Революционная картография в миссии Mars 2020. Как марсоход Perseverance будет передвигаться по Марсу

Новейший марсоход NASA будет исследовать Марс с помощью одной из самых точных из когда-либо созданных карт. Perseverance, центральный элемент миссии NASA Mars 2020 стоимостью $2,7 млрд, должен стартовать c базы ВВС США во Флориде 30 июля. Посадка ровера на Красную планету должна состояться 18 февраля 2021 года. Место посадки – кратер Джезеро.

Согласно научным исследованиям, в древнем прошлом в кратере Джезеро, имеющего ширину 45 километров, располагалось озеро и дельта реки. Это делает этот кратер идеальным местом для поиска следов жизни, которая в прошлом могла существовать на Красной планете. Кратер покрыт неровной и пересечённой местностью, особенно в районе дельты, настолько соблазнительной для исследователей миссии, что представляет собой вызов для инженеров, которым поручено безопасно опустить туда шестиколёсный марсоход.

“Марс 2020” будет использовать для этого несколько новых технологий. Одна из наиболее важных – Terrain-Relative Navigation (TRN) – навигация по рельефу, которая позволит на этапе спуска оценить ландшафт кратера на предмет опасности при заходе на посадку и, при необходимости, автономно изменить место посадки. Здесь и начинается революционная картография. Mars 2020 воспользуется двумя картами, созданными исследователями Геологической службы США (USGS) на основе снимков, полученных спутником МRO.

Одна карта имеет разрешение 25 см на пиксель и указывает на опасности на месте посадки вблизи древней дельты реки (она также будет служить базовой картой для проведения операций миссии). Другая – более традиционная карта структуры поверхности с разрешением около 6 м на пиксель. Mars 2020 в феврале следующего года начнёт делать снимки кратера уже во время спуска. Затем его бортовая система сравнит эти снимки с картами, сделанными спутником, подобно тому, как это делается с помощью программного обеспечения для распознавания лиц.

Аппарат будет решать: “опуститься ли на красный пиксель? Если да, то будут запущены тормозные двигатели и задано направление перейти на ближайший зелёный пиксель”, – говорит Робин Фергасон (Robin Fergason), геофизик-исследователь астрогеологического научного центра USGS во Флагстаффе, штат Аризона. Mars 2020 должен принимать такие решения самостоятельно, без посторонней помощи со стороны человека. В день приземления ровера Красная планета будет находиться на расстоянии около 209 млн км от Земли, а это значит, что для передачи команды на Землю марсоходу понадобится более 11 минут. Вся последовательность входа, спуска и посадки ровера будет длиться всего 7 минут.

Новая система навигации должна помочь сделать 7 минут ожидания посадки ровера менее волнительными. “Если бы у нас не было навигации по рельефу местности, то вероятность безопасной посадки в кратере Джезеро составляла бы около 80-85%. Но Mars 2020 можем довести вероятность успешной и безопасной посадки в кратере Джезеро до 99%”, – говорит инженер по навигации и управлению Марс 2020 Свати Мохан (Swati Mohan) из отдела Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA в Пасадене, Калифорния.

Если вас удивляет, что USGS играет ключевую роль в этой миссии на Марсе, то не стоит этого делать: агентство уже несколько десятилетий выпускает подробные карты внеземных районов. Например, в 1963 году был создан Астрогеологический научный центр для составления карт лунной поверхности перед космическими полётами программы Аполлон и оказания помощи в подготовке астронавтов к предстоящим высадкам на Луну. (В те далёкие времена этот центр был известен как научный центр Флагстафа – (Flagstaff Science Center).

Марс 2020 также будет использовать технологию Range Trigger (триггер дальности), которая включает более точное и целенаправленное развёртывание парашютов миссии.

“Ранние миссии разворачивали свои парашюты как можно раньше, сразу после того, как спускаемый космический аппарат достиг желаемой скорости. Mars 2020 будет развёртывать парашюты, основываясь на позиции космического аппарата относительно желаемой цели приземления”, – сообщают официальные лица NASA.

“Технология Range Trigger может доставить марсоход Mars 2020 Perseverance на несколько миль ближе к точке приземления, которую больше всего хотят изучить учёные. Это могло бы сэкономить почти год пути вездехода до своей основной рабочей площадки”, – добавили они.

“Небесный кран”, который будет опускать Perseverance на поверхность планеты на специальных тросах не новинка: предшественник Perseverance, марсоход Curiosity, использовал его, чтобы безопасно спуститься на дно кратера Гейл ещё в 2012 году. Но небесный кран настолько впечатляет и настолько научно-фантастичен, что заслуживает упоминания.

Mars 2020 будет использовать новые технологии после посадки на Красную планету. Например, один из приборов Perseverance, названный MOXIE, будет генерировать кислород из тонкой, в основном состоящей из углекислотного газа марсианской атмосферы, потенциально прокладывая путь для приборов, которые помогут астронавтам исследовать Красную планету. А “марсианский вертолёт” под названием “Ingenuity”, спрятанный внутри марсохода, попытается стать первым вертолётом, который совершит полёты в мире за пределами Земли.

Также марсоход Perseverance должен будет собрать и складировать образцы грунта для будущей доставки их на Землю. Совместная миссия NASA и ESA в 2031 году попытается доставить эти маленькие кусочки Марса на нашу планету для изучения.