«ЭкзоМарс» готовят к невыполнимой миссии: докопаться до следов жизни — наука

В начале декабря стартовали испытания российской части космического комплекса «ЭкзоМарс-2020». К этому событию 4 и 5 декабря в Москве была приурочена и встреча руководителей этого российско-европейского проекта. Стороны обсудили ход работ по изготовлению десантного и перелетного модулей, а также посадочной платформы и марсохода. Корреспонденту «МК» удалось задать им несколько вопросов о подготовке марсианской миссии.

Напомним, что первая часть с отправкой на орбиту Марса орбитального аппарата TGO стартовала еще в 2016 году. Сейчас идет подготовка ко второй части — «ЭкзоМарс-2020», главной целью которой должна стать высадка на Марсе европейского ровера Pascal («Паскаль»), который займется поиском следов прошлой и настоящей жизни на Марсе.

Что же дает исследователям уверенность, что на Марсе может быть жизнь? Этот фактор пока единственный — метан, которого на Красной планете немало. Если этот быстро разлагающийся в атмосфере газ постоянно фиксируют приборы марсоходов и орбитальных аппаратов, значит, где-то должен быть источник его образования, будь он либо биогенный, связанный с живыми существами, либо геологический, источником которого являются вулканы.

Второй крупной целью миссии «ЭкзоМарс-2020» будет исследование атмосферы Марса и подповерхностного слоя Красной планеты, где ученые очень надеются обнаружить жидкую воду. О ней «сигнализируют» исследователям нейтронные потоки, которые были зафиксированы приборами еще в начале 2000-х годов, а также русла высохших марсианских рек. Теперь ученые хотят пробурить марсианский грунт на глубину до 2 метров и попытаться там найти новое доказательство существования жидкой воды.

Для доставки на поверхность Марса научного комплекса проектируется автоматическая межпланетная станция, в состав которой входят перелетный (спроектирован в Европе) и десантный (производится в России) модули. В десантный модуль, в свою очередь, входит посадочная платформа (Россия) и сам европейский марсоход «Паскаль».

Вся научная аппаратура будет располагаться в десантном модуле на посадочной платформе и на марсоходе.

— Какие российские приборы будут среди этой аппаратуры? — спрашиваю я руководителя проекта с российской стороны, замдиректора НПО им. Лавочкина Харуна КАРЧАЕВА.

— На марсоходе будет установлено девять научных приборов, два из которых — инфракрасный спектрометр ISEM и нейтронный спектрометр ADRON — создаются в Институте космических исследований РАН. С помощью прибора ISEM будет выполнен анализ минералогического состава грунта на поверхности. Спектрометр ADRON будет осуществлять поиск подповерхностной воды и водосодержащих минералов. Он будет использоваться в паре с европейским радаром для исследования состава грунта и поиска подходящих зон для бурения и сбора образцов. Под поверхностью вероятность сохранения остатков древних форм жизни в хорошем состоянии выше. Предполагается, что в ходе миссии марсоход пройдет расстояние в несколько километров, что позволит собрать образцы грунта из разных точек поверхности.

Что касается посадочной платформы (ПП), которая доставит марсоход размером с гольфмобиль на поверхность, — на ней тоже будут установлены российские приборы (11 штук), компьютер и комплекс телекамер. Но, в отличие от аппаратуры подвижного «Паскаля», все они будут выполнять работу в статичных условиях.

Это аппаратура для получения метеорологических данных (как атмосферы, так и приповерхностного слоя), для фотографирования места посадки и получения панорамных снимков. Ожидается, что благодаря российским фотокамерам на посадочной платформе мы впервые в истории советской и российской космонавтики получим свои снимки поверхности Марса. Эти же камеры должны будут обеспечивать визуальное сопровождение марсохода на первых этапах его работы.

У российских приборов для определения содержания воды в приповерхностном слое появится возможность выявить, как меняется ее содержание в одном месте с течением времени. Также от приборов ПП мы ждем данных об элементном и изотопном составе марсианского реголита, измерения его радиационного фона, что очень важно для осуществления будущих пилотируемых миссий на Марс. Ну и наконец, мы надеемся получить сведения о сейсмической активности Марса. На основе данных о колебаниях коры даже в одной точке наблюдений можно получить физические оценки, позволяющие уточнить модели внутреннего строения планеты (данные о мощности коры, о скорости распространения сейсмических волн, о размерах ядра Марса).

По словам второго моего собеседника Франсуа СПОТО из Европейского космического агентства, система, стартующая по плану 25 июля 2020 года, должна будет достичь цели к весне 2021-го. Десантный модуль (ДМ) должен будет обеспечить мягкую посадку посадочной платформы с марсоходом на поверхность Марса 19 марта 2021 года. Он поясняет, что главным условием для этой мягкой посадки является наличие у ДМ защитной аэродинамической капсулы, которая состоит из защитного кожуха, лобового экрана, парашютного контейнера и предназначена для преодоления аэродинамической нагрузки и тепловых потоков при входе десантного модуля в атмосферу Марса.

Проектировщики НПО им. Лавочкина сделали лобовой экран и кожух модуля многослойными, чтобы при прохождении атмосферы слои по очереди сгорали, не давая чрезмерно нагреваться ценному содержимому ДМ.

— Температура окружающих его атмосферных газов во время торможения составляет порядка десяти тысяч градусов, а нередкие пылевые бури могут стать угрозой успеху миссии, — поясняет Карчаев. — Поэтому на этапе экспериментальной отработки конструкции должно быть проверено все оборудование до мельчайших составляющих. Для этого мы моделируем плотные слои марсианской атмосферы на ВЧ-плазмотроне в ЦНИИмаш (ЦНИИ машиностроения. — Авт.) и подвергаем наш образец воздействию раскаленных газов и пылевых микрочастиц. Теплозащитный пакет поверхности десантного модуля состоит из различных материалов, справляется с работой на «отлично». Надеемся, что даже при температуре наружной поверхности модуля около 1000°С внутри него должны сохраняться температуры, допустимые для работы приборов.

Для того чтобы в этот модуль можно было вместить побольше научных приборов, его максимально облегчили за счет использования материалов из композитных полимеров. По мнению специалистов, многие решения российского десантного модуля принимаются впервые и уже показали свою эффективность. Одно из главных его качеств — высокая ударная прочность, которой удалось достичь при нестандартных условиях его конструкции и очень плотной компоновке научной аппаратуры.

— Сейчас работы по российской части космического комплекса «ЭкзоМарс 2020» (десантный модуль и посадочная платформа) находятся на этапе наземной экспериментальной отработки, — поясняет Карчаев. — Проведена стыковка макетов десантного и перелетного модулей. В начале декабря начались испытания макета составного космического аппарата на вибрационную, динамическую и статическую прочность.

Испытания, по словам руководителя проекта, планируется завершить в июне 2019 года. Все они проводятся на современном оборудовании, которое дает «уверенность в обеспечении запуска космического аппарата 25.07.2020». Ну а параллельно с испытательными макетами идет и сборка летного варианта. Я интересуюсь, на каком этапе она сейчас находится.

— Сборка летной модели начата в соответствии с графиком, — отвечает Карчаев. — В настоящее время выполняется установка агрегатов двигательной установки на панели посадочной платформы десантного модуля. Завершение сборки двигательной установки запланировано на конец 2018 года.

Ну а как идут дела у европейцев? Они, оказывается, уже вовсю испытывают бортовое оборудование космического аппарата на стенде авионики на предприятии «TAS-I» в итальянском городе Турине. В этих испытаниях обязательно принимают участие и российские инженеры, как и европейские — в наших.

Франсуа Спото очень гордится новшеством, которым они оснащают свой марсоход. Это та самая бурильная установка, позволяющая извлекать образцы грунта с различной глубины вплоть до двух метров. «В первую очередь хочу отметить, что это будет происходить впервые в истории исследований Марса», — говорит мистер Спото.

Каждый отобранный образец марсианского грунта, по словам Спото, будет поступать в аналитическую лабораторию марсохода и подвергаться анализу с помощью нескольких приборов. «Предполагается, что в ходе миссии наш марсоход пройдет расстояние в несколько километров, что позволит собрать образцы грунта с разных точек поверхности. Работы по изготовлению и испытаниям макетов и летных изделий перелетного модуля и марсохода идут в соответствии с утвержденным графиком. Мы находимся в постоянном контакте с российскими коллегами», — подчеркнул он.

В рамках проекта «ЭкзоМарс» создается объединенная российско-европейская система приема, обработки и распространения научных данных. Специалисты надеются, что этот задел будет и дальше использоваться при разработке средств доставки полезной нагрузки на поверхность Марса и возвращения оттуда образцов грунта.

Справка «МК».

Первым сел на Красную планету советский марсоход «Марс-3» в 1971 году. После него наступила эра американских удачных миссий Viking-1 и Viking-2 (1976), Sojourner (1996), Spirit (2004), Opportunity (2004), Curiosity (2012) и InSight (2018). Самые значимые результаты были получены после 2000 года.

Spirit взял пробы марсианского грунта, по которым впервые была выдвинута гипотеза о том, что в прошлом на Марсе было комфортно микроорганизмам.

Opportunity нашел на Марсе следы пересохшего океана.

Curiosity определил двухслойность марсианского грунта. Первый практически не содержит воды, в более глубинном ее обнаружено 4%.

InSight в отличие от других аппаратов — статичен, но снабжен буровой установкой для бурения марсианского грунта на глубину 2 метров.