Начиная с середины ХХ века, исследование космоса человеком вышло на новый уровень. Стремительное технологическое развитие позволило запускать исследовательские аппараты в космос. Один из типов таких аппаратов – планетоходы, которые в свою очередь разделяются на несколько подвидов: луноходы и марсоходы. Марсоходы – это аппараты, предназначенные для исследования планеты Марс. Они умеют передвигаться по поверхности, собирать анализы почвы и камней, а также делать фотографии. Один таких аппаратов получивший наибольшую известность – марсоход Curiosity.

За всю историю изучения Марса, успешно приземлились четыре исследовательских аппарата. В настоящее время только двое из них продолжают работу.

Первые запуски

Первый полноценный марсоход сконструировали в СССР в 1971 году. Назывался он «прибором оценки проходимости – Марс», сокращенно – ПрОП-М. Первая попытка запуска состоялась в ноябре 1971 года. Межпланетная станция Марс-2 должна была спустить марсоход на поверхность планеты. Из-за ошибки в работе аппаратуры плавной посадки не получилось. Угол спуска марсохода оказался слишком резким, парашютная система не выдержала. Аппарат разбился о поверхность планеты.

Параллельно с Марсом-2 была запущена межпланетная система Марс-3, сблизившаяся с красной планетой несколькими неделями позже. Марс-3 также должен был доставить марсоход ПрОП-М. В этот раз посадка вышла более удачной. Аппарат успешно приземлился на поверхность и успел передать на Землю нечеткое изображение местности. Однако через 14 секунд связь с марсоходом была прервана навсегда. До сих пор нет единого мнения насчет того, что с ним случилось. Наиболее популярные гипотезы говорят о попадании в пылевую бурю, повредившую систему аппарата.

ПрОП-М с Марса-3 стал первым в истории искусственным аппаратом, удачно спустившимся на поверхность Марса. Этот марсоход также отличился наличием уникальной системы передвижения – лыж. Такой необычный выбор был сделан из-за слабо изученной поверхности Марса.

Успешные миссии на поверхности Марса

Соджорнер

Первая полностью успешная марсоходная миссия состоялась только в 1997 году. Это была часть американской программы «Марс Патфайндер». Целью программы стала доставка и спуск марсохода «Соджорнер» на поверхность красной планеты. Посадка вышла не слишком мягкой – после сильного столкновения с поверхностью, марсоход несколько раз отскакивал от нее, прежде чем остановиться. Несмотря на все опасения, аппарат не получил серьезных повреждений и был полностью готов к работе. Однако появилась проблема со связью Патфайндера с космической сетью NASA. Но и тут все обошлось – связь была налажена уже через сутки, и марсоход приступил к выполнению своих целей.

Соджорнер должен был выполнить следующие задачи:

Провести анализ пород
Сделать фотоснимки по указанным координатам
Исследовать состав атмосферы

Компьютер аппарата работал без операционной системы и имел весьма скромные характеристики:

Процессор Intel 80C85
Оперативная память 512 кБайт
Перезаписываемая память 186 кБайт

Этого хватало для выполнения всех поставленных задач. Связь с Землей марсоходу обеспечивала антенна, транслирующая сигнал к орбитальной станцией, имевший прямую связь с научным центром NASA.

Энергию для работы марсоход черпал из солнечных батарей, установленных на его поверхности. Вместительность батарей позволяла ему работать в течение нескольких часов даже ночью.

Марсоход Соджорнер имел 3 камеры. Две из них использовались для создания широких панорамных снимков. Всего аппарат сделал более 500 фотографий поверхности.

Анализ почвы проведенный Соджорнером показал, что Марс содержит химический состав близкий к земному. Исследование камней подтвердило теорию ученых о высокой вулканической активности в далеком прошлом.

Миссия Соджорнера была рассчитана на 7 дней, с возможным продлением до 30 в случае успеха. Однако марсоход превзошел все ожидания, оставаясь в рабочем состоянии 83 дня. До выхода из строя Соджорнера, расстояние, пройденное марсоходом составило 100 метров.

Любопытный факт – на программу Mars Pathfinder были выделены сравнительно невысокие средства, но она стала успешной. При этом ранние и более высокобюджетные проекты потерпели сокрушительный провал.

Mars Exploration Rover

После успеха Патфайндера, НАСА принялись за подготовку новой и более масштабной миссии на Марсе. Новая космическая программа получила название MER, что расшифровывается как Mars Exploration Rover. 2 новых марсохода получили названия «Спирит» и «Оппортьюнити». В январе 2004 года оба марсохода были успешно доставлены на планету. Это стало первым случаем, когда удалось мягко приземлить планетоходы. Мягкая посадка была обеспечена новыми инженерными решениями:

Увеличенный парашют
Подушки безопасности из прочного синтетического материала
Вспомогательные ракетные двигатели для замедления скорости приземления

Аппараты были доставлены в разные районы Марса. Их главной задачей стало изучение осадочных пород в кратерах. Марсоходы должны были проводить анализ и классификацию минералов. На основании полученных результатов, ученые смогли оценить вероятность существования жизни на Марсе, которая оказалась неоднозначной. Каналы на поверхности планеты указывают на наличие в них воды в прошлом, а анализ почвы имеет близкий химический состав к земному. Химический анализ одного из камней стал первым полноценным доказательством существования воды на Марсе. Отталкиваясь от этих открытий, самой популярной гипотезой стала теория о существовании жизни на Марсе миллионы лет назад, которая была уничтожена в результате высокой тектонической активности на планете.

Аппараты полностью идентичные по конструкции друг с другом.

Как и Солджорнер, питание марсоходам обеспечивают солнечные батареи. В этот раз их конструкция была усовершенствована и выполнена в ячеистом стиле. Такой подход повышает отказоустойчивость системы. Если из строя выйдет одна или несколько ячеек, то остальные будут продолжать свою работу. Емкость самих батарей была также увеличена. Теперь марсоходы могли выполнять продолжительную работу в пасмурную погоду и ночью.

Камеры марсоходов программы MER способны делать самые качественные снимки Марса. По качеству их не превзошел даже более поздний аппарат Curiosity. Камеры способны делать стереоснимки с углом зрения в 360 градусов. Эта особенность позволила марсоходам автоматически создавать карты поверхности планеты.

Еще одной инновацией стали камеры избегания опасности, получившие название Hazcam. Компьютер с их помощью может автоматически избегать потенциально опасных зон на планете.

Предполагаемая продолжительность работы обоих аппаратов составляла 90 суток. Но марсоходы превысили все ожидания в десятки раз. «Spirit» проработал 6 лет. В 2009 году он застрял в песчаной дюне и через год уже не смог выходить на связь. Его близнец марсоход «Opportunity» вовсе побил все рекорды. В 2007 году попав в пылевой шторм, он потерял связь с Землей. Но «Оппортьюнити» вышел на связь уже через сутки. По состоянию на 2018 он все еще продолжает функционировать.

Curiosity

В 2011 году NASA осуществили запуск марсохода Curiosity. Спустя девять месяцев аппарат совершил успешную посадку на поверхность красной планеты.
Перед марсоходом Кьюриосити стоял ряд задач:

Подробное исследование климата Марса
Детальный анализ поверхности
Поиск следов возможного существования жизни на планете в прошлом
Выполнение подготовки высадки человека на Марс

Curiosity оборудован двумя компьютерами с одинаковыми характеристиками:
256 кБ ПЗУ
256 МБ DRAM
2 ГБ перезаписываемой памяти
Процессор RAD750
Операционная система VxWorks

Особенность установленного процессора – высокая устойчивость к радиации.
Установка двух компьютеров обусловлена возможным выходом из строя одного из них.
Компьютер автоматически следит за состоянием марсохода. Например, регулирует температуру аппарата, в зависимости от времени суток. Ночью температура Марса значительно падает и Curiosity включает самообогревание. Также, компьютер регулярно отправляет на Землю отчет о своем техническом состоянии. Более сложные функции, вроде взятия проб марсианских почв или фотографирования поверхности, задают операторы NASA.

Марсоход Curiosity оснащен большим количеством камер. Каждая камера предназначена для проведения разных исследований.

MastCam. Оптическая система состоит из двух камер. Из возможностей – съемка фотографий в разрешении 1600 х 1200 и съемка видео с разрешением 720р. Все красивые пейзажи Марса сделаны именно с нее.
MAHLI. Эта система расположена на так называемой руке-роботе Курьесити. Используется для получения микроскопических фотографий грунта.
MARDI. Эта камера снимала поверхность Марса во время спуска аппарата на поверхность. В дальнейшем не использовалась.
ChemCam. Инфракрасная камера. С помощью излучаемого лазера анализирует свет, исходящий с горных пород.
APXS. Система, создающая рентгеновские снимки. Они необходимы для более детального исследования состава пород.

Уже через месяц после посадки на Марс, марсоход Кьюриосити сделал значительное открытие. Были найдены следы древнего ручья. Анализ дна показал, что вода в нем текла примерно со скоростью 1 метр в час. Давно существовали гипотезы о наличии запасов льда под поверхностью Марса. Но открытие Curiosity окончательно доказывает, что раньше здесь была и жидкая вода на поверхности.

Кроме множества камер, марсоход Curiosity оснащен буром. После бурения поверхности планеты, частицы почвы попадают в специальный ковш, где подвергаются анализу. Подробное исследование образцов почвы позволило начать активную подготовку к отправке человека на Марс. Необходимость такого исследования заключается в замере радиации и возможном нахождении вредных испарений.

Неудачные миссии

Советский Союз принимал несколько попыток запуска своего марсохода на красную планету в начале семидесятых. В 1970 году были разработаны два проекта под кодовыми названиями «Марс-4НМ» и «Марс-5НМ». Это были тяжелые советские марсоходы, которые должны были быть доставлены на Марс ракетой H-1. Проекты были закрыты, так как ракета не прошла тестовые запуски. Всего было произведено 4 пуска, каждый из которых закончился пожаром и разрушением обшивки.

В 1998 NASA начали очередную разработку программы по исследованию Марса под названием «Mars Surveyor 98». В 1999 году состоялся запуск межпланетной станции и марсохода «Mars Climate Orbiter». Оба аппарата развалились войдя в атмосферу красной планеты. В неудаче проекта винят слабое финансирование и маленькие сроки.

Еще одной неудачей в исследовании Марса стал российский проект «Фобос-Грунт». Аппарат должен был собрать образцы грунта с Марса и его спутника Фобоса. Запуск состоялся в ноябре 2011 года. Из-за неполадок в двигательной системе, аппарату не хватило мощности покинуть земную орбиту, где он и остался. Через несколько месяцев «Фобос-Грунт» сгорел в плотных слоях атмосферы.

Новые миссии

В мае 2018 года к Марсу был запущен новый аппарат – InSight. Он стал частью программы Discovery. Цель миссии – изучение внутреннего строения Марса. За разработку программы отвечали те же люди, которые подготавливали операции Спирита, Оппортьюнити и Кьюриосити. В ноябре аппарат удачно сел на планируемое место посадки и приступил к выполнению задач.

Летом 2020 года Роскосмос планирует запуск аппарата «Экзомарс». Ракетный модуль должен доставить новый марсоход к 2021 году. Цель проекта – поиск следов существования жизни на Марсе.

В 2020 году НАСА планируют запустить очередной планетоход на Марс. Проект носит название «Марс-2020» и включает несколько революционных решений. К марсоходу будет прикреплен небольшой дрон, который сможет передвигаться по воздуху и получать доступ в места недоступные марсоходу. Также на устройство будут установлены микрофоны, что позволит впервые записать звук на Марсе.

Вы думаете, что самым современным автомобилем в мире является Bugatti Veyron? Или болиды Формулы-1? Ничего подобного! Несмотря на всю свою «крутизну», это все же обычные машины. Да, благодаря таким моделям, автопром делает постоянные маленькие шаги вперед. Но они не позволяют сделать огромного прыжка для всего человечества. А неуклюжее и довольно странное транспортное средство, под названием Curiosity, его осуществило! Ведь Curiosity ездит не по планете Земля. Это новейший марсоход, который на прошлой неделе не просто успешно «примарсился», но и начал передавать нам первые фотографии. А это значит, что один из самых сложных в истории всей космонавтики проектов увенчался успехом.

Создание нового марсохода заняло много времени. Конкурс на проект марсианского автомобиля был объявлен еще в апреле 2004 года. В итоге созданием марсохода занялись инженеры двух промышленных «монстров» Boeing и Lockheed Martin. Изначально предполагалось, что марсоход отправится в путь в 2009 году, однако из-за всевозможных проблем старт было решено перенести на 2011 год. Кстати, интересно, что название Curiosity (в переводе «Любопытство») было придумано… 12-летней школьницей по имени Клара Ма, которая выиграла специально организованный конкурс. Среди других потенциальных имен (возможно, они будут использованы в будущем) были: Wonder («Чудо»), Sunrise («Восход»), Adventure («Приключение»), Journey («Путешествие»), Pursuit («Стремление»), Vision («Видение»), Amelia и Perception («Восприятие»).

Среди всех планет Солнечной системы Марс (четвертая планета от Солнца) больше остальных похож на Землю (третья планета от Солнца). На Марсе существует атмосфера, которая, правда, состоит в основном из углекислого газа. Плюс к этому атмосфера очень разрежена. Но при этом температура на планете не такая уж и низкая, как может показаться. В среднем минус 50 градусов, но, скажем, на экваторе в полдень речь идет уже о плюс 20 градусах (но на полюсах зимой температура падает до минус 153).

Разумеется, Curiosity мало похож на привычные нам автомобили. На первый взгляд. И все же это настоящее транспортное средство, которое имеет колеса (их тут шесть), независимые подвески, двигатель, аккумулятор и так далее. Причем, если все предыдущие марсоходы были больше похожи на игрушки, то Curiosity даже по своим габаритам напоминает легковой автомобиль. Его длина около трех метров, а масса порядка 900 кг. Это в пять раз тяжелее предыдущих американских марсоходов Spirit и Opportunity.

В автомобильном мире тенденция такова, что каждое следующее поколение машины крупнее предыдущего. Это справедливо и для марсоходов: американский первенец Sojourner - самый маленький, а Curiosity - самый большой. Промежуточное положение занимает Opportunity.

И такие габариты заставили инженеров NASA разрабатывать принципиально новый способ посадки на далекую планету. Ведь, если раньше использовалась схема, при которой на твердую поверхность садилась платформа, с которой съезжал марсоход, то в случае с Curiosity стало понятно, что подобная платформа окажется слишком большой. Поэтому был придуман так называемый «небесный кран», благодаря которому Curiosity «примарсился» непосредственно на свои собственные колеса, - специальная реактивная платформа после отстрела парашюта зависла над Марсом, спустила Curiosity на специальных тросах (они затем были отрезаны) и отлетела в сторону. И новая схема посадки очень интересна. По словам экспертов NASA, она позволяет отправлять на Марс объекты, которые крупнее Curiosity. Гораздо крупнее.

Curiosity десантировался на Марс 6 августа этого года. Место посадки - 154-километровый кратер Гейла, в центре которого находится пик Эолида высотой 5 км. Считается, что когда-то кратер Гейла был морем. А это значит, что на его поверхности могли сохраниться разнообразные минералы. Предполагается, что к 10-му солу все десять главных инструментов Curiosity начнут функционировать. А к 30-му солу начнет работу двухметровая рука-манипулятор, которая станет собирать образцы грунта и отправлять их в минилаборатории для исследования. Что такое сол? Так называются марсианские сутки, которые длятся 24,66 земных часов. Кстати, год на Марсе длится 687 земных суток.

Если вы еще не поняли, о чем сейчас идет речь, то вот вам еще одна подсказка - главной задачей Curiosity является не столько изучение минералов и фотографирование Красной планеты. Целью Curiosity является… - внимание! - подготовка к освоению ее человеком! Да-да, это не шутка. Пока в NASA с опаской говорят о своих планах на будущее, но никто не сомневается, что следующей глобальной целью является высадка человека на Марс. Причем, не просто высадка, а создание на планете целой базы для работы на протяжении долгого времени (ведь только полет до Марса длится около 9 месяцев).

Марсоход Curiosity уже начал работу. Пока он еще не занялся исследованием грунта и поиском воды, однако первые фотографии Красной планеты уже получены. Curiosity оснащен несколькими камерами, которые позволяют не только делать фотографии, но и отвечают за ориентирование марсохода на планете, ищут препятствия и помогают разрабатывать маршрут.

Еще одной интересной особенностью Curiosity является «топливо» для двигателей. Раньше для подобных транспортных средств использовали солнечные батареи. Однако Curiosity слишком крупный и тяжелый (кстати, 900 кг - это его земная масса, на Марсе он весит 340 кг), и солнечных батарей ему просто бы не хватило. Именно поэтому для работы двигателей и разнообразного исследовательского оборудования на новом марсоходе используется энергия распада плутония-238, которой хватит для того, чтобы вырабатывать 2,5 кВт∙час тепловой энергии и 125 Вт электрической. В NASA говорят, что 4,5 килограммов плутония хватит на 14 лет работы (правда, американцы пока с осторожностью говорят о том, что Curiosity будет работать около двух лет - мол, дальше видно будет).

Одна из камер, под названием ChemCam, предназначена для работы со специальным лазером, который при помощи луча испаряет вещества, которые находятся на планете. ChemCam по спектру излучения определяет химический состав этих веществ.

Что даст автомобиль, под названием Curiosity, нам? Пока ничего. На данный момент, это не более чем чистая наука. Однако - и можете в этом не сомневаться - именно такие проекты как Curiosity позволяют человечеству развиваться и придумывать что-то новое. Несмотря на всю свою кажущуюся скромность, Curiosity можно поставить на одну планку с такими величайшими достижениями человечества, как полет Гагарина или высадка человека на Луну.

Автопарк Марса

Первым небесным объектом, куда человеку удалось отправить самоходное транспортное средство, стал естественный спутник Земли. Речь идет о «Луноходе-1», который был создан советскими учёными. На поверхность Луны межпланетная станция доставила планетоход 10 ноября 1970 года, причём, управляли восьмиколёсной машиной с Земли пятеро (!) человек: командир, водитель, оператор антенны, штурман и бортинженер. Что представлял собой луноход? Фактически автомобиль! Масса - 900 кг, длина шасси - 2215 мм, ширина колеи - 1600 мм, диаметр колёс - больше полуметра, а максимальная скорость движения по лунной поверхности составляла 4 км/ч.

«Луноход-1» катался по спутнику Земли до 30 сентября 1971 года, а его «сменщик», «Луноход-2», исследовал Луну с 15 января по 4 июня 1973-го.

Интересно, что и на поверхность Марса первым высадился тоже советский планетоход! Машина со сложным названием «Прибор оценки проходимости - Марс» (сокращённо - ПрОП-М) достиг Красной планеты 27 ноября 1971 года, однако свою миссию провалил: спускаемый аппарат разбился при посадке… Причём, попытка повторно высадиться на четвёртую планету от Солнца была предпринята совсем скоро, 2 декабря, но учёных подвела… погода. Аппарат успел отработать только 20 секунд, после чего хитроумную технику уничтожила пылевая буря.

Советские марсоходы (их было два) свою миссию не выполнили, после чего программа по освоению Марса была приостановлена.

Советский марсоход выглядел как компактная коробочка (габариты - 25 см х 22 см х 4 см), которая ориентировалась благодаря датчикам (аппарат самостоятельно определял, с какой стороны находится препятствие) и шагала (!) по поверхности при помощи пары лыж. Но двигался планетоход неспешно, со скоростью 1 м/ч, а после каждого пройденного метра останавливался, чтобы получить команду из Центра управления. Отметим, что команды поступали не самому прибору, а спускаемому аппарату, с которым «исследователь» соединялся 15-метровым кабелем.

Малыш Sojourner (масса во время операции на Марсе - 10,6 кг, длина - 65 см) исследует свой первый - на поверхности Красной планеты - камень.

После неудачных попыток СССР в освоении Марса земляне взяли тайм-аут, и следующий планетоход высадился на грунт небесного тела только 4 июля 1997 года. России на этот момент было не до масштабных космических программ, поэтому эстафету приняли американцы: штатовский Sojourner (в честь Трут Соджорнер, боровшейся за права чернокожих) совершил посадку 4 июля 1997, но, по техническим причинам, марсоход отделился от посадочного аппарата только 5 июля, а на исследование Красной планеты отправился 6 июля, располагая спектрометром для изучения химсостава пород.

Круговая панорама равнины Хриса, снятая камерой спускаемого аппарата, который доставил на Красную планету марсоход Sojourner.

От шагающей схемы, которую отрабатывали советские специалисты, американцы предпочли отказаться и оснастили «Соджойнера» колёсами, а точнее - шестью 13-сантиметровыми «катками», каждый из которых вращался самостоятельно. Внутри машины прятались 11 моторов постоянного тока мощностью 3,2 Вт (которые питались от солнечной батареи): в движение марсоход приводили 6 двигателей, ещё 4 задавали направление движения, а последний опускал и поднимал спектрометр. Инженеры наделили исследователя Марса изрядной проходимостью - он наклонялся на 45° без опрокидывания и уверенно преодолевал препятствия высотой до 20 см.

Sojourner направляется к каменному образованию под названием «Йоги» - это второй по счёту объект, исследованный американской машиной.

Свою «командировку» «Соджорнер» закончил 17 сентября 1997 года - именно тогда специалистам NASA удалось связаться со своим детищем последний раз. За это время марсоход при помощи спектрометра изучил несколько камней и сделал 550 фотографий. Результаты исследований, проведённых «марсопроходцем», окончательно убедили учёных, что на этой планете было «влажно и тепло». Американские налогоплательщики тоже остались довольны: стоимость программы, давшей хорошие результаты, оказалась сравнительно невысокой - 287 миллионов долларов.

Марсоход Opportunity складывают в защитный спускаемый аппарат (справа) и ракетой «Дельта-2» отправляют на четвёртую планету от Солнца.

Два следующих аппарата, Spirit (второе название - MER-A, Mars Exploration Rover - A) и Opportunity (или MER-B), были близнецами. Это поколение марсоходов также осталось шестиколёсным, но получило гораздо больший набор оборудования: к спектрометру и камерам прибавились микроскоп и бур. Интересно, что пробуксовка, с которой борются автомобилисты, для планетоходов стала благом, - «буксуя» одним из колёс, «Спирит» выкапывал грунт для исследований. В остальном, по части устройства, ничего нового - для каждого колеса - по одному электромотору, отдельные двигатели для поворота машины и привода «серворуки», держащей приборы.

Сверху - посадочная платформа планетохода Spirit, а снизу - панорама 200-метрового кратера Бонневиль, сделанная камерой самоходной машины.

Сначала, 4 января 2004 года, на Марс высадился «Спирит», а 25 января 2004 года, до места назначения добрался «Оппортьюнити», который приземлился на другой стороне планеты. В рамках этой миссии планировалось изучение осадочных пород, однако таковые найдены не были. Зато MER-A впервые на Красной планете пробурил отверстие, а MER-B выкопал первую на этом небесном теле траншею и «увидел» тонкие, похожие на земные, облака. В конце 2009 года Spirit попытался преодолеть дюну, но застрял так, что выбраться из песчаной ловушки не сумел. Зато Opportunity продолжает работать!

Спускаемый аппарат остался пустым (справа), а Opportunity отправился на изучение планеты, включая Огненный утёс кратера Выносливость (слева внизу).

По «неведомым дорожкам» Opportunity успел накатать без малого 35 тысяч метров, изучая почву и образцы горных пород, а также делая панорамные фотографии, поэтому сейчас на марсианской поверхности находится пара действующих «исследователей» - «Оппортьюнити» и «Куриосити». Таким образом, за время исследований Марса на этой планете работали четыре марсохода, включая американского новичка. В обозримом будущем четвёртую планету от Солнца посетят и несколько новых вездеходов: на 2018 год намечены посадки российского «Марс-Астера» и европейского ExoMars, а в 2022-м на Землю хотят доставить образцы инопланетного грунта.

Освоение Марса – непростой процесс. И начало ему должны положить вовсе не люди, а марсоходы – полностью автономные аппараты, способные не только перемещаться по поверхности планеты, но и проводить различные исследования и передавать все полученную информацию на Землю.

Такой подход к освоению Марса люди применяют довольно давно, и сейчас благодаря марсоходам об этой планете известно очень много.

Самыми первыми были советские аппараты – Марс-2 и Марс-3, достигшие планеты в 1971 году. Однако им очень не повезло – посадка происходила в условиях сильной пылевой бури и Марс-2 27 ноября 1971 года разбился при посадке. Марсу-3 удалось приземлиться 2 декабря, и он начал передавать даже картинку, но длилось это всего 14.5 секунд, после чего связь прервалась и что там случилось, до сих пор неизвестно. Однако миссия не была полностью провалена – орбитальная станция продолжала работать почти год и присылать массу важнейших данных о планете.

Так выглядел советский аппарат Марс-3

Любопытно, что ученые в то время знали о поверхности Марса настолько мало, что было непонятно, как по ней передвигаться. Поэтому советские марсоходы были снабжены подобием лыж – на случай, если Марс покрыт песком, снегом или льдом.

Миссия Viking

Викинг-1 – первый успешно приземлившийся, или примарсившийся на Марсе аппарат. Он был запущен НАСА 20 августа 1975 года, а приземлился 20 июля 1976 года. Он передал первые удачные снимки непосредственно с поверхности планеты, и люди впервые увидели марсианские ландшафты, притом в цвете.

Миссия состояла из собственно спускаемого аппарата и спутника, который остался на марсианской орбите. Этот спутник проработал до 7 августа 1980 года, а спускаемый модуль – до 11 ноября 1982 года. В итоге при обновлении программы и перезагрузке системы была допущена ошибка и аппарат навсегда замолчал.

Викинг на Марсе

Был еще и Викинг-2, который приземлился в то же время на другой стороне планеты. Этот аппарат проработал 4 года, пока его аккумуляторы полностью не израсходовали свой ресурс.

Викинги – первый реально удачный шаг в освоении Марса, сделанный еще в 70-х — 80-х годах.

После Викингов наступило некоторое затишье в изучении и подготовке к освоению Марса. Наконец, в 1996 стартовала ракета Дельта-2 с аппаратами миссии Mars Pathfinder. В итоге на Марсе оказался марсоход Sojourner, который был подвижной частью самой станции Mars Pathfinder. Он съехал с нее и стал работать на местности, в то время как основная станция была неподвижной.

В процессе работы марсоход передал на Землю много фотографий и данные спектрометрии, что позволило лучше разобраться с химическим составом марсианского грунта. Также изучалась атмосфера и изменения температуры.

Несмотря на малые размеры – марсоход Sojourner по габаритам можно сравнить разве что с микроволновкой на колесах, он дал много ценной информации, и проработал он 3 месяца, хотя планировали максимум месяц. Выход из строя, как предполагается, произошел из-за выработанного ресурса батарей – энергия использовалась в том числе для обогрева оборудования в марсианские ночи, без чего быстро вышла из строя.

Марсоход Sojourner изучает камень

Любопытно, что в книге-бестселлере Энди Вейра «Марсианин» главный герой Марк Уотни отправляется в путешествие к Патфайндеру и забирает с собой марсоход Соджорнер, чтобы установить с его помощью связь с Землей.

Программа Mars Surveyor 98 – неожиданный провал

Эта программа НАСА стартовала 3 января 1999 года и предусматривала два режима работы. Аппарат Mars Climate Orbiter должен был изучать планету, находясь на орбите, и служить ретранслятором для передачи данных на Землю со второго аппарата. Mars Polar Lander должен был спуститься на планету. Кроме того, на спускаемом модуле имелись зонда-пенетраторы, которые на большой скорости должны были вонзиться в поверхность планеты и передать данные о составе грунта.

Добравшись до Марса 23 сентября, аппарат Mars Climate Orbiter потерпел аварию при выходе на орбиту вокруг планеты.

3 декабря второй аппарат – Mars Polar Lander, вошел в атмосферу для посадки, и больше на связь не вышел. Поиски сигнала в течении полутора месяцев, в том числе с межпланетной станции, результата не дали. По итогам этого провала в дальнейшем было решено отказаться от такого метода исследования, когда используется два аппарата в связке – спускаемый и орбитальный. Неудача одного губит всю миссию.

Причинами провала программы Mars Surveyor 98 считают спешку при её подготовке и недостаточное финансирование – оно было минимум на 30% меньше, чем требовалось.

Beagle – 2 – еще одна неудача

Посадочный модуль Бигль-2 был разработан британскими учеными, а название ему было дано в честь корабля, на котором путешествовал Чарльз Дарвин. Миссия «Марс-экспресс» стартовала в 2003 году, но завершилась полной неудачей – модуль сел на Марс, но связь с ним не состоялась.

Лишь в 2015 году, спустя 12 лет, на снимках, сделанный одним из орбитальных аппаратов НАСА, Бигль-2 был опознан и стало понятно, почему он не вышел на связь после посадки. Солнечные батареи модуля должны были раскрылись полностью, чтобы радиоантенна могла принимать команды со спутника-ретранслятора и передавать данные. Однако панели раскрылись лишь частично, загородив антенну, и аппарат не смог ничего принять или передать, превратившись в очередной памятник.

Марсоход Spirit

2004 год для НАСА был триумфальным в плане изучения Марса. Сразу несколько запущенных марсоходов успешно достигли Марса и также успешно выполнили свои задачи, а некоторые из них и сейчас работают.

Марсоход Спирит сел на планету 4 января 2004 года, и планировалась его работа в течении 90 солов, за которые ему нужно было преодолеть около 600 метров. Однако на деле марсоходу помог ветер, сдувавший пыль с солнечных батарей, благодаря чему выработка электроэнергии стала эффективнее, чем планировалось. В итоге Спирит вместо 600 метров преодолел 7.73 км и проработал до 22 марта 2010 года – более 6 лет!

В последнее время своей работы марсоход использовали как стационарную платформу, так как 1 мая 2009 года он застрял в дюне и вызволить его оттуда не смогли. Несмотря на это, марсоход оставался на связи и продолжал исследования, хотя перемещаться не мог. 22 марта 2010 года марсоход окончательно замолчал, хотя еще целый год специалисты пытались наладить с ним контакт.

Любопытно, что название «Спирит» марсоходу дала русская девочка, которая родилась в Сибири, но была удочерена американцами. Когда НАСА проводило конкурс, это название победило.

Марсоходы Sojourner (маленький), Opportunity (средний) и Curiocity (большой)

Марсоход Opportunity

Марсоход Оппортьюнити сел на поверхность Марса 25 января 2004 года, через 3 недели после Спирита, но по долготе это место было смещено на 180 градусов. Этот марсоход по конструкции практически идентичен Спириту, то есть их можно считать близнецами. В отличие от Спирита, Оппортьюнити нигде не застрял (был один случай, но его удалось освободить), и продолжает работать до сих пор, побив все рекорды по долгожительству среди всех марсоходов.

Оппортьюнити – один из наиболее совершенных марсоходов. Он снабжен мощным компьютером (по меркам 2003 года), имеет отличную конструкцию, прекрасное программное обеспечение и множество оборудования. Например, когда марсоходу приказывают двигаться к какой-либо точке, он проводит анализ местности на наличие опасных и труднопреодолимых мест, затем делает снимки двумя камерами и на основе стереоизображения определяет наиболее легкий маршрут. Этот процесс периодически повторяется, и напоминает работу обычного зрения.

Работа марсохода была рассчитана на 90 солов (92.5 земных дня), а проработал он 15 лет. Данные, переданные им, бесценны. За неоценимый вклад в науку именем этого марсохода даже назвали астероид.

Дополнение: 13 февраля 2019 года миссия Opportunity была прекращена. Марсоход с 18 июня 2018 года не выходил на связь, когда на Марсе бушевала мощная пылевая буря, охватившая всю планету. Солнечные батареи несколько недель не могли получать достаточно света для энергосети. С тех пор связь с Opportunity пропала и установить её не удалось.

Марсоход Curiosity

Именно к марсоходу Curiosity («Любопытство») сегодня приковано внимание всех неравнодушных людей. Снимки, сделанные этим аппаратом, заполонили интернет, и большое количество людей пытаются рассмотреть на них некие артефакты, из чего потом появляются сенсационные заголовки.

Марсоход Кьюриосити оказался на Марсе в августе 2012 года, и сейчас это пока самый новый и современный аппарат на этой планете. Он же и самый большой — если сравнивать его с предыдущими моделями, то этот просто гигант, на Земле весящий 900 кг, и он даже больше советского «Лунохода».

Этот марсоход представляет собой мощную автономную лабораторию. Если предыдущие модели имели небольшой набор оборудования, в основном геологического, то здесь есть практически всё – марсоход может как изучать химический состав всего, что попадется на пути, так и искать следы жизни. Кстати, такое оборудование используется впервые – оно способно изучать молекулярный состав образцов и сможет обнаружить даже обрывки органических молекул, если они попадутся.

Цель марсохода – собрать максимум информации, достаточной для планирования освоения Марса непосредственно человеком в ближайшем будущем. Поэтому он ведет всесторонние исследования с использованием большого набора научных приборов.

17 видеокамер способны вести круговую съемку в высоком качестве со скоростью 10 кадров в секунду – получается практически видеосъемка. Раз в сутки на марсоходом пролетает орбитальный аппарат и марсоход быстро передает ему огромный массив данных, накопленный за это время. Потом уже этот спутник по мощному каналу передает все на Землю.

Иногда Curiosity делает селфи, по которым изучается общее состояние марсохода. Камера расположена на выносной штанге, которая в кадр не попадает.

Питание марсохода также отличается от предыдущих моделей – на нем нет солнечных батарей, а стоит ядерный источник энергии на плутонии-238, который производит как тепло для обогрева оборудования, так и электроэнергию. Его ресурса хватит еще лет на 20-35, а то и больше. с подобной энергоустановкой работаю уже 40 лет, хотя энергия у них уже практически закончилась.

Видеозапись спуска марсохода Curiosity на поверхность Марса, ускоренная в 3 раза:

Описание миссии Curiosity заслуживает отдельной статьи, из-за огромного количества интересной информации.

На этом краткий обзор всех марсоходов, побывавших на Красной планете, закончим. Все они внесли большой вклад в изучение соседнего мира и в подготовку к освоению Марса человеком. На данный момент там работает один марсоход — Curiosity и стационарный геологический .

Совместный российско-европейский проект «ЭкзоМарс» готовится к своей главной миссии – поиску следов прошлой и настоящей жизни на Красной планете. Европейское космическое агентство изготовит перелетный модуль и марсоход, а Россия – десантный модуль и посадочную платформу. Запустит все это в космос российская ракета-носитель «Протон-М».

Стартовав по плану 25 июля 2020 года, станция должна будет достичь цели 19 марта 2021 года. Одним из главных условий для мягкой посадки на поверхность Марса станет защитный экран десантного модуля из специального композита производства ОНПП «Технология», входящего в Ростех.

Марсианские хроники: история проекта

«ЭкзоМарс» – проект Европейского космического агентства (ESA) и Роскосмоса по исследованию Марса, его поверхности, атмосферы и климата с орбиты и на поверхности планеты.

С начала 2000-х годов «ЭкзоМарс» разрабатывался как совместный проект ESA и NASA. Предполагалось, что американцы предоставят для запуска двух миссий две ракеты Atlas, а также будут участвовать в разработке марсохода. Однако в 2013 году NASA прекратило свое участие в проекте из-за сокращений бюджета. Место NASA занял Роскосмос. В рамках проекта российской стороной будет разработан десантный модуль с посадочной платформой, а европейской стороной – перелетный модуль и марсоход.

Графика: АО «НПО Лавочкина»

Считается, что основной научной миссией проекта «ЭкзоМарс» является поиск признаков жизни на Марсе в прошлом и в настоящее время. Но не только эту загадку Красной планеты предстоит разгадать «ЭкзоМарсу». Целью проекта также является исследование водной/геохимической среды как на поверхности, так и в недрах планеты. Как известно, вода на Марсе – больше не миф. Впервые о ее наличии заявлено около двадцати лет назад. За все это время воду на Марсе изучили с поверхности и картографировали. А в июле прошлого года был назван первый постоянный водоем: радаром MARSIS обнаружено озеро на Марсе на глубине 1,5 км подо льдом Южной полярной шапки.

Сегодня появилась загадка не менее важная – марсианский метан. Впервые ученые сообщили о метане на Марсе в 2003 году. Обнаружен был этот газ в ничтожно малой концентрации, а общий объем выброса соответствовал 42 тыс. тонн газа. Для сравнения, это примерно треть среднего танкера-газовоза.

В 2012 году американский марсоход Curiosity провел первые исследования и установил, что метана на Марсе нет. Но примерно через год Curiosity снова зафиксировал наличие метана в кратере Гейла. Так что исследование метана, а также других газовых примесей и их источников в атмосфере Красной планеты также является одной из ключевых миссий «ЭкзоМарса».

Первый этап программы «ЭкзоМарс» начался в 2016 году именно с целью разгадки метановой головоломки. Тогда с космодрома Байконур была запущена станция «ЭкзоМарс-2016». Она состояла из научного орбитального аппарата Trace Gas Orbiter (TGO) и демонстрационного спускаемого модуля Schiaparelli. Аппарат Schiaparelli должен был отработать технологию входа в атмосферу, спуска и посадки на поверхность планеты перед запуском второго этапа миссии, но не сумел успешно совершить мягкую посадку и разбился.

TGO в апреле 2018 года начал выполнение своей научной программы, успешно передает снимки Красной планеты и сейчас ждет своей основной миссии – начала функционирования в качестве станции-ретранслятора для марсохода и автоматической научной станции в рамках второго этапа «ЭкзоМарса».

Второй этап: марсоход и станция на Марсе

Старт второго этапа «ЭкзоМарса» первоначально планировался на 2018 год, однако затем запуск отложили на два года. Именно данный этап считается основным в проекте и призван помочь найти ответ на вопрос, есть ли жизнь на Марсе.

В рамках второй миссии планируется на перелетном модуле, разработанном ESA, доставить на Марс российскую посадочную платформу и европейский марсоход. Перелетный модуль обеспечивает перелет по маршруту Земля – Марс и вход десантного модуля в атмосферу планеты со скоростью примерно 5800 м/с. Десантный модуль осуществляет торможение в атмосфере и спуск на поверхность Марса посадочного модуля в составе посадочной платформы и марсохода.

Инфографика: Роскосмос

Защитит российский десантный модуль при вхождении в марсианскую атмосферу специальный экран из «космического» композита – легкого и прочного материала, который называется стеклосотопласт. Такой материал выдерживает сильную вибрацию, экстремальные температуры и при этом мало весит. Производят защитный экран на предприятии Ростеха – ОНПП «Технология». «Защитный экран имеет достаточно сложную конструкцию, это своего рода многослойный пирог, который чередуется слоями углепластика и сотового заполнителя, и в дальнейшем он еще покрывается теплозащитой», – рассказывает Анатолий Свиридов, директор НПК «Композит» ОНПП «Технология».

Фото: АО «НПО Лавочкина»

На предприятии заявляют, что работы по проекту «ЭкзоМарс-2020» идут по плану. Разработаны крупногабаритные конструкции из полимерных композиционных материалов для десантного модуля и посадочной платформы. Всего программой предусмотрено создание четырех комплектов – трех для испытаний и «летный» экземпляр.

Кроме того, уже изготовлены 62 панели терморегулирования и каркасы солнечных батарей, в том числе 12 каркасов и шесть панелей терморегулирования, которые необходимы для функционирования посадочной платформы на поверхности Марса после съезда марсохода.

Марсоход проекта «ЭкзоМарс-2020». Источник: ESA

Шестиколесный европейский ровер массой около 350 кг рассчитан на работу на Марсе в течение семи земных месяцев. Он может проходить до 100 м в сутки и должен проехать за это время несколько километров. Этот марсоход впервые будет искать молекулярно-биологические признаки в подповерхностном слое Красной планеты.

После съезда марсохода российская посадочная платформа массой 828 кг начнет работать как долгоживущая автономная научная станция. Планируется, что она проработает на Марсе около года. На ее борту будет установлен комплекс научной аппаратуры для изучения состава и свойств поверхности планеты. Всего будут установлены 13 научных приборов , в том числе два европейских – LARA (радиоэксперимент для исследований внутреннего строения Марса) и HABIT (эксперимент по поиску потенциально обитаемых зон, жидкой воды, исследований УФ-излучения и температуры).

Пункт и время прибытия: Марс, 19 марта 2021 года

В первые месяцы 2019 года начнется окончательная сборка автоматической межпланетной станции «ЭкзоМарс-2020». Запуск состоится в период с 25 июля по 13 августа 2020 года с космодрома Байконур на ракете «Протон-М». Прибытие на Марс произойдет 19 марта 2021 года, заявил глава госкорпорации Роскосмос Дмитрий Рогозин в сентябре прошлого года.

С 2014 года обсуждаются предложения по месту посадки. Изначально было четыре района-кандидата: равнина Оксия, долина Маврта, гряда Арама и равнина Гипанис. Наконец в ноябре 2018 года Международная рабочая группа по выбору места посадки (Landing Site Selection Working Group, или LSSWG) рекомендовала равнину Оксия для посадки аппаратов миссии «ЭкзоМарс-2020».

Равнина Оксия (Oxia Planum). Фото: NASA/JPL/University of Arizona

Равнина Оксия расположена вблизи экватора в северном полушарии Марса около границы высокогорных регионов и низменностей. По имеющимся данным, здесь не очень много крупных ударных кратеров, но достаточно много сухих русел. Таким образом, должны быть заметны следы действия воды в геологическом прошлом.

Район посадки – эллипс 120х19 км внутри неглубокого кратера. Здесь на поверхность выходят породы, обогащенные железом и магнием. Над ними лежит слой темного вещества, возможно, вулканического происхождения. То есть ландшафт достаточно разнообразный, и марсоход сможет исследовать различные образования вблизи места посадки. Кроме того, соблюдены все требования к безопасности посадки. Внутри эллипса посадки нет существенных возвышенностей, и район достаточно низкий и ровный.