Ищет воду «вверх тормашками»: марсианский зонд обучили сложному трюку
Космический аппарат Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), который вот уже почти 20 лет исследует поверхность Красной планеты с околомарсианской орбиты, научился выполнять новый «трюк». По сути, зонд освоил «стойку на голове» — такая ориентация в 10 раз усилила сигнал радиолокатора, позволяя последнему как можно глубже проникать в марсианские недра. С его помощью MRO ищет на четвертой планете от Солнца залежи водяного льда, который может стать источником не только воды и кислорода для потенциальных колонистов, но и ракетного топлива.
Американская автоматическая межпланетная станция Mars Reconnaissance Orbiter работает на орбите с марта 2006 года, изучая геологию, климат и потенциал жизни на Марсе в прошлом и настоящем. Она спроектирована так, чтобы менять ориентацию к Красной планете на 30 градусов в любом направлении и наводить свои бортовые приборы на объекты поверхности, включая потенциальные места посадки, ударные кратеры и многое другое.
Но управлять поворотами зонда не так просто, отмечает руководитель миссии MRO в Лаборатории реактивного движения (JPL, отвечает за управление аппаратом) Рейд Томас. На станции установлены пять научных приборов, и для каждого из них нужны особые условия наведения. Так, если нацелить одно устройство на определенную точку на поверхности планеты, то другие приборы во время этого маневра могут оказаться не в самом удачном положении.
Поэтому каждая операция по развороту MRO планируется за несколько недель, а команды ученых, работающие с приборами, договариваются о том, кто и когда будет проводить научные исследования. После этого алгоритм определяет положение зонда относительно Марса и отдает команду на переориентацию (в зависимости от того, какой прибор задействуется): важно, чтобы солнечные батареи аппарата при этом были направлены на светило (чтобы получать электроэнергию, необходимую для работы), а антенны — на Землю (чтобы поддерживать связь).
Один из важнейших приборов на MRO — это подповерхностный радиолокатор Shallow Radar (SHARAD), который предназначен для исследования недр планеты. Он способен различать подповерхностные слои толщиной от семи метров до максимальной глубины три километра. Его горизонтальное разрешение составляет от 300 метров до трех километров. Этот инструмент способен различать камень, песок и водяной лед — и данные, полученные с его помощью, могут пригодиться в определении потенциальных мест для будущей высадки экипажей.
Уже доказано, что водяной лед на Марсе действительно существует, но в основном прячется в недрах планеты. Поэтому ученых больше волнуют области, где лед выходит достаточно близко к поверхности — чтобы астронавты могли добраться до него. По оценкам, общий объем льда на поверхности Марса и в приповерхностном слое составляет 5 млн км³.
Из льда можно было получить не только воду и кислород, но — путем электролиза — и компоненты ракетного топлива для возвращения на Землю — что особенно важно в условиях ограниченности ресурсов. Кроме того, как подчеркивают специалисты, марсианский лед поможет узнать больше о климате, геологии и возможности существования жизни на Красной планете. О том, зачем и как астрономы ищут воду за пределами Земли, читайте в нашей статье.
Чтобы подповерхностный радиолокатор SHARAD мог заглядывать еще глубже в недра Марса в поисках замерзшей, а может, и жидкой воды, специалисты JPL обучили его новому маневру. Дело в том, что штыревая антенна прибора находится не в самом выгодном положении: она смонтирована на стороне MRO, обращенной в космос, — причем таким образом, что часть оборудования и корпус аппарата блокируют прием сигнала, отраженного от поверхности на SHARAD.
Но конструкция допускает полный разворот межпланетного зонда антенной к Марсу — именно этим и воспользовались ученые NASA. Маневр так называемого «большого крена», который предполагает разворот космического аппарата на 120 градусов, был впервые выполнен в 2023 году. Это позволило в 10 раз повысить чувствительность SHARAD и получить более ясное представление о сканируемых областях.
Впрочем, операция сопряжена с большими рисками. При таком положении зонда связь с Землей прерывается, как и поступление энергии с солнечных панелей. Осознавая все опасности, команда MRO остановилась на оптимальном варианте — совершать по два-три разворота в год.
Зонд провел удачную серию маневров «большого крена» в 2023 и 2024 годах, и, как в шутку отмечают в агентстве, спустя почти 20 лет эксплуатации научился, по сути, стоять на голове. Но результат оправдывает все риски — благодаря этому SHARAD получает более четкое изображение Марса, чем когда-либо прежде.
«Вы можете не только научить старый космический аппарат новым трюкам, но и открыть для исследования совершенно новые области недр», — отметил Гарет Морган из Института планетарных наук в Тусоне, штат Аризона.
Сегодня Марс активно исследуется не только с орбиты, но и непосредственно на его поверхности. Так, марсоход Curiosity недавно вскрыл на Красной планете паучью сеть — возможные следы древних грунтовых вод. Камера запечатлела пересекающиеся хребты на склонах горы Шарп в кратере Гейла.
