Мы с вами живем в удивительное время, когда космос стал уже практически «общим местом», а по Луне и Марсу вовсю колесят луноходы и марсоходы. Но на Марс нога человека еще не ступала — планета по-прежнему остается местом обитания беспилотных планетоходов, которые двигаются по ее поверхности самостоятельно, периодически получая команды от оператора с Земли.
Все потому, что дистанционное управление этими машинами в режиме реального времени невозможно из-за удаленности аппаратов от точек отправления сигналов — в зависимости от взаимного расположения двух планет время их запаздывания (как от оператора, так и от самого марсохода) может превышать 20 минут!
Несмотря на то, что первый планетоход добрался до Марса уже более полувека назад, их численность на планете по-прежнему составляет всего лишь несколько единиц: суммарно за 51 год там успели поработать только семь машин, три из которых функционируют до сих пор. Что это за марсоходы и кто из них является рекордсменом по времени службы вдали от родной планеты?
ПрОП-М, СССР
- Масса: 4,5 кг.
- Габариты: длина 25 см, ширина 22 см, высота 4 см.
- Максимальная скорость: 1 метр в час.
Формально первым планетоходом, который успел поработать на Марсе, стал советский Прибор оценки проходимости — Марс (сокращенно ПрОП-М). Несмотря на успешную посадку аппарата «Марс-3», который 2 декабря 1971 года доставил ПрОП-М на поверхность планеты, сигнал с марсианской станции (она начала передачу панорамы окружающей поверхности, но полученное изображение представляло собой серый фон без каких-либо деталей) пропал уже через 14,5 секунды. Впрочем, некоторые источники утверждают, что связь с аппаратом была потеряна через 110 секунд.
По этой причине ПрОП-М не всегда включают в списки планетоходов Марса, запущенных на его поверхности: связь с аппаратом была потеряна практически сразу, а полученную от него информацию трудно назвать хоть сколько-нибудь полезной.
Хотя сама машина обладала довольно любопытной конструкцией, особенности которой были обусловлены отсутствием подтвержденных данных о поверхности Марса: вместо колес у него были две шагающие лыжи по бокам, но в то же время марсоход был соединен с аппаратом «Марс-3» кабелем для передачи получаемых сведений. А еще он был наделен искусственным интеллектом!
По задумке, марсоход должен был определять наличие препятствий на своем пути и самостоятельно принимать решение о том, как его обходить. Но на практике опробовать эту технологию не удалось.
Увы, ПрОП-М до сих пор остается единственным отечественным марсоходом — с тех пор на поверхности планеты работали только американские и китайские аппараты. Правда, следующий марсоход после советского ПрОП-М до Красной планеты добрался только через 25 лет.
Sojourner, США
- Масса: 11,5 кг.
- Габариты: длина 65 см, ширина 48 см, высота 30 см.
- Максимальная скорость: 36 метров в час.
Дело советского ПрОП-М продолжил американский марсоход Sojourner, запущенный NASA в рамках программы Mars Pathfinder. Его запуск с мыса Канаверал состоялся в декабре 1996 года, на Марс он прилетел 4 июля 1997-го. Sojourner был рассчитан на автономную работу, поэтому он был оснащен солнечными батареями со сцепкой из аккумуляторов, которые отвечали за работу электромоторов, приводивших в движение шесть колес диаметром 13 см.
Никаких кабелей и лыж — марсоход держал связь с Землей через посадочную станцию при помощи антенны, которая передавала данные на расстояние до 500 метров. То есть Sojourner не мог уехать слишком далеко от станции, но для планируемого в рамках программы срока эксплуатации (он был эквивалентен семи земным суткам) этого было более чем достаточно.
Низкий центр тяжести спасал Sojourner от опрокидывания на 45-градусном склоне, но при этом марсоход был способен преодолевать препятствия высотой до 20 см. Поверхность планеты он изучал при помощи системы из трех камер, которая позволяла ему анализировать местность и самостоятельно прокладывать дальнейший маршрут, делая остановки каждые 0,5−2 метра. Также на борту марсохода был спектрометр, который мог определять элементный состав пород Марса и пыли.
Несмотря на то, что Sojourner создавали с расчетом, что на Марсе он проработает хотя бы неделю, программа Mars Pathfinder могла быть продлена на больший срок (30 дней) при условии успешной эксплуатации. Так и случилось — Sojourner и через месяц после посадки продолжал отправлять сигналы на Землю.
В общей сложности марсоход выходил на связь до тех пор, пока не вышла из строя посадочная станция, на которую он отправлял сообщения при помощи антенны, то есть контакт с Землей он поддерживал в течение аж 83 дней. Дальнейшая судьба аппарата, увы, неизвестна — за это время он успел пройти по Марсу как минимум 100 метров, но не исключено, что он продолжал работу после сбоя на посадочной станции без возможности связаться с операторами NASA.
Spirit и Opportunity, США
- Масса: 185 кг.
- Габариты: длина 160 см, ширина 230 см, высота 150 см.
- Максимальная скорость: 180 метров в час.
Проекту MER (Mars Exploration Rover), который подразумевал высадку двух одинаковых планетоходов на Марсе, был дан старт 10 июня 2003 — в этот день с мыса Канаверал была запущена ракета-носитель «Дельта-2» с аппаратом Spirit на борту. Следом за ним 8 июля 2003-го на Марс отправился аналогичный планетоход Opportunity.
Машины отправили на разные концы планеты для исследований и сбора информации о грунте и обнаруженных неподалеку от мест посадки марсоходов горных породах. Планетоходы совершили посадку на Марсе в январе 2004 года с трехнедельным интервалом. В NASA учли прежний опыт с посадочной станцией — на сей раз аппараты могли связываться с Землей напрямую без каких-либо посредников.
Расчетное время миссии для каждого марсохода составляло 90 марсианских сол, то есть примерно 92,5 земных суток, однако его пришлось неоднократно продлевать и для Spirit, и для Opportunity. Первый прошел без малого восемь километров (вместо запланированных 600 метров) по поверхности Марса до тех пор, пока в мае 2009-го он не застрял в мягком грунте песчаной дюны.
Следующие девять месяцев команда специалистов NASA предпринимала безуспешные попытки освободить марсоход, но в конце января 2010 года Spirit стали использовать как стационарную платформу. Через два месяца Spirit перестал выходить на связь.
А вот его товарищ Opportunity по-настоящему всех удивил — несмотря на то, что в конце апреля 2005 года он застрял в дюне (через несколько недель ему удалось выбраться), а в октябре того же года у него начались неполадки с манипулятором, которые поставили под угрозу его дальнейшую работу на Марсе. К счастью, через пять месяцев их получилось устранить — и в последующие годы он успешно преодолел еще десятки километров, изучил несколько кратеров и холмов.
В июне 2018 года, когда в зоне пребывания второго марсохода программы MER началась сильная пылевая буря, связь с ним была утрачена. К этому моменту он успел пройти более 45 километров с момента посадки (суммарный «пробег» на двоих превысил 50 км), а вместо расчетных 92 земных дней он проработал без малого 14,5 лет! Побить его рекорды на Марсе пока не удалось никому.
Curiosity, США
- Масса: 899 кг.
- Габариты: длина 290 см, ширина 270 см, высота 220 см.
- Максимальная скорость: 144 метра в час.
Curiosity — это марсоход NASA третьего поколения, старейший из ныне живущих на Красной планете. Эта трехметровая автономная химическая лаборатория была запущена с мыса Канаверал 26 ноября 2011 года в рамках проекта MSL (Mars Science Laboratory).
Она работает при помощи радиоизотопного термоэлектрического генератора, который вырабатывает электроэнергию от естественного распада изотопа плутония-238 и позволяет марсоходу работать не только в светлое время суток (работоспособность предшественников Curiosity, как мы помним, зависела от солнечных батарей), но и ночью при экстремально низких температурах. Успешную посадку на Марс аппарат совершил 6 августа 2012-го.
На борту марсохода установлены современные системы связи, камеры, два бортовых компьютера и сложный манипулятор, который включает в себя контактные инструменты, а также дрель, щетку и механизм для забора и просеивания грунта, позволяющий изучать образцы при помощи спектрометра. Полноуправляемое шасси, состоящее из шести колес со встроенными электромоторами, позволяет ему крутиться на месте и преодолевать препятствия высотой до 75 см. Настоящий внедорожник!
Расчетная продолжительность миссии MSL составляла один марсианский год, то есть 686 земных суток — почти два земных года! Позже она была продлена на неопределенный срок, и Curiosity до сих пор в строю: полгода назад аппарат отметил свое десятилетие пребывания на Марсе, на данный момент он работает там уже 3844 земных дня. За это время он успел преодолеть по поверхности планеты 29,6 км.
Perseverance, США
- Масса: 1025 кг.
- Габариты: длина 290 см, ширина 270 см, высота 220 см.
- Максимальная скорость: 152 метра в час.
Новейшим планетоходом NASA на Марсе является Perseverance, который был разработан для проекта Mars 2020 на основе своего предшественника, Curiosity. Конструктивно он во многом повторяет исходный марсоход третьего поколения.
Однако новой модели достались более прочные колеса слегка увеличенного диаметра, доработанный под определенные условия работы комплекс для сбора и хранения образцов, а также новый манипулятор — у Perseverance он не только сильнее, но и длиннее. Все это сказалось на прибавке к весу машины, который достиг 1025 кг против 899 кг массы Curiosity.
Запуск с мыса Канаверал состоялся 30 июля 2020 года, а до Марса аппарат успешно добрался 18 февраля 2021-го. Причем компанию марсоходу Perseverance в рамках миссии составил компактный летательный аппарат Ingenuity, который весит всего 1,8 кг и работает при помощи солнечных батарей.
С момента прибытия на Марс вертолет совершил более сорока полетов в разреженной атмосфере планеты: самый продолжительный длился 169 секунд, а максимальная дистанция, пройденная за один вылет, достигла почти 709 метров в длину и 14 метров в высоту, при этом пиковая скорость составила 19,8 км/ч.
Perseverance и Ingenuity пребывают на Марсе вот уже 726 земных дней. За это время марсоход успел проехать по поверхности планеты 14,3 км, а вертолет провел в воздухе в общей сложности порядка 68 минут, за которые он суммарно преодолел почти 8,2 км.
Одна из задач Perseverance — собирать и складировать собранные образцы в хранилища для их последующей передачи на Землю в рамках будущих экспедиций, причем за несколько недель он уже заполнил один из блоков хранения и оставил его на поверхности Марса. Не исключено, что в перспективе вместе с образцами на Землю удастся вернуть и сам марсоход.
«Чжужун», Китай
- Масса: 240 кг.
- Габариты: длина 260 см, ширина 300 см, высота 185 см.
- Максимальная скорость: 200 метров в час.
Буквально за неделю до вылета марсохода Perseverance с Земли свою программу «Тяньвэнь-1» запустили в Китае — ракета с шестиколесным аппаратом «Чжужун», названным в честь бога огня из китайской мифологии, 23 июля 2020 года отправилась в сторону Марса с космодрома Вэньчан на острове Хайнань.
14 мая 2021 года посадочный модуль с «Чжужуном» на борту достиг поверхности планеты, однако сам марсоход покинул его лишь 22 мая, тем самым положив начало своему путешествию. Аппарат оснащен георадаром для исследования глубин под поверхностью планеты, детектором магнитного поля и поверхностных соединений, метеокомплексом со звукозаписывающим устройством, а также несколькими камерами. Предельная высота преодолеваемых препятствий — 30 сантиметров.
Планируемый срок эксплуатации марсохода составлял относительно скромные по сегодняшним меркам 90 марсианских сол (около 92,5 земных суток, как для Opportunity, который в итоге работал почти 14,5 лет), однако эту планку «Чжужун» уже давно взял, успешно выполнив основную научную программу. То есть теперь Китай догоняет США еще и в космосе! В мае прошлого года машина перешла в запланированный спящий режим в преддверии наступающей зимы на Марсе — к тому моменту планетоход из Поднебесной успел преодолеть 1921 метр и передать много информации на Землю.
Если «Чжужун» перенесет зимнюю спячку, то он продолжит работу в течение ближайших нескольких недель. До тех пор новостей о китайском марсоходе, по всей видимости, можно не ждать — в отличие от своих американских аналогов с радиоизотопными термоэлектрическими генераторами, относительно простой аппарат с солнечными батареями на борту не может работать в условиях экстремально низких температур. Но будем считать, что возобновление работы «Чжужуна» на Марсе станет этаким приятным бонусом, ведь с поставленными задачами он уже и так весьма неплохо справился.
