В 2002 г. орбитальная станция Mars Odyssey выявила высокую концентрацию подземного льда в полярной области Марса. Находка взбудоражила научное сообщество и стала стимулом для организации миссии исследовательского зонда Феникс.
О миссии
Название Феникс, или Phoenix дано космическому кораблю в честь мифологической птицы, обладающей способностью сжигать и вновь возрождать себя. Дело в том, что после провальной миссии Polar Mars Lander в 1999 г. пришлось отменить запланированный пуск другого аппарата в рамках миссии Mars Surveyor 2001, который проектировался на базе полярного ландера и унаследовал его конструктивные недостатки. Сначала корабль поместили в хранилище, но позже извлекли и сконструировали на его основе новый. Можно сказать, что он возродился «из пепла» провалившихся проектов, поэтому и получил такое название. Слово Феникс имеет греческий корень, его можно перевести как багряный или пурпурный.
Миссия была призвана решить две задачи: изучить историю воды на Марсе и оценить возможность развития жизни на границе льда и почвы.
Запланированные этапы были успешно пройдены, что подтверждается кратким отчётом:
- ландер стартовал 4 августа 2007 г. с базы ВВС на мысе Канаверал на борту ракеты Delta II;
- аппарат Phoenix спустился на арктическую равнину Марса 25 мая 2008 г.;
- продолжительность полёта составила 9 месяцев;
- миссия планировалась 90 марсианских дней или 92,3 земных суток;
- запланированные задачи были завершены в августе 2008 г.;
- корабль превысил ожидаемый срок эксплуатации на 2 месяца. Аппаратура не была рассчитана на экстремально низкие температуры марсианской зимы, но в случае выживания корабль должен был подать сигнал;
- последний сеанс связи с Phoenix Lander состоялся 2 ноября 2008 г., об окончании миссии было объявлено 10 ноября того же года.
Миссия заключалась в глубоком исследовании марсианского грунта и поиске следов жизни. Впервые за историю изучения Красной планеты аппарат Феникс пробурил поверхность и подтвердил наличие водяного льда под ней. Он провёл сотни замеров и анализов, сделал тысячи фотографий и представил астрофизикам ценнейшие сведения о Марсе.
Программа научных исследований
Научные задачи, поставленные перед зондом, охватывали пять областей естествознания: метеорологию, гидрологию, геологию, химию и биологию.
Космический корабль должен был углубиться в грунт, изъять и проанализировать его образцы с помощью встроенной мини-лаборатории. Учёные надеялись обнаружить останки живых организмов в экземплярах льда и осадочных пород.
С целью комплексного изучения зоны посадки научная программа Phoenix включала широкий спектр высокотехнологичных инструментов. Они брали пробы, фиксировали динамику метеорологических условий, делали макро- и микрофотографии.
Место посадки
Выбирая место посадки, где ландер Феникс сможет выполнить максимум задач, астрофизики опирались на фотоснимки орбитальных станций. Было запланировано, что зонд спустится на низменную приполярную равнину с минимальным количеством валунов. Границы посадочной области имели форму эллипса, охватывающего 100 км в длину и 19 км в ширину. Центр очерченной территории был расположен в 68° с.ш. и 234° в.д. Здесь наблюдалась высокая концентрация льда.
Ракета-носитель Delta II осуществила перевод космического зонда на собственную траекторию полёта, и в назначенный день 25 мая 2008 г. Phoenix вошёл в атмосферу. Вскоре он соприкоснулся с поверхностью Красной планеты, сев в 68°09′ с.ш. и 125°54 з.д. на ровную ледяную поверхность. Таким образом, преодолев около 700 млн км, аппарат успешно достиг места назначения.
Описание и характеристики Феникс
Космический зонд Феникс не является ровером, а представляет собой спускаемый аппарат с фиксированной посадочной площадкой. Планетоходы, которые ранее успешно исследовали поверхность Марса, помогли сделать подробное описание географии распределения ледяного льда. Его наибольшая концентрация была выявлена в северной арктической зоне, куда и прибыл Феникс – космический аппарат нового поколения.
Корабль весом 350 кг состоит из восьмиугольной основы, опирающейся на три посадочные ноги. На крейсерской ступени установлены две солнечные батареи площадью 3,1 кв.м. По обе стороны от основания также простираются 2 восьмиугольные панели общей площадью 7 кв. м, которые после спуска на Марс должны снабжать космический зонд энергией.
Корпус корабля имеет диаметр 1,5 м, а с развёрнутыми солнечными батареями простираются на 5,5 м в длину. Высота аппарата около 2,2 м.
Связь осуществлялась посредством UHF-ретранслятора через орбитальный аппарат 2001 Mars Odyssey. Phoenix Mars Lander также был оснащён управляемой антенной X-диапазона со средней степенью усиления, которая обеспечивала прямую связь с Землёй.
Научное оборудование
Научная аппаратура Phoenix Mars Lander содержала шесть базовых компонентов:
- Mars Descent Imager, MARDI
Это камера, которая должна была вести съёмку в течение последних 3 минут спуска. Это было необходимо для определения точки, где должен сесть Феникс. Однако MARDI не использовался во время миссии из-за критического сбоя некоторых модулей оборудования. - Рука-манипулятор, оснащённая камерой
Она способна выдвигаться на 2,35 м в длину, разрывать грунт и захватывать образцы. Встроенная фотокамера проверяла экземпляры взятых материалов и делала полноцветные снимки местности. - Термоанализатор TEGA
Устройство включает высокотемпературную печь и масс-спектрометр. Прибор нагревает полученные образцы грунта и анализирует состав образованных паров. - Прибор MEGA для анализа микроскопии, электрохимии и проводимости
Это уникальный пакет инструментов, который Phoenix унаследовал от Mars Surveyor 2001 Lander. Он позволяет исследовать кусочки грунта размером до 16 мкм и химический состав ионов почвы. - Метеостанция, MET
Она отслеживала погодную динамику, исследовала концентрацию воды и пыли, измеряла температуру и давление среды. - Блок стереоизображения Surface Stereo Imager, SSI
Это усовершенствованная модель тепловизора, принадлежавшего Mars Polar Lander. Устройство обладает большим разрешением и позволяет делать качественные снимки местности.
Итоги миссии и текущее состояние
Одну из самых успешных марсианских миссий совершил Феникс – космический корабль, на который возлагались важные задачи. Аппарат успешно спустился на поверхность Красной планеты и провёл все запланированные исследования.
По итогам миссии были получены следующие результаты:
- обнаружены значительные запасы водяного льда под тонким пластом марсианского грунта;
- химический анализ почвы показал слабощелочную реакцию; по мнению некоторых исследователей, марсианская почва пригодна для выращивания земных растений;
- в составе образцов найдены водорастворимые соединения натрия, калия, магния и хлора, что подтверждает их потенциальную усвояемость биологическими организмами;
- в почве установлено присутствие солей хлорной кислоты, с помощью которых можно понять историю перемещения водяных потоков на Марсе.
За период своей работы Феникс сделал 25 тыс. снимков, которые представили учёным огромный массив ценных сведений о составе и свойствах экземпляров грунта.
После выполнения всех задач зонд продолжал поддерживать связь с Землёй. Подавать сигналы он перестал после 2 ноября 2008 г. Это было связано с наступлением зимы – солнце располагалось слишком низко, что было недостаточным для питания солнечных батарей. С наступлением лета орбитальная станция Mars Odyssey несколько раз пыталась связаться с зондом, но это оказалось тщетным. Зонд покрылся толстым слоем льда и пыли, аппаратура не выдержала экстремально низких температур. В декабре 2017 г. американский корабль-разведчик сделал фотоснимки места спуска Феникса. Он по-прежнему неподвижно лежит на поверхности планеты, но почти полностью покрыт пылью.
Миссия космического зонда Феникс была сложной и важной. Аппарат справился со всеми поставленными задачами и передал на Землю важнейшие сведения. Несмотря на то что зонд признан погибшим, корабли-разведчики по-прежнему с интересом наблюдают за ним.