Sojourner: перший марсохід NASA

Хоча за сучасними стандартами марсохід був доволі простим роботом, він торував шлях для наступних 26 років дослідження марсіанської поверхні.

Коли ви чуєте слово «марсохід», ви, напевно, уявляєте собі один із сучасних марсоходів, таких як Perseverance або Curiosity  апарати, які оснащені камерами, лазерними системами оцінки навколишнього рельєфу: такі собі атомні машини-монстри з колесами завбільшки з бочку, що наполегливо мчать Марсом в пошуках незвичного каміння й пилу наче пустельні краулери джав із всесвіту «Зоряних війн». Або, якщо ви трохи старші, ви можете уявити їхніх попередників: менших двійнят, які живилися від сонячних батарей: Spirit і Opportunity, що гасали Барсумом (планета з творів американського письменника Едгара Райса Барроуза), як цуценята лабрадора на пляжі, перестрибуючи з кратера в кратер і долаючи більше пагорбів, ніж великий старий герцог Йоркський.

Але жоден з них не був би побудований, якби не дивовижний успіх набагато меншого, значно простішого марсохода Sojourner, який здійснив посадку на Марс 26 років тому. Не набагато більший за мікрохвильову піч, цей апарат здійснив хвацьку посадку в коконі з надувних подушок – драматичний і ризикований крок у порівнянні з ракетними установками, які використовували для посадки на Червону планету «Вікінги» двома десятиліттями раніше.

Sojourner не просто вижив на Марсі, його робота принесла безліч результатів, зокрема він проводив корисні наукові дослідження та надсилав дивовижні знімки ще задовго до запланованого завершення місії. Sojourner проклав шлях високотехнологічним марсоходам, які зараз пересуваються Марсом, так само як «Райт Флаєр» відкрив повітря для винищувачів і авіалайнерів, які сьогодні розсікають небо над Землею.

Sojourner: історія

Молоді ентузіасти космосу можуть знати про Sojourner завдяки епізодичній ролі марсохода у фільмі «Марсіанин» 2015 року. Хоча те, як марсохід слідував за Марком Уотні по базі, наче домашній пес, виглядало так само нереалістично, як і пилова буря у фільмі, це було мило, і це лише одна з багатьох речей, за які ми пробачаємо цей фільм.

Але яка ж справжня історія Sojourner? Запущений 4 грудня 1996 року на борту ракети Delta II, Sojourner був частиною місії Mars Pathfinder: малобюджетної програми з відправлення на Марс посадкового модуля і невеликого марсохода, щоб з’ясувати, чи можливо там взагалі керувати колісним транспортним засобом.

І Sojourner, безумовно, був маленьким. Вагою всього 15,6 кілограма і розміром лише 30 сантиметрів заввишки й 65 сантиметрів завдовжки, він міг би легко поміститися на кухонному столі. Але, попри свій мініатюрний розмір, перед маленьким Sojourner стояли амбітні цілі.

Він був оснащений передньою і задньою камерами та різноманітними інструментами, призначеними для проведення нечисленних, але цінних наукових досліджень. Альфа-протонний рентгенівський спектрометр (APXS) був його головним науковим інструментом. Він складався з трьох різних спектрометрів і завдяки цьому вченим вдалося проаналізувати каміння і пил, які траплялися на шляху марсохода. Головка датчика APXS була встановлена на невеликій роботизованій руці, яку можна було направити й притиснути до каміння або ґрунту, як собака притискає ніс до землі, щоб краще вловити запахи, які там приховані.

Пара монохромних камер Kodak KAI-0371, спрямованих вперед, виконували роль очей марсохода. Вони фільмували топографію місцевості й записували чорно-білі карти поверхні. Чудові кольорові зображення, які Sojourner надіслав назад – і які стали найбільш відомими – були зроблені єдиною камерою KAI-037M, розташованою позаду апарата.

Однак найяскравішою особливістю Sojourner був його плаский верх, де конструктори розмістили сонячну панель металево-синього кольору, що робило марсохід схожим на гігантського жука, а також шість маленьких шипастих коліс, тож він виглядав так, наче виїхав зі знімального майданчика «Війни роботів» (фільм Paramount Pictures 1993 року).

Оскільки ця місія була в усіх сеансах новаторською, надії на те, що Sojourner виконає поставлені завдання, були не надто високими. Багато науковців місії вважали, що якщо він і запрацює, то не надовго, і марсохід загине, проїхавши кілька десятків метрів за сім марсіанських днів (солів) – зрештою, саме стільки тривала запланована тривалість місії. Але після вдалої посадки на поверхню Червоної планети 4 липня 1997 року Sojourner перевершив усі очікування й пропрацював більш ніж у 10 разів довше, ніж очікувалося.

Спусковий апарат Mars Pathfinder приземлився в районі під назвою Ares Vallis – який, до речі, зовсім не схожий на місце, звідки Уотні відкопує марсохід у фільмі «Марсіанин». Ares Vallis – це, по суті, висохлі залишки величезного каналу, висіченого в марсіанській поверхні бурхливими повенями мільярди років тому.

На перших знімках, отриманих Pathfinder, вчені побачили оранжево-коричневий ландшафт, всипаний валунами, деякі з яких були досить великими й майже всі мали сліди падіння, тріщин і відколів, спричинених повенями, що колись прокотилися долиною. Ці знімки викликали сенсацію й тому, що Pathfinder був однією з перших справжніх космічних місій епохи Інтернету. Коли NASA почало щоденно публікувати знімки, інтерес до них був настільки великий, що тоді ще молодий інтернет просто не витримав навантаження. Люди по всьому світу переглядали й завантажували знімки, щойно вони з’являлися. Місія набула неймовірного суспільного резонансу й засвідчила, що в суспільстві існує величезний апетит до «живих» зображень, надісланих з далеких світів.

Багато ентузіастів космосу, які завантажують необроблені зображення, надіслані Curiosity й Perseverance, щоб створювати красиві панорами й пейзажі (серед них і я), вперше почали займатися обробкою знімків саме через ці ранні світлини Sojourner.

Знімки марсохода, тоді й зараз

Знімки Sojourner стали абсолютною сенсацією того часу. Вони були настільки чіткими й контрастними, що здавалося, ніби можна перенестися прямо на Марс, просто поглянувши на екран. Цілком природно, що знімки Sojourner порівняно зі знімками, надісланими сучасними марсоходами, невеликі й мають надзвичайно низьку роздільну здатність. Знімки з Curiosity і Perseverance якісніші й кожен з них «важить» багато мегабайтів. Але все ж достатньо представити, що ці вже старі й зернисті знімки зробив марсохід під час свого вранішнього променаду за сотні тисяч кілометрів від тебе та їх цінність відразу зростає.

Здобутки марсохода

Sojourner дослідив і сфотографував багато цікавих скель, чимало яких отримали згодом кумедні назви від команди місії. Наприклад, скелю Йогі назвали за схожість з головою ведмедя, а поряд з нею були Поп-Тарт і Барнакль-Білл. Два пагорби на горизонті прозвали Твін Пікс, а вирізьблений вітром пиловий бархан неподалік від місця приземлення охрестили Русалчиною дюною.

Хоча Sojourner мав доволі обмежений набір наукових приладів порівняно з сучасними марсоходами-лабораторіями, вони все ж відкрили багато нового про Червону планету, а зібрані ними дані є корисними й сьогодні. Марсохід підтвердив прогнози й сподівання команди місії, що місце посадки буде вкрите різноманітними гірськими породами, принесеними туди давніми повенями. Деякі скелі, наприклад та сама Йогі, були вулканічного походження, інші були сформовані й обтесані лагідним, але невблаганним марсіанським вітром. Треті, мабуть, утворилися за участі рідкої води. Марсохід також підтвердив, що Ares Vallis колись був паводковим потоком, і зробив знімки пилових дюн між скелями.

Попри цінну наукову інформацію, яку отримали з численних знімків, зроблених Sojourner, найбільш популярними стали знімки самого марсохода, зроблені посадковим модулем Pathfinder. Конструктори встановили його фотокамеру на високу щоглу й така вигідна позиція подарувала нам цілу низку неймовірних світлин. На них видно, як марсохід поступово рухається між скелями й повсякчас наче допитливий цуцик «обнюхує» скелі своїм спектрометром. Порівняно зі знімками ультрависокої роздільної здатності, які зараз надсилає Perseverance, ці фотографії – не краще за знімки з одноразових фотокамер, але вони по-своєму дивовижні.

Sojourner протримався на Марсі 83 соли, і за цей час він проїхав відстань у майже 100 метрів.  Жодного разу він не віддалявся надто далеко від посадкового модуля Pathfinder, який слугував ретрансляційною станцією для сигналів, що надходили із Землі та відправлялися назад. Хоча камери Pathfinder були недосконалими порівняно навіть з найгіршими камерами, встановленими на Curiosity й Perseverance, вони все ж цілком підходили для роботи. Завдяки об’єктивам для зйомки великим планом, функціям масштабування і численним кольоровим фільтрам вони також зібрали багато даних. Pathfinder також став марсіанською «метеостанцією», вимірюючи вітер, температуру і тиск повітря на поверхні.

Можливо, найважливіше досягнення Pathfinder і Sojourner – це те, що вони довели, що на Марс можна посадити марсохід і керувати ним. Все працювало. Подушки безпеки надулися і захистили апарати, коли вони підстрибували й тряслися по кам’янистій марсіанській поверхні. Sojourner скотився з рампи й самостійно поїхав поверхнею, не з’єднаний з Pathfinder жодними тросами чи електричними кабелями. І марсохід, і спусковий апарат продовжували займатися цінними науковими дослідженнями, передаючи зображення і дані назад вченим на Землю – дані, які накопичувалися цілих 26 років.

Шана минулому

Важко точно визначити місце останньої зупинки Sojourner. Хоча марсохід востаннє помітили на знімках на відстані 13 метрів від Pathfinder, він продовжував рухатись і пізніше. У грудні 2006 року камера HiRISE на орбітальному апараті Mars Reconnaissance Orbiter відзняла місце посадки Pathfinder у високій роздільній здатності. На знімках можна розгледіти спусковий апарат і навколишню місцевість, а також скупчення пікселів, яке можливо і є марсоходом Sojourner, але можливо це просто купа каміння. На знімках також помітний якийсь об’єкт на відстані близько 6 метрів від Pathfinder, але незрозуміло, що це таке. Можливо, Sojourner таки дістався до борту Pathfinder і навіки залишився там, як вірний друг, аж до останнього сходу сонця. На жаль, ми можемо ніколи цього не дізнатися – принаймні, до тих пір, поки люди не відвідають цю територію, якщо вони коли-небудь там побувають.

Sojourner здебільшого зник з пам’яті широкої громадськості, але він залишив глибокий слід у пам’яті співробітників NASA й проклав шлях усім наступним марсоходам. Під час складання Perseverance інженери встановили на його шасі довгу темну табличку. На ній були викарбувані силуети марсоходів, які подорожували Марсом до нього. Позаду Perseverance – Curiosity, далі – Spirit і Opportunity. А на самому початку ряду, торуючи шлях для них усіх, стоїть Sojourner.

Майже легендарний

Можливо, Sojourner і був першим марсоходом, який ступив на Марс, але за чверть століття до цього Радянський Союз відправив на Червону планету перші марсоходи в рамках місій «Марс-2» і «Марс-3».

Ці «протомарсоходи» ПроП-М не були схожі на марсоходи, якими ми їх уявляємо сьогодні. Вони були крихітними, розміром з велику книгу у твердій обкладинці, і важили заледве 5 кілограмів. По суті, це були маленькі квадратні коробки з широкими пласкими лижами замість коліс, які мали спускатися з посадкових апаратів, прикріплені до кінця маленької розкладної драбини довжиною 1,8 метра. Марсоходи мали б рухатися навколо посадкових платформ з максимальною швидкістю 1 метр на годину, прикріплені до 15-метровим тросом до головного апарату.

На жаль, жоден з марсоходів так і не запрацював. Перший зруйнувався під час невдалої посадки «Марс-2» 27 листопада 1971 року. Через місяць «Марс-3» сів на поверхню неушкодженим, але перестав виходити на зв’язок із Землею менш ніж через пів хвилини після приземлення, тому він так і не спустив свій марсохід на поверхню.

Майбутні марсіанські археологи, можливо, одного дня знайдуть ПроП-М, звислим на кінці драбини посадкового модуля, лише за кілька сантиметрів над камінням і пилом, по якому він мав би крокувати.

За авторством Стюарта Аткінсона

Опубліковано: 4 липня 2023 р.

Оригінал