45 сантиметров за 50 лет
Как глубоко в недра Марса дошел прогресс
В январе 2021 года NASA продлило научную программу автоматической станции InSight — та еще два года будет дальше прислушиваться к сейсмической активности Марса, проводить метеорологические наблюдения и, естественно, делать снимки нагорья Элизиум. Через несколько дней, однако, выяснилось, что попытки погрузить ленту с термическими датчиками на глубину пяти метров станция оставит — команда инструмента HP3 объявила о завершении своей работы. Рассказываем, что происходило с инструментом эти два года и том, при чем тут Советский Союз.
12 февраля 2019 года роботизированная рука станции InSight аккуратно установила на поверхность Марса второй из ее основных научных инструментов HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package). Ученые потратили две недели на проверку всех систем и 28 февраля 2019 года ударный зонд торжественно приступил к работе.
Нормальная работа инструмента продлилась всего пять минут, после чего Марс нанес удар под дых земным инженерам. «Крот» смог углубиться на несколько десятков сантиметров в грунт, совершив в общей сложности за четыре часа четыре тысячи толчков, после чего остановился. Анализ данных показал, что датчики температуры еще не вошли в грунт, зонд наклонен примерно на 15 градусов относительно вертикальной оси, а опорная конструкция немного сместилась.
Это не бур
Конструкция HP3 совершенно не похожа на инструменты, которыми оснащены марсоходы — буровой головки нет, зато есть какое-то странное долото, из которого торчит провод. Здесь стоит отмотать время на много лет назад: история создания «крота» не менее увлекательна, чем его приключения на Марсе.
Все началось в конце прошлого века, когда в России работали над созданием марсохода, который планировалось отправить к планете вначале в 1996, а затем в 1998 году. Среди предприятий, участвовавших в разработке планетохода, был и ВНИИТрансмаш, за которым, по словам главного конструктора по космической тематике Сергея Федосеева, было закреплено право создавать приборы для оценки проходимости и физико-механических свойств приповерхностного слоя грунта, таких как плотность или величина момента сдвига. Такие приборы были разработаны для венерианских автоматических станций «Венера-13», «Венера-14» и «Вега», двух луноходов, аппарата «Фобос-2», исследовавшего один из спутников Марса, а также на первые в истории шагающие марсоходы ПрОП-М, которые 50 лет назад, в 1971 году, отправились на Красную планету вместе с аппаратами «Марс-2» и «Марс-3», но так и не начали свою работу.
Вместе с марсоходом в 1998 году к Красной планете должен был отправиться новый прибор для исследования свойств грунта. Он представлял собой мобильный пенетрометр. В основе механизма, который приводил инструмент в движение, лежала пружина, которая вначале взводилась, накапливая потенциальную энергию, а затем, распрямлялась, расходуя основную часть энергии на удар по подвижному заостренному наконечнику, который продвигается вперед в грунт, а остаток — на перемещение корпуса в проделанной в грунте скважине. При кажущейся экзотике прибор получился относительно простым и потребляющим немного энергии.
Работу над марсоходом завершить не удалось и программу свернули, хотя специалисты успели свозить шасси марсохода на испытания даже в пустыню Мохаве в США, а свой пенетрометр — на Камчатку, чтобы протестировать в условиях вулканического грунта, смешанного с камнями.
Тем не менее, труд отечественных инженеров не канул в Лету — разработкой заинтересовались европейские коллеги, которые помогали создавать британскую автоматическую марсианскую станцию «Бигль-2». Они попросили главного идеолога «крота» Валерия Громова (он же проектировал пенетрометр для «Лунохода-1» и разработал шасси для нового марсохода, получившее шутливое прозвище «громоход») помочь с созданием его уменьшенной версии, получившей неофициальное прозвище «карандаш». Официально же пенетрометр назывался PLUTO (PLanetary Undersurface TOol).
Длина прибора составляла 28 сантиметров, а диаметр — два сантиметра. Весил пенетрометр меньше килограмма, помещался в отдельный отсек станции и был связан с ней при помощи провода. Задача перед «карандашом» стояла следующая: стартуя из вертикального или горизонтального положения зарыться на глубину до полутора метров со скоростью до нескольких миллиметров за один удар, взять образец грунта и извлечь на на поверхность Марса для анализа. Здесь и сокрыто главное отличие отечественного «крота» от европейского «карандаша» — последний мог двигаться как вперед, так и назад по пробитой скважине, возвращаясь на поверхность планеты.
Однако злой рок преследовал инструмент — 25 декабря 2003 года «Бигль-2» достиг Марса, но на связь не вышел. Полученные через 12 лет орбитальным аппаратом Mars Reconnaissance Orbiter снимки смогли подтвердить факт высадки на планету, а заодно и выявили причину молчания. Оказалось, что солнечные панели станции развернулись не полностью, тем самым не дав возможности антенне передавать и получать данные, и «Бигль-2» погиб на Красной планете, так ничего и не изучив.