконец, следует учесть опыт США и России и впредь использовать на европейских планетных миссиях надежные парашютные системы и надувные амортизаторы.


    Комитет по науке и технологии Палаты общин объявил 26 мая о начале собственного расследования. Тем временем руководитель проекта Beagle 2 Колин Пиллинджер с выводами комиссии не согласился и заявил в интервью Flight International, что все ее рекомендации не стоят и ломаного гроша, а авария зонда произошла из-за раздутой пылевой бурей атмосферы Марса, в которой парашютная система оказалась неэффективной. Форс-мажор, так сказать.
    Профессор Пиллинджер заявил затем о намерении создать усовершенствованный зонд Beagle 3 и обратился к лорду Сейнсбери за финансированием нового проекта и к NASA с просьбой о доставке КА на Марс. Эксперты оценивают шансы этого предложения как нулевые.
    Один из участников интернет-конференции FPSPACE так сформулировал уроки «кавалерийской атаки» Марса зондом Beagle 2: «Хорошо, что он потерпел неудачу. Успех намного понизил бы планку для принятия проектов такого уровня риска в будущем».