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.

NASA сообщило подробности о жилых модулях для лунных и марсианских миссий. Решения для марсианских миссий будут обеспечивать жизнедеятельность астронавтов более тысячи дней. Первый модуль, названный Surface Habitat (SH), является центральным в лунных миссиях Artemis, поскольку станет основным местом проживания астронавтов. SH будет способен поддерживать 30-дневные миссии для двух человек, а также рассчитан на размещение до четырёх астронавтов на короткое время, например, при смене экипажей.

Источник изображений: NASA

SH будет размещён неподалёку от места посадки миссий Artemis. Ожидается, что одновременно на Луне будут работать четыре астронавта: двое будут жить в SH, а двое — в корабле материально-технического обеспечения. Транспортировка между посадочной платформой и SH будет осуществляться на луноходе. NASA планирует развивать SH таким образом, чтобы он мог поддерживать жизнедеятельность четырёх членов экипажа в течение 60-дней, а также выдерживать длительные периоды бездействия модуля.

Кроме того, SH будет работать как система жизнеобеспечения лунного корабля. В этом случае лунный корабль будет пристыковываться к SH и перекачивать на него продукты жизнедеятельности и конденсат. В результате их переработки вода и газы, способные поддерживать жизнь астронавтов, будут поступать обратно на корабль. Помимо этого, SH должен будет выдерживать длительные периоды нахождения в тени, продолжающиеся более ста суток.

SH будет работать совместно с базовым лагерем NASA Artemis Base Camp. В космическом агентстве положительно оценивают возможности программы Artemis по увеличению времени пребывания и работы астронавтов на Луне. Для миссии Artemis будет использован южный полюс Луны, где световой день длится до 200 суток, в то время как астронавтам Apollo приходилось довольствоваться 14 сутками светового дня на экваторе и возвращаться на Землю до истечения этого срока.

Всё это поможет NASA в подготовке к миссиям по исследованию Марса и позволит моделировать марсианские миссии на Луне, работая с новым модулем Mars Transit Habitat (MTH). На этапе тренировок экипаж будет связываться с MTH напрямую или через орбитальную лунную космическую станцию «Лунные врата» (Lunar Gateway). Затем астронавты будут спускаться на поверхность Луны и работать там, как если бы они работали на Марсе. После завершения работы астронавты будут возвращаться в MTH и совершать обратный путь на Землю.

В целом, некоторые конструктивные особенности SH, такие как режим покоя, защита от пыли, выработка и хранение энергии, будут применяться и в будущих миссиях на Марсе. NASA также сообщило, что MHT будет перевозить четыре экипажа в течение 1200 дней на Марс и обратно. Связь с экипажем во время марсианской миссии будет осложнена длительными задержками до 24 минут. Также инженерам NASA придется решить проблемы, связанные с бездействием жилых модулей на время отсутствия астронавтов.

Новые подробности NASA о проектах жилых модулей для астронавтов вселяют надежду на дальнейшее исследование космоса. Разработка таких сложных систем требует колоссальных усилий, передовых технологий и ресурсов, но результаты стоят всех усилий, ведь они приближают нас к величайшим достижениям человечества — исследованию других планет и глубокому пониманию Вселенной.

Сенат США не одобрил в полном объёме запрос NASA о выделении средств на амбициозную миссию по доставке на Землю образцов грунта и камней с Марса. Если аэрокосмическое агентство запрашивало $949 млн на поддержку миссии Mars Sample Return (MSR) на 2024 фискальный год, то сенаторы решили предоставить только $300 млн, да и сама миссия в целом может оказаться под угрозой.

Источник изображения: NASA

По мнению сенаторов, вызывают озабоченность технические проблемы, связанные с MSR и их потенциальное влияние на другие миссии агентства. Известно, что на миссию уже потрачено $1,7 млрд, но сроки её завершения, вероятно, будут перенесены, что угрожает реализации других проектов. Более того, заявляется, что законодатели могут отменить даже выделение $300 млн, если NASA не предоставит Конгрессу США гарантии, что общая стоимость миссии не превысит $5,3 млрд. Тогда средства перераспределят в пользу программы Artemis по освоению Луны.

Недавно появилась информация, что стоимость миссии по возвращению образцов с Марса продолжает расти и в NASA обсуждают сценарии, при которых она достигнет $9 млрд. Кроме того, под большим вопросом способность NASA и подведомственной ему Лаборатории реактивного движения (JPL) подготовить посадочный модуль к запуску в 2028 году. Некоторые учёные считают, что марсианская миссия буквально пожирает фонды, выделяемые для других проектов и её финансирование может вовсе выйти из-под контроля.

Американские законотворцы считают, что, если реализация миссии не уложится в $5,3 млрд, вероятно, её не следует завершать вовсе. Впрочем, пока речь не идёт об окончательном решении. Нижняя палата Конгресса США тоже должна определить бюджет на новый фискальный год, после чего обе палаты должны достичь консенсуса относительно окончательного бюджета этой осенью.

Perseverance. Источник изображения: NASA

Важное влияние окажет и работа Институционального наблюдательного совета (IRB), собранного NASA для оценки миссии и предложения вариантов для её успешного завершения. Окончательный доклад совет подготовит в августе или сентябре. Группа независимых учёных может обеспечить NASA и Конгресс информацией о том, не стоит ли вообще свернуть реализацию программы или каким образом можно её скорректировать. Другими словами, может оказаться, что ровер Perseverance напрасно трудился, собирая образцы, поскольку на их доставку просто не хватит денег.

Конгресс уже ставил под угрозу реализацию проекта «Джеймс Уэбб» в 2011 году, но тогда научное сообщество сплотилось для защиты легендарного телескопа. С марсианским проектом этого может не случиться, поскольку, несмотря на его медийную привлекательность, с научной точки зрения он имеет гораздо более «локальное» значение для многих учёных.

Учёные NASA опубликовали в журнале Nature работу, в которой сообщили об обнаружении марсоходом Perseverance органических молекул на поверхности Красной планеты. Это ещё не обнаружение биологической жизни на Марсе, как мы её знаем по Земле, но приличный шанс рано или поздно открыть инопланетную биологию.

Источник изображений: NASA

Марсоход имеет два прибора для обнаружения органики на Марсе. Это PIXL («Планетарный инструмент для рентгеновской литохимии») и SHERLOC («Сканирование обитаемых сред с помощью комбинационного рассеяния и люминесценции для органических и химических веществ»). С помощью прибора PIXL марсоход уже находил органические молекулы в марсианских породах. Находка таковых с помощью ультрафиолетового рамановского спектрометра SHERLOC подтверждает первое открытие и служит дополнительным аргументом, что на Марсе в древности могла существовать биологическая жизнь.

К сожалению, это открытие не может быть однозначным подтверждением существования жизни на Марсе. Органические молекулы в виде соединения углерода и водорода, например, могут возникать в ходе естественных реакций веществ из неорганической химии. Более точно ответить на вопрос происхождения обнаруженной органики учёные смогут только после того, как изучат образцы с помощью целого комплекса инструментов, что возможно только на Земле. Однако произойдёт это не раньше середины 30-х годов, когда миссия по доставке образцов марсианских пород вернёт их (если сможет!) на Землю.

Концепция миссии по возврату марсианских образцов на Землю

Марсоход Perseverance исследует на Марсе кратер Езеро, который в древности мог быть озером. Он изучает осадочные породы в месте предполагаемой дельты реки доисторического Марса. На Земле в таких местах за миллионы лет образуются характерные наслоения из отходов жизнедеятельности микробов. Если на Марсе была микробная жизнь, то кратер Езеро — это перспективное место для обнаружения её следов. Находки органических молекул и их привязка к породам, образованным 3–4 млрд лет назад в какой-то степени подтверждает верность выбранной стратегии. Но точного подтверждения этому придётся подождать не менее 10 лет.

Китайский марсоход «Чжужун» (Zhurong) обнаружил доказательства резкого изменения климата на Марсе, произошедшего 400 000 лет назад. Они представлены в виде тёмных хребтов, расположенных поверх светлых дюн в песках равнины Утопия (Utopia Planitia), которую исследовал марсоход.

Снимок поперечных эоловых гребней (TAR) в дюнном поле на Марсе вблизи плато Большой Сирт (Syrtis Major), полученный космическим аппаратом NASA Mars Reconnaissance Orbiter. Источник изображения: NASA/JPL–Caltech/University of Arizona

Учёные под руководством Ли Чуньлая (Li Chunlai) из Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук (NAOC) использовали приборы марсохода в сочетании со снимками высокого разрешения с китайского марсианского орбитального аппарата «Тяньвэнь-1» (Tianwen-1), чтобы поближе рассмотреть большие песчаные дюны вблизи места посадки ровера «Чжужун» в мае 2021 года.

Дюны, имеющие форму полумесяца, подвергались эрозии на протяжении сотен тысяч лет, и на вершине дюнных полей образовались длинные тёмные гребни, известные как поперечные эоловые хребты (TAR). Они расположены под другим углом, нежели хребты дюн, сформированных действием ветра. TAR наблюдались по всему Марсу в нижних средних широтах, но глобальные модели циркуляции атмосферы, описывающие направление ветров на Марсе, до сих пор не могли объяснить, как могли образоваться поперечные эоловые хребты.

Как изменились ветры на Марсе, когда ледниковый период подошёл к концу, сформировав длинные хребты под другим углом к дюнам. Источник изображения: nao.cas.cn

В ходе исследования дюн марсоход «Чжужун» обнаружил, что их серповидные тела состоят из более светлого материала под более тёмным материалом, образующим TAR. С орбиты «Тяньвэнь-1» наблюдал 2262 светлых дюны по всему Марсу, и, судя по количеству кратеров, образовавшихся на вершине дюн, исследовательская группа предполагает, что они сформировались между 2,1 млн и 400 000 лет назад. Это означает, что тёмные TAR должны были образоваться на их вершине в течение последних 400 000 лет.

Эти даты совпадают с началом и концом последнего крупного ледникового периода на Марсе. То, что TAR сформировались под другим углом к дюнам, означает, что направление ветра в нижних средних широтах должно было измениться с окончанием ледникового периода.

Ледниковый период начинался и заканчивался из-за изменений угла, под которым вращается Марс, вызванных циклами Миланковича (Milankovitch cycles). Эти циклы связаны с периодическим смещением оси вращения планеты относительно плоскости её орбиты, вызванным совместным воздействием гравитации Солнца, Юпитера и других планет, а также формой и прецессией орбиты планеты.

И Земля, и Марс испытывают эти циклы, которые соответствуют климатическим сдвигам. В случае с Марсом угол его вращения (называемый наклонностью) изменялся от 15 до 35 градусов в период от 2,1 млн до 400 тысяч лет назад, что внесло хаос в его климат. Сегодня наклонность Марса составляет около 25 градусов.

Несколько удивительно, что ледниковый период на Марсе протекал не совсем так, как на Земле. Обычно марсианские ледниковые периоды характеризуются потеплением на полюсах и перемещением водяных паров и пыли в средние широты, где они оседают. Во время последнего ледникового периода эта вода и пыль образовали слой толщиной в несколько метров, который до сих пор остаётся под поверхностью в отдельных местах ниже 60 градусов широты и почти везде выше 60 градусов.

Нынешняя геологическая эпоха на Марсе, известная как Амазонская эпоха (Amazonian epoch), началась примерно между 3,55 и 1,88 млрд лет назад. В этот период на Марсе происходили столкновения с метеоритами и астероидами, но их скорость была низкой. Этот период характеризуется холодными условиями, в целом схожими с теми, что существуют на Марсе сегодня.

«Понимание климата Амазонской эпохи необходимо для объяснения современного марсианского ландшафта, резервуаров летучих веществ и состояния атмосферы, а также для связи этих современных наблюдений и активных процессов с моделями древнего климата Марса. Наблюдения за современным климатом Марса могут помочь уточнить физические модели эволюции марсианского климата и ландшафта и даже сформировать новые парадигмы», — говорится в заявлении Ли Чунлая (Li Chunlai) из Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук.

Между тем, марсоход «Чжужун» впал в спячку во время долгой северной марсианской зимы. На данный момент он ещё не активирован, и его судьба остаётся неопределённой.