Специалисты НАСА в очередной раз сумели порадовать общество, доставив на эту планету совсем новый аппарат. Он получил имя InSight. Его приземления ждали по всему земному шару, ведь только половина межпланетных миссий завершались удачно.
От чертежа до запуска
Проект появился на свет в 2011 году. Победив в конкурсе, Инсайт получил грант на разработку. Его стоимость не превышает 480 миллионов долларов. С учетом запуска ракеты-носителя стоимость вырастает до 630 миллионов, что все равно сравнительно невелико для межпланетного исследования.
Все объекты солнечной системы движутся вокруг нашей звезды, тем более не постоянно их положение друг относительно друга. Оптимальный момент для запуска зонда на Марс наступает, когда вылетевшая ракета пересечет его траекторию через шесть с половиной месяцев. Ровно столько времени должно потребоваться небесному телу, чтобы добраться до точки встречи. Иначе запускаемый корабль разминется с ней. Подходящее время называется окном запуска и появляется примерно раз в два года
Дату запуска назначили на март 2016 года, но той весной Инсайт так и не отправился в путь. В последний момент была выявлена неполадка при испытаниях вакуумной камеры сейсмометра. Весь проект задумывался ради доставки этого высокоточного прибора, поэтому отправить миссию без него было нельзя. Устранить проблему в срок не удалось, и окно запуска закрылось. Следующее окно открывалось только в мае 2018. Запуск Инсайта пришлось перенести на два года, однако 5 мая 2018 он состоялся. Ракета-носитель Atlas V 401 с космическим модулем на борту стартовала с базы Ванденберг в 14:05 по мск.
Траектория и скорость полёта
Наименьшее возможное расстояние между Землей и ее соседом составляет 55 миллионов километров. Интуитивно, кажется, что, если поймать такой момент, то кратчайший путь будет обеспечен. Однако в реальности траектория полета корабля к Марсу является вовсе не прямой, а сложной гиперболой. Расчет точной траектории его движения крайне сложен. Нужно учитывать и силу притяжения солнца, и то, что изначальный вектор скорости заимствуется кораблем у Земли, и то, что красная звезда тоже не стоит на месте.
Сколько при этом придется лететь до красной планеты, зависит от выбранной траектории. И не только от нее, но и от возможностей самого межпланетного корабля. Один маршрут приведет к ней за девять месяцев. Другой доставит туда всего за шесть – семь, но затраты топлива будут куда больше. InSight летел по траектории второго типа.
Он достиг цели в ноябре 2018 года. Ему пришлось пролететь расстояние в 484 миллиона километров. Его скорость составляла 10000 км/ч. За более чем полгода своего путешествия аппарат облетел почти половину пути вокруг солнца.
За все это время космический модуль корректировал скорость всего шесть раз, включая двигатели на считанные секунды. Шесть с половиной месяцев – столько времени ценные приборы бездействовали, ожидая прибытия. Но и здесь специалисты из НАСА не сидели, сложа руки. Связь с кораблем не прерывалась, и уже за первую половину полета были протестированы все системы Инсайта, включая сейсмограф.
Круизный был отброшен всего за несколько часов до вхождения зонда в атмосферу. Спускаемый модуль отделился от межпланетного корпуса и начал свободное падение.
Подготовка и посадка
С этого момента начался самый сложный и волнительный этап. Космический модуль готовился к посадке на Марс. Ему предстояло сбросить скорость с 10000 до 8 км/ч. Большинство неудавшихся миссий провалились из-за того, что спускаемому устройству не удалось вовремя затормозить. Поэтому за посадкой на Марс InSight наблюдали с волнением большим, чем за запуском ракеты с ним с Земли.
Место приземления миссии выбиралось заранее и очень тщательно. Основным критерием стала безопасность. Чтобы Инсайт не перевернулся, не упал на бок и не покатился, площадка должна быть ровной и без камней. Кроме того, чем ниже будет местность, тем больше времени будет на торможение в атмосфере и тем выше шанс успешного спуска. Так же обязательно, чтобы зонд находился рядом с экватором, где достаточно света для работы его солнечных панелей. Из всех кандидатов место было выбрано с помощью чувствительной камеры орбитального аппарата Mars. Однако в последние дни полета это место корректировалось еще дважды и в результате сместилось еще на 17 километров. Инсайт совершил посадку на Марсе на равнине Элизий, неподалеку от места работы марсохода Кьюриосити.
Приземление космического аппарата на поверхность другой планеты сопряжено со многими трудностями. Главная из них заключается в том, что управлять действиями спускаемого модуля нет никакой возможности. Сигнал будет идти от него до Земли и обратно несколько часов, в то время как приземление должно занять всего лишь шесть минут. В это время Инсайт был предоставлен самому себе и мог полагаться только на показания своих собственных датчиков. Специалистам оставалось только наблюдать, с волнением ожидая результата. Это были шесть минут ужаса, как окрестили их в Центре Управления Полётами НАСА.
Технологию спуска Инсайт позаимствовал у космического модуля Феникс, который также успешно совершил посадку на Марсе. Отделившись от межпланетного корпуса, InSight начал падать под углом 12°. Если бы угол был больше, он не успел бы затормозить, а если меньше, то мог бы просто отскочить от атмосферы. Трение о воздух и пыль погасило 90% его скорости, раскалив защитный экран до 1500°C. После того, как скорость упала до 1,5 тысячи километров в час, InSight раскрыл сверхзвуковой парашют. А через несколько секунд отстрелил защитный экран, мешающий аппарату выпустить опоры и приземлиться.
Спускаясь на парашюте, зонд уменьшил свою скорость еще в десять раз. Наконец, Инсайт отделил его и включил ракетные двигатели. В первую очередь он сместился в бок, чтобы при приземлении его не накрыло своим же парашютом. Остаток пути умная машина тормозила на реактивной тяге, с помощью радара проверяя, какого оставшееся расстояние до поверхности. Наконец, почувствовав столкновение с ней, он сразу отключил двигатели. InSight приземлился успешно точно в 22:53 мск. 26 ноября 2018 года. Совершив посадку, он раскрыл солнечные панели и переслал на Землю фотографию поверхности красной планеты.
Космический корабль MarCO
Помимо космического модуля, в миссии участвовали сразу два кубсата. Это маленькие модульные спутники, по форме напоминающие кубы и весящие не больше нескольких килограмм. Ракета-носитель Atlas V 401 вывела их с земной орбиты вместе с Инсайтом, но дальнейший путь до цели они проделали сами, двигаясь рядом с массивным модулем. Они получили названия Mars Cube One A и B, сокращенно MarCO.
Оба спутника успешно достигли Марса, но выйти на его орбиту не смогли из-за отсутствия достаточно мощных двигателей. Тем не менее, они успели помочь в спуске Инсайту, получая от него информацию напрямую и передавая ее затем на Землю. Это необходимо, поскольку при резком спуске устройство подвергается большим нагрузкам и не может иметь хорошей связи с крайне удалённым Центром Управления Полетами. Поэтому, например, так малоизвестно о причинах, из-за которых разбились другие миссии. А вот с находящимся рядом спутником, спускаемый аппарат может иметь достаточно хорошую связь.
Трансляция
Во время последнего этапа приземления НАСА вело прямую трансляцию из Центра Управления Полетами. Хотя изображения самого зонда не было, голос из-за кадра рассказывал, как Инсайт готовится совершить мягкую посадку на красную планету. Тысячи людей со всего земного шара ожидали результатов с волнением не меньшим, чем работники миссии. После подтверждения того, что аппарат успешно приземлился, сотрудники ЦУП разразились аплодисментами. Услышать, как отсчитываются оставшиеся до поверхности метры можно не только онлайн, но и в записи, зайдя на канал НАСА в twitch или YouTube.
Самый сложный этап уже прошел, но миссия InSight только началась. Он будет собирать информацию о подземных толчках на Марсе в течение следующих двух лет. А пока устройству удалось записать, как марсианский ветер шелестит его солнечными панелями. Благодаря подобным миссиям, сегодня можно наблюдать, как человек становится ещё на шаг ближе к красной планете.