Марсианский вертолёт Ingenuity, предназначенный для исследования Марса, 12 августа успешно выполнил 55-й полёт, преодолев 264 метра марсианской поверхности. Этим он в очередной раз продемонстрировал возможность аэронавигации на Красной планете, несмотря на её разрежённую атмосферу.

Источник изображений: NASA / JPL-Caltech

Вертолёт Ingenuity весом 1,8 кг продолжает успешное исследование Марса. Во время очередного полёта, который длился 143 секунды, он преодолел 264 метра на высоте 10 метров, как сообщила Лаборатория реактивного движения NASA (JPL) 16 августа в своём аккаунте X (в бывшем Twitter).

Ingenuity сделал этот снимок во время своего 55-го полёта над поверхностью Марса, который состоялся 12 августа 2023 года

Хотя эти показатели не являются рекордными для вертолёта — ранее Ingenuity поднимался на высоту 18 метров и пролетал горизонтально 704 метра — общая дистанция, пройденная им за 55 полётов, составляет 12 503 метра, а общее время, проведённое в воздухе, приближается к 98 минутам.

Снимок сделан с помощью цветной камеры высокого разрешения, установленной в фюзеляже Ingenuity и направленной примерно на 22 градуса ниже горизонта

С момента посадки на дне марсианского кратера Езеро (Jezero) в феврале 2021 года вместе с марсоходом NASA Perseverance основной целью Ingenuity была демонстрация возможности воздушной разведки на Марсе.

За пять полётов в апреле и начале мая 2021 года он успешно справился с этой задачей. После чего NASA продлило миссию, и теперь вертолёт выполняет функции разведчика для марсохода Perseverance, ищущего следы жизни и изучающего осадочные породы.

Международная группа учёных сообщила, что ровер Curiosity обнаружил на Марсе признаки того, что некогда на планете происходили сезонные наводнения. Такие процессы формируют условия, благоприятные для зарождения жизни.

Источник изображения: nature.com

Современные учёные склоняются к тому, что в прошлом на Марсе действительно была вода. Но они расходятся во мнениях о том, на что это было похоже. Одни утверждают, что на планете были долгоживущие озёра и океаны. Другие уверены, что это были отложения льда, на поверхности которого жидкая вода появлялась лишь изредка. Эти утверждения могут оказаться истинными для разных периодов времени в разных областях Марса. Международная группа учёных опубликовала статью, в которой приводятся доказательства сезонных наводнений по крайней мере в одном регионе Красной планеты. Подобные процессы могли иметь решающее значение для естественного производства молекул, необходимых для зарождения жизни, хотя они не обязательно означают существование условий для её процветания.

Открытие было сделано при изучении материалов, присланных ровером Curiosity — старшим из двух действующих марсоходов, который исследует кратер Гейл. Примерно через 3000 марсианских дней с начала своей миссии он оказался в регионе, образовавшемся в относительно влажный гесперийский период геологической истории Красной планеты примерно 3,6 млрд лет назад. Аппарат запечатлел структуру, напоминающую гексагональную сетку — каменные отложения шестиугольной формы по нескольку сантиметров шириной и около 10 см глубиной. Подобные формы ранее были обнаружены на Плутоне, но там они были образованы конвекцией ледяной поверхности. Образования на Марсе появились в результате высыхания грязи — по мере сжатия вещества появились трещины.

Марсоход Curiosity. Источник изображения: nasa.gov

Вода могла поступать либо с поверхности как наводнение, либо из недр в виде грунтовых вод. Но небольшой размер этих структур указывает на поверхностные, а не подземные воды — промокали несколько сантиметров породы в верхней части. Для появления таких образований, как показали эксперименты, необходимы несколько циклов наводнений — не менее десятка, чтобы получать равные углы на стыке. Это подтверждает и химия: камни в трещинах представляют собой смесь сульфатов кальция и магния, которые выпадают в осадок при высыхании воды. И эти отложения формируют более твёрдые породы, чем составляющий шестиугольники ил.

Описанный процесс не сочетается с гипотезой о том, что вода на Марсе появлялась в результате таяния ледников при вулканической активности — он согласуется скорее с сезонными наводнениями, отмечают авторы исследования. И добавляют: «Среда, подверженная циклам влажности и сухости считается благоприятной и, возможно, необходимой для пребиотической химической эволюции». То есть для возникновения жизни. Строительные блоки молекул, составляющих живые организмы на Земле, встречаются даже на астероидах, поэтому важнее рассматривать условия появления сложных соединений из этих блоков — и сезонные наводнения таким условиям соответствуют. Пока нет причин утверждать, что так сформировалась жизнь на Земле и тем более на Марсе, но новое исследование подтверждает, что на Марсе могли быть для этого благоприятные условия.

Почти два года наблюдений марсианского зонда NASA InSight помогли кратно улучшить точность определения скорости вращения Красной планеты. Ранее аналогичные измерения провели зонды «Викинг» в 70-х годах прошлого века. Данные InSight в пять раз повысили точность измерения скорости вращения Марса, которая оказалась выше, чем считали раньше.

Селфи InSight, на котором видна сильнейшая запылённость солнечных батарей. Источник изображений: NASA

Точные показания скорости вращения планеты, а также диапазон колебаний её оси дают возможность оценить внутреннее строение Марса. Мы не можем взять и провести нужные нам сейсмические измерения для изучения строения планеты. Для этого там необходимо присутствие более умных и функциональных роботов или человека. Но косвенные сейсмические эксперименты по улавливанию эха от марсотрясений и уточнение скорости вращения планеты и её колебаний позволяют строить гипотезы с высочайшим правом претендовать на истину.

Для оценки скорости вращения Марса на платформе InSight был размещён антенный комплекс Rotation and Interior Structure Experiment (RISE). Принадлежащая NASA сеть земных антенн комплекса дальней космической связи посылала на RISE сигнал, который отправлялся обратно на Землю. Затем сигнал анализировался на предмет доплеровских искажений, что позволяло вычислить отклонения станции (фактически — Марса) от того или иного положения в пространстве. Речь шла о поиске отклонений менее 40 см, что потребовало 600 дней наблюдений и колоссальной работы по фильтрации шума.

Согласно проведенной работе, которая удостоилась публикации в Nature, установлено, что Марс вращается быстрее, чем было измерено раньше, а именно — с ускорением 4,4 угловых миллисекунды в год (на порядок медленнее, чем Земля). Это означает, что каждый марсианский год продолжительность суток на Марсе будет сокращаться на доли миллисекунды.

Данные о колебаниях оси Марса и скорости его вращения позволили ограничить предполагаемый размер жидкого ядра планеты до 1790–1850 км. Радиус Марса в целом составляет 3390 км — примерно вдвое меньше земного. Учёные предположили, что на наблюдаемое поведение Марса влияют либо полярные шапки, либо процессы по изменению приполярных ландшафтов после последнего ледникового периода. Также на динамику вращения Красной планеты может влиять неоднородная плотность его ядра.

Очевидно, что всё предстоит уточнять годами, в частности, продолжая разбирать данные платформы NASA InSight, которая прекратила свою внеплановую научную работу в прошлом году по причине критической засорённости солнечных панелей марсианским песком.

В NASA сообщили, что 53-й полёт марсианского вертолёта Ingenuity закончился экстренным приземлением до завершения программы полёта. Вместо запланированного полёта в течение 136 секунд аппарат прервал движение на 74 секунде. Сработала автоматическая команда «садись немедленно» (LAND_NOW), причины которой NASA выяснила позже. К счастью, всё обошлось.

Вертолёт Ingenuity на Марсе 2 августа 2023 года. Источник изображений: NASA/JPL-Caltech

Марсианский вертолёт запрограммирован немедленно приземляться в случае ряда нештатных ситуаций. Одной из таких ситуаций может быть несовпадение кадров с камеры навигации и данных с инерциальных датчиков вертолёта. Кадры могут выпадать чисто технически и тогда вертолёту не на что опереться для подтверждения своего положения над поверхностью Марса. Впервые такое произошло 22 мая 2021 года во время 6-го полёта аппарата. Тогда это привело к чрезмерным кренам вертолёта в движении и заставило его прервать полёт.

Чтобы избежать подобного в будущем, программное обеспечение было исправлено, и вертолёт с тех пор совершил 46 полётов без возникновения ошибки. Но в ходе 53-го полёта 22 июля количество выпавших кадров превысило допустимое. Вертолёт должен был пролететь 203 м на север на высоте 5 м со скоростью 2,5 м/с и зависнуть на высоте 2,5 м над местом, съёмку которого ему было приказано сделать. Затем вертолёт должен был подняться на высоту 10 м и запустить процедуру поиска безопасного места для приземления и сесть на поверхность Марса. Но он так и не добрался до места назначения, прервав полёт на 74-й секунде.

Для поверки систем вертолёта и для оценки причин инцидента команда NASA запланировала короткий 54-й полёт — 25-секундные вертикальные подъём и спуск. Пробный подъём был осуществлён 3 августа и он прошёл без проблем.

«Хотя мы надеялись никогда не вызывать LAND_NOW, этот полёт представляет собой ценное тематическое исследование, которое будет полезно для будущих летательных аппаратов, работающих в других мирах, — сказал представитель NASA. — Команда работает над тем, чтобы лучше понять, что произошло во время полёта 53, и благодаря успешному полёту 54 мы уверены, что наш малыш готов и дальше парить над Марсом».

Марсоход Curiosity Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США осуществил самый сложный в своей истории подъём на возвышенность Джау, представляющую собой скопление более десятка кратеров, отметив тем самым одиннадцатую годовщину пребывания на Марсе. Марсоход совершил посадку на поверхность Красной планеты 6 августа 2012 года.

Источник изображения: JPL

Восхождение на Джау является одним из этапов запланированного путешествия марсохода в рамках исследования Марса. Местность Джау расположена у подножия горы Шарп (неофициальное название горы Эолида, Aeolis Mons), возвышающейся на 5 км в кратере Гейла, где, возможно, миллиарды лет назад были реки и озёра. «Каждый слой горы формировался в разную климатическую эпоху Марса, и чем выше поднимается Curiosity, тем больше учёные узнают о том, как менялся ландшафт с течением времени», — отметили в NASA.

Путешествие вверх по склону горы сопряжено с преодолением различных препятствий, и команде специалистов миссии приходилось напряжённо работать, чтобы управлять движением Curiosity по скользкому песку с уклоном 23° и встречающимися валунами размером с колесо марсохода.

«Если вы когда-нибудь пытались взобраться на песчаную дюну на пляже — а это, по сути, то, что мы делали, — вы знаете, как это сложно, но там к тому же были валуны», — сообщила Эми Хейл (Amy Hale) из лаборатории NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), курирующей миссию.

Следует отметить, что «водители» марсохода не управляют им в режиме реального времени, а следуют заранее запланированному маршруту. При его прокладке команда Curiosity руководствуется, в том числе, данными орбитальных аппаратов, таких как Mars Reconnaissance Orbiter.

Путь до Джау занял несколько недель, но это того стоило. «Было здорово наконец перебраться через хребет и увидеть этот удивительный ландшафт, — отметил Дейн Шолен (Dane Schoelen), руководитель стратегического планирования маршрутов Curiosity в JPL. — Мне часто кажется, что я стою рядом с Curiosity и оглядываюсь назад, видя то, как далеко он забрался».

Марсианский вертолёт Ingenuity, потерявшийся в конце апреля и, к счастью, обнаруженный в конце июня, завершил свой 53-й полёт над поверхностью Красной планеты. Команда миссии из Лаборатории активного движения NASA ещё не опубликовала подробности о последнем полёте, однако на своей странице в Twitter специалисты JPL сообщили, что уже готовят аппарат к 54-му полёту.

Вертолёт Ingenuity на Марсе 2 августа 2023 года. Источник изображений: NASA/JPL-Caltech

«Команда миссии марсианского вертолёта планирует проведение 54-го, короткого полёта аппарата на высоте 5 метров в течение 25 секунд», — говорится в сообщении JPL в Twitter от 3-го августа.

Потеря связи с марсианским вертолётом Ingenuity произошла 26 апреля. После 52-го полёта в кратере Езеро 1,8-килограммовый винтокрылый аппарат прекратил передачу данных. Как пояснили позже в NASA, та часть кратера, по которой продвигаются ровер Perseverance и вертолёт Ingenuity, имеет очень неровный ландшафт, способный создавать радиопомехи. Как считают инженеры, проблема возникла из-за высокого холма, оказавшегося между вертолётом и ровером. Связь с вертолётом была восстановлена 28 июня, как только обе машины оказались в прямой видимости друг от друга.

Кадры посадки вертолёта Ingenuity, полученные 3 августа 2023 года

Проведение 53-го полёта вертолёта Ingenuity было изначально запланировано специалистами Лаборатории реактивного движения NASA не ранее 22 июля. В его рамках машину собирались поднять на высоту 10 метров. В разряженной атмосфере Марса аппарат должен был провести 2 минуты и 16 секунд, преодолев в общей сложности расстояние в 203 метра вдоль поверхности кратера Езеро и развив максимальную скорость в 2,5 метра в секунду. На момент данной публикации команда миссии ещё не сообщила детали о фактическом времени полёта, преодолённом расстоянии, высоте и скорости движения аппарата в рамках 53-го полёта.

Марсоход Perseverance и вертолёт Ingenuity совершили высадку на Марс в феврале 2021 года, вскоре после этого вертолёт выполнил первую миссию, состоявшую из пяти полётов — для демонстрации того, что исследования с воздуха вполне возможны и в разреженной атмосфере Марса. После этого вертолёт начал выполнять регулярные вылеты, в ходе которых он служит разведчиком для Perseverance.

NASA сообщило о первых огневых испытаниях ракетных двигателей, предназначенных для пуска с другой планеты. В районе 2030 года вооружённая этими двигателями двухступенчатая ракета будет стартовать с поверхности Марса, чтобы впервые доставить на Землю образцы грунта иной планеты. Изучение образцов на Земле поможет ответить на главную загадку Марса: была ли на нём жизнь, и что с ней могло произойти?

Источник изображений: NASA

Запуск миссии Mars Sample Return запланирован на июнь 2028 года. Генеральная защита проекта ракеты состоится летом следующего года. На сегодня испытаны отдельные элементы программы, включая конструкции двигателей первой и второй ступени.

Проектированием твердотопливных двигателей SRM1 и SRM2 по контракту с NASA занимается компания Northrop Grumman Systems. Саму возвращаемую ракету Mars Ascent Vehicle (MAV) проектирует и будет изготавливать компания Lockheed Martin. Ракета прибудет на Марс на посадочном модуле. Полёт займёт около двух лет. Загрузка образцов с ровера в ракету Perseverance будет продолжаться около года. Если марсоход к этому времени сгинет в песках Красной планеты, образцы к ракете из хранилища на открытом воздухе доставит вертолёт (раньше для этого хотели использовать ровер).

К двигателям ракеты для возвращения образцов с Марса предъявляются особые требования. Так, двигатель первой ступени должен нести морозоустойчивые дюзы, что ещё не было испытано на практике. Первые огневые испытания двигателя и дюз при температуре -20 °C в вакуумной камере показали, что инженеры на правильном пути.

Двигатель второй ступени тоже будет необычным. Для стабилизации полёта и для вывода ракеты на нужную орбиту он будет вращаться вокруг своей оси. Очень нетривиальное решение! И испытания подтвердили выбранные для его изготовления конструкторские решения.

На очереди испытания других узлов и компонентов программы. Остаётся надеяться, что финансовые проблемы NASA не остановят этот проект.