Любопытство до Марса довело: чем занимается новая АМЛ

Curiosity не ищет жизнь на МарсеNASA поставило перед миссией другие задачи

Глобальное похолодание можно устроить за $5 млрд в год

Секреты Windows Phone 8

неттопыНа что способны

Боковая ветвь компьютерной эволюции

НеобъяснимаяВселенная

В п о и с к а х т е м н о й м а т е р и и

№ 17 (19) | 28 сентября 2012

молекулярной эволюции

Чудеса

киты, бегемоты и свиньи — ближайшие родственники

ПоПуляционная генетика

для бедных

В «фамильном портрете» России оказалось много нерусского

light

Чем занимается на Марсе новая автоматическая мобильная лаборатория

Л ю б о п ы т с т в о

до Марсадовело

Текст: Александр Круглов

Фот

о: L

egio

n-M

edia

, Eas

t N

ews.

марсианская одиссея Выбор места посадки был очень серьезным этапом подготовки миссии. от ученых требовалось выбрать район, в котором вероятность получения успешных результатов исследований была бы максимальной, а рельеф доступен для перемещений ровера. В ито-ге кратер Гейла был выбран как цель назначения среди более 60 первоначальных объектов, имею-щих следы воздействия воды на рельеф. этот удар-ный кратер возрастом от 3,5 до 3,8 миллиарда лет содержит следы эрозии осадочных слоев и, возмож-но, когда-то служил дном озера. по результатам ис-следований с орбиты, в кратере обнаружены глини-стые минералы и сульфатные соли, образуемые с участием воды. ударный характер кратера

6 августа 2012 года ученые и более трех миллио-нов онлайн-зрителей наблюдали, как на поверх-ность Марса благополучно совершил посадку, про-званную из-за своей сложности «семью минутами ужаса», самый технологичный на данный момент механизм, запущенный человеком в космическое пространство, — марсоход Curiosity («любопыт-ство»), разработанный американским агентством NASA. он стал четвертым мобильным роботом, успешно спустившимся на красную планету. при этом сама высадка Curiosity стала одной из частей миссии Mars Science Laboratory (MSL), которая помимо сбора научных данных должна протести-ровать новую систему доставки на Марс тяжелых грузов для будущих автоматических и пилотируе-мых полетов.

такая махина на Марс еще не прилетала ни разу.

Более того, так на красную планету еще никто

не садился. Но самое главное в том, что теперь

можно получить ответ даже на те вопросы, кото-

рые ученые задавали только абстрактно и ритори-

чески. как новая передвижная лаборатория смо-

жет на них ответить, при помощи экспертов NASA

разбирались «Детали мира».

33 Любопытство до Марса довело17 [ 19 ] НАУКА


позволяет надеяться, что глубинные слои марсиан-ской поверхности, обнаженные в результате паде-ния метеорита, легкодоступны для изучения.

Curiosity пока не проводил активных исследова-ний. первые 20 марсианских суток — солов ушли на фотосъемку панорам на месте высадки, обновление операционного софта и тестирование различных систем марсохода, в том числе лазерной установки ChemCam и российского детектора нейтронов DAN. единственной неполадкой, обнаруженной после долгого перелета и сложного приземления, стала поломка одного из двух датчиков скорости ветра на погодной станции — он забился поднятой при при-землении пылью.

22 августа ровер совершил первую пробную по-ездку, а 29-го числа отправился в долгое 400-ме-тровое путешествие до заинтересовавших ученых геологических образований, получивших название Гленелг. ожидается, что Curiosity доберется до них к концу сентября и пробудет там около месяца, прово-дя различные исследования.

пока рекорд скорости Curiosity составляет 30,5 метра за день. В штатном режиме начала ра-ботать погодная станция, а 4 сентября провела пер-вый тест марсианской атмосферы встроенная хими-ческая лаборатория CheMin. 6 сентября марсоход остановился, чтобы провести тест-работы механиче-ского манипулятора и откалибровать расположен-ные на нем научные инструменты. В это же время начал штатную работу детектор DAN, разработанный российскими учеными для определения содержания водорода в верхних слоях марсианского грунта.

Дальнейшие действия пока не определены точно и зависят от первых полученных результатов. Но в лаборатории реактивного движения NASA, где про-исходит сбор всей информации и управление рове-ром, предполагают, что в конце этого года марсоход направится к центральной точке кратера — горе Шарпа. Завершение основной миссии запланирова-но на июль 2014 года. Но станет ли это финальной точкой исследований? Ведь энергии, вырабаты-ваемой энергетической установкой, хватит еще на 12 лет работы марсохода.

ЧелоВек протиВ красной планеты амбициозный проект MSL удалось реализовать бла-годаря почти полувековому опыту запусков, из ко-торых далеко не все завершались успешно. За исто-рию космических полетов Марс не раз подтверждал репутацию сложного объекта для исследований. пионером гонки к красной планете стал в 1960 году Место посадки марсохода Curiosity в кратере Гейла

+


ная в 2003 году. Год спустя, когда оба аппарата опу-стились на Марс, в NASA начались работы над сле-дующим проектом, который позиционировали как начало нового этапа в освоении планеты — миссии MSL. Всего же (до посадки Curiosity) на Марсе про-должают работать четыре исследовательских аппа-рата — три спутника Mars Odyssey, Mars Express и Mars Reconnaissance Orbiter, а также один из рове-ров — Opportunity, функционирующий на планете уже более восьми лет.

Советский Союз, за два года осуществивший пер-вые пять запусков. Из них, правда, только один стал условно результативным — «Марс-1», прошедший, судя по расчетам, в 193 000 километров от планеты. точнее выяснить траекторию пролета не получи-лось — к тому времени аппарат сломался и на связь выйти не смог.

первыми аппаратами, спустившимся на поверх-ность Марса, стали в 1971 году советские «Марс-2» и «Марс-3». правда, первый просто расплющился о поверхность планеты, а через 14 секунд, прошед-ших после подтверждения посадки, пропал и сигнал «Марса-3». Всего к Марсу до 1975 года СССр и СШа отправили более 20 космических аппаратов, две трети из которых не достигли своей цели. Многочис-ленные неудачи и скромные научные достижения успешных проектов померкли на фоне выхода чело-века в открытый космос и высадки на луне, но зато ученые получили ценный опыт по доставке техники на расстояние свыше 500 миллионов километров.

В итоге американцы достигли более выдающихся результатов, успешно доставив на Марс в 1976 году два посадочных модуля — Viking-1 и Viking-2, запу-стив серию спутников на орбиту и наконец высадив первый марсоход Sojourner в 1997 году. Следующим крупным успехом американского агентства стала двойная миссия Mars Exploration Rover по отправке на планету марсоходов Spirit и Opportunity, запущен-

аппарат «Марс-3»

первый марсоход Sojourner


по следу Воды конечно, за все время исследований Марса накопи-лось большое количество знаний о планете. Но по-лучение научной информации ограничивалось ма-лым количеством инструментов, установленных на спутниках и роверах, а доставка образцов на Землю пока слишком сложна технически. поэтому проект Mars Science Laboratory стал первой попыткой по-слать на Марс целую автономную лабораторию, спо-собную проводить широкий спектр разнообразных исследований. В калифорнийском технологическом институте, в лаборатории реактивного движения, где разрабатывали проект и собирали основные компоненты системы, главной задачей миссии по-ставили поиск следов жизни на планете. речь, правда, не идет об обнаружении активных биоло-гических компонентов. перед Curiosity стоит более сложная задача: найти возможные свидетельства существования жизни в прошлом Марса, исследуя почву, камни, атмосферу и климат.

Из основной задачи марсохода вытекают четыре направления работы — биологические, геологиче-ские и геохимические, радиационные, а также ис-следования атмосферных процессов. Центральным элементом стали поиски органических соединений углерода (органических молекул) и анализ их проис-хождения, а также обнаружение других химических элементов, считающихся основой существования жизни, — водорода, азота, кислорода, фосфора и

серы в составе атмосферы и минералов. конечно, марсоход нацелен и на поиск воды. как в явной форме (в виде льда или кристаллогидратов), так и в форме следов, оставленных при формировании геологических пород в прошлом, — фосфатов, кар-бонатов и сульфатов. С помощью Curiosity можно отслеживать резкие изменения концентрации в составе минералов изотопов углерода (особенно радиоактивного углерода-14, участвующего в об-разовании углекислого газа) и других элементов, которые задействованы в биологических процессах. Их неоднородный фон может указывать на наличие жизненных форм в прошлом Марса.

Марсоход Spirit


На структуру камней также влияет то, как ме-няется химический состав атмосферы. поэтому аппарат способен отследить ее текущее строение, чтобы сопоставить сведения о составе камня с вос-становленными данными долгосрочной эволюции. у марсохода также есть инструменты, измеряющие распределение воды, углекислого газа, водорода и метана у поверхности Марса. Газы определяются по их молекулярному весу и заряду ионизированных частиц, также лазерным спектрометром можно проверить содержание в них основных элементов, водяного пара, метана, изотопов углерода (угле-род-12, углерод-13) и кислорода (кислород-18, кис-лород-16). С помощью этих исследований можно понять, как происходила потеря Марсом атмосфе-ры — при потере верхних ее слоев, например, в составе будут преобладать тяжелые изотопы. от-дельной задачей ставится анализ происхождения на Марсе метана, который может носить как биоген-ный, так и абиогенный характер.

кроме атмосферных показателей Curiosity может оценить, как влияют на почву космические частицы и солнечное излучение. Исследование радиацион-ного фона критически важно для перспективной задачи — высадки на Марс человека.

Вещи В дорогу Для сбора столь разнообразной научной инфор-мации ровер Curiosity оснащен набором из вось-ми групп исследовательских инструментов и име-ет вспомогательное инженерное оборудование. Самым впечатляющим стал набор инструментов ChemCam, состоящий из импульсного инфракрас-ного лазера, спектрометра и камеры. прибор испа-ряет участки породы на дистанции до семи метров и анализирует излучаемый ими спектр в диапазоне

240–800 нанометров, определяя структуру камня и содержание основных элементов. В активном режиме за марсианский день можно отобрать до 12 проб. если результат анализа покажется инте-ресным, породу можно дополнительно изучить с близкой дистанции при помощи двух инструментов, располагающихся на механическом манипуля-торе длиной 2,1 метра, — микроскопа и альфа-спектрометра. это устройство определяет элемент-ный состав породы, облучая ее альфа-частицами и анализируя возникающее рентгеновское излу-чение. На манипуляторе также находится бур, так что интересный образец сразу можно подготовить для анализа в двух имеющихся на борту марсохода лабораториях — химико-минералогической CheMin и органической SAM. CheMin анализирует состав пород и количество содержащихся в них элементов, облучая образцы рентгеновскими лучами и улавли-вая их дифракционное или флуоресцентное излуче-ние. органический анализатор состоит из газового хроматографа, масс- и лазерного спектрометров.


В нем можно проанализировать углеродные соеди-нения и исследовать содержание изотопов в угле-кислом газе и метане.

Найти интересные породы помогут нейтронный генератор и детектор DAN, разработанный в россии при участии НИИ автоматики росатома и Института космических исследований раН. при-бор определяет содержание водорода, который может указывать на воду, в верхних слоях по-верхности Марса (до метра в глубину), облучая ее нейтронами высоких энергий и анализируя поток вторичных нейтронов. любопытно, что аналогич-ный детектор российского производства находится на марсианском спутнике Mars Odyssey и успешно функционирует уже более десяти лет.

На Curiosity также находится климатическая станция REMS, отслеживающая шесть параме-тров — скорость и направление ветра, давление, относительную влажность, температуру воздуха, температуру поверхности, а также уровень ультра-фиолетового излучения.

Наконец, внутри корпуса ровера находится детектор радиации RAD, начавший работу еще во время полета к Марсу. С его помощью впервые проводятся замеры радиационного фона внутри космического аппарата. Собранные данные позво-лят оценить уровень радиации, с которым придется столкнуться при полете людей к Марсу и при пребы-вании на поверхности планеты.

управление всеми действиями осуществляет-ся с помощью 15 камер, расположенных на мач-те и корпусе марсохода. Из них 12 используются для навигации: две пары черно-белых камер Navcams, способных снимать стереоскопические изображения, установлены на мачте, и восемь камер HazCams — спереди и сзади на корпусе ровера. эти камеры являются частью автоном-ной навигации Curiosity, создавая объемную кар-ту местности перед марсоходом на дистанции до трех метров, и дополнительно служат для точ-ного управления механическим манипулятором. Две «главные» камеры — MastCam, с фокусными расстояниями 34 миллиметра и 100 миллиме-тров, поднятые мачтой на высоту почти двух ме-тров над поверхностью, являются основным об-зорным инструментом. они имеют разрешение в 2 мегапикселя и по 8 гигабайт встроенной па-мяти каждая, что позволяет записывать по 5500 несжатых фотографий и даже 720р-видео с ча-стотой 10 кадров в секунду. еще одна камера, Mars Descent Imager (MARDI), использовалась на последней стадии посадки для составления карты зоны приземления.


инструкция по эксплуатации работа научных инструментов на борту ровера авто-матизирована, но цели и общий порядок действий определяются на Земле, в центре управления. Два основных действия, которые Curiosity будет выпол-нять большую часть своего пребывания на Марсе — перемещение и проведение тестов, целиком контро-лируются учеными. рабочий ритм при этом задается марсианскими днями, называемыми солами (длин-нее земных суток на 40 минут), и основная актив-

ность приходится на светлое время. алгоритм выгля-дит так: команда ученых составляет тактический план на день, который марсоход получает на рассвете и выполняет около пяти часов (время до дневного прохода спутника). основная информация, необходи-мая для составления плана на следующий сол, отсы-лается через спутник и обрабатывается на Земле. оставшееся время выполняются дополнительные и рутинные операции, а также идет передача некри-тичных данных. В центре управления выделяют пять основных вариантов активности для одного сола: перемещение ровера, взятие нескольких образцов с помощью ChemCam, приближение к интересному


образцу, близкое исследование, взятие проб и ана-лиз (который занимает сразу несколько дней).

предполагается, что из запланированных для миссии Curiosity 668 солов для активных действий будет доступно около 311, остальное придется на технические проблемы, неудачные результаты, про-ведение плановой диагностики и перерывы из-за закрытия Марса Солнцем.

любопытстВо и плутонийВес научного оборудования, установленного на мар-соходе, на Земле составляет 80 килограмм. На Мар-се нагрузка несколько снижается, но все равно для перемещения и работы такого количества инстру-ментов требуется большая платформа и много энергии. Curiosity — самый крупный и тяжелый из марсианских роверов, сопоставимый по размерам с легковым автомобилем. его общий вес — 899 ки-лограмм, из которых значительная часть приходится на энергетическую установку. В NASA отказались от использования в конструкции солнечных батарей, поставив вместо них радиоизотопный термоэлек-трический генератор (рИтэГ), работающий на плу-тонии-238. кроме 125 ватт электрической энергии генератор производит 2 киловатта тепла, которое используется для поддержания постоянной темпера-туры научных приборов. при периоде полураспада плутония в 87 лет рИтэГ может прослужить очень долго, но постепенно теряя мощность. Впрочем, за минимальное время службы в 14 лет планируется снижение лишь до 100 ватт. Curiosity может запа-сать энергию в двух литий-ионных аккумуляторах емкостью по 42 ампер-часа.

управление всеми системами Curiosity контро-лируется двумя идентичными компьютерами, один

Curiosity MEr sojournEr

ЗАПУсК 2011 2003 1996

МАссА (кг) 899 174 10,6

РАЗМеРы (Д×Ш×В, м) 3,1 × 2,7 × 2,1 1,6 × 2,3 × 1,5 0,7 × 0,5 × 0,3

ЭНеРГИЯ (кВт/сол) 2,5-2,7 0,3–0,9 < 0,1

НАУчНые ИНсТРУМеНТы 10 5 4

МАКсИМАЛьНАЯ сКоРосТь (см/сек.) 4 5 1

ПеРеДАчА ДАННых (Мбайт/сут.) 19–31 6–25 < 3,5

ПРоИЗВоДИТеЛьНосТь (MIPS) 400 20 0,1

ПАМЯТь (Мбайт) 256 128 0,5

РАсчеТНый РАйоН ПосАДКИ (км) 20 х 7 80 x 12 200 x 100

Сравнение марсоходов

оператор марсохода Curiosity за работой


из которых — резервный. технические характери-стики машин достаточно скромные — процессор RAD750 с производительностью 400 миллионов операций в секунду, 256 мегабайт оперативной и 2 гигабайта флеш-памяти, что связано с энергетиче-ским ограничением и использованием компонентов с радиационной защитой. компьютеры работают под управлением операционной системы реального времени VxWorks, как и у всех прошлых марсоходов, используемой также в авиалайнерах, медицинском и коммуникационном оборудовании.

управляющие программы ровера написаны на языке С, и, хотя мощность компьютеров уступает, на-пример, современным смартфонам, реализуют авто-

номное управление, взятие образцов, работу науч-ных приборов, связь с Землей и контроль внутренних систем. Из-за большого объема необходимого софта при отправлении с Земли на компьютерах была установлена полетная версия программного обеспе-чения, контролирующая траекторию и процедуру посадки. когда ровер благополучно оказался на поверхности Марса, ставший ненужным софт заме-нили на модули операций с механическим манипу-лятором и автономного рулевого управления.

коммуникация ровера с Землей осуществля-ется несколькими способами. Для прямой связи на Curiosity установлен передатчик Х-диапазона, использующий систему Deep Space Network с ма-ленькой максимальной скоростью передачи данных в 32 килобита в секунду. Другой недостаток пере-датчика в том, что прямая связь с Землей возможна только в течение нескольких часов, пока вращение Марса не уводит марсоход на теневую сторону пла-неты. основной объем данных передается с помо-щью ДМВ-радио на спутники Mars Reconnaissance Orbiter и Mars Odyssey со скоростью до 2 мегабит в секунду и 256 килобит в секунду соответственно. Время связи ровера с каждым из спутников со-ставляет всего 8 минут в день, но высокие скорости дают возможность передавать большие объемы информации. В среднем задержка связи с Землей составляет около 12 минут.

плутоний-238


платформа со всем оборудованием установле-на на шести колесах диаметром 50 сантиметров, каждое из которых имеет собственный электродви-гатель. Curiosity может похвастаться вполне прилич-ными вездеходными показателями — он умеет пре-одолевать препятствия высотой до 65 сантиметров и склоны с углом до 50 градусов. ожидается, что при таких показателях марсоход сможет преодолеть не-сколько километров пологого горного склона. Мак-симальная скорость, обеспечиваемая двигателями, может достигать 90 метров в час, но средний ожида-емый показатель — всего 30 метров. при автомати-ческой навигации за марсианский день ровер будет перемещаться всего на 200 метров.

один марсоход с достаВкой при планировании полета Curiosity на Марс перед инженерами NASA стояла непростая задача. Вес и объем марсохода значительно превосходили показатели всей техники предыдущих миссий. основная проблема, возникающая из-за этого, — невозможность использования проверенных способов высадки. поэтому для MSL была разра-ботана первая технология спуска по управляемой траектории за пределами Земли. В числе других сложностей было то, что часть оборудования должна была проводить сбор научных данных во время полета и вхождения в атмосферу Марса, а некоторые высокоточные инструменты нужно было защищать от чрезмерного охлаждения и пе-регрева из-за постоянного выделения тепла гене-ратором.

В результате удалось создать многоступенчатую систему из модуля Centaur, выводящего аппарат на гелиоцентрическую орбиту к Марсу, полетной

секции и посадочного модуля EDL (Entry, Descent & Landing). Суммарная масса всей системы на старте составляла 3893 килограмма. Запуск был осущест-влен ракетой Atlas V 26 ноября 2011 года, скорость после выведения на расчетную траекторию соста-вила 36 210 километров в час. Всего за время по-лета проводилось четыре коррекции траектории. причем последняя была настолько успешна, что планируемая пятая не понадобилась. Интересно, что за время перелета MSL должна была обогнать стар-товавшую ранее российскую станцию «Фобос-Грунт» и прибыть на Марс с опережением более месяца. подобная разница возникла бы из-за использова-ния для разгона топлива с более высоким удельным индексом (жидких водорода и кислорода).

Самым технологически сложным элементом по-летной системы стал посадочный модуль, успешно доставивший марсоход на поверхность планеты в зону высадки 20 на 7 километров после путеше-ствия на расстояние в 563 миллиона километров. капсула модуля, закрытая снизу теплозащитным


экраном из кремниевых соединений, при вхожде-нии в марсианскую атмосферу осуществляла кон-троль траектории и совершала маневры при помо-щи восьми газовых двигателей и датчика контроля веса. Двигатели не использовались для торможе-ния, сброс скорости с начальных 5,8 километра в секунду осуществлялся только торможением об атмосферу. пиковая температура щита при этом до-стигла значения в 2090 градусов, а максимальная перегрузка — 15 g. На высоте около 10 километров при скорости 578 метров в секунду был раскрыт сверхзвуковой парашют и отделен тепловой экран. Вплоть до этого момента на нем работала сеть из 14 датчиков, собирающая данные о строении и аэродинамических характеристиках марсианской атмосферы для будущих полетов.

Станция «Фобос-Грунт»

Спуск на парашюте продолжался до высоты 1800 метров, после чего он отделился и дальней-шее снижение контролировалось уже реактивной платформой, оснащенной радиолокационными датчиками и восемью двигателями на гидразине. приблизившись к поверхности, система, получив-шая название Sky crane («Небесный кран»), начала опускать закрепленный под ней ровер на нейлоно-вых тросах и, зависнув на высоте 7,5 метра, мягко опустила его на Марс. после подтверждения устойчи-вого положения марсохода тросы были перерезаны пиропатронами, а платформа совершила жесткую посадку в 650 метрах от ровера. подобная схема использовалась впервые, но в будущем она должна стать основным способом доставки на Марс тяжелых грузов.


На вопросы журнала «Детали

мира» ответил Гай Вебстер, пред-

ставляющий научную команду

Лаборатории реактивного движе-

ния NASA, отвечающую за работу

Curiosity на Марсе.

КАКОВА НАИбОЛьшАя ТРУДНОСТь В ОТпРАВКЕ ИССЛЕДОВАТЕЛьСКИХ АппАРАТОВ НА мАРС?

Г. В.: В миссии Curiosity самым сложным этапом был процесс посадки аппарата на поверхность Марса.

пРОДОЛЖИТЕЛьНОСТь РАбОТы пРОшЛыХ РОВЕРОВ СИЛьНО пРЕВыСИЛА ИзНАчАЛьНыЕ зАДАчИ. мОЖНО ЛИ ОЖИДАТь, чТО CurIOSIty ТОЖЕ пРОРАбОТАЕТ зНАчИТЕЛьНО ДОЛьшЕ зАпЛАНИРОВАННОГО?

Г. В.: планируемое время работы ровера на Марсе составляет один марсианский год (практически два полных Земных года по длительности), и проведе-ние всей миссии, включая работу ученых и финан-сирование, пока исходит из этого показателя. если Curiosity проработает дольше, чем предполагает его основная задача, это будет большим бонусом.

КАК ИзмЕНИЛИСь НАУчНыЕ зАДАчИ, СТОящИЕ пЕРЕД РОВЕРОм, пО СРАВНЕНИю С мИССИямИ SpIrIt И OppOrtuNIty? мОЖНО ЛИ СКАзАТь, чТО CurIOSIty пРОДОЛЖАЕТ ИССЛЕДОВАНИя СТАРыХ РОВЕРОВ, ИЛИ пЕРЕД НИм СТОяТ цЕЛИКОм НОВыЕ зАДАчИ?

Г. В.: Spirit и Opportunity были созданы и отправле-ны на Марс с целью проверить, были ли в их зонах высадки следы существования воды. Curiosity дол-жен сделать следующий шаг: выяснить, подходила ли водная экосистема Марса для поддержания жизни. Для ответа на этот вопрос должны быть проведены поиски химических элементов, рассма-триваемых нами как основные для существования жизни, а также более подробно изучены минералы, сохранившие следы влияния климатических условий из марсианского прошлого.

КАКИЕ ВОпРОСы яВЛяюТСя ГЛАВНымИ ДЛя УчЕНыХ В ТЕКУщЕй мИССИИ? КАКИХ РЕзУЛьТАТОВ РАССчИТыВАЕТ ДОСТИчь НАУчНАя ГРУппА?

Г. В.: Главная научная задача состоит в поиске от-вета на вопрос, были ли в исследуемой зоне усло-вия для поддержания микробной жизни и могут ли быть обнаружены какие-то свидетельства такого существования. один из ожидаемых результатов — выяснить, способны ли органические соединения углевода, попадающие на поверхность планеты с метеоритами, сохраниться в условиях марсианского климата.

СРЕДИ цЕЛЕй мИССИИ НАзыВАюТСя бИОЛОГИчЕСКИЕ зАДАчИ. КАКИЕ ВОзмОЖНыЕ СЛЕДы ЖИзНИ мОЖЕТ НАйТИ CurIOSIty НА мАРСЕ?

Г. В.: Важно понимать, что Curiosity не предназна-чен для поиска конкретных жизненных форм или их следов. результатом его работы будет оценка «потенциальной обитаемости» Марса. Но мы ожи-даем, что научные данные, собранные ровером, будут использованы для будущих исследований, целью которых как раз может стать поиск следов жизни.


СЛЕДУющИй пРОЕКТ NASA пО мАРСУ СВязАН С ИССЛЕДОВАНИЕм АТмОСфЕРы. КАКИЕ ЕщЕ ИССЛЕДОВАНИя зАпЛАНИРОВАНы В пЕРСпЕКТИВЕ?

Г. В.: по результатам опроса, проведенного На-циональной академией наук, научное сообщество назвало приоритетной задачей доставку с Марса образцов минералов и грунта. Но вопросы финанси-рования подобной миссии и ее научное значение — совершенно разные вещи, так что я не буду пытать-ся предсказать развитие ситуации.

НАСКОЛьКО CurIOSIty АВТОНОмЕН?

Г. В.: командами с Земли задаются все действия механического манипулятора и передвижение марсохода, но ровер способен самостоятельно рас-познать потенциально опасное действие и вместо его выполнения отправить отчет о возможной про-блеме. также автономно выполняются все действия, связанные с работой лабораторных комплексов Curiosity и их обслуживанием.

пОчЕмУ ГЛЕНЕЛГ быЛ ВыбРАН пЕРВым мЕСТОм ДЛя пРОВЕДЕНИя ИССЛЕДОВАНИй?

Г. В.: Геологические образования, получившие на-звание Гленелг, были выбраны, так как там в одном месте сходятся три различных типа поверхности. Мы надеемся, что есть хорошие шансы найти интерес-ные породы для исследований.

пОчЕмУ CurIOSIty пОСЛЕ пРИзЕмЛЕНИя пРОВЕЛ ТАК мНОГО ВРЕмЕНИ НА ОДНОм мЕСТЕ?

Г. В.: это очень сложная машина, а управление ровером в условиях марсианской гравитации и температур сильно отличается от управления им на Земле. поэтому требовалось провести множе-ство проверок и тестовых запусков систем марсохо-да. Все работы были запланированы еще до полета, и в итоге у нас получилось довольно точно следовать принятому графику.

GlenelG area

GlenelG

BraDBUrYlanDInG

21 22

16

24

26

2938 39

4041

42

43

500 meters

20 meters

MeTerS

200150100500


Также журнал «Детали мира»

задал несколько вопросов Иго-

рю Митрофанову, заведующе-

му лабораторией космической

гамма-спектроскопии Института

космических исследований РАН,

разработавшему прибор ДАН

(детектор активного нейтронного

зондирования) для Curiosity.

РАССКАЖИТЕ, пОЖАЛУйСТА, О СОТРУДНИчЕСТВЕ С NASA, пОчЕмУ АмЕРИКАНСКОЕ АГЕНТСТВО ОбРАТИЛОСь В ИКИ?

И. м.: Само NASA не обращалось в ИкИ, но когда миссия «Марсианская научная лаборатория» была принята к исполнению, NASA объявило открытый конкурс на установку научной аппаратуры на марсоходе Curiosity в рамках тех научных задач, которые планировалось выполнить в ходе миссии. Вместе с ИкИ за место на аппарате конкурировали многие американские научные центры. Наш прибор включили в состав полезной нагрузки марсохода за счет высоких характеристик, и я хочу особенно подчеркнуть, что это стало возможным благодаря тому заделу в области ядерной физики, который был создан в Советском Союзе и остался в россии.

кроме этого, определенную роль сыграло и то, что нейтронный детектор ХеНД, сделанный в нашей лаборатории в 1998–2001 годы, к тому времени уже несколько лет работал на орбите Марса в составе научной нагрузки космического аппарата Mars Odyssey.

Затем между Федеральным космическим агент-ством (роскосмосом) и NASA было заключено Ис-полнительное соглашение, согласно которому рос-космос брал на себя изготовление прибора ДаН и поставку его в СШа. таким образом, прибор ДаН — это полностью российская разработка, вы-полненная за деньги россии.

СУщЕСТВУюТ ЛИ В мИРЕ АНАЛОГИ ДЕТЕКТОРА ДАН, ИЛИ эТО УНИКАЛьНАя РОССИйСКАя РАзРАбОТКА?

И. м.: На этот вопрос можно дать два ответа. пер-вый: прибор ДаН — это уникальная российская раз-работка, так как до сих пор подобный прибор для активного нейтронного зондирования грунта не от-правлялся в космос и тем более на другую планету. В этом смысле аналогов у него нет.

Но сам прибор ДаН состоит из двух блоков: детек-тора нейтронов ДаН-Де и нейтронного генератора ДаН-ИНГ. Генератор был сделан во Всероссийском научно-исследовательском институте автоматики име-ни Н. л. Духова. Их аналоги, нейтронные детекторы и генераторы, безусловно, существуют, но именно наш прибор по своим характеристикам: энергии генериру-емых нейтронов, массе, надежности, энергопотребле-нию — оказался оптимальным для этой миссии.

ТЕСТОВОЕ ВКЛючЕНИЕ пРИбОРА УСпЕшНО пРОшЛО 17 АВГУСТА. НАчАЛ ЛИ ДЕТЕКТОР РАбОТУ В шТАТНОм РЕЖИмЕ? пРИбОР ВКЛючАЕТСя пО ГРАфИКУ ИЛИ УпРАВЛяЕТСя С зЕмЛИ? КАКИЕ У ВАС ОЖИДАНИя пО пЕРВым РЕзУЛьТАТАм?

И. м.: Собственно марсоход Curiosity пока прохо-дит летные испытания, поэтому говорить о штатной работе еще рано. Но прибор ДаН уже был испытан и в пассивном, и в активном режимах (с использова-нием нейтронного генератора).

прибор включается по графику, но этот график составляется за относительно короткое время до по-дачи команд на борт. работы разделены на 16-часо-вые смены, состоящие в свою очередь из трех смен, которые могут частично перекрываться. первая — «инженерная» смена, которая принимает данные с марсохода и проводит их экспресс-анализ. Затем

Нет пышной растительности, но есть еще надежда


приходит «приборная» смена, которая также должна проанализировать полученную информацию и на ее основе выработать план, что марсоходу делать даль-ше. это очень сложная задача, потому что приходится учитывать влияние приборов друг на друга (напри-мер, ДаН в активном режиме, когда работает генера-тор, может «беспокоить» чувствительные к нейтронам приборы, поэтому если запланирована работа в ак-тивном режиме, то ее стараются поставить в графике так, чтобы не мешать другим). работа второй смены заканчивается тем, чтобы составить согласованный план-график работ на следующий марсианский день (ночью марсоход «спит»). Наконец, последняя, третья смена из 16-часовой формирует последовательность команд в соответствии с этим планом-графиком, ко-торая уходит на борт.

первые результаты показывают, что в грунте Марса в месте посадки находится несколько про-центов воды, или, вернее, водорода, содержание которого соответствует содержанию в грунте не-скольких процентов воды.

Сейчас Curiosity движется в сторону места Гленелг, где, как говорят геологи, можно будет исследовать три разных типа поверхности. Данные спектрометра ДаН могут помочь отвергнуть или, наоборот, принять какую-то из моделей минерального состава грунта.

мОГУТ ЛИ ДАННыЕ С ДЕТЕКТОРА пОВЛИяТь НА ОбщИй ХОД ИССЛЕДОВАНИй, пРОВОДИмыХ С пОмОщью РОВЕРА, НАпРИмЕР,

пРИ ОбНАРУЖЕНИИ ВыСОКОГО СОДЕРЖАНИя ВОДОРОДА В ГРУНТЕ?

И. м.: Да, безусловно. как я уже говорил, данные, которые получены в предыдущем марсианском дне, влияют на программу работы марсохода в следую-щий день. И в целом основная задача Curiosity — прицельно исследовать те места, которые покажутся ученым наиболее интересными по данным приборов.

мОЖЕТЕ ЛИ Вы ДАТь ОцЕНКУ НАУчНОмУ зНАчЕНИю ВСЕй мИССИИ CurIOSIty В цЕЛОм?

И. м.: если оценивать проект с точки зрения его технических параметров, то «Марсианская научная лаборатория» в полной мере оправдывает свое на-звание, так как впервые на Марс были доставлены столь сложные приборы.

Главная задача марсохода Curiosity — попытать-ся определить, были ли условия на Марсе ранее, а может быть, и недавно пригодными для зарождения и существования жизни. этот проект — очередная попытка ответить на вопрос о существовании жизни на Марсе или приблизиться к решению этой задачи.

Данные Curiosity, даже если исследователям удастся обнаружить на Марсе сложные органические молекулы, вряд ли убедят всех исследователей в том, что марсоход нашел именно живые организмы. Но если полученные результаты будут достаточно убеди-тельны, то станут очень сильным стимулом к подго-товке новой экспедиции по доставке грунта с Марса.

я считаю, что речь идет о, может быть, самом важном вопросе естествознания: есть ли жизнь на Марсе. он имеет фундаментальное значение. если мы сможем показать, что жизнь на Марсе есть, то мы начнем фактически понимать происхождение жизни во Вселенной.

Documents

Любопытство до Марса довело: чем занимается новая АМЛ