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.

Новости по подобной теме:

		"Город Инков" на Марсе "заселен" паукообразными особенностями
		Кьюриосити исследует новый интересный участок на Марсе, по которому могла протекать река
		Исследователи выяснили из чего могли возникнуть органические материалы на Марсе

"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.

• Марс
• миссия Марс-2020