Спустя 11 месяцев после того, как вертолет Ingenuity совершил последний полет в атмосфере Красной планеты, инженеры и ученые из Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA представили обновленную информацию о дроне на ежегодном собрании Американского геофизического союза (AGU).
Инженеры сообщили, что после жесткой посадки, случившейся после 72-го полета аппарата в середине января 2024 года, все датчики, аккумуляторы и системы авионики остались целы и прекрасно функционируют. Поэтому Ingenuity продолжит работать как своего рода метеостанция, записывая телеметрию, делая изображения каждый сол (солнечные сутки на Марсе) и сохраняя их в своей памяти.
По оценке инженеров, таким образом Ingenuity сможет проработать еще лет 20. Но в ближайшие годы у ученых не будет возможности получить эти данные, поскольку марсоход Perseverance, через который Ingenuity связывался с Землей для отправки данных, сейчас находится в трех километрах от дрона.
Специалисты Лаборатории реактивного движения рассказали, что потратили несколько месяцев, чтобы точно понять причину крушения Ingenuity. Они пришли к выводу, что бортовые навигационные датчики вертолета не смогли различить особенности текстуры поверхности Марса, чтобы точно определить ее положение, поэтому, когда аппарат садился, он ударился о поверхность планеты.
В любом случае программа Ingenuity оказалась невероятно успешной. Вертолет создавали для выполнения всего пяти полетов на Марсе, а в итоге он совершил 72.
Также отлично виден парашют со стропами, частично засыпанный марсианским песком. А сей необычный ракурс снял вертолёт Ingenuity, во время 26 полёта, который состоялся 20 апреля 2022 года.
Он должен был хотя бы раз оторваться от поверхности Красной планеты, а в итоге сделал это 72 раза. Рассчитанный всего на месяц работы, марсианский вертолет прослужил почти три года. Технологический демонстратор, предназначенный для простой проверки концепции, он сделал гораздо больше. Малыш Ingenuity отправляется в отставку, а мы взглянем, как дрон из совсем не предназначенных для космоса компонентов произвел в космонавтике революцию.
Вертолет Ingenuity в объективе камеры Mastcam-Z марсохода Perseverance, 2 августа 2023 года, спустя полторы недели после полета номер 53
К хорошему быстро привыкаешь. Если поначалу за новостями о ходе миссии Ingenuity следил едва ли не весь мир, то на второй год блог марсианского вертолета регулярно проверяли лишь самые преданные фанаты космонавтики. Мысль о том, что он в любой момент может выйти из строя забылась. Летает себе и летает, иногда случаются какие-то неполадки, но ведь с кем не бывает, правда? Ни одной миссии без проблем не бывало. Но физику не обманешь, рано или поздно что-то обязано сломаться.
Тревожные новости пришли 19 января, когда в отчете о полете под номером 72 появилась строчка «связь между марсоходом и вертолетом прервалась до посадки последнего». Через пару дней до Ingenuity удалось «дозвониться» и получить телеметрию, а также снимки с его камер. Финиш. Дальнейшая эксплуатация невозможна — одна из лопастей стала меньше на четверть. Тот факт, что вертолет стоит на своих ножках вертикально, можно сказать, уже чудо.
Тень обломанной лопасти на марсианском грунте
Что именно произошло в 72-м полете, пока не до конца ясно. Вертолет должен был просто подтвердить свою работоспособность и осмотреться. Предыдущий полет 6 января завершился экстренной посадкой из-за срабатывания защитной программы, поэтому команда миссии не знала точное местонахождение Ingenuity. В свой 72-й полет он поднялся на 12 метров, провисел четыре с половиной секунды и начал снижаться со скоростью метр в секунду. Но на последнем метре связь прервалась, а когда с вертолетом снова установили контакт, его лопасть уже была сломана.
По основной версии, виной всему недостаток данных для системы визуальной ориентации. Во время полета Ingenuity «понимает», где он находится, анализируя снимки марсианской поверхности под ним. Если детали смещаются — значит, он летит. Если остаются на месте — он завис в воздухе. Но когда поверхность монотонная, без единого камушка, система может дать сбой. Это пока что основная гипотеза, которую сообщил Ховард Грип (Håvard Fjær Grip), «почетный пилот» марсианского вертолета на брифинге 25 января. Ее подтверждает тот факт, что при детальном изучении снимков с навигационной камеры повреждения обнаружились и на еще одной лопасти.
Команде миссии не до конца понятно, что именно случилось первым: обрыв связи каким-то образом повлиял на поведение Ingenuity или связь оборвалась из-за того, что вертолет потерял ориентацию в пространстве. Еще один вероятный вариант — банальный износ деталей. Диагностические изображения после 71-го полета показали деформацию лопастей. Возможно, углеродное волокно со временем потеряло прочность, изогнулось или треснуло, что и привело к нестабильному поведению во время полета.
Превзошел все ожидания
До того как перейти к наследию Ingenuity, тому революционному сдвигу парадигмы в освоении космоса, который вызывал успех марсианского вертолета, отдадим должное его рекордам. Первоначальный план подразумевал как минимум один полет и максимум пять полетов в течение 30 солов (марсианских дней). На большее никто не рассчитывал, основная задача Ingenuity — подтвердить саму возможность управляемого механизированного полета в марсианской атмосфере.
Но он взлетел. Да, не с первого раза, были неполадки с программным обеспечением. А затем еще раз. И еще. Полный успех миссии Ingenuity объявили после третьего полета. И возникла забавная ситуация: вертолет полностью исправен, функционирует лучше ожидаемого, но его пора бросать. Дело в том, что началась основная миссия марсохода Perseverance, он больше не мог стоять на месте и наблюдать за своим «младшим товарищем», попутно ретранслируя сигналы на Землю.
GIF
Эпохальное селфи Perseverance с Ingenuity
Тогда команда Ingenuity в Лаборатории реактивного движения (NASA JPL) предложила то, о чем во время разработки марсианского вертолета можно было только мечтать. А что если он будет помогать марсоходу, работать разведчиком? Процедуры взаимодействия двух роботов немного пересмотрели, и понеслась. Следующие два с половиной года Ingenuity служил дополнительными «глазами» для своего товарища Perseverance. Он осматривал местность впереди по запланированному маршруту марсохода и делал снимки геологических формаций, до которых тот не мог доехать.
Вместо пяти полетов он совершил 72. Вместо пары минут он провел в марсианском воздухе почти 129 (два часа, восемь минут 55 секунд). Общая дальность полета достигла 17 242 метров. Высота — 24 метров, при плановых 12. И все это смог сделать аппарат, в котором большая часть компонентов никогда не предназначалась для работы в условиях открытого космоса или другой планеты.
Наследие Ingenuity
Начать стоит с того, что марсианский вертолет не должен был случиться. Значительную часть всего времени проработки проекта Mars 2020 (миссия ровера Perseverance) идея добавить к марсоходу технологический демонстратор инопланетного вертолета встречала мощную оппозицию. Руководство Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA), многие именитые инженеры и ученые — крупнейшие персоналии в американской космонавтике были против.
Только благодаря энтузиазму, профессионализму и умению убеждать, команда Ingenuity смогла обеспечить своему детищу место под солнцем. Для этого потребовалось буквально доказать, что вертолет никаким образом не помешает работе марсохода и не создаст для него дополнительных рисков. В основную миссию Ingenuity включили едва ли не на птичьих правах — отсюда жесткое окно длительностью 30 солов для тестирования, низкий приоритет в сеансах связи и статус демонстратора технологий.
Фото песчаных дюн на Марсе с высоты 12 метров, сделанное Ingenuity в свой 70-й полет. Скорее всего, это последний кадр с марсианского вертолета, имеющий научную ценность. Роверу Perseverance никогда не заехать в такие пески, поэтому их исследование возможно только с воздуха
Оттого и успех вертолета столь значим. В истории космонавтики, если хорошо покопаться, полным полно таких вот диких на первый взгляд идей, вроде «а давайте добавим основному аппарату такой прибор (модуль, сопутствующий маленький аппарат) лишь бы попробовать-проверить». И все они жестко «зарубаются» еще на стадии обсуждения концепции. Из удавшихся затей такого рода с ходу вспоминаются только аэростатные зонды, составившие компанию советским АМС «Вега», которые исследовали атмосферу Венеры. Что характерно — тоже летательные аппараты, только не управляемые и не механизированные.
Сформулируем главные тезисы, подтвержденные на практике без малого тремя годами работы Ingenuity.
В атмосфере Марсе можно летать.
Аппарат, собранный из компонентов, не прошедших сертификацию для аэрокосмического использования, может успешно работать на другой планете.
Имеющий низкий организационный и научный приоритет, дешевый технологический демонстратор можно отправить в качестве компаньона основной миссии без риска для нее, а в случае успеха он еще и приумножит ее результаты.
В теории эти пункты не вызывают сомнения, тем более что частично или полностью они уже были проверены. По крайней мере, по отдельности. Фурор Ingenuity заключается в том, что марсианский вертолет «собрал бинго», которое теперь можно использовать в качестве аргумента при планировании следующих миссий. Эффект уже заметен: для сбора образцов грунта к точке отправки с Марса (Mars Sample Return) будут использоваться два вертолета. А на борту аппарата Psyche, отправившегося к одноименному астероиду в прошлом декабре, находится инструмент Deep Space Optical Communications (DSOC) — такой же технологический демонстратор, как и Ingenuity. Только для передачи данных с помощью лазерного луча.
Отдельная история — проекты вроде Dragonfly, мультироторного летающего робота для исследования Титана, спутника Сатурна. Эта миссия разрабатывается с начала 2000-х и успела как минимум дважды поменять свой облик. Успех Ingenuity если не повлиял на эти изменения напрямую, то уж точно добавил уверенности инженерам, которые занимаются разработкой амбициозного аппарата.
Вместо заключения
Марсианский вертолет — далеко не первый проект JPL в частности и человеческой космонавтики в целом, который радикально превзошел все запланированные сроки службы и поставленные задачи. Надеемся, что он не будет последним. В сердцах всех любителей космоса, науки и технологий Ingenuity останется навсегда. Покойся с миром, маленький отважный покоритель внеземного неба.
Астронавты и космонавты, имевшие опыт пребывания на Международной космической станции (МКС), постоянно испытывают благоговение, когда видят под собой кривизну Земли. Нечто подобное время от времени испытывают ученые, изучающие Красную планету, благодаря все еще действующему космическому аппарату NASA "Марс Одиссей".
Все снимки, представленные в статье, были получены в конце ноября 2023 года с высоты около 400 километров — примерно на той же орбите, где сегодня работает МКС. Изображения получились весьма атмосферными в прямом смысле слова.
Когда десять изображений объединили в одну панораму, исследователи получили совершенно непривычный вид Марса: испещренная горами и кратерами поверхность планеты под слоями облаков и пыли, парящими в атмосфере.
Для ученых эта съемка оказалась не просто эстетическим наслаждением, а редкой возможностью рассмотреть структуру марсианской атмосферы сбоку, а не сверху, как обычно.
Камера THEMIS, установленная на борту "Марса Одиссей", в основном смотрит непосредственно вниз. Ее инфракрасные датчики позволяют определять состав пород, идентифицировать лед, песок и пыль, а также фиксировать суточные и сезонные перепады температуры.
Кроме того, прибор помогает исследовать и атмосферу — например, определять количество кристаллов водяного льда и пыли. Однако при обычной ориентации аппарата он получает информацию лишь из относительно узкого столба атмосферы непосредственно под собой.
Исследователям хотелось увидеть гораздо больше. Для этого THEMIS пришлось направить не привычно вниз, а под углом к поверхности. Подготовка к такому сеансу наблюдений заняла три месяца. Почему так долго? Все дело в том, что инженерам NASA и Lockheed Martin нужно было рассчитать, как именно повернуть аппарат для получения желаемой перспективы, но при этом не нарушить его орбиту или, что еще хуже, случайно не уронить его на поверхность планеты. Даже незначительная ошибка могла бы похоронить миссию, которая трудится на благо науки без малого четверть века (выход на орбиту состоялся 24 октября 2001 года).
В итоге "Марс Одиссей" запечатлел не просто поверхность Марса, но и срез его атмосферы. На снимках отчетливо видно, где находятся слои облаков и пыли относительно друг друга. Наблюдения подтвердили, что чрезвычайно разреженная атмосфера Марса представляет собой многослойную структуру, где слои облачности чередуются со слоями пыли разной концентрации.
Джонатон Хилл из Университета штата Аризона, ответственный за операции с камерой THEMIS, отметил, что до этого момента ни одному марсианскому космическому аппарату еще не удавалось получить подобный вид.
Дополнительные данные — это бесценный вклад в наше понимание климатической истории Красной планеты, которая в далеком прошлом была куда более комфортным местом, потенциально пригодным для зарождения простейшей жизни.
Перед вами малоизвестный снимок Марса, полученный орбитальным аппаратом ОАЭ "Аль-Амаль" ("Надежда") 5 января 2022 года. В одном кадре оказались: обширная темная область Большой Сирт (лат. Syrtis Major), окутанная пылевой бурей, и спутник Фобос, безмятежно проплывающий над поверхностью Красной планеты.
Пылевые бури на Марсе — одно из самых масштабных явлений в Солнечной системе. В отличие от земных, марсианские бури могут достигать планетарного масштаба, окутывая весь мир пылевым одеялом на недели или даже месяцы.
На этом снимке мы видим региональную бурю, накрывающую Большой Сирт — один из самых темных и заметных регионов Красной планеты, имеющий вулканическое происхождение. Средний диаметр области составляет 1 300 километров.
Ученые уделяют пристальное внимание каждой марсианской буре, поскольку они играют ключевую роль в формировании климата планеты. Вздымающиеся частицы пыли насыщают разреженную атмосферу, влияя на ее температуру и температуру поверхности, создавая сложную систему обратных связей.
Фобос — обреченный спутник
В кадр также попал Фобос — ближайший и самый крупный из двух спутников Марса со средним диаметром 22,5 километра. Этот небольшой космический объект движется настолько быстро, что обгоняет вращение самого Марса. На полный оборот вокруг планеты Фобосу нужно всего 7 часов 39 минут. Если бы вы оказались на поверхности планеты, то наблюдали бы восход спутника на западе и заход на востоке.
Еще один интересный факт, связанный с Фобосом, заключается в том, что он — обреченный спутник. Фобос неумолимо приближается к Марсу со скоростью около двух метров за столетие. Результаты моделирования показывают, что примерно через 30-50 миллионов лет гравитация планеты разорвет Фобос на мелкие фрагменты, из которых сформируется временная кольцевая система.
Надежда Арабских Эмиратов
"Аль-Амаль" — первая межпланетная миссия арабского мира. Космический аппарат, в создании которого участвовали консультанты NASA, был запущен 19 июля 2020 года, а его выход на орбиту вокруг Марса состоялся 9 февраля 2021 года. И с тех пор зонд исследует атмосферу и климат планеты, включая суточные и сезонные изменения.
Снимки, подобные этому, имеют не только эстетическую, но и огромную научную ценность, позволяя отслеживать динамику атмосферных процессов.
Изучая Марс, мы лучше узнаем историю планеты-соседки и формируем представление о судьбе нашего собственного мира, поскольку обе планеты имеют много общего в своем геологическом прошлом.
В 1976 году мир затаил дыхание: на поверхности Марса было обнаружено нечто, напоминающее гигантское человеческое лицо. Это открытие породило множество теорий заговора и фантастических гипотез. Однако спустя четверть века наука предоставила убедительное объяснение этому феномену, раскрыв тайну, которая долгое время будоражила умы людей по всему миру.
25 июля 1976 года космический аппарат NASA "Викинг-1", исследуя поверхность Красной планеты с орбиты, сделал снимок, который вскоре стал сенсацией. На фотографии отчетливо проступали очертания, напоминающие человеческое лицо. Огромная структура, размером около трех километров в поперечнике, казалась слишком правильной, чтобы иметь естественное происхождение.
Энтузиасты и уфологи быстро подхватили эту идею. Как грибы после дождя стали появляться публикации о древней марсианской цивилизации, о посланиях, оставленных для человечества, и даже о связи между пирамидами Египта и этим марсианским "артефактом".
Научный подход
Ученые NASA с самого начала скептически отнеслись к идее искусственного происхождения "лица". Они объясняли феномен игрой света и тени, а также низким разрешением камер "Викинга-1". Однако убедить общественность было непросто: многие банально предпочитали верить в загадочные цивилизации, чем разбираться в каких-то там геологических процессах.
Точку в этом вопросе поставил орбитальный аппарат NASA Mars Global Surveyor (MGS). 8 апреля 2001 года он сделал новые, гораздо более четкие снимки той же области. Высокое разрешение камер MGS позволило увидеть, что "лицо" на самом деле является обычным выветренным холмом.
Изображения показали естественные геологические формации без каких-либо признаков искусственного происхождения. "Лицо" оказалось частью комплекса столовых гор в регионе Кидония (лат. Cydonia) — области, известной своими необычными ландшафтами.
Уроки парейдолии
История "лица на Марсе" стала классическим примером парейдолии — психологического феномена, при котором человек видит знакомые образы и формы в случайных изображениях и/или узорах. Мы эволюционировали так, чтобы с помощью глаз искать знакомые шаблоны и распознавать осмысленные образы, но порой это приводит к "обнаружению" структур там, где их на самом деле нет. По этой причине многие из нас, глядя на облака, могут увидеть в них лица, животных и даже целые сценки.
Этот случай подчеркивает важность критического мышления и научного подхода. Он также демонстрирует, как развитие технологий позволяет нам лучше исследовать и понимать окружающий мир, развенчивая мифы и предоставляя точные данные.
Заключение
"Лицо на Марсе" из загадочного артефакта превратилось в интересный урок о том, как работает наука и как устроено человеческое восприятие. Эта история напоминает нам о важности скептицизма, необходимости проверки фактов и о том, что реальность часто оказывается не менее захватывающей, чем самые смелые фантазии.
Сегодня, когда мы продолжаем исследовать Марс с помощью все более совершенных технологий, мы открываем новые, действительно удивительные факты о Красной планете. И кто знает, какие еще тайны скрывает этот загадочный мир.
Перед вами часть Долины Маринера (лат. Valles Marineris), крупнейшей системы каньонов в Солнечной системе, запечатленная китайским орбитальным аппаратом "Тяньвэнь-1" в начале 2022 года. Изображение было получено с высоты в 762 километра в рамках полного картографирования поверхности планеты.
Долины Маринера простираются более чем на 4 000 километров — почти четверть окружности Красной планеты — и достигают глубины около 11 километров. Для сравнения: Большой каньон в США в 10 раз короче и почти в 5 раз мельче. Если бы эта структура находилась на Земле, то она протянулась бы от Москвы до Ташкента.
Считается, что формирование Долин Маринера началось миллиарды лет назад как тектонический разлом, связанный с образованием вулканического плато Фарсида (огромное вулканическое нагорье к западу от долин Маринера, где расположены четыре гигантских потухших вулкана, включая Олимп). Затем в игру вступила эрозия — водная и ветровая, — которая углубила и расширила первоначальный разлом, создав эту колоссальную систему каньонов, которую мы наблюдаем сегодня.
Космический аппарат "Тяньвэнь-1" прибыл к Марсу 10 февраля 2021 года, а 14 мая спустил на его поверхность ровер Zhurong — первый и сразу успешный опыт Поднебесной в освоении Красной планеты. Орбитальный аппарат завершил полное картографирование в июне 2022 года, выполнив 1 344 витка.
Снимок марсохода Perseverance, обработанный сотрудником NASA Симеоном Шмаусом – так выглядит марсианский рассвет, не скрытый постоянными пылевыми бурями и не измененный светофильтрами камер.
Облака на фото, как и 95% марсианской атмосферы, состоят из углекислого газа. Они образуются ночью, на рассвете искрятся из-за образовавшихся там кристалликов сухого льда, а по мере повышения температуры рассеиваются.
Его обнаружил марсоход "Оппортьюнити" 20 января 2005 года. Анализ показал, что он имеет диаметр около 30 сантиметров и состоит из железа и никеля. При этом, если судить по объёму и плотности, его масса составляет порядка 50 килограмм.
Ещё в 2003 году орбитальные аппараты обнаружили на поверхности Марса образования, похожие на пауков: тёмное пятно (тельце) посередине и тёмные полоски (ножки) расходящиеся в стороны. Размером образования могли быть до километра.
Новое исследование показало, что это за «пауки» и откуда они взялись. Вначале солнечный свет нагревает почву, проникая сквозь прозрачные плиты из замёрзшего углекислого газа (они образуются на поверхности Марса каждую зиму).
Почва, будучи темнее льда под ним, поглощает тепло и заставляет лёд превращаться в углекислый газ без предварительного превращения в жидкость (тут фокус в низком атмосферном давлении на Марсе).
Когда давление газа растёт, марсианский лёд трескается, позволяя газу выходить наружу. Просачиваясь вверх, газ уносит с собой струи пыли и песка, которые затем оседают на поверхность льда.Когда наступает весна и оставшийся лёд испаряется, остаются паукообразные шрамы от этих небольших извержений.
Грабен длиной 600 километров, расположенный недалеко от вулкана Арсия. Неизвестно точно, как эта черта образовалась, но, вероятнее всего, её появление связано с подповерхностной активностью магмы в этом вулканическом регионе.
Крупнейший - Олимп (верхняя часть кадра), его высота от основания до вершины составляет 26 км. Ниже Олимпа протянулась цепочка из трех других супервулканов - Гора Аскрийская (высота 18 км), Гора Павлина (14 км) и Гора Арсия (17 км). На фото также попал Фобос - его можно увидеть как тёмное пятно в нижней части. Снимок сделан аппаратом Mars Express в день своей юбилейной орбиты - на 25-тысячный виток вокруг Марса, 19 октября 2023 года.
Комментарии