Двадцать лет на орбите. Марсианские тайны, которые раскрыл зонд «Марс Одиссей»

8k full reads
20k story viewsUnique page visitors
8k read the story to the endThat's 40% of the total page views
4 minutes — average reading time

В 2001 году инженеры NASA отправили к Марсу зонд Mars Odyssey («Марс Одиссей»), которому было суждено изменить представление ученых о Красной планете. Аппарат размером с половину легкового автомобиля* показал, что Марс вовсе не сухой мир, как полагали многие исследователи, 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
Фото: NASA / Mars Odyssey в представлении художника
Фото: NASA / Mars Odyssey в представлении художника

Области с залежами водяного льда — не единственное открытие Mars Odyssey. Благодаря данным зонда ученые 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 ученых, ее 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 четырех 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 намеки 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” отраженный от минералов видимый и инфракрасный свет. Различные типы геологических материалов отражают излучение с определенной длиной волны, на основе этого составляется карта их распределения на поверхности. Данные прибора помогают ученым 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
Фото: NASA / Мозаика, составленная из 500 снимков, сделанных THEMIS. Это Долины Маринер - гигантская система каньонов на Красной планете
Фото: NASA / Мозаика, составленная из 500 снимков, сделанных THEMIS. Это Долины Маринер - гигантская система каньонов на Красной планете

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

Научный инструмент нашел 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. Ученые отмечают, 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 ученых продолжать поиски гротов, расположенных в низинах, и лавовых трубок — наиболее пригодных мест для постройки жилищ астронавтов (космонавтов), которые через сотни лет будут работать на Красной планете. Кстати, что такое лавовые трубки и зачем их ищут ученые, вы можете прочитать в нашем материале.

Фото: NASA / Семь входов в пещеры, которые обнаружил инструмент THEMIS
Фото: NASA / Семь входов в пещеры, которые обнаружил инструмент THEMIS
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 два нейтронных детекторов. Основная задача GRS — определить химический состав породообразующих элементов в приповерхностном слое Марса и составить карты распределения этих химических элементов. Карты позволяют ученым узнавать о происхождении различных областей планеты и их эволюции, а также о вулканических регионах и областях вечной мерзлоты.

Инструмент проводит исследования путем 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.

Разберемся подробнее. У Марса есть очень тонкая атмосфера и слабое магнитное поле, они плохо защищают поверхность от галактических и солнечных космических лучей, поэтому эти лучи спокойно добираются до нее и с ней взаимодействуют. Под воздействием этих лучей на глубине до 3 метров образовываются 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 прибор GRS.

Фото: NASA / Темно-синим цветом на этой карте показаны области, где инструмент GRS обнаружил подповерхностный водяной лед. Залежи могут находиться на глубине от 1 до 3 метров. Зеленые, желтые и красные области — это регионы, наименее обогащенные водородом
Фото: NASA / Темно-синим цветом на этой карте показаны области, где инструмент GRS обнаружил подповерхностный водяной лед. Залежи могут находиться на глубине от 1 до 3 метров. Зеленые, желтые и красные области — это регионы, наименее обогащенные водородом
Фото: NASA / Темно-синим цветом на этой карте показаны области, где инструмент GRS обнаружил подповерхностный водяной лед. Залежи могут находиться на глубине от 1 до 3 метров. Зеленые, желтые и красные области — это регионы, наименее обогащенные 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 и, 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 г. по октябрь 2005 г.
Фото: NASA / Марсианский кратер Баколор, диаметром 21 км. Это составное изображение, оно составлено из снимков, сделанных камерами прибора THEMIS в период с сентября 2002 г. по октябрь 2005 г.
Фото: NASA / Марсианский кратер Баколор, диаметром 21 км. Это составное изображение, оно составлено из снимков, сделанных камерами прибора THEMIS в период с сентября 2002 г. 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 поглощенной 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, 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 — еще одна проблема, которую должны решить ученые, прежде чем отправить людей на Марс.

Что ждет «Марс Одиссей» в будущем

Помимо научных исследований, Mars Odyssey выполняет роль ретранслятора — служит “информационным мостом” между марсоходом «Кьюриосити», посадочным аппаратом InSight и Землей.

В 2016 году специалисты NASA сообщили, что зонд сможет работать на орбите Марса как минимум до 2025 года, по расчетам ученых, топлива должно хватить еще 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 гласит, что финансирование миссии «Марс Одиссей» должно быть урезано с $11,5 млн до примерно $1 млн. Этих денег не хватит на зарплаты сотрудникам программы и на обслуживание корабля, иными словами, миссия «Марс Одиссей», скорее всего, закончится в 2021 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.

Автор: Игорь Байдов

Связь с редакцией: info@severnymayak.ru

Статьи по теме:

----------

Подписывайтесь на наш канал в Дзен, поделитесь мнением о материале и расскажите о нем друзьям. Еще больше интересных постов в нашем Telegram.

У нас есть сайт, где мы размещаем новости и лонгриды на научные темы.

Следите за новостями из мира науки и технологий на нашей странице в Google Новости.