Межпланетный аппарат НАСА "Феникс", предназначенный для изучения Марса, был выведен на околоземную орбиту ракетой-носителем "Дельта-2", стартовавшей 4 августа 2007 года с космодрома на мысе Канаверал (шт. Флорида, США). 26 мая 2008 года "Феникс" совершил посадку на Марсе в рамках полета по изучению возможности возникновения жизни на Красной планете. "Феникс" изучал поверхность планеты в районе северных равнин. В общей сложности на этот проект НАСА потратила 420 млн. долларов. Посадочный модуль для "Феникса" был построен для полетов в рамках программы "Марс Сервейор" в 2001 году и находился в хранилище компании Lockheed Martin в Денвере до того, как был использован для нынешней миссии. Миссией руководит Лаборатория реактивного движения НАСА в Пасадене.

    Шесть основных компонентов космического аппарата "Феникс":

    1. Механическая "рука" длиной 2,3 м для рытья грунта. Устройство разработано Лабораторией реактивного движения НАСА. На "руке" установлена камера, разработанная немецким Институтом им. Макса Планка, которая предназначена для фиксирования различных особенностей грунта.
    2. Термоанализатор TEGA, основанный на принципе дифференциальной сканирующей калориметрии, включает масс-спектрометр MS (Mass Spectrometer) и дифференциальный сканирующий калориметр DSC (Differential Scanning Calorimeter). Идея прибора состоит в нагреве образцов грунта, взятых с восьми различных глубин (в пределах 1 м). При испарении летучих компонентов, включая органику, замеряется энтальпия, связанная с фазовыми переходами. Одновременно масс-спектрометр анализирует летучие компоненты, что позволяет сопоставить их состав и температуру, при которой они образовались. Этот подход считается эффективным при поиске воды, как в форме льда, так и минералогической связанной воды. TEGA может обнаружить лед в концентрации до 0,2% и карбонат кальция (кальцит CaCO₃) в концентрации 0,5%.
    3. Прибор MECA. Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer, анализатор микроскопии, электрохимии и проводимости), состоит из четырех «влажных камер» для химического исследования образцов, оптического и атомного микроскопов, зонда для исследования теплоты и электропроводности TECP (Thermal and Electrical-Conductivity Probe) и матрицы с индикаторами. Анализатор работает следующим образом. По желобу на передней стороне образцы грунта доставляются к микроскопам, а через четыре отверстия с правой стороны поступают в четыре камеры химической лаборатории. Грунт, попавший в камеру, смачивается и перемешивается, после чего вытекшая из него жидкость подвергается анализу. Каждая из камер имеет 26 датчиков, которые измеряют проводимость грунта, уровень кислотности, окислительно-восстановительный потенциал, температуру и другие параметры, а также концентрации серебра, сульфидов, кадмия, растворенного кислорода и CO2, ионов Cl^-, Br^-, I^-, NO₃^-, ClO₄^-, Na⁺, K⁺, Mg²⁺, NH₄⁺, Ca²⁺.
    4. Блок стереоизображения (SSI), установленный на мачте, для обеспечения высококачественного изображения местности, на которую приземлился корабль, и для получения информации о положении механической руки. Эта камера разработана университетом Аризоны. Стереокамера SSI является усовершенствованной копией одноименного прибора станции Mars Polar Lander и камеры аппарата Pathfinder и отличается новым ПЗС-детектором с более высокой разрешающей способностью. Камера SSI располагается на высоте 2 м над поверхностью и имеет три привода: два наводят ее по азимуту и по углу места, а третий вращает колесо с фильтрами.
    5. Метеорологические приборы, подготовленные канадским Космическим агентством - контроль содержания воды, пыли, изменения температур и др. величин.
    6. Мониторинг геологического состояния участка приземления обеспечивался так называемой "камерой спуска".

    Космический аппарат высотой 2,5 м и массой 350 кг подпитывается энергией от двух похожих на зонтики солнечных батарей. Помимо собственно исследований, "Феникс" выступает своеобразным "послом доброй воли". С собой он привез компакт-диск, куда занесены имена 250 тысяч землян, которые успели зарегистрироваться на сайте НАСА. На борт беспилотного корабля также помещен лазерный диск, на котором записаны наиболее известные литературные произведения землян, связанные с Марсом. В собрание космической литературы, получившее название "Видение Марса", вошли "Микромега" Вольтера, "Аэлита" Алексея Толстого, "Марсианские хроники" Рея Брэдбери и многие другие труды известных писателей-фантастов. Помимо этого, на "Фениксе" находятся видеозаписи, в том числе запись романа Герберта Уэллса "Война миров".

Автор панорамы А. Марков: итоги раскопок аппарата Феникс на Марсе. Во время работ на Марсе "Феникс" обнаружил белое вещество - водяной лед на небольшой глубине, который через некоторое время испарился.

Автор панорам А. Марков: итоги раскопок аппарата Феникс на Марсе. Во время работ на Марсе "Феникс" обнаружил белое вещество - водяной лед на небольшой глубине, который через некоторое время испарился.

ВОДЯНОЙ ЛЕД НА МАРСЕ - исследования PHOENIX

    Миссию зонда Phoenix Mars Lander можно считать завершенной. Последний сигнал от него был получен 2 ноября: из-за уменьшения продолжительности светового дня в северном полушарии Красной планеты солнечные батареи больше не могут обеспечивать достаточное количество энергии для нормальной работы аппарата. Исследовательские станции Mars Odyssey и Mars Reconnaissance Orbiter еще некоторое время пытались установить с ним связь, но безуспешно. «Мы убеждены, что аппарат нам более не доступен, — заявил руководитель проекта Барри Голдстейн из Лаборатории реактивного движения в Пасадене (Barry Goldstein, JPL). В отличие от марсоходов Spirit и Opportunity, ведущих исследования в районах, близких к марсианскому экватору, Phoenix находился за полярным кругом. На Марс он прилетел в самый разгар северного полярного дня, однако уже к августу Солнце начало опускаться за горизонт — сначала ненадолго, но постепенно соотношение темного и светлого времени увеличивалось. Постоянно уменьшался и угол падения солнечных лучей. А энергии на обогрев движущихся частей, научной аппаратуры и электроники, которая также не любит холода, приходилось тратить все больше. В итоге каждый из электрообогревателей в день забирал по нескольку киловатт-часов электричества из аккумуляторов, пополнявшихся лишь за счет убывающего потока солнечного света. К тому же чтобы обеспечивать работу одной только канадской метеостанции, установленной на трёхногой платформе аппарата, требовалось несколько десятков ватт электроэнергии. Термоанализатору TEGA требовалась энергия на нагрев и анализ образцов грунта, размещённых в крохотных «печных горшочках» прибора, лаборатории MECA – на поддержание постоянной температуры контейнеров со стерильной водой, специально привезённой с Земли для влажного анализа химических свойств марсианской почвы. Иногда включался силовой микроскоп, постоянно двигалась механическая «рука» робота, то копаясь в грунте, то рассматривая с помощью закреплённой на ней камеры окрестности неподвижного аппарата, да и связь с ретранслирующими спутниками и работа бортового компьютера – тоже не бесплатны с энергетической точки зрения.

Анимация показывает движение нескольких пылевых штормов около посадочного модуля Феникса. Изображения получены камерой SSI (стерео камера) на 137 марсианский день (13 октября 2008). Временной промежуток между кадрами анимации - 50 сек.

АНИМАЦИЯ ДВИЖЕНИЯ ПЫЛЕВЫХ ШТОРМОВ

    То, что с наступлением марсианской осени станция должна была выйти из строя, предполагалось изначально — не было только понятно, когда конкретно это произойдет. Рассчитанный на три месяца функционирования, Phoenix «протянул» почти вдвое больше — с момента его посадки на Марс 25 мая до 2 ноября он отработал 152 сола (марсианских суток) или 160 земных дней. И лишь три из них были потрачены на борьбу с неполадками. Основные проблемы начались за неделю до потери связи. К тому времени команда управления уже отказалась от использования механического манипулятора, навечно вонзив его термометр в марсианский грунт, и выключила еще несколько устройств в целях экономии электроэнергии. Судьбу зонда решила пылевая буря, прошедшая над местом посадки: 29 октября он перешел в «спящий» режим, затем — в «безопасный», заодно зачем-то переключившись на дублирующий бортовой компьютер и отключив от подзарядки один из двух аккумуляторов. Инженеры NASA попытались передать на космический аппарат инструкции по дальнейшему уменьшению энергопотребления, но удалось это не с первой попытки, да и не слишком это помогло. 30 октября Phoenix пропустил один из запланированных сеансов связи, а днем позже сообщил, что дела его очень плохи. Еще через двое суток от аппарата пришел последний сигнал.
    По завершении миссии ученые оценивают ее как весьма успешную. Еще в июне Phoenix, сняв манипулятором всего несколько сантиметров оказавшегося неожиданно клейким марсианского грунта, обнаружил какое-то плотное белое вещество. Это могли быть или лед, на небольшую глубину залегания которого указывали разнообразные трещины, покрывавшие все окрестности Phoenix'а, куда мог дотянуться его взгляд, или соль. Но когда через пару дней белый материал испарился, стало ясно, что речь идет именно о водяном льде. Позднее зонд обнаружил следы частиц, очень напоминающих тонкие пластинки глины, и карбонат кальция («по-простому» — известняк или мел) Считается, что для образования этих минералов требуется долговременное присутствие жидкой воды, имеющей нейтральную или слабощелочную реакцию. Как выяснил Phoenix, арктический грунт Марса до сих пор сохраняет следы щелочи — в отличие от прочих исследованных мест планеты, где почва «закисленная». Некоторые специалисты миссии даже сделали вывод, что такой грунт вполне подошел бы для выращивания земных растений. Одновременно зонд нашел следы перхлоратов — солей хлорной кислоты, ядовитых для большинства земных организмов (тем не менее, некоторые виды микробов умудряются использовать их в своей жизнедеятельности).

Sol 6. Два блестящих гладких участка, с которых при посадке сдули слой рыхлого грунта тормозные реактивные двигатели зонда Phoenix (видны у верхней кромки снимка). По мнению учёных, блестит, скорее всего, лёд. Видны также опоры аппарата и фрагмент "руки" Phoenix'а. Снимок сделан камерой RAC, закреплённой на манипуляторе.

Sol 7. Первая марсианская почва в совочке манипулятора. Операция была произведена на седьмой день пребывания посадочного модуля на Марсе - 1 июня 2008. Пробы были взяты из области неофициально названной Knave of Hearts. Белые вкрапления - это вполне возможно лед или соли, этот материал аналогичен составу поверхности под Фениксом.

Sol 22. Усилия учёных по поиску воды на Марсе наконец увенчались успехом – космическому аппарату Phoenix удалось прикоснуться к водному льду. Белое вещество, до которого он докопался, оказалось льдом, а не солью: на повторных снимках видно, как лёд испаряется.

Sol 58. На композитном снимке, составленном из фотографий, полученных в течение 11 солнечных суток Марса, видно, как Солнце движется по небосводу ночью в период с 22:00 до 02:00 по местному солнечному времени. Видно, что оно не заходит. Поскольку снимки получены стереокамерой SSI в разные дни и смешаны в достаточно произвольном порядке, то кривая движения Солнца по небу оказалась слегка неровной.

Хронология событий миссии аппарата Phoenix       Все фотографии миссии "Феникса" на Марсе

НЕСКОЛЬКО МОМЕНТОВ МИССИИ PHOENIX

    Всего за время своей работы Phoenix Mars Lander получил и передал на Землю более 25 тыс. снимков, сделанных несколькими фотокамерами и одним атомным силовым микроскопом. В центры обработки информации поступили огромные массивы данных о химическом составе и механических свойствах образцов грунта и льда, найденных на поверхности Марса. Обработка этих данных только начинается, и, по словам главы научной программы миссии Питера Смита (Peter Smith), их хватит на многие годы, и принесут они еще немало научных открытий.

---

Подробнее о результатах экспериментов Phoenix     Результаты анализа в бортовой лаборатории Phoenix'а показали, что грунт содержит микроэлементы, необходимые для жизни растений, а его pH колеблется от 8 до 9. Для этого Phoenix забрал образец раскопанного марсианского грунта с глубины в два с половиной сантиметра и смешал его со специально доставленной с Земли водой, ведь на момент запуска учёные ещё не знали, обнаружат ли они в месте посадки лёд. После подобной подготовки в бортовой лаборатории Phoenix'у удалось измерить кислотность, а при нагреве получившейся грязи до 1000 градусов Цельсия – оценить состав минералов. По оценкам pH грунта составил от 8 до 9 единиц, что соответствует слабощелочным земным почвам. Кроме того, Phoenix нашёл следовые количества магния, натрия, калия и хлора, и хотя в существовании этих микроэлементов на Марсе никто не сомневался, учёные не знали, в каких концентрациях они встречаются в грунте красной планеты. То, что их соединения удалось растворить, подтверждает потенциальную усваиваемость живыми существами, а кроме того – увлажненность почвы и насыщенность атмосферы парами в прошлом.     В пробах марсианской почвы обнаружены следы перхлоратов. Перхлоратами называют соли хлорной кислоты, в которых катионы соединены с ионами ClO4-. В июле, в одной из «влажных камер» – крохотных ведёрок с привезённой с Земли дистиллированной водой – прибора MECA был зафиксирован сильный сигнал от аниона. Более поздние дополнительные тесты с другим ведёрком подтвердили эти данные. Тем не менее, сходу утверждать, что перхлорат чего-то (к какому катиону присоединён ClO4-, не ясно) обнаружен, учёные не решились. Дело в том, что другой прибор – TEGA – при прогреве образцов марсианской почвы нашёл следы выделения атомов кислорода при соответствующей разрушению перхлората температуре, но вот атомов хлора при этом не заметил. Это, впрочем, не должно смущать – во-первых, увидеть следы разрушения ClO4- учёные не рассчитывали и не откалибровали прибор для детектирования хлора должным образом, а во-вторых, если на Марсе есть не только перхлорат, не только, скажем, магния, но и, например, кальция, сигналы хлора появятся при разных температурах, и будучи «размазаны» таким образом могут потеряться в шуме.     Хотя перхлораты и являются ядовитыми для многих живых существ, поскольку активно вступают во взаимодействие с биологическими тканями и разрушают их, концентрация перхлоратов, обнаруженная на Марсе, вряд ли может считаться совсем опасной. И говорить о том, что «пригодная для репы» марсианская почва вдруг оказалась залита ядохимикатами, не приходится. На Земле перхлораты в почве также встречаются, а некоторые микробы даже используют их в производстве энергии. Тем не менее, для планетологов вопрос о наличии перхлоратов представляет немалый интерес. Во-первых, потому, что они его не ожидали найти, а во-вторых, потому, что перхлораты могут многое рассказать о круговороте воды на планете. Они достаточно легко растворяются в жидкой воде и, измеряя их относительные концентрации в разных районах Марса и на разных глубинах его грунта, можно попытаться восстановить историю перемещения по ней водных потоков. Тем не менее, работа эта трудная.     Кроме того, обнаружение перхлоратов может изменить представления о составе окислителей марсианской почвы. Следы их присутствия в грунте заметили ещё космические аппараты Viking, которые искали следы жизни на Марсе в 70-х годах прошлого века. До сих пор главным кандидатом на роль окислителя считалась перекись водорода, хотя прямых указаний на этот счёт не было. Теперь ей, возможно, придётся уступить место куда более мягким окислителям – перхлоратам.     Phoenix нашёл в районе северного полюса Марса известняк, недостаток которого был сильнейшим доводом против возможности жизни на планете. Масс-спектрометр установки TEGA зафиксировал выделение из частиц грунта ионов углекислоты при нагреве грунта ровно до той температуры, которая соответствует диссоциации CaCO3, сообщил руководитель научной миссии Phoenix'а Питер Смит из Аризонского университета в Тусоне. Этот грунт был собран со дна одной из траншей, выкопанных рукой космического аппарата. Косвенно присутствие карбонатов подтверждает и влажная лаборатория MECA – размешанная в жидкой воде марсианская почва ведёт себя, как буферный раствор, что очень характерно для слабой угольной кислоты. А ранее микроскопы MECA успели разглядеть тонкие плоские частички в грунте, очень похожие на составляющие обыкновенной глины. Для появления глины нужна слабощелочная среда; измерение pH растворённого грунта в одной из ванночек показало значение 8,3.     Оба результата, которые вряд ли бы поразили земных геологов и почвоведов, проливают новый свет на прошлое Марса. Глины образуются в жидкой воде, причём воде нейтральной или слегка щёлочной, а это напрочь опровергает представления о сильно кислотном «сернистом рассоле», в котором у древней марсианской жизни не было бы и шанса на выживание. Судя по всему, гидрологические условия на Марсе в прошлом были куда разнообразнее, чем полагали учёные. Впрочем, признаки наличия здесь глиняных минералов учёные уже видели с борта марсианских орбитальных станций. А вот обнаружение известняка – настоящий подарок для исследователей Марса. Ведь до сих пор практически полное отсутствие этого соединения на планете было одной из главных загадок марсианской геологии, и менее года назад ученые посчитали своей особой удачей предложить объяснение этому феномену – также, кстати, оставлявшее мало надежд на возможность какой-либо жизни в далёком прошлом Марса. Теперь, наоборот, придётся искать модели формирования известняка и глины, которые в земных условиях образуются в присутствии воды; возможно, так они появились и на Марсе.     Почти под конец миссии лазерный локатор метеорологической станции зонда зафиксировал снежные хлопья, выпадающие из облаков, расположенных на высоте 4 км над поверхностью планеты. Интересно, что это были снежинки водяного, а не углекислотного льда, в обилии присутствующего на Марсе. Не долетая поверхности снег таял, точнее сублимировался (сухое испарение), так как превратиться в жидкость мешает слишком низкое давление марсианской атмосферы.

---