| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Марс
| |||||
 Исследователи |
|||||
Планетарные марсоходы |
Страница:
"Mars Pathfinder",
MER-А/MER-B,
Полевые работы,
Начало миссии (Part #1, Part #2),
Посадка на Марс (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4, Part #5),
Продолжение работы (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4, Part #5, Part #6),
Кратеры и Холмы (Part #1, Part #2),
"От зимы до зимы" (Part #1, Part #2),
Кратер Виктория (Part #1, Part #2, Part #3),
Последний Парад (Part #1, Part #2),
Цель Индевор (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4, Part #5),
На краю (Part #1, Part #2, Part #3),
Три года и четыре долины (Part #1, Part #2),
Галерея марсоходов Pathfinder и MER;
|
|
Марс - красная звезда
Путешествие марсохода Opportunity Три года и четыре долины
В апреле 2018 г. американский марсоход Opportunity исследовал уникальный образец предположительно вулканического происхождения. Это могло бы стать серьезным открытием, ибо вулканического базальта на Марсе еще никто не встречал. Предварительная догадка о его природе не нашла подтверждения, но и понять, что же встретилось роверу, пока не удалось. Шестиколесный аппарат массой 179 кг был доставлен на поверхность Красной планеты 25 января 2004 г. по земному календарю и успешно работает на равнине Меридиана уже свыше 14 лет при расчетном ресурсе в 90 суток, год за годом оправдывая данное ему после посадки прозвище «Маленькая мисс Совершенство». На 16 февраля 2018 г. пришелся юбилейный, 5000-й марсианский день марсохода Opportunity. За три земных года и более чем 1000 солов после предыдущей публикации (2015) ровер прошел по поверхности Марса около 2900 метров, сместившись при этом приблизительно на два километра к югу. Установление рекордов давно уже не является целью операторов и научной команды проекта. Гонка на скорость была нужна в 2008-2011 гг., когда Opportunity бежал по песчаной равнине от кратера Эндьюранс к огромному древнему кратеру Индевор, преодолев за те же 1000 солов 21.5 км пути. В августе 2011 г., когда ровер достиг вала кратера, счисление дало 33.49 км от места посадки. С этого момента главной задачей ученых стал поиск специфических глинистых пород - филлосиликатов, а точнее смектитов, формировавшихся в нейтральной или щелочной среде, то есть в более мягких, влажных условиях, чем обычные марсианские породы. К апрелю 2015 г. пробег Opportunity увеличился до 42.25 км, а по состоянию на 24 апреля 2018 г. этот показатель достиг 45.15 км. Марафонская долина
Мы оставили марсоход 30 апреля 2015 г. у холма Линдберга - центральной горки слабо выраженного кратера Spirit of St. Louis напротив входа в Марафонскую долину. Ровер спустился на его дно, чтобы изучить обнажения пород теми немногими инструментами, которые выдержали более чем десятилетнюю марсианскую эпопею. Он все еще был способен детально отснять их камерой-микроскопом Ml, почистить и пошлифовать фрезой RAT и получить данные об элементном составе обнаженного материала с помощью альфа-рентгеновского спектрометра APXS. Ресурс еще двух спектрометров - мёссбауэровского MS и термоэмиссионного Mini-TES - уже был выработан полностью. Ну и, разумеется, вели съемку две стереокамеры - навигационная NavCam и панорамная PanCam.
Покинуть это место Opportunity удалось лишь 25 мая, в 4029-й сол, из-за двух сбоев разной природы. Утром 13 мая во время работы через антенну высокого усиления HGA произошел перезапуск бортового компьютера, который зафиксировал обращение к адресу вне всех полей адресов, используемых системой управления. 14 мая уже из-за ошибки операторов антенна HGA не была задействована, и восстановить нормальную работу ровера удалось лишь 16 мая. Далее, сбой флэш-памяти, в последний раз до того отмеченный 29 апреля, повторился 17 и 20 мая; хуже того, 19 и 22 мая прошло еще два перезапуска бортового компьютера. Все это переполнило чашу терпения операторов. 22 мая они вывели марсоход в нормальное состояние и 23 мая изменили конфигурацию борта, запретив аппарату использовать флэш-память и ограничив место для записи данных обычными микросхемами для записи и чтения RAM. Так как их содержимое терялось при прекращении питания, теперь требовалось передавать записанную днем информацию в тот же вечер. Оставлять же марсоход во включенном состоянии ночью было нельзя, потому что один из нагревателей в самом начале работы был найден неуправляемым и все время потребляет заметную мощность. «Флэш-память - это удобство, но она не является необходимостью для ровера, - пояснил менеджер проекта Джон Каллас (John L. Callas). - Это как холодильник. Если у вас его нет, вы не можете сохранить остатки еды. Всё, что вы приготовили, нужно или съесть в тот же день, или выбросить. Если Opportunity не использует флэш-память, он должен отправить на Землю высокоприоритетные данные в день их получения, а менее важные, если они не уместились в передачу, забыть».
27 мая (сол 4031) Opportunity занял позицию севернее кратера Spirit of St. Louis, чтобы исследовать на ближайшей части вала полосы красноватого материала с признаками альтерации, то есть изменения под действием воды, а также переждать период соединения Марса с Солнцем. Планета прошла за светилом 14 июня, и Земля с 7 по 21 июня не могла поддерживать устойчивую связь с марсианскими аппаратами. Поэтому с 3 по 24 июня ровер работал автономно, проводя длительные сеансы измерений с помощью APXS, и нашел в исследуемых образцах избыток кремния, хлора и серы и некоторый дефицит железа. Красный цвет исследователи приписали наличию гематита, хотя подтвердить эту догадку с помощью имеющихся приборов не могли. На этот же период пришлось равноденствие, так что 19 июня начался новый марсианский год - 33-й по условному календарю, принятому планетологами*. В северном полушарии начиналась весна, а в южном и в экваториальной зоне - осень. Почему так? А потому, что в настоящее время Марс проходит афелий орбиты чуть раньше, чем попадает в точку летнего солнцестояния для северного полушария и зимнего - для южного. На широте 2° ю. ш., где работает Opportunity, обычный сезонный фактор с высотой Солнца над горизонтом малозаметен, а вот снижение потока энергии из-за большего расстояния вполне чувствуется. Как следствие, день ото дня поступление энергии снижалось, и если 2 июня оно составило 500 Вт-ч, то 13 октября достигло минимума в 325 Вт-ч.
Невзирая на эти неблагоприятные обстоятельства, 15 июля (сол 4079) марсоход двинулся на северо-восток и вступил в Марафонскую долину - ложбину длиной 330 м, рассекающую вал в направлении с запада на восток и резко спускающуюся к дну кратера. Здесь ему предстояло проработать почти год - марсианский, не земной! - и в том числе 400 суток на пятачке размером всего 100x100 метров. Спектрометр CRISM на орбитальном аппарате MRO показал в (пределах этого пятачка совсем маленькую площадку с особым изобилием и разнообразием филлосиликатов, которой дали неофициальное название Red Square - Красная площадь. Ученые рассчитывали изучить различные виды смектитов и связь между ними и соседними отложениями.
Первоначальный план состоял в обходе долины по часовой стрелке, сначала вдоль северной стены, а затем вдоль южной. К 27 сентября (сол 4153) ровер исследовал четыре точки при входе в долину, и особенно детально - брекчию из горизонта Шумейкера под названием Private Robert Frazer*. 17 августа он обработал материал с помощью RAT, задействовав фрезу впервые за два года. Образец из «красной» серии, обозначенный как Private Silas Goodrich, продемонстрировал в сентябре избыток кремния и дефицит железа.
Затем марсоход отклонился от программы и стал смещаться не на север, а на восток и слегка к югу. Одной из причин изменения маршрута были трудности в передаче данных через спутник Mars Odyssey из-за высоких стен, окружающих долину с запада и севера. Более того, чтобы сбросить информацию, приходилось ждать позднего вечернего сеанса**, разряжая две литий-ионные аккумуляторные батареи до опасного уровня.
Уйти от этой необходимости было можно, вновь подключив флэш-память, но эксперименты с ней постоянно приводили к неприятностям. Так, 25 сентября прошел сбой с перезагрузкой компьютера, после которого для мачты с панорамными камерами был выставлен флаг «положение неизвестно». На выход из ситуации потребовалось три сола; спустя еще два марсианских дня сбой повторился, сорвав запланированное передвижение. В последний раз флэш-память использовали в начале ноября, когда удалось передать 120 Мбит записанных данных, а еще 178 Мбит информации так и осталось в устройстве. На 13 октября (4166-й сол) пришелся минимум электроэнергии, но ровер успел занять место на склоне, обращенном на север, и благополучно пересидел самое тяжелое время. 17 ноября он сместился на 13 метров на юг, в точку с еще более благоприятным наклоном, около 19°, и оставался вблизи нее до 25 января 2016 г. (сол 4268, 12-я годовщина посадки на Марс). В качестве памятного знака он оставил лунку, высверленную 1 января в образце Private John Potts.
26 и 27 января ровер предпринял попытку выйти к зоне красного материала на гребне, названном «хребет Кнудсена», и смог продвинуться вверх по склону почти на 10 м к точке Ballarat. Начиная с 18 февраля операторы продемонстрировали большое упорство, пытаясь добраться до образца Joseph Whitehouse. Мэтт Голомбек (Matt Golombek), руководитель научной программы Opportunity, даже уподобил шестиколесную машину... горному козлу. В третьей и последней попытке 10 марта уклон впервые за всю историю путешествий марсоходов достиг 32°, колеса проскальзывали, а скопившаяся на верхней плоскости, на солнечных батареях пыль стала стекать с них ручейками. Opportunity сумел продвинуться всего на 9 см и дотянуться до цели не мог.
Досадно: это был прекрасный незагрязненный образец красного материала, причем в составе коренной породы, а не камней в трещинах с их неизвестной историей. Химический анализ такого образца вместе с контрольным измерением на обычном коричневатом грунте, которое уже было выполнено на образце John Potts, представлял значительную ценность. «Мы не можем винить Opportunity, - сказал технический руководитель проекта Билл Нелсон (Bill Nelson). - Мы лезли вверх до предела возможностей машины и дошли до точки, где колеса просто буксуют. Мы хотели от ровера больше, чем он был в состоянии сделать». 15 марта (сол 4315) марсоход ушел с гребня и, медленно поднимаясь вдоль него на запад, 29 марта вступил в пределы Красной площади. К этому дню приходы электроэнергии увеличились до 559 Вт-ч и продолжали расти, потому что пик зимы был пройден, а ветры сдули часть пыли с солнечных батарей, увеличив их эффективность до 86%. Сделав две промежуточные остановки для цветной панорамной съемки местности, 14 апреля Opportunity встал перед точкой Pierre Pinaut, где с 16 апреля по 15 мая снял большую панораму Марафонской долины и проработал вплоть до 12 июня (сол 4403).
В точке Pierre Pinaut выветренный красноватый материал оказался настолько мягким, что 16 мая ровер просто поскреб образец левым передним колесом, обнажив множество разноцветных камней и песка. Измерения на вскрытом участке Е.Саnn и на отломившемся желтоватом образце Joseph Field показали аномально высокую концентрацию серы по сравнению с соседними контрольными участками - примерно 25% в пересчете на SO3.
«Есть все основания полагать... что в этих зонах альтерации много сульфата магния, - прокомментировал открытие научный руководитель проекта Стивен Сквайрз (Steven W. Squyres). - Мы не думаем, что в этих зонах залегают и глины, но сульфат магния сам по себе - это то, что может осаждаться из воды. По породе идут трещины, по которым может течь вода, перенося растворенные материалы. Тем самым она может видоизменить породу и создавать те красноватые участки, которые мы видим». Отлично, но где же тогда сами глины, ради которых Opportunity забрался в Марафонскую долину? Изначально ученые связывали марсианские смектиты с формацией Матиевича - самым древним и глубинным из известных геологических горизонтов планеты, который существовал здесь до падения небесного тела, следом которого является кратер Индевор. Opportunity открыл эти слоистые породы со сферическими конкрециями в 2011 г. на участке вала под названием Кейп-Йорк, у подножия холма Матиевича, и там же марсоход впервые получил доступ к смектитам, найденным при съемке с орбиты. Почти на всей исследованной территории формация Матиевича перекрыта материалом, выброшенным из кратера Индевор и образующим горизонт Шумейкера. Точка входа в Марафонскую долину была на 84 м выше, чем Кейп-Йорк. Ученые надеялись пересечь и исследовать границу формаций Шумейкера и Матиевича в ходе спуска в кратер, но не нашли ее. Выяснилось, что прямой связи между глинистыми породами и горизонтом Матиевича нет.
Далее, детальная карта минерального состава по данным спектрометра CRISM на спутнике MRO показывала, что смектиты распределены более или менее равномерно по площади долины. Снимки же рисовали картину наклонного плоского слоя, разделенного трещинами на отдельные полигоны. К зонам трещин были приурочены полосы красного материала, в то время как остальная площадь выглядела коричневой. Логично было искать смектиты в необычном красном материале, явно сформированном при участии движущейся по трещинам воды. В нем было найдено много алюминия и кремния и мало железа и магния, что указывало на альтерацию и выщелачивание, но никак не на обилие смектитов. Пришлось выдвинуть альтернативную версию: вся порода Марафонской долины, все ее сложенные брекчиями полигоны содержат некоторый процент глинистого вещества. Это означало, что местные железомагниевые смектиты образовались под воздействием небольшого количества воды, которой, однако, было слишком мало, чтобы изменить базальтовый в целом состав пород. «Когда произошел удар, - размышлял заместитель научного руководителя проекта Реймонд Арвидсон (Raymond Е. Arvidson), - в коре, вероятно, присутствовали лед и вода, и образовалась действительно горячая система - горячие источники, горячая вода, движущаяся по трещинам и проникающая в породу. Но не так много воды, если не считать трещин и разломов, где мы видим выщелоченный красный материал...» Кстати, в начале мая была найдена причина сбоев при фотографировании, тревоживших команду уже несколько месяцев. Как оказалось, в бортовом ПО изначально была ошибка: командная последовательность, приостанавливающая съемку, в реальности блокировала дальнейшую работу соответствующей камеры. Пока у марсохода работала флэш-память, за приостановкой съемки всегда следовал уход в спящий режим, после чего компьютер загружался заново. Теперь же от «сна» пришлось отказаться, перезагрузки не происходило вплоть до вечернего сеанса связи, и камеры оставались блокированными. Как следствие, если на день планировалось два сеанса съемки, второй из них не выполнялся. Необходимые исправления были внесены б мая. 14 июня марсоход сместился в центр Красной площади, в точку York: ученые хотели убедиться, что во всем разобрались и ничего не пропустили. 25 июня ровер двинулся было к северо-западу, но вынужден был немедленно вернуться, так как ценные панорамные снимки рабочей зоны с 13 светофильтрами не были приняты на Земле и съемку требовалось повторить.
Opportunity окончательно покинул эту зону 3 июля (сол 4423). Неделю спустя он вышел на прошлогодний маршрут точки Bashful II - это название и еще несколько операторы позаимствовали из проекта Viking по случаю 40-летия первой полностью успешной посадки на Марс. Объект представлял собой пурпурную «пирамидку» с повышенным содержанием кремния и алюминия. Марсоход отснял снизу Мыс Хиннерса, на котором стоял некоторое время в феврале 2015 г., и двинулся по своим следам на северо-восток, но уже 23 июля отклонился к северу, к скалам Gibraltar II, которые также отснял в деталях. Здесь ученые обнаружили необычный рельеф - «вырезанные» в камне извилистые борозды, подсказывающие, что здесь когда-то текла вода, или, быть может, их проделали дующие из кратера ветры. Opportunity тщательно документировал и эту картину, а 18 августа встал перед камнем Muffler II для контактных исследований.
За перевалом
Отсюда можно было при желании продолжить спуск в кратер, но из-за крутизны склона и особенностей грунта это, скорее всего, была бы дорога в один конец. Дойдя до песчаных дюн на дне Индевора, ровер мог оказаться в ловушке, чего ни операторы, ни ученые, конечно, не хотели. Но и немедленное возвращение на запад не входило в их планы - решено было сместиться к югу и изучить еще одну-две параллельные долины.
27 августа (сол 4477) марсоход двинулся на юго-восток - в сторону перевала Льюиса и Кларка между хребтами Кнудсена и Бартона (Wharton Ridge). 30 августа он замкнул круг, пройдя совсем рядом с точкой Ballarat, и 1 сентября вышел на перевал, начав тем самым десятый этап своей продленной программы. Финансирование на него было согласовано в первых числах июня; оно достаточно для работы группы планирования и управления из 30 сотрудников, с которыми взаимодействуют около 100 ученых.
3 сентября Opportunity спустился с перевала и двинулся вниз по долине Биттеррут - на восток, к светлому холму Спирит-Маунд, возвышающемуся над внутренним обрывом вала. Невзирая на песчаную бурю с высокой запыленностью атмосферы, ровер достиг цели 20 сентября (сол 4500) и в течение месяца исследовал породы в точках Gasconade, Jefferson City и Lupus. Здесь, на 59 метров ниже перевала и почти в 100 метрах по высоте от уровня равнины, ученые надеялись найти материал из формации Матиевича, но вокруг ровера была все та же ударная брекчия из горизонта Шумейкера.
16 октября марсоход попытался заснять вход в атмосферу и посадку европейского аппарата Schiaparelli проекта ExoMars2016, но на снимках его обнаружить не удалось, потому что расчетную траекторию парашютного спуска прикрывал подъем местности к западу. До 24 октября ресурсы Сети дальней связи NASA были перенаправлены на поиск погибшего лэндера, и лишь после этого возобновилась нормальная работа. 29 октября ровер взошел на вершину холма, а 6 ноября (сол 4546) спустился с него.
Теперь перед операторами стояла задача выбраться из кратера и пройти еще километр к югу, к началу безымянного оврага, очень похожего на промоину, по которой в кратер когда-то вливалась вода. На одну лишь первую часть плана - возвращение на равнину - ушло четыре месяца.
В период с 9 по 16 ноября Opportunity обогнул холм Помпис-Тауэр и пошел по дуге сначала на юг, а затем на запад, перебравшись в долину Вилламетте. Он с трудом нашел там проход между полями крупных камней и периодически останавливался для подзарядки, так как идти пришлось по склонам, обращенным к северу, а Солнце находилось с южной стороны - солнцестояние на Марсе пришлось на 29 ноября.
Как раз на этом участке маршрута 22 ноября был с успехом опробован новый орбитальный ретранслятор - европейский спутник TGO. Его активное использование начнется в 2018 г. после снижения орбиты до 400 км, причем пропускная способность будет вдвое выше, чем у MRO, за счет модернизации бортового приемника Electra. Автор: И. ЛИСОВ, | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|