1. початок експедиції
2. Рік перший: cледует води
3. Рік другий: набирає небезпечніше
4. Рік третій: біля підніжжя
5. Роки четвертий і п'ятий: живі річки
6. подорож триває

Перед нами пустеля, гола і млява. Горизонт позначений кромкою кратера, в центрі піднімається пятикилометровая вершина. Прямо біля наших ніг блищать колеса і панелі марсохода. Не лякайтеся: ми в Лондоні, де унікальна Обсерваторія даних дозволяє геологам перенестися в марсіанську пустелю і працювати пліч-о-пліч з Curiosity, найскладнішим роботом, який коли-небудь вирушав у космос.

Світиться на моніторах панорама складена з кадрів, надісланих марсоходом на Землю. Блакитне небо не повинно обманювати: на Марсі воно тьмяно-жовте, але людському оку звичніше відтінки, які створюються світлом, розсіяним нашої земною атмосферою. Тому знімки проходять обробку та відображаються в ненатуральних кольорах, дозволяючи спокійно розглянути кожен камінчик. «Геологія - наука польова, - пояснив нам професор Імперського коледжу Лондона Санджой Гупта. - Ми любимо пройтися по землі з молотком. Налити каву з термоса, розглянути знахідки і відібрати найцікавіше для лабораторії ». На Марсі немає ні лабораторій, ні термосів, зате туди геологи відправили Curiosity, свого електронного колегу. Сусідня планета інтригує людство давно, і чим більше ми її дізнаємося, чим частіше обговорюємо майбутню колонізацію, тим серйозніше підстави для цього цікавості.

Колись Земля і Марс були дуже схожі. Обидві планети мали океани рідкої води і, мабуть, досить простий органіки. І на Марсі, як на Землі, викидалися вулкани, клубочився густа атмосфера, проте в один нещасливий момент щось пішло не так. «Ми намагаємося зрозуміти, яким було це місце мільярди років тому і чому воно настільки змінилося, - сказав професор геології з Каліфорнійського технологічного інституту Джон Грётцінгер в одному з інтерв'ю. - Ми вважаємо, що там була вода, але не знаємо, чи могла вона підтримувати життя. А якщо могла, то підтримувала чи. Якщо і так, то невідомо, чи збереглися хоч якісь свідчення в камені ». З'ясувати все це і належало геологу-марсоходу.

Curiosity регулярно і ретельно фотографується, дозволяючи оглянути себе і оцінити загальний стан. Це «Селфі» складено зі знімків, зроблених камерою MAHLI. Вона розташована на трехсуставном маніпуляторі, який при об'єднанні знімків виявився майже не видно. У кадр не потрапили знаходяться на ньому ударна дриль, кухлик для збору пухких зразків, сито для їх просіювання і металеві щіточки для очищення каменів від пилу. Чи не видно також камера для макрозйомки MAHLI і рентгенівський спектрометр APXS для аналізу хімічного складу зразків.

1. Потужним системам ровера сонячних батарей не вистачить, і харчування йому забезпечує радіоізотопний термоелектрогенератор (РІТЕГ). 4,8 кг діоксиду плутонію-238 під кожухом щодня постачають 2,5 КВт · год. Видно лопаті охолоджуючого радіатора. 2. Лазер приладу ChemCam видає по 50-75 наносекундних імпульсів, які випаровують камінь на відстані до 7 м і дозволяють аналізувати спектр отриманої плазми, щоб встановити склад мети. 3. Пара кольорових камер MastCam веде зйомку через різні ІК-світлофільтри. 4. Метеостанція REMS стежить за тиском і вітром, температурою, вологістю і рівнем ультрафіолетового випромінювання. 5. Маніпулятор з комплексом інструментів і приладів (непомітний). 6. SAM - газовий хроматограф, мас-спектрометр і лазерний спектрометр для встановлення складу летких речовин в випаровуваних зразках і в атмосфері. 7. CheMin з'ясовує склад і мінералогію подрібнених зразків по картині дифракції рентгенівських променів. 8. Детектор радіації RAD заробив ще на навколоземній орбіті і збирав дані протягом усього перельоту до Марса. 9. Детектор нейтронів DAN дозволяє виявляти водень, пов'язаний в молекулах води. Це російський внесок в роботу марсохода. 10. Кожух антени для зв'язку із супутниками Mars Reconnaissance Orbiter (близько 2 Мбіт / с) і Mars Odyssey (близько 200 Мбіт / с). 11. Антена для прямого зв'язку із Землею в Х-діапазоні (0,5-32 кбіт / с). 12. Під час спуску камера MARDI вела кольорову зйомку з високим дозволом, дозволивши детально розглянути місце посадки. 13. Права і ліва пари чорно-білих камер Navcams для побудови 3D-моделей найближчій місцевості. 14. Панель з чистими зразками дозволяє перевірити роботу хімічних аналізаторів марсохода. 15. Запасні біти для дрилі. 16. У цей лоток зсипаються підготовлені зразки з ковша для вивчення макрокамерой MAHLI або спектрометром APXS. 17. 20-дюймові колеса з незалежними приводами, на титанових пружних спицях. Слідами, залишеним рифленням, можна оцінити властивості грунту і стежити за рухом. Малюнок включає букви абетки Морзе - JPL.

початок експедиції

Лютий Марс - нещаслива мета для космонавтики. Починаючи з 1960-х до нього вирушило майже півсотні апаратів, більшість з яких розбилося, відключилася, не змогло вийти на орбіту і назавжди згинуло в космосі. Однак зусилля не були марними, і планету вивчали не тільки з орбіти, але навіть за допомогою декількох планетоходов. У 1997 році по Марсу проїхався 10-кілограмовий Sojourner. Легендою стали близнюки Spirit і Opportunity: другий з них героїчно продовжує роботу вже більше 12 років поспіль. Але Curiosity - найзначніший з них, ціла роботизована лабораторія розміром з автомобіль.

6 серпня 2012 року спусковий модуль Curiosity викинув систему парашутів, які дозволили йому сповільнитися в розрідженій атмосфері. Спрацювали вісім реактивних двигунів гальмування, і система тросів обережно опустила марсохід на дно кратера Гейла. Місце посадки було вибрано після довгих суперечок: за словами Санджева Гупти, саме тут знайшлися всі умови для того, щоб краще пізнати геологічне - мабуть, дуже бурхливе - минуле Марса. Орбітальні зйомки вказали на наявність глин, поява яких вимагає присутності води і в яких на Землі непогано зберігається органіка. Високі схили гори Шарпа (Еоліда) обіцяли можливість побачити шари стародавніх порід. Досить рівна поверхня виглядала безпечною. Curiosity успішно вийшов на зв'язок і оновив програмне забезпечення. Частина коду, який використовувався при перельоті і посадці, замінилася нової - з космонавта марсохід остаточно став геологом.

Рік перший: cледует води

Незабаром геолог «розім'яв ноги» - шість алюмінієвих коліс, перевірив численні камери і протестував обладнання. Його колеги на Землі розглянули точку посадки з усіх боків і вибрали напрямок. Шлях до гори Шарпа повинен був зайняти близько року, і за цей час треба було чимало роботи. Прямий канал зв'язку з Землею не відрізняється хорошою пропускною спроможністю, але кожен марсіанський день (сол) над марсоходом пролітають орбітальні апарати. Обмін з ними відбувається в тисячі разів швидше, дозволяючи щодня передавати сотні мегабіт даних. Вчені аналізують їх в Обсерваторії даних, розглядають знімки на екранах комп'ютерів, вибирають завдання на наступний сол або відразу на кілька і відправляють код назад на Марс.

Працюючи практично на іншій планеті, багато хто з них змушені самі жити за марсіанським календарем і підлаштовуватися під трохи довші добу. Сьогодні для них - «солдня» (tosol), завтра - «солвтра» (solmorrow), а добу - просто сол. Так, через 40 солов Санджой Гупта виступив з презентацією, на якій оголосив: Curiosity рухається по руслу древньої річки. Дрібна, обточена водою кам'яна галька вказувала на перебіг зі швидкістю близько 1 м / с і глибину «по щиколотку або по коліно». Пізніше були оброблені і дані з приладу DAN, який для Curiosity виготовила команда Ігоря Митрофанова з Інституту космічних досліджень РАН. Просвічуючи грунт нейтронами, детектор показав, що до сих пір на глибині в ньому зберігається до 4% води. Це, звичайно, суші, ніж навіть в самій сухий із земних пустель, але в минулому Марс все-таки був сповнений вологи, і марсохід міг викреслити це питання зі свого списку.

У центрі кратера 64 екрану з високою роздільною здатністю створюють панораму охопленням 313 градусів: Обсерваторія даних KPMG в Імперському коледжі Лондона дозволяє геологам перенестися прямо в кратер Гейла і працювати на Марсі майже так само, як на Землі. «Подивіться ближче, ось тут теж сліди води: озеро було досить глибоким. Звичайно, не таким, як Байкал, але досить глибоким », - ілюзія була настільки реальною, що здавалося, ніби професор Санджой Гупта перестрибував з каменя на камінь. Ми відвідали Обсерваторію даних і поспілкувалися з ученим в рамках заходів Року науки і освіти Великобританії та Росії - 2017, організованого Британською радою та посольством Великобританії.

Рік другий: набирає небезпечніше

Свій перший ювілей на Марсі Curiosity зустрів святково і зіграв мелодію «З днем ​​народження тебе», змінюючи частоту вібрацій ковша на своєму важкому 2,1-метровому маніпуляторі. Ковшиком «роборукою» набирає пухкий грунт, рівняє, просіює і зсипає трохи в приймачі своїх хімічних аналізаторів. Бур з порожніми змінними бітами дозволяє працювати з твердими породами, а податливий пісок марсохід може розворушити прямо колесами, відкривши для своїх інструментів внутрішні шари. Саме такі експерименти незабаром принесли досить неприємний сюрприз: в місцевому грунті виявилося до 5% перхлоратов кальцію і магнію.

Речовини це не тільки отруйні, але і вибухові, а перхлорат амонію і зовсім використовується як основа твердого ракетного палива. Перхлорати вже виявлялися в місці посадки зонда Phoenix, однак тепер виходило, що ці солі на Марсі - явище глобальне. У крижаній безкисневому атмосфері перхлорати стабільні і безпечні, та й концентрації не надто високі. Для майбутніх колоністів перхлорати можуть стати корисним джерелом палива і серйозною загрозою здоров'ю. Але для геологів, що працюють з Curiosity, вони здатні поставити хрест на шансах виявити органіку. Аналізуючи зразки, марсохід нагріває їх, а в таких умовах перхлорати швидко розкладають органічні сполуки. Реакція йде бурхливо, з горінням і димом, не залишаючи помітних слідів вихідних речовин.

Рік третій: біля підніжжя

Однак і органіку Curiosity виявив - про це було оголошено пізніше, після того як на 746-й сол, покривши в цілому 6,9 км, марсохід-геолог дістався до підніжжя гори Шарпа. «Отримавши ці дані, я відразу подумав, що потрібно все обов'язково перевірити ще раз», - сказав Джон Грётцінгер. Справді, вже коли Curiosity працював на Марсі, з'ясувалося, що деякі земні бактерії - такі як Tersicoccus phoenicis - стійкі до методів збирання чистих кімнат. Підрахували навіть, що до моменту запуску на марсоході повинно було залишитися від 20 до 40 тис. Стійких суперечка. Ніхто не може поручитися, що якісь з них не дісталися з ним до гори Шарпа.

Для перевірки датчиків є на борту і невеликий запас чистих зразків органічних речовин в запаяних металевих контейнерах - чи можна стовідсотково впевнено сказати, що вони залишилися герметичними? Однак графіки, які пред'явили на прес-конференції в NASA, сумнівів не викликали: за час роботи марсіанський геолог зафіксував кілька різких - відразу в десять разів - стрибків вмісту метану в атмосфері. Цей газ цілком може мати і синтетичне походження, але головне - колись він міг стати джерелом більш складних органічних речовин. Сліди їх, перш за все хлорбензол, виявилися і в грунті Марса.

Роки четвертий і п'ятий: живі річки

До цього часу Curiosity пробурив вже півтора десятка отворів, залишивши уздовж свого шляху ідеально круглі 1,6-сантиметрові сліди, які коли-небудь позначать туристичний маршрут, присвячений його експедиції. Електромагнітний механізм, який змушував дриль здійснювати до 1800 ударів в хвилину для роботи з самої твердою породою, вийшов з ладу. Однак вивчені виходи глин і кристали гематиту, шари силікатних шепотів і прорізані водою русла відкривали вже однозначну картину: колись кратер був озером, в яке спускалася розгалужені річкова дельта.

Камерам Curiosity тепер відкривалися схили гори Шарпа, сам вид яких залишав мало сумнівів в їх осадочном походження. Шар за шаром, сотнями мільйонів років вода то приходила, то відступала, завдаючи породи і залишаючи вивітрюватися в центрі кратера, поки не пішла остаточно, зібравши цілу вершину. «Там, де зараз височіє гора, колись був басейн, час від часу заполнявшийся водою», - пояснив Джон Грётцінгер. Озеро стратифікована по висоті: умови на мілководді і на глибині розрізнялися і температурою, і складом. Теоретично це могло забезпечити умови для розвитку різноманітних реакцій і навіть мікробних форм.

Кольори на тривимірній моделі кратера Гейла відповідають висоті. У центрі розташована гора Еоліда (Aeolis Mons, 01), яка на 5,5 км підноситься над однойменною рівниною (Aeolis Palus, 02) на дні кратера. Відзначено місце посадки Curiosity (03), а також долина Фарах (Farah Vallis, 04) - одне з передбачуваних русел древніх річок, що впадають в нині зникле озеро.

подорож триває

Експедиція Curiosity далеко не закінчена, та й енергії бортового генератора повинно вистачити на 14 земних років роботи. Геолог залишається в шляху вже майже 1750 солов, подолавши більше 16 км і піднявшись по схилу на 165 м. Наскільки можуть заглянути його інструменти, вище як і раніше видно сліди осадових порід стародавнього озера, але хтозна, де вони закінчуються і на що ще вкажуть ? Робот-геолог продовжує сходження, а Санджой Гупта і його колеги вже вибирають місце для посадки наступного. Незважаючи на загибель спускається зонда Schiaparelli, орбітальний модуль TGO в минулому році благополучно вийшов на орбіту, запустивши перший етап європейсько-російської програми «ЕкзоМарс». Марсохід, який повинен стартувати в 2020 році, стане наступним.

Російських приладів в ньому буде вже два. Сам робот приблизно вдвічі легше Curiosity, зате його бур зможе забирати проби з глибини вже до 2 м, а комплекс приладів Pasteur включить інструменти для прямого пошуку слідів минулого - або навіть збереглася до сих пір - життя. «У вас є заповітне бажання, знахідка, про яку ви особливо мрієте?» - запитали ми професора Гупту. «Безумовно, є: скам'янілість, - вчений відповів не роздумуючи. - Але це, звичайно, навряд чи станеться. Якщо життя там і була, то тільки якісь мікроби ... Але ж, погодьтеся, це стало б чимось неймовірним ».

Стаття «Геолог на Марсі» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №8, серпень 2017 ).