Марсоход NASA Perseverance успешно приземлился на Марсе, демонстрируя передовые композитные технологии

Perseverance, крупнейший и наиболее продвинутый марсоход, который NASA отправляла на другой мир — и который поддерживается многочисленными композитными материалами и структурами — успешно приземлился на Марсе 18 февраля после 203-дневного путешествия в космосе на 472 млн км (293 млн миль). Подтверждение успешной посадки объявлено в центре управления полетами NASA Jet Propulsion Laboratory в Южной Калифорнии в 15:55 EST (12:55 PST).

Наполненный передовой технологией, миссия Mars 2020 стартовала 30 июля 2020 с космодрома Кейп-Канаверал в Флориде. Миссия марсохода Perseverance отмечает амбициозный первый шаг в усилии по сбору марсианских образцов и возврату их на Землю.

«Эта посадка — один из тех поворотных моментов для NASA, США и глобального космоса — когда мы знаем, что мы на пороге открытия и заточиваем карандаши, так сказать, чтобы переписать учебники», — говорит исполняющий обязанности администратора NASA Стив Джурczyk. «Миссия Mars 2020 Perseverance воплощает дух нашей нации坚持 даже в самых сложных ситуациях, вдохновляя и продвигая науку и исследование. Миссия сама олицетворяет человеческий идеал坚持 к будущему и поможет подготовить человеческое исследование Красной Планеты в 2030-х».

Размером с автомобиль, 1026-килограммовый (2263-фунтовый) роботизированный геолог и астробиолог пройдет несколько недель тестов перед началом двухгодичного научного исследования кратера Джезеро. Пока марсоход будет изучать горные породы и осадки древнего озера и речной дельты Джезеро для характеристики геологии и прошлого климата региона, фундаментальная часть миссии — астробиология, включая поиск признаков древней микробной жизни. К этому концу кампания Mars Sample Return, планируемая NASA и ESA (Европейское космическое агентство), позволит ученым на Земле изучать образцы, собранные Perseverance, для поиска определенных признаков прошлой жизни с приборами, слишком крупными и сложными для отправки на Красную Планету.

«Из-за этих волнующих событий первые приístинные образцы с тщательно документированных локаций на другой планете стали еще одним шагом ближе к возврату на Землю», — говорит Томас Зурбухен, заместитель администратора по науке NASA. «Perseverance — первый шаг в возврате горных пород и реголита с Марса. Мы не знаем, что эти приístинные образцы с Марса нам расскажут. Но что они могут рассказать — монументально — включая то, что жизнь могла когда-то существовать за пределами Земли».

Примерно 45 км в ширину, кратер Джезеро находится на западном крае Исидис Планитиа, гигантского ударного бассейна севернее марсианского экватора. Ученые определили: 3,5 млрд лет назад кратер имел собственную речную дельту и был наполнен водой.

Проложение пути для человеческих миссий

До запуска июля 2020 NASA оснастила Perseverance множеством передовых структур, инструментов и систем для успеха на лице Марса.

Энергетическая система, обеспечивающая электричество и тепло для Perseverance через исследование Джезеро — мульти-миссионный радиоизотопный термоэлектрический генератор (MMRTG). Министерство энергетики США (DOE) предоставило его NASA через текущее партнерство для разработки энергетических систем для гражданских космических применений.

Оснащенный семью основными научными инструментами, наибольшим количеством камер, когда-либо отправленных на Марс, и сложной системой кэширования образцов — заявленно первой такого рода, отправленной в космос — Perseverance будет обыскивать регион Джезеро на предмет окаменелых остатков древней микроскопической марсианской жизни, беря образцы по пути.

«Perseverance — самый сложный роботизированный геолог когда-либо созданный, но верификация того, что микроскопическая жизнь когда-то существовала, несет огромное бремя доказательства», — говорит Лори Глейз, директор Планетарного научного дивизиона NASA. «Пока мы узнаем много с отличными инструментами на борту марсохода, может потребоваться гораздо более способные лаборатории и приборы здесь на Земле, чтобы сказать, несут ли наши образцы доказательства того, что Марс когда-то приурочал жизнь».

Композитные структуры также сыграли большую роль в успешной посадке марсохода — и продолжат для будущих предприятий. Во время спуска на Марс, например, посадка парашют, развернутый — жизненно важный аспект приземления и поддержки веса марсохода — включает высокопроизводительные пара-арамидные волокна Teijin Aramid (Арнем, Нидерланды) в подвесных трос парашюта и райзере парашюта.

Кроме того, аэрооболочка (aeroshell) — входное транспортное средство, служившее тепловым щитом для защиты Perseverance от интенсивного тепла при входе в атмосферу Марса — построена Lockheed Martin (Литтлтон, Колорадо, США) и использовала углеродное волокно/цианатированную эпоксидную препрег для структурной поддержки от Toray Advanced Composites (Морган Хилл, Калифорния, США).

Препрег-материалы Toray также нашли применение в структурных частях посадочной платформы марсохода.

«Посадка на Марс всегда невероятно сложная задача, и мы гордимся продолжением наших прошлых успехов», — говорит директор JPL Майкл Уоткинс. «Но пока Perseverance продвигает этот успех, этот марсоход также проложит свой путь и вызовет новые вызовы в поверхностной миссии. Мы строили марсоход не просто для посадки, а для поиска и сбора лучших научных образцов для возврата на Землю, и его невероятно сложная система сбора образцов и автономия не только позволяют эту миссию, они устанавливают сцену для будущих роботизированных и экипажных миссий».

Набор сенсоров Mars Entry, Descent, and Landing Instrumentation 2 (MEDLI2) собрал данные об атмосфере Марса при входе, а система Terrain-Relative Navigation автономно управляла космическим аппаратом во время финального спуска. Данные от обоих ожидается помогут будущим человеческим миссиям приземляться на других мирах безопаснее и с более крупными полезными нагрузками.

На поверхности Марса научные инструменты Perseverance смогут научно сиять. Mastcam-Z — пара зум-камер на удаленном сенсинге мачте (голове) Perseverance, создающая высокоразрешающие цветные 3D панорамы марсианского ландшафта. Также на мачте SuperCam использует импульсный лазер для изучения химии горных пород и осадков и имеет свой микрофон для помощи ученым лучше понимать свойства пород, включая их твердость.

На турете на конце роботизированной руки марсохода инструменты Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry (PIXL) и Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals (SHERLOC) будут работать вместе для сбора данных о геологии Марса вблизи. PIXL использует рентгеновский луч и сенсорный набор для погружения в элементарную химию породы. УФ-лазер и спектрометр SHERLOC вместе с его Wide Angle Topographic Sensor for Operations and eNgineering (WATSON) имейджером будут изучать поверхности пород, маппить присутствие определенных минералов и органических молекул — углеродных строительных блоков жизни на Земле.

Шасси марсохода дома для трех научных инструментов. Radar Imager for Mars' Subsurface Experiment (RIMFAX) — первый грунтопроникающий радар на поверхности Марса, будет использоваться для определения того, как разные слои марсианской поверхности формировались во времени. Данные могут помочь проложить путь для будущих сенсоров, охотящихся за подповерхностными залежами водяного льда.

С глазом на будущие исследования Красной Планеты, демонстрация технологии Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) попытается произвести кислород из тонкого воздуха — разреженной и в основном диоксида углерода атмосферы Марса. Инструмент Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) марсохода, с сенсорами на мачте и шасси, предоставит ключевую информацию о современной марсианской погоде, климате и пыли.

В настоящее время прикрепленный к животу Perseverance, уменьшенный вертолет Ingenuity Mars Helicopter — демонстрация технологии, которая попытается первый управляемый полет на другой планете с роторными лопастями, сделанными из углеродного волокна и пенообразного ядра.

Инженеры и ученые проекта теперь пропустят Perseverance через тесты, тестируя каждый инструмент, подсистему и подпрограмму в ближайшие месяцы. Только тогда развернут вертолет на поверхности для фазы полетных тестов. Если успешно, Ingenuity может добавить аэриальное измерение к исследованию Красной Планеты, где такие вертолеты служат разведчиками или делают доставки для будущих астронавтов вдали от базы.

После завершения тестовых полетов Ingenuity поиск марсоха доказательств древней микробной жизни начнется в полной мере.

«Perseverance — больше, чем марсоход, и больше, чем это удивительное собрание мужчин и женщин, которые его построили и привезли нас сюда», — говорит Джон МакНами, менеджер проекта марсохода Mars 2020 Perseverance в JPL. «Это даже больше, чем 10,9 млн людей, записавшихся быть частью нашей миссии. Эта миссия о том, чего люди могут достичь, когда они persevering. Мы дошли так далеко. Теперь смотрите, как мы идем».

О марсианской миссии

Первичная цель миссии Perseverance на Марсе — астробиологическое исследование, включая поиск признаков древней микробной жизни. Марсоход будет характеризовать геологию и прошлый климат планеты и станет первой миссией, собирающей и кэширующей марсианские горные породы и реголит, проложив путь для человеческого исследования Красной Планеты.

Последующие миссии NASA, в сотрудничестве с ESA, отправят космические аппараты на Марс для сбора этих кэшированных образцов с поверхности и возврата их на Землю для глубокого анализа.

Миссия Mars 2020 Perseverance часть подхода NASA Moon to Mars, включающего миссии Artemis к Луне, которые помогут подготовить человеческое исследование Красной Планеты.

JPL, дивизион Caltech в Пасадена, Калифорния, управляет миссией Mars 2020 Perseverance и демонстрацией технологии Ingenuity Mars Helicopter для NASA.