Куда совершил посадку феникс

Обновлено: 05.10.2024

Преодолев почти 700 млн км, американский зонд Phoenix Mars Lander оказался у цели своего путешествия – планеты Марс. Повернувшись тепловым экраном вперед, аппарат отстрелился от пролетной ступени и был слегка закручен для стабилизации. Через семь минут он впервые столкнулся с сопротивлением марсианской атмосферы, а затем связь с ним прекратилась.

Когда Phoenix находился на высоте примерно 13 км от поверхности Марса, раскрылся парашют, замедляющий падение. Выбор времени ввода парашюта критически важен: если это происходит слишком рано — аэродинамические силы рвут ткань купола в клочья, если слишком поздно — вместо мягкой посадки космический аппарат разобьётся о марсианский грунт. Еще через несколько секунд по плану был сброшен тепловой экран, из аппарата выдвинулись три посадочные опоры (ноги) и включился радиолокатор для измерения высоты и скорости снижения.

В километре от поверхности, когда до приземления оставалось 43 секунды, а скорость аппарата упала до 200 км/ч (55 м/с), зонд отбросил парашют. Дальнейший спуск и мягкая посадка осуществлялись на тормозных ракетных двигателях. Чтобы сброшенный купол не накрыл аппарат после приземления, Phoenix в последний момент чуть ушел в сторону.

Но самую большую реальную опасность при посадке представляли камни.

На грунт аппарат опускается со скоростью 9 км/ч (2,5 м/c) — это всё равно, что на Земле спрыгнуть с табуретки, но любой предмет, выпирающий вверх на 40 см, способен пробить днище Phoenix'а и повредить начинку зонда, превратив высокотехнологичное устройство в жбан с бесполезным мусором.

Все моменты даны по московскому времени с учтом, где необходимо, 15-минутного запаздывания из-за времени передачи сигналов от Марса к Земле. Например, отделение от перелтной ступени по часам корабля произойдт не в.

Кроме того, попади камушек покрупнее под одну из опор — и стоять Phoenix'у, накренившись, ещё неизвестно сколько. Хорошо, если бы он накренился на юг, подставив солнечные батареи под солнечные лучи, но могло случиться и в точности наоборот, и мощность вырабатываемого электропитания существенно упала бы, пояснил научный руководитель миссии Питер Смит из Аризонского университета в Тусоне.

Наконец, даже если аппарат успешно и ровно сел, это ещё не значит, что опасность миновала. Объекты высотой более 60 см в непосредственной близости аппарата могли помешать раскрытию солнечных батарей – единственного источника электроэнергии.

В общем, было о чём волноваться. И хотя в месте посадки камней должно было быть немного — на этот счёт орбитальный коллега Phoenix Mars Lander, аппарат Mars Reconnaissance Orbiter проводил специальное исследование с орбиты, никто не мог дать гарантии, что всё обойдётся. Обошлось.

Само приземление произошло точно по плану.

В 03.38 по московскому времени, или в 16.38 по времени Тихоокеанского побережья США, где находится центр контроля миссии, летающая лаборатория оказалась на грунте, однако узнали мы об этом не сразу. Сначала радиосигналу потребовалось почти 15 минут, чтобы через ретрансляторы на марсианской орбите добраться до Земли (сейчас Марс и Земля по разные стороны от Солнца). Радиоволны достигли Земли в 03.53:44 мск, и ответственный за связь с аппаратом инженер Ричард Корнфельд объявил, что поступил сигнал о приземлении. Сотрудники центра управления запрыгали и начали обниматься.

Представители NASA сообщили, что посадка произведена в заданном регионе — 68,35 градусов северной широты (в 3,5 градусах севернее полярного круга) и 127 градусов западной долготы (они же 233 градуса восточной). На Земле точка с такими координатами находится на севере Канады, у побережья моря Бофорта. Впрочем, учитывая произвольность точки отсчёта долготы — что на Земле, что на Марсе, — можно сравнивать это место и с Мурманском, полуостровом Ямал или севером Чукотки, а учитывая, что полярный круг на Земле расположен на большей широте, даже с Таймыром.

В момент посадки местное время в точке приземления было около 4 часов пополудни, солнце уже клонилось к закату. Через два часа Phoenix передал через орбитальный ретранслятор Mars Odyssey телеметрическую информацию и первые снимки. Аппарат периодически выключается для экономии электроэнергии. До момента отключения камера сделала максимально возможное количество снимков.

По словам разработчиков, им хотелось, чтобы первыми были снимки панелей солнечных батарей. На данном этапе Марс, видимый на заднем плане, был не так важен, как диагностика состояния единственного источника электроэнергии. Затем появился отпечаток опоры на грунте. И только потом камера аппарата начала составлять двухцветную панораму.

Phoenix Mars Lander стартовал 4 августа прошлого года с космодрома на мысе Канаверал. Для выведения на отлетную траекторию была использована ракета-носитель Delta-2.

Идея проекта Phoenix восходит к 2002 году, когда орбитальные аппараты с помощью радиолокационного зондирования достоверно подтвердили, что под поверхностью Марса есть большие запасы водяного льда на обширных пространствах северного полушария планеты.

А всего несколькими месяцами ранее случился едва ли не самый известный курьёз в истории автоматического изучения планет.

Аппарат Mars Climate Observer, вместо того чтобы выйти на орбиту вокруг красной планеты, на полной скорости врезался в её атмосферу и, скорее всего, сгорел ещё до падения на твёрдую поверхность. Как выяснилось позднее, инженеры перепутали метрические и имперские единицы: двигатели считали силу в ньютонах, а программное обеспечение — в фунтах силы.

Но самой большой целью миссии будет поиск следов жизни.

И есть даже мизерная вероятность, что живые организмы, находящиеся в анабиозе, возвращаются в эти периоды к жизни. Кстати, лопатка, которой механическая рука Phoenix'а будет копаться в грунте, была специально стерилизована — дабы не заселить этот мало и редко пригодный к жизни грунт земными бактериями.

Цена поисков

26 мая 2008 года космический аппарат НАСА "Феникс" совершил посадку на Марсе в рамках полета по изучению возможности возникновения жизни на Красной планете. "Феникс" будет изучать поверхность планеты в районе северных равнин.

Межпланетный аппарат НАСА "Феникс", предназначенный для изучения Марса, был выведен на околоземную орбиту ракетой‑носителем "Дельта‑2", стартовавшей 4 августа 2007 года с космодрома на мысе Канаверал (шт. Флорида, США).

"Феникс" должен заняться поиском воды и других необходимых для жизни соединений на Марсе. Аппарат оборудован всем необходимым, чтобы пробурить поверхность, извлечь из‑под нее несколько образцов почвы и льда и провести достаточно сложные химические анализы образцов. Кроме того, на аппарате есть атомный микроскоп, при помощи которого ученые смогут внимательно изучить отдельные пылинки марсианского грунта. Исследователи НАСА также воспользуются зондом, чтобы исследовать атмосферу и погоду в северной полярной части Марса.

В отличие от предыдущих американских аппаратов, отправленных на Марс, "Феникс " не будет передвигаться по поверхности. Зонд установлен стационарно; предполагается, что он проработает три месяца. С приближением зимы "Феникс" начнет сворачивать свою деятельность: в тех широтах, в которых он должен работать, зимой не бывает солнечного света, от которого всецело зависит жизнеспособность посадочного модуля. Со временем иней начнет покрывать северную область Марса по мере остывания атмосферы, и, в конечном счете, "Феникс" будет похоронен во льду.

В общей сложности на этот проект НАСА потратила 420 млн. долларов.

Посадочный модуль для "Феникса" был построен для полетов в рамках программы "Марс Сервейор" в 2001 году и находился в хранилище компании Lockheed Martin в Денвере до того, как был использован для нынешней миссии. Миссией руководит Лаборатория реактивного движения НАСА в Пасадене.

Шесть основных компонентов космического аппарата "Феникс":

1. Механическая "рука" длиной 2,3 м для рытья грунта. Устройство разработано Лабораторией реактивного движения НАСА. На "руке" установлена камера, разработанная немецким Институтом им. Макса Планка, которая будет фиксировать различные особенности грунта.

2. Тепловой газовый анализатор. Спроектирован университетом Аризоны. Будет нагревать образцы почвы, поставляемые механической "рукой", и зафиксирует, какие газы при этом выделились.

3. Оптический и атомный микроскопы для исследования зернистости минералов. Четыре электрохимические ячейки измерят широкий ряд химических свойств материалов, например щелочность, кислотность и др. Также почва Марса будет проверена на электрическую и тепловую проводимость.

4. Блок стереоизображения, установленный на мачте, будет обеспечивать высококачественное изображение местности, на которую приземлился корабль, и давать информацию о положении механической руки. Эта камера разработана университетом Аризоны.

5. Метеорологические приборы, подготовленные канадским Космическим агентством, будут вести контроль содержания воды, пыли, изменения температур и др. величин.

6. Мониторинг геологического состояния участка приземления обеспечивался так называемой "камерой спуска".

Космический аппарат высотой 2,5 м и массой 350 кг подпитывается энергией от двух похожих на зонтики солнечных батарей.

Помимо собственно исследований, "Феникс" выступает своеобразным "послом доброй воли". С собой он привез компакт‑диск, куда занесены имена 250 тысяч землян, которые успели зарегистрироваться на сайте НАСА. На борт беспилотного корабля также помещен лазерный диск, на котором записаны наиболее известные литературные произведения землян, связанные с Марсом. В собрание космической литературы, получившее название "Видение Марса", вошли "Микромега" Вольтера, "Аэлита" Алексея Толстого, "Марсианские хроники" Рея Брэдбери и многие другие труды известных писателей‑фантастов. Помимо этого, на "Фениксе" находятся аудио‑ и видеозаписи, в том числе три радиопрограммы и запись романа Герберта Уэллса "Война миров".

Фе́никс (англ. Phoenix ) — космический аппарат (автоматическая межпланетная станция) НАСА для изучения Марса, работавший в 2008 году. Феникс стал первым аппаратом, запущенным по программе Mars Scout. На его борту находился комплекс приборов, позволяющих изучать геологическую историю воды, а также исследовать среду, с целью выявления условий, благоприятных для жизни микроорганизмов [1] [2] .

Запуск аппарата состоялся 4 августа 2007 года, успешная посадка произошла 25 мая 2008 года. Последний сеанс связи с аппаратом прошёл 2 ноября 2008 года, и 10 ноября того же года было объявлено об окончании миссии [5] [6] .

Феникс (англ. Phoenix ) — посадочный модуль НАСА для изучения Марса, работавший в 2008 году. Феникс стал первым аппаратом, запущенным по программе Mars Scout. На его борту находился комплекс приборов, позволяющих изучать геологическую историю воды, а также исследовать среду, с целью выявления условий, благоприятных для жизни микроорганизмов [1] [2] .

Запуск аппарата состоялся 4 августа 2007 года, успешная посадка произошла 25 мая 2008 года. Последний сеанс связи с аппаратом прошёл 2 ноября 2008 года, и 10 ноября этого же года было объявлено об окончании миссии [5] [6] .

Содержание

О миссии

Из 420 млн долл., потраченных на проект, 325 млн составил грант, полученный Университетом штата Аризона. Это учебное заведение также приютило у себя Центр управления, который командует космическим кораблём во время миссии и получает от него научные результаты.

Цели проекта

Аппарат, приземлившийся в зоне марсианской Арктики, был призван ответить на три ключевых вопроса: пригодны ли полярные районы Марса для жизни, тает ли там периодически лед и как менялись погодные условия в зоне приземления в исторический период, а также исследовать особенности марсианского климата.

Программа научных исследований

Научное оборудование, установленное на Фениксе, было призвано решать задачи в пяти областях естествознания: гидрологии, геологии, химии, биологии и метеорологии. Polar Lander приземлился в районе полюса Марса между 65 и 75 градусами северной широты. Миссия была рассчитана на 150 марсианских дней, в течение которых предполагалось выдвинуть манипулятор, задачей которого будет выкопать (вернее — выцарапать) яму во льду глубиной около полуметра и доставить полученные образцы грунта в мини-лаборатории космического корабля. Ожидалось, что лёд и осадочные породы могут содержать органические вкрапления, свидетельствующие о существовании жизни на Красной планете.

Учёные надеялись, что подобно земным пустыням, которые на первый взгляд кажутся безжизненными, но не являются таковыми, полярные пустыни Марса могут в настоящем или в прошлом быть обитаемыми — несмотря на то, что последний дождь там шёл, вероятно, несколько миллионов лет назад. Согласно некоторым расчётам, каждые 50 тысяч лет из-за вариаций орбиты на Марсе происходит потепление климата, в ходе которого лёд тает. И есть крошечная вероятность, что живые организмы, находящиеся в анабиозе, возвращаются в эти периоды к жизни.

Научное оборудование

На Фениксе установлено семь различных приборов, которые способны исследовать зону высадки максимально комплексно.

Средство визуального исследования Марса

В состав оборудования корабля входит построенная в Университете штата Аризона оптическая система Surface Stereo Imager (SSI). Она состоит из двух камер, смонтированных на выдвижной башенке высотой около 2 м, и предназначена для визуального исследования планеты. Система позволит получать стереоизображения арктической марсианской пустыни с разрешением 1024×1024 в оптическом и инфракрасном диапазонах. SSI будет поддерживать манипуляции механической руки и даст возможность формировать цифровые модели рельефа (ЦМР) окружающей корабль местности, что, в свою очередь, обеспечит создание трёхмерных виртуальных изображений марсианского пространства. Помимо этого SSI поспособствует геоморфологическому и минералогическому анализу Красной планеты. Ещё одной задачей является исследование оптических свойств атмосферы Марса, в частности — визуальная оценка количества пыли в воздухе.

Кроме вышеперечисленных задач, SSI будет вести наблюдение за количеством пыли, осаждающейся на приземлённом космическом аппарате, что позволит сделать вывод о скорости осадконакопления и особенностях протекания атмосферных и эрозионных процессов на планете, а также даст возможность оценивать запылённость солнечных батарей и вызванное этим фактором снижение количества энергии. Последнее напрямую влияет на время функционирования Феникса.

Камера манипулятора

Установленная на конце манипулятора камера Robotic Arm Camera (RAC) создана совместно учёными из Университета штата Аризона и немецким Институтом Макса Планка. Камера укреплена непосредственно возле ковша и позволяет в деталях видеть место, где проводится забор образцов грунта и льда.

Изображение стенок вырытой траншеи, как полагают учёные, позволит геологам определить наличие и очерёдность залегания напластований. В частности, изображения, на которых видны цвета и размеры частиц грунта, слагающего поверхность Марса в вертикальном разрезе, дадут возможность сделать выводы об изменении условий залегания осадков, а значит, и об истории изменения марсианского климата. Камера снабжена двумя источниками света, верхний из которых состоит из 36 голубых, 18 зелёных и 18 красных ламп, а нижний — из 16, 8 и 8 ламп соответственно. Помимо этого в состав устройства входят два моторчика, первый меняет фокусное расстояние объектива, а второй поднимает и опускает прозрачный пылезащитный кожух. Максимальное разрешение камеры — 23 микрона на пиксел.

Манипулятор и метеорологическая станция

Основной инструмент корабля — манипулятор Robotic Arm (RA), созданный JPL и способный двигаться вперёд-назад, вправо-влево, вверх и вниз, а также совершать круговые движения. Длина устройства составляет 2,35 м. На Земле манипулятор испытывали в американской Долине Смерти, местности с очень твёрдым грунтом, где он смог выкопать за 4 часа траншею глубиной 25 см.

В задачи метеорологического оборудования (MET, Meteorological Station), созданного Канадским космическим агентством, входит ежедневная фиксация изменений марсианской погоды путем использования датчиков температуры и атмосферного давления, а также измерение концентрации пыли и ледяного пара в воздухе Красной планеты с помощью лидара (light detection and ranging, LIDAR). Лидар будет посылать короткие импульсы света вертикально вверх и фиксировать отражённые атмосферой сигналы, что поможет выявить наличие невидимых невооружённым глазом облаков, тумана и мест концентрации пыли. При этом температура на планете будет измеряться с помощью трёх термопар, установленных на выдвижной башенке высотой 1,2 м. Такое инженерное решение сможет фиксировать вертикальный профиль температуры у поверхности Марса.

Микроскопы

Модуль MECA (Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer), создание которого курировалось JPL, включает в себя оптический и сканирующий атомно-силовой микроскопы. Работа последнего основана на использовании сил атомных связей, действующих между атомами вещества. Атомный микроскоп — результат работы швейцарского консорциума, а оптический создан Университетом штата Аризона.

Максимальное разрешение оптического микроскопа — 4 мкм, атомного — 10 нм. Микроскопические изображения марсианского грунта будут использоваться, в частности, для поиска доказательств того, что изучаемый субстрат когда-либо подвергался воздействию воды. Для этого будет проводиться поиск крошечных вкраплений глины. Оптический микроскоп снабжён инструментами подсветки — в его состав входят красная, зелёная, синяя и ультрафиолетовая лампы. Одноразовые средства подготовки образцов при этом созданы с использованием силикона.

Помимо этого в состав MECA входит инструмент для химического анализа растворенных в воде образцов грунта. Подобный метод исследования позволяет определять pH полученного раствора, а также выявлять наличие кислорода, углекислого газа, хлоридов, бромидов и сульфатов. MECA также содержит инструмент для определения тепловой и электрической проводимости образцов — для этого используются три иглы, вмонтированные в верхнюю часть механической руки.

Масс-спектрометр

Модуль TEGA (Thermal and Evolved Gas Analyzer), построенный университетами штатов Аризона и Техаса в Далласе, является предметом особой гордости команды Феникса. Устройство содержит восемь миниатюрных одноразовых муфельных печек, в которых происходит нагревание образцов марсианского грунта. По своим размерам каждая такая печка напоминает стержень шариковой ручки. Нагревание проходит медленно, при этом определяется теплоёмкость образца. Когда температура в печке достигает 1000 °C, нагретый материал начинает выделять газ, который анализируется встроенным масс-спектрометром, определяющим концентрацию конкретных молекул и атомов в образце.

Фотографирование на спуске

Последний из инструментов, Mars Descent Imager (MARDI), был создан компанией Malin Space Science Systems, и представляет собой камеру, которая может использоваться для фотографирования места спуска в процессе снижения аппарата на поверхность Марса. Ожидалось, что съёмка начнётся после того, как Феникс снизится до высоты примерно в 7 км и сбросит термозащиту. Фотографии помогут точно определить место, где сел корабль, а также предоставить информацию о географических, геоморфологических и геологических особенностях близлежащего ландшафта.

Полученные снимки также могут помочь определить, является ли место посадки типичным для приполярных регионов Марса. То есть могут ли полученные в ходе проекта результаты быть распространены на всю арктическую марсианскую пустыню.

MARDI весит около полукилограмма и, как предполагалось, израсходует на создание серии снимков не более 3 Вт электричества. Угол обзора при этом будет составлять 66°, размер каждой фотографии 1024×1024 пиксела, а время экспозиции равно 4 мс.

Однако, предстартовые тесты летательного аппарата идентифицировали потенциальную проблему в обработках данных от камеры в течение критических моментов заключительного этапа посадки на поверхность планеты. Это привело к решению не использовать камеру.

Инструмент также содержит микрофон, который, равно как и камера, не был использован.

Хронология миссии

Запуск

Научные результаты

Главным научным результатом миссии стало обнаружение льда под тонким слоем грунта, а также химический анализ грунта.

В пробах марсианской почвы обнаружены следы перхлоратов (соли хлорной кислоты). Кроме того, Феникс нашёл следовые количества магния, натрия, калия и хлора. Согласно измерениям, pH грунта составил от 8 до 9 единиц, что соответствует слабощелочным земным почвам.

Итоги миссии и текущее состояние

Миссия аппарата выполнена. Продолжение функционирования аппарата на следующее марсианское лето изначально оценивалось как маловероятное, поэтому выход его из строя зимой не является неудачей миссии.
Аппарат Феникс нашёл воду на Марсе [8] .
Ухудшившиеся погодные условия в марсианской арктике разрядили батареи аппарата. Во всяком случае, учёные не получают от него сигналов со 2 ноября, когда состоялся последний короткий сеанс связи Феникса с Землёй. 11 ноября аппарат был полностью выведен из строя пыльной бурей.
Кадры от июня 2010 полученные камерой HiRISE на борту Марсианского разведывательного спутника подтверждают, что аппарат Феникс не пережил марсианскую зиму, и одна из солнечных батарей сломалась под тяжестью льда из углекислого газа [9] .

Интересные факты

Запущенный с Земли в августе 2007 года и совершивший в мае 2008 посадку на Марс в районе его северного полюса зонд Феникс привёз на Красную планету цифровую библиотеку научной фантастики [10] .

Читайте также: