Историческая миссия: кто первым доставит на Землю грунт Марса

Учёные собираются совершить неслыханное: привезти марсианский грунт на Землю.

Учёные собираются совершить неслыханное: привезти марсианский грунт на Землю.
Иллюстрация Airbus.

Небольшой ровер соберёт с поверхности Марса заранее подготовленные образцы и привезёт к стационарному модулю. Тот погрузит пробы на борт аппарата MAV, который стартует с Марса.

Небольшой ровер соберёт с поверхности Марса заранее подготовленные образцы и привезёт к стационарному модулю. Тот погрузит пробы на борт аппарата MAV, который стартует с Марса.
Иллюстрация NASA/JPL-Caltech.

Аппарат MAV должен стать первым, стартовавшим с Марса.

Аппарат MAV должен стать первым, стартовавшим с Марса.
Иллюстрация NASA/JPL-Caltech.

Зонд ERO на околомарсианской орбите примет на борт образцы грунта Красной планеты и доставит их на Землю.

Зонд ERO на околомарсианской орбите примет на борт образцы грунта Красной планеты и доставит их на Землю.
Иллюстрация ESA/ATG medialab.

Учёные собираются совершить неслыханное: привезти марсианский грунт на Землю.
Небольшой ровер соберёт с поверхности Марса заранее подготовленные образцы и привезёт к стационарному модулю. Тот погрузит пробы на борт аппарата MAV, который стартует с Марса.
Аппарат MAV должен стать первым, стартовавшим с Марса.
Зонд ERO на околомарсианской орбите примет на борт образцы грунта Красной планеты и доставит их на Землю.

Компания Airbus построит космический аппарат для задачи, не имеющей аналогов в истории. Зонд доставит на Землю марсианский грунт. Впрочем, этот аппарат станет лишь частью грандиозного проекта: сбор образцов и старт с Красной планеты возложены на другие миссии. Расскажем обо всём по порядку.

Коснуться неба

Доставка образцов с других небесных тел на Землю – огромное событие для науки. Ведь межпланетный зонд не может досконально изучить образцы на месте: в него можно втиснуть не так уж и много научных приборов. А на Земле к услугам учёных весь огромный арсенал экспериментальной техники, которая к тому же постоянно совершенствуется. Так, образцы, привезённые с Луны в 1969–1972 годах, до сих пор изучаются и открывают всё новые тайны.

Однако Марс – не Луна. Его тяготение в 2,3 раза сильнее лунного и всего в 2,7 раза слабее земного. Между тем на Красной планете (кто бы мог подумать) нет космодромов, обслуживающего персонала и огромных заправленных под завязку ракет. Поэтому стартовать с неё на орбиту – непростая задача. До сих пор никто даже не пробовал этого сделать.

А ведь взлететь с Марса – только половина дела. Нужно ещё добраться до Земли. И всё это при крайне жёстких ограничениях на массу и габариты аппарата, которые накладываются грузоподъёмностью стартующих с Земли ракет-носителей.

Поэтому специалисты американского и европейского космических агентств (NASA и ESA, соответственно) разработали грандиозный план с участием трёх космических миссий.

Небольшой ровер соберёт с поверхности Марса заранее подготовленные образцы и привезёт к стационарному модулю. Тот погрузит пробы на борт аппарата MAV, который стартует с Марса.

Упаковать и отправить

Первая из них уже находится на пути к Красной планете. Речь идёт о ровере NASA под названием Perseverance ("Настойчивость"). Он стартовал в июле 2020 года и должен сесть на Марс в феврале 2021 года в кратере Езеро.

Марсоход вооружён собственным арсеналом научных приборов для исследования планеты. Однако в числе прочего он должен собрать образцы грунта и упаковать их в герметичные ёмкости.

В 2026 году должна быть запущена следующая миссия – Sample Retrieval Lander (STR), что можно перевести как "Посадочный модуль для возвращения образцов". Она включает в себя стационарный модуль, марсоход и первый в мире аппарат для взлёта с Марса. Последний называется Mars Ascent Vehicle (MAV), то есть "Транспортное средство для взлёта с Марса".

Новый ровер, прибыв на Красную планету с миссией STR, должен будет обнаружить оставленные его "коллегой" Perseverance сосуды с образцами. Марсоход привезёт их к стационарному модулю. Здесь драгоценные пробы будут упакованы в один контейнер размером с баскетбольный мяч. Специальный манипулятор перенесёт его на борт аппарата MAV. Затем тот взлетит с Марса и выйдет на орбиту вокруг Красной планеты.

Отметим, что созданием марсохода для миссии STR займётся Европейское космическое агентство. Также специалисты ESA будут отвечает за роботизированную руку, которая будет перегружать образцы с марсохода на взлётный модуль. Остальные составляющие миссии STR – зона ответственности NASA.

Аппарат MAV должен стать первым, стартовавшим с Марса.

Возвращение домой

В том же 2026 году с Земли стартует третья миссия проекта – Earth Return Orbiter (ERO), то есть "Орбитальный аппарат для возвращения на Землю". Этот зонд встретится на орбите с MAV и примет на борт контейнер с марсианским грунтом. Затем ERO возьмёт курс на Землю. Сблизившись с нашей планетой, он сбросит капсулу с пробами, которая должна приземлиться на территории США.

Таким образом, подготовленные образцы с Марса заберёт одна миссия (STR), а на Землю их доставит другая (ERO). Такая "многоходовка" позволяет одному аппарату иметь достаточно оборудования и топлива, чтобы взлететь с Красной планеты, а другому – чтобы добраться до зелёной.

Миссия ERO – зона ответственности Европейского космического агентства (хотя на долю NASA приходится разработка нескольких важных систем для неё). И теперь руководители ESA определились, кто будет создавать космический аппарат для миссии ERO. Главным подрядчиком стала компания Airbus. На это ей выделен ни много ни мало 491 миллион евро (почти 45 миллиардов рублей по текущему курсу).

Корпорация – отнюдь не новичок в подобных делах, на её счету участие во многих успешных космических проектах.

"Мы используем весь свой опыт, накопленный в ходе [миссий] "Розетта", Mars Express, Venus Express, "Гайя", ATV, BepiColombo и JUICE, чтобы обеспечить успех этой миссии, – перечисляет Жан-Марк Наср (Jean-Marc Nasr), глава компании Airbus Space Systems. – Доставка образцов с Марса на Землю станет выдающимся достижением, которое выведет науку о планетах на новый уровень, и компания Airbus рада принять этот вызов в рамках совместной международной миссии".

Зонд ERO на околомарсианской орбите примет на борт образцы грунта Красной планеты и доставит их на Землю.

Этапы большого пути

Инженерам компании не занимать опыта, но и работа им предстоит немалая. Планируется, что аппарат для миссии ERO будет весить шесть тонн и иметь солнечные батареи площадью 144 квадратных метра и размахом более 40 метров. Это одни из самых больших солнечных панелей, когда-либо запускавшихся в космос. Энергия кораблю понадобится, ведь до Марса и обратно он будет добираться на электрических реактивных двигателях (Вести.Ru рассказывали, что это такое). Только при самом выходе на околомарсианскую орбиту зонд задействует двигатели на химическом топливе.

Старт, напомним, планируется на 2026 год. Миссия ERO должна отправиться в космос на борту новейшей европейской ракеты Ariane 6, первый запуск которой намечен на 2021 год.

По прибытии зонд выйдет на орбиту вокруг Марса. С неё он станет обеспечивать радиосвязь между Землёй и аппаратами миссии STR, которые будут работать на поверхности Красной планеты (вот почему обе миссии запускаются практически одновременно).

После того как аппарат MAV с собранными образцами взлетит с Марса, начнётся один из самых сложных этапов миссии. Контейнер с образцами будет перегружен с MAV на ERO. Это произойдёт в открытом космосе более чем в 50 миллионах километров от наземных диспетчеров (радиосигналу требуется больше двух минут, чтобы преодолеть это расстояние). Системы ERO поместят этот контейнер внутрь специальной посадочной капсулы, и аппарат возьмёт курс на Землю. Через год он сбросит эту капсулу в атмосферу нашей планеты. "От порога до порога" миссия ERO займёт пять лет.

Безопасность планеты

Отметим, что образцы марсианского грунта будут изолированы от внешнего мира тройной системой защиты. Первой "линией обороны" станут ёмкости, в которые их запечатает марсоход Perseverance. Второй – контейнер, в которую эти сосуды будут погружены на орбите Марса и который перейдёт с борта MAV на борт ERO. Третьей – посадочная капсула, которую ERO сбросит с орбиты.

Многослойная защита призвана гарантировать, что в марсианские образцы не попадут земные микробы (а значит, биологи не примут их за инопланетные). А если в грунте Красной планеты есть собственная жизнь, то ей тоже не мешало бы преградить путь в земную биосферу, а то как бы нам не пожалеть о своей беспечности.

Напомним, что Вести.Ru рассказывали о других миссиях по доставке на Землю внеземного вещества. Так, прямо сейчас на Землю летит капсула с грунтом астероида Рюгу. Буквально через несколько дней космический аппарат должен взять пробы с астероида Бенну. А образцы с астероида Итокава уже давно исследуются земными специалистами.