Стартовавшая в 2003 году миссия “Mars Express” стала целой вехой в исследовании Марса. В её состав вошёл орбитальный модуль “Orbiter” и спускаемый аппарат “Beagle-2”. Несмотря на ряд неудач, эта экспедиция оказалась невероятно плодотворной. Находящаяся на марсианской орбите автоматическая станция до сих пор продолжает делать открытия, которые в корне меняют наши представления об этой далёкой планете.
Почему аппарат получил такое название
По версии ЕКА, миссия “Mars Express” была названа так из-за того, что на разработку и постройку космического аппарата ушло сравнительно мало времени – около 5 лет. Это значительно меньше, чем у аналогичных проектов NASA. Тем не менее, в общественном сознании это имя больше ассоциируется с тем, как быстро корабль достиг красной планеты. На данный момент “Марс Экспресс Орбитер” является рекордсменом: стартовав 2 июня 2003 года, он уже через 6 месяцев вышел на марсианскую орбиту. Для сравнения, продолжительность полёта американской миссии “Curiosity” составила 9 месяцев.
Задачи и цели миссии
Команда разработчиков “Марс Экспресс” была нацелена на комплексное исследование нашего далёкого космического соседа. Вначале 2000-х о Марсе было известно на удивление мало, поэтому европейские и российские исследователи были настроены на то, чтобы заполнить сразу множество пробелов. Список приоритетных целей миссии выглядит так:
- поиск воды и водяного льда на глубине до нескольких километров;
- тщательное картографирование поверхности для получения цветных снимков высокого разрешения и 3D-моделирования;
- детальное определение минерального состава поверхности планеты;
- изучение состава атмосферы и происходящих в ней процессов;
- изучение влияния солнечного ветра на атмосферу планеты.
Хотя предусмотренный программой спуск модуля “Бигль-2” на поверхность закончился неудачей, возможностей орбитального аппарата Mars Express Orbiter хватило на то, чтобы достичь большинства этих целей. Находясь на орбите 16-й год, он успел передать такой объём данных, что часть из них ещё не успели опубликовать.
Характеристики аппарата
Зонд Mars Express – это достаточно крупный аппарат, превосходящий размерами многих своих собратьев. Его основной модуль имеет кубическую форму со сторонами 1,8 х 1,5 х 1,4 и стартовую массу 1 123 кг, из которых 457 кг пришлись на топливо. Станция несла полезную нагрузку 113 кг, а также 60-килограммовый посадочный модуль “Бигль-2”.
Для питания всех систем космического спутника используются солнечные батареи площадью 11,42 м2. Несмотря на то, что из-за ошибки в монтаже мощность силовой установки составила 460 Вт вместо проектных 600, эти панели и три Li-ion аккумулятора уже много лет обеспечивают все потребности орбитального аппарата.
По своему дизайну и техническим решениям орбитальный модуль напоминает аппарат “Розетта”, запущенный в 2004 году. Эта миссия прогремела на весь мир, когда 30 сентября 2016 года была совершена посадка на поверхность кометы Чурюмова-Герасименко. Часть конструктивных особенностей и приборов марсианский зонд ЕКА позаимствовал у российского проекта “Марс 96”. Несмотря на провал той миссии, она смогла сделать европейский аппарат более эффективным и долговечным.
Чем оборудован аппарат
К оборудованию орбитального корабля и спускаемого модуля разработчики подошли со всей серьёзностью. Невзирая на относительно скромный бюджет проекта (300 миллионов евро против 2,5 миллиардов долларов у “Curiosity”), станция была оснащена по последнему слову техники. На ней были установлены:
- специальная камера, снимающая детальные фотографии с разрешением до 10 метров;
- спектрометр OMEGA в видимом и инфракрасном диапазонах, предназначенный для проведения геологических исследований;
- спектрометр SPICAM в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, позволяющий оценить состав атмосферы;
- планетарный Фурье-спектрометр для регистрации атмосферного давления и температуры;
- радиометрический высотомер MARSIS и две 20-метровые антенны для исследования глубоких слоёв поверхности Марса и поиска воды;
- высокоточная стереокамера HRSC, создающая цветные фотографии с разрешением до 2 м;
- анализатор космической плазмы ASPERA, который исследует взаимодействие атмосферы с солнечным ветром;
Часть аппаратуры, включая буровой механизм, монтировалась на спускаемый зонд “Beagle-2”. К сожалению, вскоре после отстыковки связь с ним была потеряна и вновь обнаружить его удалось лишь через 12 лет. Выяснилось, что из-за неполного раскрытия солнечных панелей оказалась, заблокирована антенна, что сделало невозможной связь с аппаратом. Тем не менее, имевшихся на орбитальном модуле приборов хватило на то, чтобы сделать поистине выдающиеся открытия.
Самые важные открытия
Станция вышла на марсианскую орбиту в декабре 2003 года, а уже в январе 2004-го нашла неоспоримые свидетельства того, что в южной полярной шапке планеты содержатся большие объёмы водяного льда. В марте пришли более точные данные: на полюсах 85% приходится на замёрзший CO2 и 15% на водяной лёд. Чуть позже приборы спутника зафиксировали присутствие в атмосфере метана и аммиака. Для многих это стало косвенным подтверждением биологической активности на планете, либо остаточной тектоники и геотермальных процессов. В любом случае “Марс Экспресс” стал первой станцией, обнаружившей этот феномен.
В 2005 году установленный на аппарате спектрометр OMEGA выявил присутствие в марсианском грунте гидратированных сульфатов, силикатов и других породообразующих минералов. Эта информация стала ценной для понимания геологических процессов, которые происходили на планете.
В сентябре 2006 года в прицел камер станции попал регион Кидония – тот самый, в котором было обнаружено знаменитое марсианское “лицо”. К разочарованию многих более детальные снимки не показали там ничего аномального. Зато другое открытие стало настоящим ударом для энтузиастов колонизации Марса.
Минералогическое картирование поверхности почти не выявило присутствия в грунте карбонатов, которые могли бы стать источником CO2. Это поставило крест на старой идее бомбардировки поверхности, чтобы наполнить атмосферу углекислым газом и поднять давление (сейчас оно составляет меньше 1% от земного).
В феврале 2007 года стартовала студенческая кампания, позволившая сделать множество уникальных фотографий марсианской поверхности, дистанционно управляя камерами модуля Orbiter. В том же году удалось получить великолепные снимки столовой горы Aeolis Mensae. Их высокая детализация позволила геологам лучше понять, благодаря каким процессам возникло это живописное геологическое образование.
В 2010 году орбитальный аппарат приблизился к Фобосу, измерив, уровень его гравитации, а спустя несколько месяцев запечатлел его обратную сторону с разрешением 16 метров и в стереоформате. Спустя несколько лет, в 2013-м был выполнен самый близкий на данный момент облёт марсианского спутника.
В 2012 году станция успешно выполнила очередную задачу – передала на Землю ценные сведения о солнечной короне, которая в течение нескольких лет изучалась с помощью радиоволн. Год спустя была подготовлена почти законченная топографическая карта поверхности красной планеты.
Последние на сегодняшний день открытия произошли в 2018 году. В июле европейская станция сделала очередное потрясающее открытие: в районе Южной полярной шапки радар MARSIS обнаружил подлёдное озеро шириной 20 км на глубине 1,5 километров. Это первый стабильный водоём на красной планете, который известен на данный момент.
В декабре “Mars Express” передал снимки заполненного льдом кратера Королёва. Хотя это геологическое образование известно уже давно, оценить его уникальность было сложно. Благодаря высокой детализации фотографий и глубинному зондированию, исследователи наконец смогли понять, почему ледяной слой толщиной до 1,8 км не тает даже летом.
Помимо чисто научных исследований орбитальный модуль несколько раз использовался для других задач. В 2006 году с помощью его камер была предпринята неудачная попытка найти американский аппарат JPL Mars Global Sorveyor после того, как с ним была потеряна связь. Намного более успешная операция была проведена в 2012-м, когда орбитальный аппарат помог американским зондам Mars Odyssey и Mars Reconnaissance Orbiter собрать необходимую информацию перед посадкой на поверхность.
В 2016-м аппаратуру модуля использовали для помощи в сборе и передаче данных для посадки европейской станции “Скиапарелли”.
За всё это время срок службы “Марс Экспресс” продлевался уже несколько раз. Несмотря на периодические сбои, орбитальный модуль каждый раз удавалось вернуть к жизни. Он будет получать и передавать на Землю научные данные, по меньшей мере, до конца 2020 года, а, может быть, и ещё дольше.