Как миссия "Марс-2020" поможет доставить на Землю кусочек Красной планеты

Как будет происходить трехэтапная миссия, которая скоро достигнет Марса и через примерно 10 лет доставит к нам образцы почвы, в которых будут искать признаки возможного существования жизни в далеком прошлом Красной планеты.

Об этом рассказывают в Калифорнийском технологическом институте (Калтех).

В холодной, бессодержательной пустоте за пределами Земли последняя марсианская миссия НАСА со скоростью 69 тысяч километров в час направляется к Красной планете. Миссия "Марс-2020" преодолела половину пути своего путешествия в октябре 2020 года, и, как ожидается, приземлиться на твердую почву 18 февраля.

Эта миссия — первая часть дерзких планов сделать то, чего человечество еще никогда не делало: вернуть на Землю кусочек другой планеты (с Луны тоже были доставлены породы, но Луна — не является планетой). Этот план, известный как "Возвращение образцов с Марса", предусматривает три миссии в течение десятилетия.

Для Кена Фарли, профессора геохимии Фонда В. М. Кека в Калтех и научного сотрудника миссии, "Марс 2020" — это кульминация лет мечтаний и тщательного планирования.

"Идея вернуть образец с Марса достигает десятилетий", - говорит он. "Сейчас мы в таком положении, что если все пойдет по плану, образцы вернутся на Землю в 2031 году. Это звучит как длительный период, но до этого момента, когда я учился в аспирантуре, оставалось 10 лет. Сейчас мы действительно это делаем".

Как только миссия благополучно прибудет, она развернет две машины: вертолетный беспилотник Ingenuity (Изобретательность) и ровер Perseverance (Настойчивость). Ingenuity проверит нашу способность пользоваться летательными аппаратами на планете с плотностью менее 1 процента земной. Perseverance будет заниматься задачей, за которую полагаются награды в виде потенциальной смены парадигм: бурение скалистой поверхности Марса для исследования возможного наличия признаков жизни, которая могла когда-то существовать там.

В много чем ровер Perseverance очень похож на предыдущие марсоходные миссии, которые NASA и Лаборатория реактивного движения, руководимая Калтех для NASA, отправляли на Марс. Эти прежние роверы, включая Opportunity (2004), Spirit (2004), Sojourner (1997) и Curiosity (2012), были разработаны для проведения измерений атмосферы и поверхности планеты и передачи их к нам. По внешнему виду похожый на Curiosity, но больше, тяжелее и с системой хранения образцов вместо бортовой лаборатории, Perseverance будет собирать образцы пород, чтобы подготовить их к возвращению на Землю.

Это будет происходить в картере Джезеро, в котором, как полагают, когда-то находилось озеро размером с озеро Тахо (площадь поверхности почти 500 кв км), когда миллиарды лет назад на Марсе еще была жидкая вода. Фарли говорит, что главной привлекательностью Джезеро является хорошо сохраненная дельта реки — геологическая особенность, которая образуется, когда река сбрасывает большое количество осадка, впадая в озеро или океан. На Земле дельты рек являются продуктивными местами, где процветает жизнь, поэтому мысль заключается в том, что если жизнь когда-нибудь развивалась где-нибудь на Марсе, возможно, ее также было предостаточно в дельтах Красной планеты.

Так, в видении художника, кратер Джезеро мог выглядеть как озеро, когда на Марсе еще была жидкая вода. NASA/JPL-Caltech

"Джезеро должен был быть местом, которое было пригодным для жизни", - говорит Фарли. "Жизнь в том виде, как мы ее знаем, могло бы жить в этом озере, а грязь дельты действительно хорошо сохраняет биоподписи жизни".

Когда "Настойчивость" прибудет в регион, который кажется перспективным для исследовательской группы, он получит образец с помощью сверла, вырезающего цилиндрический керн при бурении породы. Такие керны являются ценными для исследователей, поскольку они предоставляют вид поперечного разреза слоев и других особенностей породы. Марсоход высверлит из почвы около 40 кернов, каждый размером примерно с палочку мела, и запечатает их в пробирки для образцов. В какой-то момент ровер поместит их на марсианскую поверхность для последующего извлечения.

"После того, как мы их высверлим, мы сделаем кое-что, что кажется сумасшедшим: мы вложим их на почве в то, что мы называем кэшем", - говорит Фарли. "В следующих двух частях программы мы собираемся прибыть за ними и вернуть [на Землю]".

Визуализация ровера "Спускаемый аппарат для возвращения образцов", приближающийся к образцам кернов, оставленных марсоходом Perseverance. НАСА еще не утвердила его миссию. NASA / JPL-Caltech

В 2026 или 2028 году, на втором этапе программы по возвращению образцов, по направлению к Красной планете будет запущен "Спускаемый аппарат для возвращения образцов". На борту спускаемого аппарата будет находиться ровер и ракета. После посадки в кратере Джезеро марсоход возмет кэш с кернами, оставленных "Настойчивостью", и поместит их в ракету. Когда керны будут помещены, ракета вылетит с поверхности и разместит контейнер размером с баскетбольный мяч, содержащий образцы, на орбите вокруг Марса.

Последним этапом возвращения образцов будет отправление еще одного космического аппарата, который осуществит такой же долгий путь к Красной планете, но когда он прибудет, он не приземлится. Вместо этого, "Орбитальный аппарат возвращения на Землю" получит орбитальный кэш с образцами пород и вернется обратно к Земле. NASA и Европейское космическое агентство обеспечат компонентами миссии "Спускаемый аппарат для возвращения образцов" и "Орбитальный аппарат возвращения на Землю", а возвращение на Землю планируется в начале 2030-х годов.

Это длительный срок; разработка "Марс-2020" началась в 2013 году, а планетарные образцы будут возвращены по крайней мере через 18 лет. Но, говорит Фарли, есть веские причины делать это именно так.

"Просто слишком сложно отправлять все сразу", - говорит он. "И имеет смысл распределить их в течение нескольких лет, поэтому сумма средств, которая вам нужна в течение одного года, не слишком велика. Кроме того, вам потребуется немало таланта, чтобы изобретать и строить новые вещи, которые требует каждая часть этой миссии. Разрабатывая их в течение длительного периода, мы можем иметь достаточное количество инженеров для этого".

Если будет утверждено, ракета с поверхности Марса выведет контейнер с отобранными там образцами на орбиту вокруг планеты. Позже планируется получить их и вернуть на Землю. NASA/JPL-Caltech

Какие преимущества в возвращении марсианских пород на Землю?

Во-первых, поскольку формы жизни, существовавшие на Земле 3,5 миллиарда лет назад, были гораздо более примитивными, чем сегодня, ископаемых остатков найти невозможно. Отчетливые признаки микробов, существовавших на то время, которые были простыми и деликатными, гораздо труднее уверенно идентифицировать, чем кусок динозавра. Для выявления тех признаков жизни нужны очень чувствительные приборы — оборудование, которое просто слишком большое и тяжелое, чтобы его можно было поставить на ракету и запустить в космос.

"Некоторые инструменты, которые мы будем использовать для тестирования, такие же большие, как и автомобиль", - говорит Фарли. "Вы просто не можете улететь с чем-то подобным, поэтому, если мы когда-нибудь собираемся получить количественную историю Марса и четкие доказательства потенциальной марсианской жизни, мы должны вернуть образцы. И бремя доказывания того, что на Марсе была жизнь, очень велико. Вы должны быть уверены, и лучший способ для нас быть уверенными — это исследовать эти образцы в лабораториях здесь, на Земле".

Несмотря на тот факт, что в настоящее время Марс слишком холодный и сухой, чтобы сейчас существовать любой известной форме жизни, в целях безопасности керны будут храниться в защищенном контейнере, пока не будет подтверждено, что они не содержат живых марсианских организмов.

Если все пойдет правильно, и NASA успешно вернет образцы, знания, которые мы получим о Марсе, могут быть огромными, говорит Фарли, а также могут дать представление о нашем собственном происхождении.

"На этой планете жизнь процветала 3,5 миллиарда лет назад в мелководных озерах и морях", - говорит он. "Джезеро — это неглубокое озеро на Марсе возрастом 3,5 млрд лет, поэтому какая разница между этим озером и древними озерами и морями на Земле? Существовала ли жизнь в Джезере? Если вы создаете пригодную для жизни среду, всегда ли жизнь появляется? Или есть что-то магическое на нашей планете?"

"Ответ на этот вопрос глубокомыслен", - добавляет он. "Последнее десятилетие показало, что галактика наполнена миллиардами планет, и многие из них, вероятно, пригодны для жизни. На скольких из них есть или была жизнь? "

Читайте еще интересные новости о космосе.