Jak zdobyto Czerwoną Planetę i czego udało nam się o niej dowiedzieć. Ruch na szlaku marsjańskim wzrasta

Mars urzeka ludzi odkąd po raz pierwszy zobaczyliśmy go jako obiekt na niebie, który początkowo wydawał nam się gwiazdą, i to piękną gwiazdą, bo jest czerwony. W I wieku teleskopy po raz pierwszy przybliżyły nasz wzrok na jej powierzchnię, pełną intrygujących wzorów i form terenu (1). Naukowcy początkowo kojarzyli to z kipiącą cywilizacją marsjańską…

1. Mapa powierzchni Marsa w XIX wieku.

Teraz wiemy, że na Marsie nie ma kanałów ani żadnych sztucznych struktur. Jednakże niedawno zasugerowano, że 3,5 miliarda lat temu ta obecnie sucha, toksyczna planeta mogła nadawać się do zamieszkania tak samo jak Ziemia (2).

Marzec jest to czwarta planeta od Słońca, zaraz po Ziemi. To tylko trochę więcej niż połowa Ziemia jego gęstość wynosi zaledwie 38 proc. ziemski. Pełny obrót wokół Słońca zajmuje więcej czasu niż Ziemi, ale obraca się wokół własnej osi z mniej więcej tą samą prędkością. Dlatego Rok na Marsie to 687 ziemskich dni.a dzień na Marsie jest tylko o 40 minut dłuższy niż na Ziemi.

Pomimo mniejszych rozmiarów powierzchnia lądowa planety jest w przybliżeniu równa powierzchni kontynentów Ziemi, czyli przynajmniej teoretycznie. Niestety planeta jest obecnie otoczona rozrzedzoną atmosferą złożoną głównie z dwutlenku węgla i jest mało prawdopodobne, aby istniało na niej życie ziemskie.

Metan pojawia się również okresowo w atmosferze tego spieczonego świata, a gleba zawiera substancje chemiczne, które są toksyczne dla życia, jakie znamy. Chociaż na Marsie jest woda, utknął w polarnych czapach lodowych planety i ukryty, być może w dużych ilościach, pod powierzchnią Marsa.

2. Hipotetyczny wygląd Marsa miliardy lat temu

Dziś, podczas gdy naukowcy badają powierzchnia Marsa (3), widzą struktury, które niewątpliwie są dziełem długotrwałych płynów — rozgałęzionych strumieni, dolin rzecznych, basenów i delt. Obserwacje pokazują, że planeta mogła kiedyś go mieć rozległy ocean pokrywający półkulę północną.

W innym miejscu krajobraz niedźwiedzi ślady starożytnych pryszniców, zbiorniki wodne, rzeki przecinające koryta w terenie. Jest prawdopodobne, że planeta była również spowita gęstą atmosferą, która pozwalała wodzie pozostawać w stanie ciekłym przy marsjańskich temperaturach i ciśnieniach. Przypuszcza się, że kiedyś w przeszłości planeta przeszła dramatyczną transformację, a świat, który kiedyś mógł być całkiem podobny do Ziemi, stał się wyschniętym pustkowiem, które dziś odkrywamy. Naukowcy zastanawiają się, co się stało? Gdzie podziały się te strumienie i co stało się z marsjańską atmosferą?

Na razie. Być może zmieni się to w ciągu najbliższych kilku lat. NASA ma nadzieję, że pierwsi ludzie wylądują na Marsie w latach trzydziestych XX wieku. O takim harmonogramie mówimy od około dziesięciu lat. Chińczycy spekulują na temat podobnych planów, ale mniej konkretnie. Zanim przystąpimy do tych ambitnych programów, spróbujmy podsumować pół wieku eksploracji Marsa przez człowieka.

Ponad połowa misji zakończyła się niepowodzeniem

Wysłanie statku kosmicznego na Marsa trudne, a lądowanie na tej planecie jest jeszcze trudniejsze. Rozrzedzona marsjańska atmosfera sprawia, że ​​dotarcie na powierzchnię jest ogromnym wyzwaniem. Około 60 proc. Próby lądowania podejmowane przez dziesięciolecia historii eksploracji planet kończyły się niepowodzeniem.

Do tej pory na Marsa z powodzeniem dotarło sześć agencji kosmicznych - NASA, rosyjski Roscosmos i sowieccy poprzednicy, Europejska Agencja Kosmiczna (ESA), Indyjska Organizacja Badań Kosmicznych (ISRO), chińska agencja, która nie tylko gościła orbiter, ale także pomyślnie wylądował i wystrzelił łazik, badając powierzchnię nawy głównej Zhurong, aw końcu agencja kosmiczna Zjednoczonych Emiratów Arabskich z sondą „Amal” („Nadzieja”).

Od lat 60. na Marsa wysłano dziesiątki statków kosmicznych. Pierwszy Riad sonda na Marsie zbombardowali ZSRR. Misja obejmowała pierwsze celowe przeloty i twarde (uderzeniowe) lądowanie (Mars, 1962).

Pierwszy udany rejs wokół Marsa miało miejsce w lipcu 1965 roku przy użyciu sondy Mariner 4 należącej do NASA. Marzec 2 i marzec 3 Jednak w 1971 r. pierwszy z łazikiem na pokładzie rozbił się i zetknął się z marzec 3 pękł, gdy tylko doszedł do powierzchni.

Wystrzelone przez NASA w 1975 roku sondy Viking składały się z: dwa orbitery, każdy z lądownikiem, który z powodzeniem wykonał miękkie lądowanie w 1976 roku. Przeprowadzili także eksperymenty biologiczne na marsjańskiej glebie w poszukiwaniu oznak życia, ale wyniki były niejednoznaczne.

Rozszerzenie NASA Program Mariner z kolejną parą sond Mariner 6 i 7. Umieszczono je w kolejnym oknie załadunku i dotarły na planetę w 1969 roku. Podczas następnego okna ładowania Mariner ponownie utracił jedną z par sond.

9 Mariner pomyślnie wszedł na orbitę wokół Marsa jako pierwszy statek kosmiczny w historii. Między innymi odkrył, że nad planetą szaleje burza piaskowa. Jego zdjęcia jako pierwsze dostarczyły bardziej szczegółowych dowodów na to, że na powierzchni planety mogła kiedyś istnieć woda w stanie ciekłym. Na podstawie tych badań stwierdzono również, że obszar o nazwie Nic olimpijskiego jest najwyższą górą (dokładniej wulkanem), co doprowadziło do jej przeklasyfikowania na Olympus Mons.

Niepowodzeń było dużo więcej. Na przykład radzieckie sondy Phobos 1 i Phobos 2 zostały wysłane na Marsa w 1988 roku w celu zbadania Marsa i jego dwóch księżyców, ze szczególnym uwzględnieniem Fobosa. Fobos 1 stracił kontakt w drodze na Marsa. Fobos 2chociaż pomyślnie sfotografował Marsa i Fobosa, rozbił się, zanim oba lądowniki uderzyły w powierzchnię Fobosa.

Również bezskutecznie Misja amerykańskiego orbitera Mars Observer w 1993 roku Wkrótce potem, w 1997 r., inna sonda obserwacyjna NASA, Mars Global Surveyor, zgłosiła wejście na orbitę Marsa. Ta misja zakończyła się pełnym sukcesem, a do 2001 roku cała planeta została zmapowana.

4. Rekonstrukcje łazików Sojourner, Spirit, Opportunity i Curiosity w naturalnej wielkości przy udziale inżynierów NASA.

Rok 1997 przyniósł również znaczący przełom w postaci udanego lądowania w rejonie Ares Valley i wykorzystania powierzchniowych badań Lasika, podróżniczka NASA w ramach misji Mars Pathfinder. Oprócz celów naukowych, Misja Mars Pathfinder był to także sprawdzian słuszności różnych rozwiązań, takich jak system lądowania z poduszką powietrzną i automatyczne omijanie przeszkód, które później wykorzystano w kolejnych misjach łazika (4). Jednak zanim tam dotarli, w latach 1998 i 1999, wkrótce po sukcesie Global Surveyor i Pathfinder, miała miejsce kolejna fala niepowodzeń Marsa.

To było niefortunne Misja japońskiego orbitera Nozomia także orbitery NASA Marsjański orbiter klimatyczny, Marsjański lądownik polarny ja penetratory Deep Space 2z różnymi awariami.

Misja Mars Express Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) dotarła do Marsa w 2003 r. Na pokładzie znajdował się lądownik Beagle 2, który zaginął podczas próby lądowania w lutym 2004 roku. Pies gończy 2 została odkryta w styczniu 2015 roku przez kamerę HiRise znajdującą się na należącej do NASA sondzie Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Okazało się, że wylądował bezpiecznie, ale nie udało mu się w pełni rozłożyć paneli słonecznych i anteny. Orbitalny Mars Express dokonał jednak ważnych odkryć. W 2004 roku odkrył metan w atmosferze planety i obserwował go dwa lata później. gwiazdy polarne.

W styczniu 2004 roku nadano nazwy dwóm łazikom NASA Duch Serbii (MER-A) I Okazja (MER-B) wylądował na powierzchni Marsa. Oba znacznie przekroczyły szacowane marsjańskie harmonogramy. Jednym z najważniejszych wyników naukowych tego programu były mocne dowody na to, że w przeszłości na obu lądowiskach istniała woda w stanie ciekłym. Rover Spirit (MER-A) był aktywny do 2010 roku, kiedy to przestał wysyłać dane, ponieważ utknął na wydmie i nie mógł zmienić orientacji, aby naładować baterie.

Potem Feniks wylądował na biegunie północnym Marsa w maju 2008 roku i potwierdzono, że zawiera lód wodny. Trzy lata później na pokładzie łazika Curiosity, który w sierpniu 2012 roku dotarł na powierzchnię Marsa, wystrzelono Mars Science Laboratory. O najważniejszych wynikach naukowych jego misji piszemy w innym artykule tego numeru MT.

Kolejna nieudana próba lądowania na Marsie przez europejską ESA i rosyjski Roskosmos była Lendaunic Schiaparelliktóry odłączył się od orbitera ExoMars Trace Gas Orbiter. Misja dotarła na Marsa w 2016 roku. Jednak Schiaparelli podczas opadania przedwcześnie otworzył spadochron i rozbił się na powierzchni. Kluczowych danych dostarczył jednak podczas zejścia ze spadochronem, dlatego test uznano za częściowy sukces.

Dwa lata później na planecie wylądowała kolejna sonda, tym razem stacjonarna. Wglądktóry przeprowadził to badanie określił średnicę jądra Marsa. Pomiary InSight pokazują, że średnica jądra Marsa wynosi od 1810 do 1850 kilometrów. To prawie połowa średnicy jądra Ziemi, która wynosi około 3483 km. Jednocześnie jednak więcej, niż wykazały niektóre szacunki, oznacza, że ​​rdzeń Marsa jest rzadszy, niż wcześniej sądzono.

Sonda InSight bezskutecznie próbowała wejść w głąb marsjańskiej gleby. Już w styczniu zarzucono używanie polsko-niemieckiego „kreta”, tj. sonda termiczna, która miała wejść w głąb gruntu i mierzyć przepływ energii cieplnej. Kret napotkał duże tarcie i nie zagłębił się wystarczająco głęboko w ziemię. Sonda również podsłuchuje fale sejsmiczne z wnętrza planety. Niestety misja InSight może nie mieć wystarczająco dużo czasu na dokonanie kolejnych odkryć. Na panelach słonecznych urządzenia gromadzi się kurz, przez co InSight otrzymuje mniej energii.

W ostatnich dekadach ruch na orbicie planety również systematycznie wzrastał. Należy do NASA Mars Odyssey wszedł na orbitę Marsa w 2001 roku. Jego misją jest wykorzystanie spektrometrów i urządzeń obrazujących do poszukiwania przeszłych lub obecnych dowodów obecności wody i aktywności wulkanicznej na Marsie.

W 2006 roku na orbitę przybyła sonda NASA. Orbiter rozpoznawczy Marsa (MRO), która miała przeprowadzić dwuletnie badanie naukowe. Orbiter zaczął mapować marsjański krajobraz i pogodę, aby znaleźć odpowiednie miejsca lądowania dla nadchodzących misji lądownika. MRO wykonało pierwsze zdjęcie serii aktywnych lawin w pobliżu bieguna północnego planety w 2008 roku. Orbiter MAVEN przybył na orbitę wokół Czerwonej Planety w 2014 roku. Celem misji jest głównie ustalenie, w jaki sposób w tym czasie doszło do utraty atmosfery i wody na planecie. roku.

Mniej więcej w tym samym czasie jego pierwsza marsjańska sonda orbitalna, Misja na orbicie Marsa (MAMA), zwana też Mangalyaan, uruchomienie Indyjskiej Organizacji Badań Kosmicznych (ISRO). We wrześniu 2014 roku wszedł na orbitę. Indyjska ISRO stała się czwartą agencją kosmiczną, która dotarła na Marsa, po sowieckim programie kosmicznym, NASA i ESA.

5. Chiński pojazd terenowy Zhuzhong

Kolejnym krajem w klubie marsjańskim są Zjednoczone Emiraty Arabskie. Przynależność do nich orbiter Prawie dołączył 9 lutego 2021 r. Dzień później chińska sonda zrobiła to samo. Tianwen-1, przewożący lądownik i łazik Zhurong o masie 240 kg (5), który pomyślnie wylądował miękko w maju 2021 r.

Chiński badacz powierzchni dołączył do trzech amerykańskich statków kosmicznych, które są obecnie aktywne i aktywne na powierzchni planety. Ciekawość Łazikowa i Wytrwałośćktóry również pomyślnie wylądował w lutym tego roku, oraz Insight. A jeśli liczyć Pomysłowy latający dron wypuszczona przez ostatnią misję amerykańską osobno, czyli ludzie-maszyny pracujące w chwili obecnej na powierzchni Marsa.

Planetę bada także osiem orbiterów: Mars Odyssey, Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter, Mars Orbiter Mission, MAVEN, ExoMars Trace Gas Orbiter (6), orbiter Tianwen-1 i Amal. Do tej pory z Marsa nie wysłano ani jednej próbki, a podejście do lądowania na księżycu Fobosa (Phobos-Grunt) podczas startu w 2011 roku zakończyło się niepowodzeniem.

Ryc. 6. Zdjęcia powierzchni Marsa z instrumentu CaSSIS orbitera Exo Mars.

Cała ta marsjańska „infrastruktura” badawcza nadal dostarcza nowych interesujących danych na ten temat. czerwona Planeta. Niedawno sonda ExoMars Trace Gas Orbiter wykryła chlorowodór w marsjańskiej atmosferze. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Science Advances. „Do uwolnienia chloru potrzebna jest para, a wodór jest produktem ubocznym wody, tworząc chlorowodór. Najważniejsza w tych procesach chemicznych jest woda” – wyjaśnił. Kevina Olsena z Uniwersytetu Oksfordzkiego w komunikacie prasowym. Według naukowców istnienie pary wodnej potwierdza teorię, że Mars z biegiem czasu traci duże ilości wody.

Należy do NASA Orbiter rozpoznawczy Marsa ostatnio zauważył też coś dziwnego na powierzchni Marsa. Odprawia się z kartą pokładową. Kamera HiRise głęboki dół (7), który wygląda jak czarna ciemna plama o średnicy około 180 metrów. Dalsze badania okazały się jeszcze bardziej zaskakujące. Okazało się, że na dnie jamy leży luźny piasek, który opada w jednym kierunku. Naukowcy próbują teraz to ustalić czy głęboki dół mógłby być połączony z siecią podziemnych tuneli pozostawionych przez szybko płynącą lawę?.

Naukowcy od dawna podejrzewali, że wygasłe wulkany mogą pozostać po sobie duże jaskinie z lawą na Marsie. Systemy te mogą okazać się bardzo obiecującym miejscem dla przyszłego rozmieszczenia baz marsjańskich.

Co czeka Czerwoną Planetę w przyszłości?

W ramach programu ExoMars, ESA i Roscosmos planują wysłać łazik Rosalind Franklin w 2022 r. w celu poszukiwania dowodów na istnienie mikroorganizmów na Marsie, w przeszłości lub obecnie. Lądownik, który ma dostarczyć łazik, nazywa się Kazachok. To samo okno w 2022 r Orbita Marsa EscaPADE (Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Researchers) z University of California w Berkeley ma latać z dwoma statkami kosmicznymi w jednej misji, której celem jest badanie struktury, Praca pisemna, zmienność i dynamika magnetosfery Marsa Oraz procesy wyjściowe.

Indyjska agencja ISRO planuje kontynuować swoją misję w 2024 r. misją o nazwie Misja na orbitę Marsa 2 (MAMA-2). Niewykluczone, że oprócz orbitera Indie będą chciały wysłać także łazik na ląd i zbadać planetę.

Nieco mniej konkretne propozycje podróży obejmują koncepcję fińsko-rosyjską Marzec MetNetco wiąże się z wykorzystaniem wielu małych stacji meteorologicznych na Marsie do stworzenia rozległej sieci obserwacji w celu badania struktury atmosfery planety, fizyki i meteorologii.

Mars-Grunt to z kolei jest rosyjska koncepcja misji, do której się dąży dostarczyć próbkę marsjańskiej gleby na Ziemię. Zespół ESA-NASA opracował koncepcję architektury startu i powrotu z trzech Marsów, w której wykorzystuje się łazik do przechowywania małych próbek, stopień wspinający się na Marsa w celu wysłania ich na orbitę oraz orbiter do komunikacji z nimi drogą powietrzną. Marsa i sprowadzić ich na Ziemię.

Napęd elektryczny na energię słoneczną może zezwolić na jeden start w celu zwrotu próbek zamiast trzech. Japońska agencja JAXA pracuje również nad koncepcją misji o nazwie łazik MELOS. poszukaj biosygnatur istniejące życie na Marsie.

Oczywiście, że jest ich więcej projekty misji załogowych. Eksploracja kosmosu w USA została wyznaczona jako cel długoterminowy w wizji eksploracji kosmosu ogłoszonej w 2004 roku przez ówczesnego prezydenta USA George'a W. Busha.

28 września 2007 Administrator NASA Michael D. Gryf stwierdził, że NASA planuje wysłać człowieka na Marsa do 2037 roku. W październiku 2015 roku NASA opublikowała oficjalny plan eksploracji i kolonizacji Marsa przez ludzi. Nazywała się Podróż na Marsa i została wówczas szczegółowo opisana przez MT. Prawdopodobnie nie jest już aktualna, ponieważ przewidywała wykorzystanie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej na orbicie okołoziemskiej, a nie Księżyca i stacji księżycowej jako etapu pośredniego. Dziś coraz więcej mówi się o powrocie na Księżyc jako sposobie na Marsa.

Pojawił się też po drodze Elona Muska i SpaceX z jego ambitnymi i czasami uważanymi za nierealistyczne plany konwencjonalnych misji na Marsa w celu kolonizacji. W 2017 roku SpaceX ogłosił plany do 2022 roku, a następnie dwa kolejne loty bezzałogowe i dwa loty załogowe w 2024 roku. Starship musi mieć ładowność co najmniej 100 ton. Kilka prototypów statków kosmicznych zostało pomyślnie przetestowanych w ramach programu rozwoju statku kosmicznego, w tym jedno w pełni udane lądowanie.

Mars jest zdecydowanie najlepiej zbadanym i znanym ciałem kosmicznym, zaraz po Księżycu lub mu równym. Ambitne plany, aż do kolonizacji, to obecnie raczej niejasna perspektywa. Pewne jest jednak to, że ruch tam i z powrotem powierzchnia czerwonej planety będzie rosnąć w nadchodzących latach.