Двадцать лет на орбите: марсианские тайны, которые раскрыл зонд «Марс Одиссей»

1В закладки

В 2001 году инженеры NASA отправили к Марсу зонд, которому было суждено изменить представление учёных о Красной планете. Mars Odyssey («Марс Одиссей») – аппарат размером с половину легкового автомобиля* – показал, что Марс вовсе не сухой мир, как полагали многие исследователи, и что под поверхностью планеты скрываются залежи водяного льда. Вода, как известно, один из необходимых элементов для возникновения и поддержания жизни.

Фото: NASA / Mars Odyssey в представлении художника

Области с залежами водяного льда — не единственное открытие Mars Odyssey. Благодаря данным зонда учёные составили первую карту распределения на марсианской поверхности минералов и химических элементов, а также узнали, что радиация на низкой орбите Марса в два раза выше, чем на низкой околоземной орбите**. Это важная информация для учёных – её будут учитывать в проектах колонизации Красной планеты.

В 2021 году Mars Odyssey продолжает работать на марсианской орбите. Правда, за двадцать лет зонд немного “потрепался”. Сперва солнечные вспышки вывели из строя один из приборов аппарата, а после станция потеряла один из четырёх гироскопов, которые вместе с двигателями поддерживают и регулируют ориентацию корабля в космическом пространстве. Однако технические проблемы не мешают Mars Odyssey продолжать передавать ценные данные на Землю.

Давайте поближе познакомимся с американским космическим кораблем, его открытиями и посмотрим на некоторые снимки поверхности Марса, которые зонд сделал за время своих наблюдений.

Научные приборы зонда и его открытия

Прежде чем продолжить, стоит сказать пару слов о том, для чего вообще создавался Mars Odyssey. При помощи новой космической станции специалисты хотели найти хоть какие-то намёки на следы жизни на Марсе, познакомиться поближе с химией и геологией планеты, оценить уровень радиации, чтобы понять, к чему нужно будет готовить будущих колонистов.

На борт зонда инженеры установили три основных научных инструмента и несколько вспомогательных. Последние не так важны для нашего материала, поскольку их основная цель не сбор информации, а поддержание “жизнедеятельности” летающего робота.

Вот три основных научных инструмента:

— THEMIS (Thermal Emission Imaging System) — бортовой прибор, который помогает узнать, как на марсианской поверхности распределены минералы. THEMIS сканирует марсианский ландшафт и “ловит” отражённый от минералов видимый и инфракрасный свет. Различные типы геологических материалов отражают излучение с определённой длиной волны. На основе этого составляется карта их распределения на поверхности. Данные прибора помогают учёным понять, как минералогия планеты связана с формами рельефа.

Фото: NASA / Мозаика, составленная из 500 снимков, сделанных THEMIS. Это Долины Маринер — гигантская система каньонов на Красной планете

Ещё THEMIS может вести фотосъёмку в инфракрасном и видимом диапазонах. В 2010 году учёные объединили около 21 000 снимков, сделанных камерами THEMIS, чтобы создать самую точную на сегодняшний день карту Марса. Эта карта даёт исследователям представления о физической структуре марсианской поверхности, и без неё не обходится ни одно геологическое исследование, проводимое марсоходами.

Научный инструмент нашёл на склоне потухшего марсианского вулкана Arsia Mons (Гора Арсия) семь входов в пещеры. Эти марсианские гроты, вероятно, образовались по естественным причинам миллионы лет назад, возможно, в результате извержения или какого-то подповерхностного напряжения вблизи вулкана. Учёные отмечают, что из-за экстремальных высот эти пещеры едва ли могут служить прибежищем для каких-либо форм жизни. Скорее всего, они не подойдут и для потенциальных баз колонистов. Однако открытие THEMIS побуждает учёных продолжать поиски гротов, расположенных в низинах, и лавовых труб — наиболее пригодных мест для постройки жилищ астронавтов (космонавтов), которые через сотни лет будут работать на Красной планете. Кстати, что такое лавовые трубы и зачем их ищут учёные, вы можете прочитать в нашем материале.

Фото: NASA / Семь входов в пещеры, которые обнаружил инструмент THEMIS

— GRS (Gamma Ray Spectrometer) — второй инструмент, установленный на борту Mars Odyssey. Он представляет собой комбинацию приборов: гамма-спектрометра и двух нейтронных детекторов. Основная задача GRS — определить химический состав породообразующих элементов в приповерхностном слое Марса и составить карты распределения этих химических элементов. Карты позволяют учёным узнавать о происхождении различных областей планеты и их эволюции, а также о вулканических регионах и областях вечной мерзлоты.

Инструмент проводит исследования путём измерения вторичного гамма-излучения, которое генерируют ядра элементов во время их взаимодействия с нейтронами. У каждого ядра есть свой уникальный спектр линий в гамма-диапазоне, поэтому GRS позволяет выявить конкретный химический элемент в исследуемом образце.

Разберёмся подробнее. У Марса есть очень тонкая атмосфера и слабое магнитное поле. Они плохо защищают поверхность от галактических и солнечных космических лучей, поэтому те спокойно добираются до неё и с ней взаимодействуют. Под воздействием этих лучей на глубине до трёх метров образуются быстрые вторичные нейтроны, которые затем “поднимаются” на поверхность, вступая в контакт с веществом (химическими элементами), находящимся в грунте. Ядра этих химических элементов связываются с нейтронами и в результате реакции производится энергия в виде гамма-лучей, которую улавливает и изучает инструмент GRS.

Фото: NASA / Тёмно-синим цветом на этой карте показаны области, где инструмент GRS обнаружил подповерхностный водяной лёд. Залежи могут находиться на глубине от 1 до 3 метров. Зелёные, жёлтые и красные области — это регионы, наименее обогащённые водородом.

Инструмент может измерять соотношение потоков двух видов нейтронов (быстрых и тепловых), и таким образом вычислять содержание водорода в поверхностном слое планеты, что, в свою очередь, помогает находить воду. Если прибор обнаруживает в какой-либо области дефицит быстрых нейтронов (или наоборот, сильный поток тепловых), то это указывает на присутствие в этой области воды или льда. Так в 2002 году Mars Odyssey обнаружил районы с залежами водяного льда.

Третий инструмент — MARIE (Mars Radiation Environment Experiment). Это спектрометр энергичных частиц: аппаратура по измерению радиационной обстановки на марсианской орбите. Прибор вышел из строя в 2003 году – его компьютерный чип повредил поток ионизированных частиц во время сильных солнечных вспышек. MARIE должен был определить ожидаемые дозы радиации, которые могут получить будущие колонисты на пути к Марсу и на его поверхности. Эту задачу он успел выполнить.

Фото: NASA / Марсианский кратер Баколор, диаметром 21 км. Это составное изображение – оно составлено из снимков, сделанных камерами прибора THEMIS в период с сентября 2002 по октябрь 2005 г.

Спектрометру удалось обнаружить, что уровень облучения, который потенциально может получить астронавт на марсианской орбите, в два-три раза выше, чем получают космонавты внутри Международной космической станции. Поясним: дозы поглощённой человеком радиации измеряются в миллизивертах (мЗв). Безопасная доза для человека составляет до 10 мЗв/год. На борту МКС космонавт получает до 220 мЗв/год, при этом за всю карьеру космонавт не должен получить больше 1 тыс. мЗв. Согласно данным MARIE, радиационный фон на орбите вокруг Марса составляет 400-500 мЗв/год, но в случае солнечных вспышек этот показатель будет в сто раз выше. Что же касается самой марсианской поверхности, то по данным MARIE, человек в скафандре будет получать уровень облучения, сопоставимый с уровнем облучения на МКС. Этот показатель ниже, чем на орбите из-за наличия у Марса тонкой атмосферы и слабого магнитного поля.

Радиация — ещё одна проблема, которую должны решить учёные, прежде чем отправить людей на Марс.

Что ждёт «Марс Одиссей» в будущем

Помимо научных исследований, Mars Odyssey выполняет роль ретранслятора — служит “информационным мостом” между марсоходом Curiosity, посадочным аппаратом InSight и Землёй.

В 2016 году специалисты NASA сообщили, что зонд сможет работать на орбите Марса как минимум до 2025 года. По их расчётам, топлива должно хватить ещё на 4-5 лет. Однако в 2020 году стало известно, что космическая станция может закончить свою марсианскую эпопею гораздо раньше. В феврале прошлого года Белый дом представил проект бюджета на 2021 год, один из пунктов которого гласит, что финансирование миссии «Марс Одиссей» должно быть урезано с 11,5 до примерно 1 миллиона долларов. Этих денег не хватит на зарплаты сотрудникам программы и на обслуживание корабля. Иными словами, миссия «Марс Одиссей», скорее всего, закончится в этом году.

Зонд Mars Odyssey — рекордсмен. Он установил рекорд по продолжительности исследования Марса и считается самым долгоживущим космическим аппаратом из всех, отправленных к Красной планете.

*размер в стартовом положении, без учета солнечных батарей, с ними же габариты аппарата увеличиваются в два раза.

** Низкая марсианская орбита имеет высоту над поверхностью планеты, по разным данным, в диапазоне от 250 км до 40 000-56 000 км. Низкая околоземная орбита — от 160 км до 2 000 км.

Материал подготовил редактор интернет-издания «Северный маяк» Игорь Байдов.

Оригинал статьи взят с нашего канала

Читайте нас в Telegram и на Яндекс Дзен

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

22
Войдите, чтобы видеть ещё 13 комментариев, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Показать скрытые комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
If you were unable to log in, try this link.