Perseverance стартовал. Как он подготовит нас к колонизации Марса?

Миссия марсохода Perseverance — «Настойчивость» — часть более крупной космической программы «Артемида», включающей миссии на Луну в качестве подготовки к колонизации Марса. НАСА планирует отправить первую женщину на естественный спутник Земли в 2024 году, а к 2028 году сделать миссии людей на Луну регулярными и создать фундамент для освоения Марса.

Марсоход Perseverance Rover Science. Поиск жизни и подготовка к жизни людей на Марсе

Основные задачи: изучение пригодности Марса, поиск признаков прошлой микробной жизни, сбор и кэширование образцов и подготовка к будущим человеческим миссиям, которые впоследствии приведут к колонизации Марса.

Научная стратегия для программы исследования Марса состоит в поиске признаков жизни на Марсе. Марсоход миссии «Марс 2020» вносит свой вклад в эту стратегию, а также в четыре долгосрочных научных цели программы:

• Определить, существовала ли когда-нибудь жизнь на Марсе
  
  Миссия марсохода Mars 2020 Perseverance фокусируется на наземных исследованиях марсианской среды, ища сохранившиеся признаки биосигнатур в образцах горных пород, которые образовались в древних марсианских средах с условиями, которые могли бы быть благоприятными для микробной жизни. Это первая мобильная миссия, предназначенная для поиска признаков прошлой микробной жизни. Ранее марсоходы сначала сосредоточились на том, что Марс когда-то имел пригодные для жизни условия.
• Охарактеризовать климат Марса
  
  Прошлые марсианские климатические условия находятся в центре внимания миссии марсохода Perseverance. Инструменты марсохода ищут свидетельства древней обитаемой среды, где микробная жизнь могла существовать в прошлом.
• Охарактеризовать геологию Марса
  
  Ровер Perseverance предназначен для изучения горных пород, чтобы узнать больше о геологических процессах, которые со временем создали и изменили марсианскую кору и поверхность. Каждый слой породы на марсианской поверхности содержит записи об окружающей среде, в которой он был сформирован. Марсоход ищет свидетельства о скалах, которые образовались в воде и которые хранят свидетельства органики, химических строительных блоков жизни.
• Подготовиться к исследованию Марса человеком
  
  Ровер Perseverance демонстрирует ключевые технологии для использования природных ресурсов в марсианской среде для жизнеобеспечения и топлива. Он также отслеживает условия окружающей среды, поэтому планировщики миссий лучше понимают, как защитить будущих исследователей.
  
  Эта научная цель связана с национальной космической политикой отправки людей на Марс в 2030-х годах. Подобно истории исследования Луны Земли, роботизированные миссии на Марс обеспечивают критическое понимание окружающей среды и тестируют инновационные технологии для будущего исследования человеком. 

Все цели относятся к потенциалу Марса как места для жизни. Даже если ровер не обнаружит никаких признаков прошлой жизни, он когда-нибудь проложит путь к обитанию человека на Марсе. Ровер Perseverance также проводит другие научные исследования, связанные с его четырьмя целями. Например, он следит за погодой и пылью в марсианской атмосфере. Такие исследования важны для понимания ежедневных и сезонных изменений на Марсе и помогут будущим исследователям лучше прогнозировать марсианскую погоду.

Когда Perseverance приземлится на Марсе? Сколько времени займет миссия?

Приземление ожидается 18 февраля 2021 года, полет на Марс будет длиться 7 месяцев. Исследования займут минимум один марсианский год (около 687 земных суток).

Астробиология. Миссия Mars 2020 NASA будет охотиться за микроскопическими окаменелостями

Марсоход НАСА Perseverance приземлится прямо в кратер Джезеро. НАСА выбрало кратер Джезеро в качестве места посадки марсохода, потому что ученые считают, что этот район когда-то был затоплен водой и был домом для древней дельты реки. Более 3,5 млрд лет назад русло реки пролилось через стену кратера и образовало озеро.

Ученые считают, что вода доставляла глинистые минералы из окрестностей в озеро кратера. Вероятно, микробная жизнь могла бы существовать в Джезеро в течение одного или нескольких из этих влажных периодов. Если это так, признаки их останков могут быть обнаружены в донных или прибрежных отложениях.

На древнем Марсе вода высекала каналы и переносила осадки, чтобы сформировать вееры и дельты в озерных бассейнах. Изучение спектральных данных, полученных с орбиты, показывает, что в некоторых из этих отложений есть минералы, которые указывают на химическое изменение воды. Здесь, в дельте кратера Джезеро, отложения содержат глины и карбонаты.

На Земле карбонаты помогают формировать структуры, которые достаточно выносливы, чтобы выживать в ископаемом виде в течение миллиардов лет. В том числе в виде ракушек, кораллов и некоторых строматолитов — камней, образованных на этой планете древней микробной жизнью вдоль береговых линий, где было много солнечного света и воды.

Возможность существования строматолитоподобных структур на Марсе объясняет, почему концентрация карбонатов, отслеживающих береговую линию Джезеро, делает этот район таким привлекательным для ученых.

Что берет с собой марсоход Perseverance в миссию на Марс?

• SHERLOC — сканер среды обитания с использованием комбинационного рассеяния света и люминесценции для органических и химических веществ.
• Ingenuity Mars Helicopter — первый вертолет, который НАСА попробует запустить в атмосфере на Марсе.
• Образцы скафандра для будущих путешествий космонавтов на Марс и Луну.
• Метеорит с Марса, чьи известные свойства будут выступать в качестве инструмента калибровки для сравнения работы инструмента ровера. Это придаст дополнительную уверенность любым открытиям, которые может сделать робот.
  

SHERLOC. Соберет материалы, проверит скафандры и вернет метеорит с Марса домой

Сканирующая среда обитания с использованием комбинационного рассеяния и люминесценции для органических и химических веществ имеет прозвище: SHERLOC. Установленный на роботизированной руке ровера, SHERLOC использует спектрометры, лазер и камеру для поиска органических веществ и минералов, которые были изменены водной средой и могут быть признаками прошлой микробной жизни.

Его основная задача — мелкомасштабное обнаружение минералов, органических молекул и потенциальных биосигнатур.

Что надо знать об устройстве?

• SHERLOC работает днем ​​или ночью.
• Ему не требуются прикосновения. Perseverance помещает SHERLOC примерно на 5 см выше его цели для сбора данных. Такая методика не загрязняет место расследования.
• У SHERLOC есть увеличительное стекло, как у детектива авторства Конана Дойля, чтобы видеть мелкие детали.
• SHERLOC собирает улики. Он использует ультрафиолетовый лазерный свет для обнаружения органических химикатов почти так же, как современные следователи на месте преступления ищут улики.

Название прибора SHERLOC было вдохновлено персонажем Артура Конана Дойля, Шерлоком Холмсом, вымышленным детективом, который раскрывал преступления, используя научные наблюдения. SHERLOC тоже наблюдает и измеряет. Он будет искать возможные доказательства прошлой жизни на Марсе. Доктор Джон Х. Уотсон был партнером Холмса в разгадывании тайн. У прибора есть камера WATSON, и она тоже помогает разгадывать загадки о жизни на Марсе.

SHERLOC возьмет с собой небольшие кусочки скафандров, чтобы проверить, как они выдерживают суровую марсианскую среду.

Дело в том, что НАСА готовится отправить первую женщину и следующего мужчину на Луну, что является частью более широкой стратегии по отправке первых астронавтов на поверхность Марса. Но прежде чем они доберутся до них, они столкнутся с критическим вопросом: что они должны носить на Марсе, где тонкая атмосфера позволяет большему количеству излучения от Солнца и космической радиации достигать поверхности? 

Опытный дизайнер космических скафандров Эми Росс в Космическом центре имени Джонсона в НАСА в Хьюстоне разрабатывает новые костюмы для Луны и Марса. Именно образцы ее прототипов скафандра отправятся на Марс.

В то время как марсоход будет исследовать кратер Джазеро, собирая образцы камней и почвы для будущего возвращения на Землю, пять небольших кусочков материала скафандра будут изучены прибором SHERLOC. Материалы встроены вместе с фрагментом марсианского метеорита в его калибровочную цель.

Ученые используют эти технологии, чтобы убедиться в правильности настроек прибора, сравнивая показания на Марсе с показаниями базового уровня, которые они получили на Земле.

Вертолет Ingenuity. Можем ли мы летать на Марсе?

Законы физики могут сказать, что это почти невозможно. Миссия НАСА «Марс 2020» представит технологическую демонстрацию, которая позволит испытать легкий вертолет, который будет выполнять контролируемый полет на Марс. Чоппер Ingenuity весит около 1,8 кг, но на него возложено достаточно амбиций.

Братья Райт показали, что с помощью экспериментального самолета возможен мощный полет в атмосфере Земли. С вертолетом Ingenuity ученые попытаются сделать то же самое на Марсе, заявил Ховард Грип, главный пилот чоппера в Лаборатории реактивного движения (JPL) НАСА в Южной Калифорнии.

Вот что нужно знать об Ingenuity

• Ingenuity — это летное испытание
  
  Вертолет имеет четыре специально изготовленные углепластиковые лопасти, которые вращаются в противоположных направлениях со скоростью около 2400 оборотов в минуту — во много раз быстрее, чем пассажирский вертолет на Земле. Он также имеет инновационные солнечные элементы, батареи и другие компоненты. Ingenuity не несет в себе научных инструментов и является отдельным экспериментом с марсоходом Mars 2020 Perseverance.
• Это будет трудная задача
  
  Что мешает вертолету лететь на Марсе? Атмосфера Марса на 99% менее плотная, чем у Земли, поэтому вертолет Ingenuity должен быть легким, с лопастями ротора, которые намного больше и вращаются намного быстрее, чем требуется для вертолета с такой же массой на Земле.
  
  В кратере Джезеро, где Perseverance приземлится с Ingenuity, температура ночью опускается до –90 °C. Однако команда Ingenuity на Земле проверила вертолет при марсианских температурах и считает, что он должен работать на Марсе. Как и предполагалось, холод способствует расширению конструкции многих частей чоппера.
  
  Кроме того, диспетчеры полетов в JPL не смогут управлять вертолетом с помощью джойстика. Команды должны быть отправлены заблаговременно, причем инженерные данные возвращаются с космического корабля еще долго после каждого полета. В то же время у Ingenuity будет достаточно автономии, чтобы принимать собственные решения о том, как лететь к путевой точке и сохранять себя в тепле.
• Ingenuity — подходящее имя для робота, которое является результатом экстремального творчества
  
  Ученица старшей школы Ваниза Рупани из штата Алабама первоначально представила имя Ingenuity («Изобретательность») для марсохода Mars 2020, прежде чем он получил название Perseverance — «Настойчивость». Но представители НАСА решили, что это более подходящее название для вертолета, учитывая, сколько творческого мышления использовала команда для этой миссии.
• Ingenuity уже продемонстрировал технические достижения
  
  Инженеры JPL испытывали все более совершенные модели вертолета в специальных космических симуляторах. В январе 2019 года фактический вертолет, который летит с марсоходом Perseverance на Красную планету, прошел окончательную оценку. Сбой любого из этих этапов послужил бы основанием для эксперимента.
• Команда Ingenuity будет рассчитывать на один успех миссии за раз
  
  У команды Ingenuity есть список этапов, которые они должны пройти, прежде чем чоппер сможет взлететь и приземлиться весной 2021 года.
  
  Этапы включают в себя такие задачи:
  
  — выжить после запуска с мыса Канаверал, транспортировки на Марс и посадки на Красную планету,
  — безопасное отделиться от Perseverance,
  — автономно согреться в холодные марсианские ночи,
  — самостоятельно зарядиться с помощью своей солнечной панели.
  
  Когда все этапы будут выполнены, Ingenuity совершит свою первую попытку полета. Если все получится, команда Ingenuity предпримет еще четыре пробных полета в течение 30-марсианского дня (31-земного дня).
• Успех Ingenuity изменит исследования Марса
  
  Ingenuity предназначен для демонстрации технологий, необходимых для полета в марсианской атмосфере. В случае успеха эти технологии могут позволить использовать другие передовые роботизированные летательные аппараты, которые могут быть включены в будущие миссии роботов и людей на Марс. Они могут предлагать уникальную точку обзора, не обеспечиваемую нынешними орбитальными аппаратами.
  

Для самого первого полета вертолет взлетит на несколько футов от земли, зависнет в воздухе на 20–30 секунд и приземлится. Это станет важной вехой: самый первый полет на сверхмощной атмосфере Марса! После этого команда предпримет дополнительные экспериментальные полеты с увеличением расстояния и большей высоты. После того, как вертолет завершит демонстрацию технологий, Perseverance продолжит свою научную миссию.