Американский тяжелый марсоход Curiosity, доставленный на Красную планету б августа 2012 г., продолжает успешную работу на дне кратера Гейл. За сентябрь и октябрь он достиг точки стыка трех типов поверхности Марса и приступил к химическому анализу образцов грунта.


    Как мы уже сообщали, за первые четыре недели ровер прошел 109 метров и остановился в 82 метрах по прямой от точки посадки, названной в память о писателе-фантасте Рэе Брэдбери. Ровная площадка, на которой марсоход оказался на 29-й день пути, позволяла занять правильное положение по отношению к Солнцу и провести тесты второго этапа приемки ровера, а именно - тщательную проверку манипулятора.

- Лом, да ведь это же Гавайи А. Некрасов "Приключения капитана Врунгеля"

МАРСОХОД CURIOSITY

    Механическая «рука» длиной 2.1 м и общей массой 100 кг несла на себе микрокамеру MAHLI, спектрометр APXS, бурильно-дробильное устройство, совок и сложный агрегат для просеивания и подготовки марсианского грунта. «Мы сделаем рукой ряд движений, доводя ее до важных контрольных пунктов... таких как позиции для помещения образцов во входные устройства аналитических инструментов, - сообщил ведущий инженер по поверхностным системам ровера Дэниел Лимонади (Daniel Limonadi). - Эти действия важны, чтобы лучше оценить функции манипулятора после долгого полета к Марсу и при иных температурных условиях и силе тяжести, чем на Земле».
    5 сентября операторы проверили механизм турели с инструментами, а 6 сентября намеревались опробовать режим вибрации сита для просеивания грунта. Однако в поступившей с борта телеметрии оказались нештатными показания термодатчиков, и, чтобы разобраться с проблемой, тест перенесли на следующий сол.
    8 сентября в первый раз открыли пылезащитную крышку на объективе MAHLI и сделали снимки: сначала калибровочной таблицы с монетой в один цент 1909 года, потом основных научных камер на мачте и наконец - донной части ровера.

Эта комбинация снимков камеры MAHLI на манипуляторе дает уникальную возможность посмотреть на ровер спереди и снизу.

МАРСОХОД CURIOSITY

    9 сентября альфа-рентгеновский спектрометр APXS провел контрольное «считывание» химических ингредиентов калибровочной мишени. Ученые убедились, что прибор выдает острые пики спектра не только в охлажденном виде (рекомендуемый вариант использования), но и днем, на свету. Это означало, что его можно будет использовать для оперативной оценки встреченных пород: нуждается ли образец в детальном изучении или можно бежать дальше? Отметили они и невысокие пики серы и хлора: в образце этих элементов не было, так что они могли поступить только с марсианской пылью. А вот анализатор химического состава Chem-Cam в этот день испытал командный сбой и был отключен компьютером Curiosity.
    10 сентября после полуденного сеанса связи через Mars Odyssey российский нейтронный спектрометр ДАН в течение шести часов вел измерения в поисках гидратированных минералов вокруг ровера.

"Но она там будет!"?

10 сентября «всплыла» и на короткое время стала сенсацией история о загрязнении рабочих наконечников бурильного устройства Curiosity. Они должны были быть доставлены на Марс в закрытом контейнере, однако за шесть месяцев до старта, опасаясь повреждения его в случае жесткой посадки, инженеры решили извлечь один наконечник и установить его на бур заранее, причем сделано это было без консультаций со специалистами по биологической защите. Мотив принятого решения объяснили так: попавшие на бур и наконечники земные микробы могут выжить на Марсе разве что при попадании в воду, а это крайне маловероятно. Формальное основание также имелось: ящик с двумя запасными наконечниками не был герметичным, так что стерилизация инструментов была в известной мере условностью.     Ответственный представитель NASA по планетарной защите Катарина Конли (Catharine Conley) узнала о случившемся лишь 1 ноября 2011 г., за три недели до старта. Времени на повторную стерилизацию не было, и она могла сделать только одно: официально уточнить разрешенные условия работы Curiosity, изменив класс планетарной защиты с IVb на IVa. Ранее роверу разрешалось исследовать воду или лед, если таковые будут обнаружены. Теперь такие работы официально запрещены.     Кстати, в августе 2012 г. в журнале Icarus Эндрю Шюргер (Andrew С. Schuerger) с соавторами объявили, что смоделировали атмосферу и грунт в зоне посадки на Марс зонда Phoenix с подповерхностным льдом и значительным количеством перхлоратов в реголите, а также проверили выживаемость земных микроорганизмов в этих условиях. Оказалось, что по крайней мере две типичные бактерии - Bacillus subtilis (штамм 168) и Bacillus pumilus (штамм SAFR-032) - не погибают. Они успешно переходят из спор в активное состояние и растут в течение пяти часов, и лишь после этого развитие подавляется. Таким образом, риск заражения Марса земными микроорганизмами вполне реален.

"Но она там будет!"?

    11 сентября настало время «примерить» манипулятор к входным воронкам аналитических приборов. Камера MAHLI документировала движения руки и открытие крышки входной воронки инструмента CheMin. Наконец, 12 сентября протестировали устройство CHIMRA («Химера»), предназначенное для подготовки грунта - сортировки, просеивания и деления на порции для анализа.
    13 сентября основная научная камера MastCam100 отсняла прохождение Фобоса по диску Солнца, а 17 сентября - Фобоса и Деймоса. Регулярные наблюдения двух естественных спутников Марса являются частью научной программы Curiosity, как и двух предыдущих марсоходов. Фобос испытывает вековое ускорение: его орбита очень медленно приближается к Марсу, а Деймос едва заметно удаляется от планеты. Ошибки в прогнозируемых моментах входа спутника на диск светила и схода с него достигают нескольких секунд. Фотографическая регистрация этих событий позволяет уточнить модели движения спутников Марса и даже внутреннего строения планеты. Дело в том, что движение Фобоса вызывает в теле Марса слабую приливную волну, а изменение формы планеты, в свою очередь, вносит возмущения в движение спутника. Степень же «отклика» Марса на приливной эффект зависит от его внутреннего строения.
    13 сентября (сол 38) марсоход тронулся с места и прошел примерно 32 м на восток. «Мы собираемся немного проехать и попытаемся найти подходящий образец для первых контактных исследований», - объяснила ближайшую задачу Дженнифер Троспер (Jennifer H.Trosper), один из руководителей команды управления марсохода. До и после движения проводились регулярные измерения спектрометром ДАН и метеокомплексом REMS.
    Обнажение, отснятое после перехода камерой MastCam100, получило имя Hottah. Как было объявлено 27 сентября, на нем и на точке Link, где ровер стоял 1-4 сентября, была найдена характерная окатанная галька - верный признак того, что когда-то здесь протекал ручей! Со временем угловатые и совсем гладкие камни размером от песчинок примерно до 5 см сцементировались в слоях современной породы, издали похожей на асфальтовую дорожку, но все еще были хорошо видны на фотоснимках.

Фрагмент снимка в точке Link, 2 сентября, и аналогичные кангломераты на Земле (справа)

МАРСОХОД CURIOSITY

    Что вода в прошлом присутствовала на Марсе и оказала большое влияние на формирование его пород, давно уже не тайна, но непосредственные следы ее деятельности были найдены впервые. «Исходя из размера гальки, которую она переносила, мы можем заключить, что вода текла со скоростью около 1 м/с, а глубина ручья была от щиколотки и до бедра», - заявил профессор геологии Уилльям Дитрих (William Е. Dietrich) из Университета Калифорнии в Беркли.
    Ученые были довольны переходом от спекуляций по поводу марсианских ручьев к открытию их реальных следов, но особого удивления не испытывали: как известно, Curiosity сел у южного края аллювиального конуса. От низкого северного вала кратера Гейл тянется марсианский канал, известный как Долина Мира (Peace Vallis, назван в честь одноименной реки в Канаде), заканчиваясь на его ровном дне веером принесенного материала. Многочисленные малые русла в пределах зоны отложений говорят о том, что течение воды было долгим или неоднократно возобновлялось. Галька в составе конгломератов Link и Hottah, вероятно, была принесена этими потоками с вала кратера. Аналогичное происхождение, как теперь стало ясно, имели и компоненты плиты Goulburn, обнаженной струями посадочных двигателей.
    Интерес к окатанной гальке и вмещающему материалу также не был чрезмерным. «Длинный поток [воды] мог представлять собой благоприятную для жизни среду, - заметил научный руководитель проекта Curiosity Джон Гротцингер (John P. Grotzinger). - Однако он не является лучшим для нас вариантом для сохранения органических веществ. Мы все еще намерены двигаться к горе Шарпа [с ее глинистыми отложениями], пока же мы имеем гарантию, что уже нашли первую потенциально обитаемую среду».


    А тем временем марсоход продолжал идти на восток, сделав за 14-16 сентября в общей сложности 86 метров. Заезд 16 сентября был впервые разделен на три участка: пройдя 10 м, Curiosity остановился, провел двухминутный сеанс зондирования грунта ДАНом, сделал еще 10 метров и еще один замер и лишь после третьего рывка остановился на ночь. Такой вариант пришлось выбрать из-за того, что в предыдущие дни от стоянки к стоянке регистрируемое количество нейтронов и водорода в грунте существенно менялось.
    Такой же алгоритм использовался и 17 сентября, когда марсоход прошел 32 метра, постепенно забирая к юго-востоку. Примерно столько же он преодолел на следующий, 43-й день и остановился в 2.5 метрах от камня, названного в память Джейкоба Матиевича (как и гряда на равнине Меридиана, изученная ровером Opportunity). Именно этот остроконечный булыжник (высота 25 см, диаметр основания 40 см) был выбран первой мишенью для контактных исследований.

МАРСОХОД CURIOSITY

    В 44-й сол, которому соответствовало уже 20 сентября*, ровер отснял Матиевича камерой MastCam и попытался дотянуться до камня манипулятором, но рука оказалась коротковата. Поэтому 21 сентября Curiosity сделал короткое движение к цели и 22 сентября впервые коснулся ее измерительной головкой спектрометра APXS. Камера MAHLI была использована для детальной съемки поверхности камня на следующий день, а лазерный инструмент ChemCam - для оценки его состава в 45-й и утром 48-го сола. Увы, выяснилось, что не работает автофокус камеры RMI в составе ChemCam - его придется настраивать заранее.

МАРСИАНСКИЙ СОЛ

* Марсианский сол продолжительностью 24 часа 40 мин длиннее земного дня, поэтому раз примерно в 36 суток неизбежен сдвиг земной даты. Соответствие между двумя системами датировки выглядит так: 43-й сол закончился 19 сентября до полудня по летнему времени в Пасадене и потому соответствовал дате 18 сентября. 44-й сол закончился 20 сентября в 12:31, то есть после полудня, и потому был промаркирован уже этой датой.

МАРСИАНСКИЙ СОЛ

    Главное, что хотели ученые от Матиевича, - это провести взаимную калибровку APXS и ChemCam. Результаты, однако, оказались интересными и сами по себе. APXS провел измерения в двух зонах и нашел сходство с нечастым, но известным вариантом земной изверженной породы. «В нем велико содержание элементов [Na, Al, Si и К], характерных для полевого шпата, и мало магния и железа», - отметил научный руководитель эксперимента Ральф Геллерт (RaLf Gellert).
    Лазерный датчик ChemCam с расстояния 3.9 и 3.2 м получил данные по 14 точкам, и они оказались весьма разными! В одном месте было очень много магния при умеренном содержании железа, что соответствовало оливину. В соседней точке оказалось много железа и титана - это мог быть ильменит. Третья решила подыграть APXS и выдала пики кремния, алюминия, натрия и калия, характерные для полевого шпата. Наконец, четвертая «порадовала» соотношением кальция и магния, отвечающим диопсиду - одному из вариантов пироксена.
    В земных условиях подобные породы происходят из мантии, где кристаллизуются из относительно богатой водой магмы при повышенном давлении. «Имея только один марсианский образец этого типа, - заявил 11 октября исследователь из Калифорнийского технологического института Эдвард Столпер (Edward M.Stolper), - трудно судить, имеем ли мы дело с такими же процессами, но задуматься о его происхождении, безусловно, стоит».


    24 сентября ровер продолжил движение на восток, сделав рекордные 42 метра, а 26 сентября, в юбилейный 50-й сол, увеличил суточный переход до 49 м. Спускаясь под уклон, 28 сентября он прошел отметку 450 м от начала пути и оказался совсем рядом с точкой стыка трех типов марсианской поверхности: уже привычной и остающейся теперь западнее; более кратерированной и старой к юго-востоку; и светлой, слоистой, с низкой тепловой инерцией - к северу.
    Угловатый выступ породы под названием Bathurst Inlet показался ученым достаточно интересным. 29 сентября ровер подошел к нему вплотную и 30 сентября (54-й сол) обследовал спектрометром APXS. Микрокамерой был отснят также и второй образец - Cowles.

МАРСОХОД CURIOSITY

    1 и 2 октября ровер продолжил движение на восток и подошел к песчаной дюне Рокнест. На этом участке размером 2.5x5 м было решено впервые опробовать загрузку грунта в аналитические приборы. Правда, еще три дня Curiosity пристраивался в зоне предстоящей работы: 3 октября он «вспорол» гребень барханчика колесом, чтобы убедиться в его достаточной глубине, 4 октября отсмотрел след микрокамерой и «обнюхал» спектрометром, а 5 октября переменил позицию: было решено копать ненарушенный песок чуть ниже гребня.

МАРСОХОД CURIOSITY

    7 октября (сол 61) марсоход впервые использовал совочек с ковшом 45x70 мм для взятия образца. Камеры подтвердили появление борозды на бархане и наличие грунта в ковше, но дальнейшие работы были приостановлены из-за ЧП. На песке рядом с совком камера MastCam34 нашла блестящий предмет, который сначала приняли было за болт, но потом увидели, что он похож на кусочек полиэтиленовой пленки. Так как шанс встретить в марсианской пустыне выброшенную кем-нибудь обертку от сосисок «Молочные» исчезающе мал, следовало заключить, что непонятный предмет длиной 13 мм до своего падения на грунт был частью Curiosity и его потеря в принципе может представлять собой угрозу работоспособности аппарата.

7 октября ровер в первый раз зачерпнул совочком грунт и задокументировал результаты.

МАРСОХОД CURIOSITY

    8 октября «обертку» удалось рассмотреть с помощью камеры RMI в составе инструмента ChemCam.

МАРСОХОД CURIOSITY

    9 октября на всякий случай была организована съемка ближайших окрестностей камерой MastCam и замечено еще несколько сходных фрагментов. Точно установить их происхождение не удалось, но предполагается, что «полиэтилен» появился в ходе посадочных операций и имеет своим источником посадочную ступень.
    10 октября песок, все еще остававшийся в ковше, пересыпали в устройство подготовки грунта CHIMRA, тщательно протрясли и провели по тракту подачи, чтобы счистить свежим марсианским материалом остаточные земные загрязнения, затем просеяли через 150-микронное сито и отделили порцию необходимого объема, которую засняли камерой MastCam100. «Наш первый образец был прекрасен, с совершенно правильным распределением частиц по размеру», - отметил специалист по аналитической аппаратуре Лютер Бигл (Luther W. Beegle) из JPL.
    11 октября остатки опытного образца были сброшены, и 12 октября совок зачерпнул новую порцию. Увы, в борозде камера увидела фрагменты яркого материала, и ученые, опасаясь за сохранность механизмов обработки грунта при попадании в них земных артефактов, на следующий день потребовали выбросить вторую порцию. Позже анализ снимков показал, что некоторые яркие детали входят в состав комочков грунта и поэтому вряд ли могут иметь отношение к посадке и работе Curiosity.
    Команды на 68-й сол (14 октября) не прошли на борт из-за проблем с передатчиком на станции Сети дальней связи, а затем ушел на трое суток в защитный режим спутник MRO. Тем не менее 15 октября грунт зачерпнули в третий раз и на следующий день использовали для повторной очистки тракта подачи. 16 октября часть грунта была сгружена на поддон для образцов и отснята левой камерой MastCam. Наконец, 17 октября (сол 71) крохотная порция песка была ссыпана в приемную воронку прибора CheMin для определения минерального состава. Собственно анализ закончился 19 октября и прошел успешно.
    CheMin использует метод рентгеновской дифракции, то есть определяет минералы по характеру рассеяния рентгеновских лучей. На анализ поступают крупинки размером не более 150 мкм, среди которых выделяются две фракции: мелкий песок предположительно местного происхождения и еще более мелкая пыль, которая переносится ветром в глобальном масштабе.
    Первая рентгенограмма марсианского образца показала, что по минеральному составу он сходен с выветренными базальтовыми грунтами вулканического происхождения, характерными для Гавайских островов. Как и ожидали геологи, в нем были выявлены значительные количества полевого шпата, пироксена и оливина. Примерно наполовину образец состоял из аморфного материала - вулканического стекла и продуктов его выветривания.
    «Материалы, которые пока исследовал Curiosity, подтверждают наши первоначальные идеи о том, что в отложениях кратера Гейл записана история перехода от влажной к сухой среде, - заявил 30 октября Дэвид Биш (David L. Bish), профессор Университета Индианы и один из руководителей проекта CheMin. - Более древние... конгломераты указывают на текущую воду, а минералы более молодых грунтов имели лишь ограниченное взаимодействие с водой».

Устройство подготовки образцов CHIMRA и тракт подачи материала к аналитическим приборам.

МАРСОХОД CURIOSITY

    Тем временем 18 октября был «обстрелян» лазерной пушкой блестящий компонент на дне второй выемки, а 20 октября - грунт возле марсохода. В тот же день «рука» зачерпнула четвертую порцию, которой еще раз прочистили приемный тракт. 22 октября часть грунта была сгружена на поддон, чтобы камера MastCam провела ее детальную съемку. 23 октября часть содержимого четвертого совка была загружена в CheMin для повторного анализа. Наконец, 24 октября еще некоторое количество песка использовали для очистки тракта подачи в прибор SAM, а сам анализатор привели в действие и еще раз опробовали на образце марсианской атмосферы.
    Квадрупольный масс-спектрометр в составе SAM определил, что в районе работы Curiosity она состоит на 95.9% из углекислого газа, к которому добавлены аргон (2.0%), азот (1.9%), кислород (0.14%) и окись углерода (0.06%). Метан, который ранее был обнаружен измерениями со спутников Марса, нашли в крайне малых количествах - несколько частей на миллиард, а с учетом погрешности детектора TLS в составе прибора это означало, что он мог не присутствовать вообще. Досадно: метан может быть биогенного и геохимического происхождения, и оба варианта чрезвычайно интересны как проявления современной активности Марса.

«Автопортрет» Curiosity, составленный из 55 снимков камеры MAHLI на манипуляторе.

МАРСОХОД CURIOSITY

    Были также определены изотопные соотношения и выявлено относительное обилие тяжелых изотопов углерода в молекулах СO₂: их оказалось примерно на 5% больше, чем дают теоретические модели для периода образования Марса. Аналогичным оказалось и изотопное соотношение для аргона, уже известное для попавших на Землю метеоритов - фрагментов Марса. Тем самым подтверждается гипотеза о потере части атмосферы Красной планеты: этот процесс идет немного быстрее для более легких молекул, так что со временем доля тяжелых изотопов растет. Более детальное изучение процесса потери атмосферы запланировано на КА MAVEN, который будет запущен в 2013 г. и прибудет к Марсу в 2014 г.
    В районе Рокнест осталось только опробовать анализ грунта прибором SAM. В ожидании этого эксперимента ровер на всякий случай отснял 29 октября (82-й сол) камни Et-Then и Burwash прямо перед собой - не исключено, что они будут «обработаны» спектрометром и лазерной пушкой. Наконец, 31 октября ровер сделал автопортрет - его составили из 55 снимков камеры MAHLI.
    По состоянию на конец октября Curiosity прошел от точки посадки 484 метра. После того, как он закончит тестировать средства сортировки, загрузки и анализа вещества Марса, ровер отправится в зону Гленелг. Она находится примерно в 100 м к востоку от стоянки Рокнест, однако рельеф в этом месте весьма неровный, и роверу предстоит выписать хитрую кривую длиной 176 м.
    Подходы к Гленелгу также представляют интерес. Еще в сентябре камеры Curiosity увидели среди светлой зоны темные полосы шириной до метра, не выявляемые на снимках с орбиты. «По мере того, как мы приближаемся к светлой формации, - отметил Джон Гротцингер, - мы начинаем видеть тонкие темные полосы неизвестного происхождения. Разнообразие на малых пространственных масштабах становится все более очевидным, предоставляя больше потенциальных целей для изучения».