Последний раз аэрокосмическое агентство NASA проводило высадку космического аппарата на поверхность Марса шесть лет назад. Это был марсоход «Кьюриосити». Однако на следующей неделе, 26 ноября в атмосферу планеты войдет новый космический аппарат InSight, который предпримет попытку посадки в марсианском регионе Элизиум, что севернее того места, где был высажен ровер «Кьюриосити». В отличии от других миссии, в рамках которых посадочные модули и марсоходы обычно занимались изучением поверхностных геологических особенностей Красной планеты, InSight станет первой миссией по изучению внутренних особенностей строения Марса.

NASA, конечно же, очень заинтересовано в исследовании поверхности Красной планеты, но не меньший интерес для агентства вызывают «внутренности» планеты. Например, ученые не знают из чего состоит ядро Марса, насколько оно большое и сохранила ли планета свою геологическую активность. Для решения этих вопросов необходимо заглянуть внутрь. Именно этим и займется посадочный модуль миссии InSight. Но сперва ему придется пережить «7 минут ужаса». Именно столько времени потребуется модулю для входа в марсианскую атмосферу, спуск и собственно саму посадку на поверхность.

«Мы очень этого ждем. Нет ничего удивительнее посадки на Марс. Мы полностью готовы к этому событию. По крайней мере, настолько, насколько это возможно», — комментирует руководитель миссии InSight Том Хоффман.

Перед тем как модуль приступит ко входу в атмосферу, снижению и посадке команда миссии собирается еще раз пересмотреть все возможные варианты развития событий.

Подготовка и посадка

Примерно за 24 часа до начала процесса посадки команда Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) проведет последние коррекционные маневры аппарата. Чтобы снижение прошло гладко космический аппарат должен войти в атмосферу Марса под точно рассчитанным углом. Если угол окажется слишком крутым, аппарат испарится при входе атмосферу еще быстрее, чем вы скажете «о, нет!». Если угол будет недостаточным, модуль просто отскочит от атмосферы обратно в космос.

За несколько дней до самой посадки Сеть дальней космической связи NASA будет отслеживать передвижение аппарата с помощью данных о доплеровском смещении. Данный этап будет последней возможностью для расчета правильной траектории входа аппарата в атмосферу.

Финальный отчет перед посадкой начнется в 9 утра по тихоокеанскому или 8 часов вечера по московскому времени 26 ноября. Через три часа с этого момента аппарат должен будет сесть на поверхность Марса. Большие антенны Сети дальней космической связи NASA в тандеме начнут слежение за аппаратом. С помощью анализа задержки сигналов ученые смогут определить, где конкретно находится посадочный модуль. Для корректировки ошибок вследствие атмосферных и космических условий ученые собираются использовать данные квазаров. Проводиться это будет благодаря измерению разницы во времени фиксации радиосигналов, принятых от аппарата двумя удаленными друг от друга антеннами.

Примерно за 10 минут до начала снижения InSight сбросит маршевую ступень – защитную оболочку, в которой он находился с момента своего запуска с Земли. Как только это произойдет, начнутся те самые 7 минут ужаса. Перед тем как центр управления миссией сможет вздохнуть с облегчением аппарату придется пережить следующее:

• Скорость снижения посадочного модуля InSight в момент входа в атмосферу составит почти 21 тысячу километров в час;
• Тепловой защитный экран модуля разогреется почти 1400 градуса Цельсия – достаточно для того чтобы расплавить сталь. Такая температура будет удерживаться в течение 3,5 минуты до того момента, как будет раскрыт посадочный парашют. Спустя 30 секунд после раскрытия парашюта модуль сбросит тепловой экран;
• Сразу же после этого включится набортный радар, который начнет пеленговать поверхность планеты. С каждым сигналом пеленга аппарат будет производить расчеты расстояния до поверхности, а также скорости своего снижения;
• Примерно за 40 секунд до посадки InSight сбросит всю посадочную экипировку и около минуты будет находиться в свободном падении. Для предотвращения запутывания в парашюте и столкновения с тепловым экраном аппарат начнет раскручиваться, немного отойдя от изначальной области снижения;
• За несколько секунд до соприкосновения с поверхностью планеты InSight включит свои посадочные двигатели. Менее чем за 7 минут модуль замедлится со скорости 21 000 км/ч до 8 км/ч.

Художественный концепт посадочного модуля InSight с установленными инструментами на марсианской поверхности

Модуль сам «позвонит» домой

Обычно для того чтобы узнать, как прошла посадка, агентство использует коммуникационные спутники, которые получают данные от аппаратов и перенаправляют их на Землю. Для получения сигнала спутникам необходимо находится в нужной точке и нужное время. Но у InSight есть собственные спутники. Это первая планетарная миссия, в которой агентство использует сразу два персональных коммуникационных спутника-кубсата — MarCO A и MarCO B (или Марко/Поло, как их называют в центре управления миссией).

Небольшие кубсаты размером с коробку также будут использоваться как ретрансляторы во время 7-минутного снижения аппарата. После выполнения каждого шага высадки, начиная от входа в атмосферу и до запуска посадочных двигателей, передатчик, установленный на борту InSight, будет передавать данные на кубсаты, а те в свою очередь будут немедленно передавать их на антенны Сети дальней космической связи NASA и в центр управления Лаборатории реактивного движения.

Между отправкой и получением данных будет иметься задержка, поэтому если InSight не сможет удачно сесть, ученые узнают об этом лишь спустя 8 минут. Тем не менее команда настроена оптимистично. Практически сразу же после своей посадки модуль должен будет сделать фотографию поверхности Марса и отправить ее на Землю. И хотя фотография, скорее всего, будет не самого лучшего качества (при посадке поднимется очень много марсианской пыли), ее получение на Земле станет самой лучшей новостью за день.

«Как только мы получим подтверждение успешной посадки и первую фотографию с поверхности, команда, проводившая подготовку и координирование посадки, пойдет отдыхать и праздновать. Остальные же приступят к научной части этой миссии. В конце концов основная цель этой миссии – научное исследование. Этим мы и займемся», — комментирует Хоффман.

После того, как InSight высадится на поверхность Марса, сделает несколько фотографий своего окружения, а также исследование почвы вокруг себя, команде миссии придется выполнить еще одну важную задачу – развертывание научного оборудования.

В отличии от других посадочных модулей и марсоходов, у которых все научные инструменты являлись частью их корпуса, InSight несет на своей «спине» съемные приборы, которые нужно будет схватить, достать и медленно разместить на поверхности Марса с помощью роботизированной руки. А теперь внимание: эта операция продлится в течение трех месяцев. Как бы там ни было, сейчас все внимание и подготовка сосредоточены именно на посадке модуля. При этом успех не гарантируется.

«Любая успешная посадка на Марс – настоящее событие. Дело в том, что общий международный объем успешных высадок на Красную планету невелик. Он составляет всего около 40 процентов. Другими словами, посадка на Марс – всегда настоящее испытание», — подытоживает Хоффман.