Марсоход-марафонец. История удивительного путешествия Opportunity

Сегодня исполнилось ровно двадцать лет с момента запуска марсохода Opportunity. Несмотря на то, что в последствии более совершенные роверы Curiosity и Persevarance превзошли многие из научных достижений Opportunity, он по-прежнему остается в памяти всех любителей космонавтики как пример невероятной стойкости и упорства. По случаю юбилея марсианского исследователя, мы хотим рассказать историю его удивительного путешествия.

Программа Mars Exploration Rover

В 1997 году NASA высадила на Красную планету миссию Mars Pathfinder. Помимо посадочной платформы, в ее состав также входил 15-килограммовый колесный аппарат Sojourner, ставший первым в истории марсоходом.

Sojourner на Марсе (снимок с камеры стационарной платформы). Источник: NASA/JPL-Caltech

При расчетном сроке службы в семь дней небольшой ровер проработал почти три месяца, проехав за это время расстояние примерно в сто метров. Sojourner доказал, что самоходные аппараты могут вполне успешно заниматься научными исследованиями, тем самым дав начало новому этапу в покорении Марса.

На волне этого успеха NASA приступила к разработке новой программы Mars Exploration Rover, предполагавшей уже полноценное изучение Красной планеты при помощи двух однотипных марсоходов. Они получили название Spirit и Opportunity. Их основной задачей являлось изучение осадочных отложений с целью подтверждения гипотезы, что в далеком прошлом Марс обладал полноценной гидросферой, на его поверхности текли реки и существовали постоянные водоемы.

Техническое устройство Opportunity

Spirit и Opportunity имели практически идентичную конструкцию. Они были оснащены шестью колесами. Их длина составляла 1,6 метра, ширина — 2,3 метра, высота — 1,5 метра, масса —185 кг.

Подготовка Opportunity к запуску. Источник: NASA

Научное оснащение каждого марсохода включало набор камер, несколько смонтированных на манипуляторе спектрометров, а также небольшой бур и микроскоп. Для получения энергии использовались солнечные батареи.

Бортовой компьютер марсоходов был построен на 32-битном радиационно-стойком процессоре RAD6000, работавшим на частоте 20 МГц. Он имел 128 мегабайт оперативной памяти, а также 256 мегабайт флэш-памяти.

Тестирование марсохода Opportunity. Источник: Amazon Studios/ Handout via REUTERS

Одной из ключевых новинок миссии стала система автоматической навигации. Она позволяла роверам самостоятельно анализировать близлежащую местность, после чего выбирать наиболее безопасный маршрут движения. Марсоходы также могли распознавать препятствия на своем пути и уклоняться от них. Эта инновация позволила им передвигаться на более дальние расстояния, чем при ручной навигации с Земли.

Начало долгого путешествия

Марсоход Spirit был запущен 10 июня 2003 года. Opportunity отправился к своей цели через месяц, 7 июля 2003 года. Для безопасной посадки роверов на Марс специалисты NASA использовали комбинацию из тормозных и посадочных парашютов, а также двигателей и надувных подушек.

Место посадки марсохода Opportunity. Иcточник: NASA/JPL-Caltech

Opportunity совершил посадку в кратере Игл 25 января 2004 года. После изучения грунта и образцов местных пород, он приступил к своему путешествию. На тот момент никто в NASA не подозревал, что оно окажется таким долгим. Ровер был рассчитан на 90 дней службы. В реальности же он проработал в 56 раз больше.

Железный метеорит, найденный марсоходом Opportunity. Иcточник: NASA/JPL-Caltech

Изначально ровер двигался по Плато Меридиана, на своем пути посетив ряд небольших кратеров. К 2011 году он достиг вала 22-километрового ударного кратера Индевор и провел остаток своей миссии, занимаясь его изучением.

Путь, проделанный Opportunity по марсианской поверхности. Источник: NASA

За годы службы Opportunity изучил множество камней и образцов пород. Анализ собранных им данных продемонстрировал, что в них содержатся минералы, сформировавшиеся под воздействием жидкой воды. Ровер передал на Землю массу панорам окружающей местности. Также ему удалось найти несколько метеоритов и сфотографировать ряд весьма интересных атмосферных явлений. Среди них периодически возникающие на Марсе пылевые смерчи, облака, а также транзиты Фобоса и Деймоса по диску Солнца.

Марсианский пылевой смерч, сфотографированный Opportunity. Источник: NASA/JPL-Caltech

Как мы уже сказали, Opportunity был рассчитан на номинальный срок службы в 90 дней. До начала  миссии специалисты предполагали, что его солнечные панели достаточно быстро покроются толстым слоем пыли. Это сделает невозможным дальнейшее продолжение работы ровера. Но оказалось, что марсианский ветер (в особенности те самые пылевые смерчи) достаточно эффективно очищали панели аппарата. Это позволило ему вырабатывать достаточное количество энергии.

Покрытые марсианской пылью солнечные батареи Opportunity. Источник: NASA/JPL-Caltech

Другой причиной удивительной долговечности ровера стала благоприятная местность и удачный выбор специалистами маршрута движения Opportunity. Что касается его брата-близнеца Spirit, то в 2009 году застряв в небольшом углублении, прикрытом соляной коркой, он так и не смог из него выбраться. Из-за неудачного угла наклона, аппарат получал недостаточное количество солнечного света и его электроника замерзла во время очередной зимы.

Технические проблемы миссии

Никакая техника не может работать вечно. Особенно если речь идет о роботе, находящемся на поверхности другой планеты и лишенного возможности какого-либо обслуживания или ремонта.

Марсоход Opportunity в представлении художника. Источник: NASA/JPL/Cornell University, Maas Digital LLC

Поэтому нет ничего удивительного, что за годы службы Opportunity столкнулся с рядом поломок и сбоев. У него вышли из строя оба спектрометра и один из обогревателей, возникли проблемы с флэш-памятью и буром, а из-за повреждений передней пары колес инженерам пришлось использовать только задние и средние колеса марсохода.

Tень марсохода Opportunity. Иcточник: NASA/JPL-Caltech

Но несмотря на все это, Opportunity отказывался сдаваться и его путешествие продолжалось. В какой-то момент он, по сути, превратился в испытательную лабораторию, собиравшую данные о влиянии Марса на его системы.

25 марта 2015 года NASA сообщила о том, что Opportunity проехал 41 километр 195 метров по марсианской поверхности, таким образом, став марафонцем. Для этого ему потребовалось 11 лет и 2 месяца.

Следы, оставленные марсоходом Opportunity на марсианской поверхности. Источник: NASA/JPL-Caltech

К началу 2018 года марсоход приступил к изучению Долины Настойчивости — канала, прорезанного потоками воды, стекавшими по внутреннему склону вала кратера Индевор миллиарды лет назад. Многие планетологи предсказывали в текущем году начало сезона пылевых бурь на Марсе. Но специалисты миссии надеялись, что Opportunity справится с ними. В конце концов, в 2007 году ровер успешно прошел через подобное испытание. Увы, но в этот раз, удача была не на его стороне.

Гибель Opportunity

Как и предсказывали ученые, в начале июня 2018 года на Марсе действительно началась глобальная пылевая буря. Довольно быстро стало понятно, что по своим масштабам она намного превзойдет бурю 2007 года.

Марс до и во время глобальной пылевой бури 2018 года. Источник: NASA

Уже к 6 июня небо над Opportunity настолько потемнело, что марсоходу перестало хватать энергии для выполнения научных операций и он был вынужден перейти в режим выживания. 10 июня ровер передал, как стало понятно позже, свой последний снимок.

Симуляция изменения прозрачности атмосферы в месте нахождения Opportunity во время пылевой бури. Источник: NASA/JPL-Caltech/TAMU

На нем запечатлено небо. Целью инженеров было определить, насколько сильно пылевая буря повлияла на условия освещенности на поверхности Марса. Многочисленные белые точки, что попали на фото — шумы камеры, вызванные тем, что Opportunity сфотографировал очень темное небо. По словам специалистов миссии, в момент съемки уровень освещенности составлял 0,002% от обычного значения. Попавшему на Марс наблюдателю показалось бы, что наступила кромешная тьма.

Последний снимок, переданный марсоходом Opportunity на Землю перед потерей связи. Источник: NASA/JPL-Caltech

Согласно «городской легенде», перед окончательной потерей связи марсоход отправил на Землю сообщение My battery is low and it’s getting dark («Заряд моих батарей на исходе и становится темно»). Конечно, в реальности ровер не мог сказать ничего подобного. В то же время, эта фраза довольно точно соответствует его последним данным. Прозрачность атмосферы снижалась, из-за чего количество вырабатываемой солнечными батареями энергии уменьшалось до тех пор, пока ее стало недостаточно для продолжения работы.

После завершения бури, NASA предприняла ряд попыток связаться с Opportunity. Но ровер так и не вышел на связь. По всей видимости, из-за недостатка энергии его электроника замерзла во время бури. 13 февраля 2019 года NASA официально объявила о завершении миссии Opportunity.

Научное наследие и память об Opportunity

Opportunity оставил после себя очень богатое научное наследие. За более чем 14 лет работы он передал на Землю свыше 217 тысяч фотографий и проехал 45,16 км по поверхности Красной планеты, установив до сих пор так и не побитый рекорд. Собранные им данные существенно обогатили представления ученых о Марсе и его прошлом.

Инфографика с основными цифрами марсоходов Spirit и Opportunity. Источник: NASA/JPL-Caltech

Удивительная живучесть Opportunity стала решающим фактором, позволившим NASA приступить к строительству более сложных марсоходов Curiosity и Perseverance. Вполне можно сказать, что ДНК ровера по-прежнему живет в них.

Чтобы почтить вклад аппарата в дело изучения Марса, в его честь был назван астероид  (39382) Opportunity. А в 2022 году на Amazon Prime вышел документальный фильм Good Night Oppy («Спокойной ночи, Оппи»), посвященный истории создания марсохода и его невероятного путешествия. Лента была создана при поддержке Лаборатории реактивного движения NASA и знаменитой Industrial Light & Magic.  Она была удостоена хороших отзывов как со стороны критиков, так и зрителей.

Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!

Присоединяйтесь:https://t. me/ustmagazine

Как в ранней Солнечной системе были распределены металлы
Земная атмосфера способна защитить нас от близкой вспышки сверхновой
Они среди нас: ученые Гарварда предполагают, что пришельцы маскируются под людей
NASA потратит 19,5 млн долларов на запуск фальшивой звезды
Марсоход Perseverance доехал до Светлого ангела
Путешествие к Марсу ценой почек: организм человека не выдержит межпланетный перелет
В Англии экоактивисты облили краской древнюю обсерваторию
Кратеры и ржавчина: TGO сфотографировал богатый металлами участок на Марсе
Темой международного хакатона NASA в 2024 году станет Солнце
Красные и коричневые карлики: Очень Большой телескоп нашел скрытые спутники ярких звезд