Марсианская эпопея Spirit и Opportunity

Одновременно со Spirit и Opportunity к Марсу отправились ещё несколько экспедиций, но все они терпели неудачи. Да и Spirit вскоре после посадки оказался на краю гибели... Подробнее об этом рассказывается в статье "Марсианские хроники".

В отличие от японской и европейской экспедиций, Spirit совершил посадку на Марс и уцелел. Но не всё прошло так, как было задумано. Один из надувных пузырей-аммортизаторов, смягчавших удар посадочного модуля о поверхность планеты, не сдулся после посадки и загородил собой основной маршрут съезда Spirit с платформы. В течение нескольких дней аппарату пришлось маневрировать по платформе, чтобы развернуться и воспользоваться вспомогательным съездом.

Данная операция прошла успешно, однако неприятности со Spirit на этом не закончились - 21 января связь с аппаратом внезапно прервалась. Поначалу в центре управления Лаборатории реактивного движения NASA сочли, что перерыв в связи вызван плохой погодой в Австралии (там находится один их центров космической связи NASA). Однако затем с Марса поступил сигнал, извещающий о том, что аппарат принял команды. Передавать на Землю какую-либо другую информацию марсоход не стал.

Как выяснилось, проблему вызвал сбой во флэш-памяти, из-за которого бортовой компьютер марсохода постоянно перезагружался. Для решения проблемы на Spirit была подана команда использовать энергозависимую память вместо флэш-модулей. Только после этого марсоход стал функционировать в нормальном режиме. В течение последующих нескольких дней вся важная информация, хранившаяся во флэш-памяти была передана на Землю, а сам флэш-накопитель просто-напросто переформатировали. После этого работа аппарата вошла в норму.

Прибытие Opportunity

Пока в центре управления разбирались с проблемами на Spirit, посадку на Марс осуществил и второй марсоход Opportunity. Он опустился на планету 25 января, причем место посадки оказалось очень удачным - небольшой метеоритный кратер с выступом горных пород на одном из склонов. После всестороннего тестирования в первые дни февраля Opportunity съехал со спускаемого аппарата на марсианский грунт.

Никаких проблем, связанных с амортизирующими подушками или сбоями памяти, у Opportunity не было. Однако и здесь технических проблем избежать не удалось. В ходе тестирования систем Opportunity была обнаружена утечка электроэнергии, связанная с тем, что один из встроенных в марсоход нагревателей периодически самопроизвольно включается в ночное время из-за поломки термостата. Эта неполадка не является критически опасной, но несколько сокращает время работы Opportunity от аккумуляторов.

Марсианские моря

Дальнейший ход работы двух марсоходов оказался очень разным. Spirit активно путешествовал по кратеру Гусева, изучая грунт и сверля камни, по крупицам собирая ценную информацию об их свойствах. Opportunity же в течение нескольких месяцев работал в своем посадочном кратере.

Практически сразу марсоход обнаружил в нем необычные сферические образования. И уже в начале марта в NASA провели экстренный брифинг, на котором было объявлено об обнаружении на Полуденной равнине неопровержимых свидетельств существования жидкой воды.

Собранные с помощью приборов марсохода данные доказывают, что через породы, находящиеся в зоне посадки аппарата, когда-то текла вода. Среди доказательств в NASA назвали обнаруженную с помощью рентгеновского и термоэмиссионного спектрометров серу в виде сульфатных групп, что свидетельствует о том, что камни смачивались соленой водой. Далее упоминаются полости в камнях, аналогичные полостям, формирующимся в земных минералах при кристаллизации в них солей из водных растворов.

Несколько дней спустя свидетельства существования жидкой воды обнаружил и Spirit. Для этого аппарат просверлил камень, названный "Хамфри" (Humphrey). Этот объект имеет вулканическое происхождение, а его высота составляет около 60 см. Снаружи камень темный, но под его поверхностью Spirit обнаружил прожилки более светлого материала. Для того чтобы их найти, марсоход просверлил в камне отверстие глубиной в два миллиметра. Исследователи полагают, что обнаруженные прожилки представляют собой минеральные соли, которые отложились в камне из протекавшей через него воды. Однако ясно стало и то, что потоки воды в кратере Гусева были менее интенсивны, чем на Полуденной равнине.

За горизонтом...

К концу марта оба марсохода добились значительных успехов. Завершив работу в своем посадочном кратере, Opportunity покинул его, а в NASA сделали вывод о том, что на месте работы Opportunity в древности находился водоем глубиной не менее 5 см. Об этом свидетельствует структура исследованных образцов, характерная именно для осадочных пород, формирующихся в воде, а не под действием атмосферы. Таким образом, главная научная цель экспедиции была выполнена. Однако марсоходы продолжили работу и в течение апреля нашли еще несколько доказательств существования на планете в прошлом жидкой воды.

В апреле истек плановый срок работы Spirit. Однако, учитывая отменное состояние аппарата, в NASA решили значительно продлить программу исследований - свои исследования Spirit и Opportunity завершат не раньше сентября. Однако, со временем, аппараты смогут тратить все меньше времени на исследования. Дело в том, что их солнечные батареи постепенно покрываются пылью и с каждым днем дают все меньше и меньше энергии.

Апгрейд

Чтобы обеспечить наилучший режим работы аппаратов, в NASA решили произвести смену их микропрограмм. В новой прошивке есть множество улучшений, выработанных за три месяца работы в марсианских условиях. Чтобы увеличить расстояние, которое марсоходы преодолевают за день, было сокращено число необходимых сессий фотосъемки и построения трехмерных карт рельефа. Сэкономленное время марсоходы смогут использовать, для того чтобы пройти дополнительные метры по поверхности планеты. Второе изменение связано с механизмом управления памятью аппаратов. Оно призвано минимизировать риск повторения сбоев, подобных происшедшему со Spirit в самом начале его марсианской миссии. Эффект от изменений удалось почувствовать сразу: объем свободной памяти Spirit после смены прошивки вырос с 2 до 3,3 Мб за счет применения более эффективного сжатия данных.

Еще одно изменение в микропрограмме предназначено специально для решения проблемы с энергоснабжением Opportunity. Чтобы избежать перерасхода энергии, в прошивку встроена поддержка режима "глубокого сна", который предусматривает полное отключение обогревателей в ночное время. К использованию "глубокого сна" в NASA приступили в конце мая. Это позволит увеличить срок работы аппарата в дневное время на несколько часов. Оборотной стороной такого решения является риск порчи спектрометра. Как показали проверки на Земле, выполненный из бромида калия делитель пучка спектрометра выходит из строя при температуре от -50 до -60°C. В режиме "глубокого сна" (deep sleep) температура может опуститься до -48°C. Однако продление срока работы марсохода стоит такого риска, полагают в NASA.

Итоги марсианской жатвы

Пока миссия двух марсоходов не завершена. Многие космические аппараты NASA работали долгие годы после завершения основной научной программы - достаточно вспомнить зонды Voyager, которые стали первыми искусственными объектами, покинувшими Солнечную систему.

Кто знает, какие удивительные открытия еще успеют сделать марсоходы до окончательного завершения своей миссии?