Ранним утром 30 июля на космодроме имени Джона Фицджеральда Кеннеди произошёл запуск ракеты-носителя Atlas V, на борту которой находился новый марсоход NASA Perseverance. Спустя 7 месяцев межпланетного путешествия он достигнет красной планеты и приземлится в кратере Езеро – иссушенной котловине древнего кратерного озера.
Новый марсоход NASA продолжит исследования, которые могли бы дать ответ на вопрос о существовании жизни на Марсе – в прошлом или настоящем. В этот раз робот Perseverance стоимостью 2,4 миллиарда долларов будет действовать в рамках стратегии изучения древних локаций, скрывающих в себе тайны истории Марса. Исследование котловины старинного озера Езеро будет непростой задачей. Сперва марсоходу Perseverance предстоит осуществить затяжной «прыжок» сквозь тонкую атмосферу планеты: этот этап запланирован на 18 февраля 2021 года.
Посадка произойдёт без управления с Земли, поскольку на таком расстоянии задержка связи между центром управления и марсоходом может достигать 21 минуты. Аппарат автоматически активирует тепловой щит и будет следовать встроенной навигационной системе, чтобы отыскать нужный кратер. Мягкая посадка марсохода в кратере Езеро будет возможной благодаря спускаемому аппарату и системе парашютов. На пути к поверхности планеты Perseverance активирует бортовые камеры и микрофоны: впервые в истории аппарат осуществит посадку «с открытыми глазами», что позволит ему избежать столкновения с крупными камнями и крутыми склонами на месте приземления. Это особенно важно по той причине, что кратер Езеро – самая опасная и непредсказуемая точка посадки за всю историю исследования Марса.
Сразу после приземления Perseverance запустит первый марсианский вертолёт Ingenuity. Этот сверхлёгкий летательный аппарат проведёт исследование на тему того, возможен ли активный полёт в условиях разреженной атмосферы Марса. Учёные осознают, что летательные аппараты, рассчитанные на эксплуатацию на Марсе, должны быть чрезвычайно лёгкими и быстрыми. Лишь недавно земные технологии производства электроники и композитных материалов достигли того уровня прогресса, при котором исследователи могут попытаться осуществить первый полёт. В частности, соосные винты вертолёта с углеволоконными лопастями диаметром около 120 см вращаются 2400 раз в минуту – быстрее, чем винты любого земного вертолёта. Аппарат Ingenuity – это первый шаг в сторону понимания совершенно неизведанного аспекта исследования Марса. Вертолёт будет выполнять роль разведчика для оптимизации карты передвижений марсохода. При весе в 1,8 кг его солнечные батареи смогут генерировать достаточно энергии для трёхминутных полётов на расстояние не более 600 метров.
Распрощавшись с первым марсианским вертолётом, Perseverance приступит к выполнению своей главной задачи – поиску признаков древней жизни в окаменелостях и отложениях бывшего озера Езеро. Сегодня этот кратер кажется безжизненным и негостеприимным, однако учёные уверены, что на заре формирования планеты в нём было тепло и влажно: по сей день в нём сохранились фрагменты пород, типичных для водоёмов. На борту марсохода Perseverance имеется богатый комплекс инструментов для поиска и сбора образцов, которые могли бы хранить в себе отпечатки древних форм марсианской жизни. Кроме того, он сможет законсервировать образцы в специальном отсеке и спустя десятилетия «передать» их новому роверу, способному добраться до Марса и вернуться на Землю.
Миссия Perseverance играет важную роль в изучении биологической и геологической истории Марса. В кратере Езеро располагается древняя речная дельта, которая образовалась по мере поступления воды в кратерное озеро. В дельтах земных рек прекрасно сохраняются отложения с фрагментами органики, потому Езеро – одно из лучших мест для поиска признаков древней жизни на Марсе. Данные многолетних исследований красной планеты позволяют предположить, что молодой Марс выглядел совершенно иначе, чем современный. Около 3,5 млрд лет назад на его поверхности плескались многочисленные реки и озёра: в наше время о них напоминают лишь прорезавшие равнины долины рек, сглаженные напором воды камни, типичные для водоёмов отложения и минералы.
Учёные считают, что 3,8 млрд лет назад в кратере Езеро существовало озеро глубиной не менее 250 метров. Об этом свидетельствует огромная разница в возрасте пород на дне и у кромки кратера – около 500 млн лет. Специалисты надеются, что сравнительный анализ этих пород позволит понять, в какой момент произошли решающие изменения в климате планеты. В первую очередь учёных интересуют смектиты – глинистые минералы, содержащие включения сложных органических веществ, и карбонатные стяжения, напоминающие земные строматолиты – слоистые отложения, образующиеся на дне водоёмов из остатков многоклеточных эукариотов.
Perseverance – первый ровер NASA, который не только будет исследовать биологическую и геологическую историю Марса, но и протестирует технологии, необходимые для реализации миссий по колонизации планеты. В частности, на борту марсохода содержится экспериментальный прибор, с помощью которого робот попытается произвести кислород, используя содержащийся в атмосфере Марса углекислый газ. В отличие от вертолёта Ingenuity, для объёма работы Perseverance энергии, генерируемой солнечными батареями, будет недостаточно. Уязвимость системы, эксплуатирующей только солнечную энергию, наглядно показала гибель марсохода Opportunity, который лишился источника питания из-за глобальной пылевой бури.
По этой причине специалисты NASA сделали выбор в пользу силовой установки, работающей на ядерном топливе. Система под названием Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG) использует радиоактивный плутоний-238. Надёжность системы проверена на примере ровера Curiosity, который стабильно работает на красной планете с 2012 года. Для марсохода Perseverance инженеры Ок-Риджской национальной лаборатории усовершенствовали MMRTG, чтобы тот генерировал среднюю мощность около 110 Вт (начиная со 125 Вт и постепенно снижая до 100 Вт) за счёт естественного распада плутония на протяжении последующих 14 лет. Распад радиоактивного вещества происходит с выделением тепла, которое конвертируется в электроэнергию. В пределах системы «таблетки» плутония запечатаны в оболочку из жаростойкого иридиевого сплава и высокотемпературной химически пассивной керамики. Таким образом MMRTG сможет обеспечивать энергией и обогревать инструменты марсохода без риска радиоактивного загрязнения планеты. Кроме того, на борту Perseverance находятся два литий-ионных аккумулятора, которые необходимы для удовлетворения пиковых потребностей энергии, когда генерируемой MMRTG энергии будет недостаточно для работы инструментов.
Марсоход Perseverance заимствовал у Curiosity не только силовую установку: по сути он является его увеличенной и усовершенствованной версией. Ключевые отличия заключаются в усилении конструкции и появлении ряда дополнительных инструментов. При весе 1050 кг в общей сложности на борту Perseverance имеются 7 научно-исследовательских инструментов, 43 сосуда для образцов, 23 камеры, первые марсианские микрофоны и около 6 км разного рода кабелей и тросов. Кроме того, внутри марсохода содержатся несколько «сообщений от человеческой цивилизации»: носитель с именами почти 11 миллионов землян (участников акции «Отправь своё имя на Марс») и табличка с благодарностью членам медицинского сообщества за их самоотверженную работу в условиях пандемии.
Название марсохода – Perseverance – переводится как «настойчивость» и «упорство»: оно как нельзя лучше отражает одну из жизненно важных составляющих миссии по поиску признаков жизни в инопланетных условиях. Такое название NASA предложил семиклассник Алекс Мэзер из Северной Вирджинии.