Орбитальный зонд Mars Express, который ищет воду на Марсе, получит обновление прошивки спустя 19 лет с момента запуска

Представители Европейского космического агентства EKA сегодня, 23 июня, официально сообщили о том, что космический аппарат Mars Express, который был запущен в 2003 году для поиска воды под поверхностью марсианского грунта, получит обновление прошивки своего научного радара MARSIS — спустя 19 лет после запуска зонда. Специалисты агентства считают, что свежая прошивка радара позволит космическому аппарату продолжить выполнение поставленной задачи по поиску воды на Марсе, плюс он сможет более эффективно вести наблюдение за ближайшим спутником «красной планеты» — Фобосом.

Специалисты ЕКА в официальном пресс-релизе напомнили, что именно радар Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding, установленный на борту космического зонда Mars Express, позволил обнаружить признаки жидкой воды на Марсе — именно этот аппарат помог учёным в поисках озера с солёной водой размером почти 30 километров в диаметре. И теперь, с обновлением прошивки, он сможет сделать ещё много важных открытий, хотя специалисты пока что не уточняют, какие именно компоненты прошивки будут обновлены и за что именно отвечает грядущий апдейт. Более того, инженерам, которые отвечают за загрузку обновления, пришлось работать в весьма сложных условиях.

Например, Карло Ненна (Carlo Nenna), инженер, отвечающий за программное обеспечение радара MARSIS, рассказал, что команда столкнулась с множеством аппаратных и софтверных проблем при попытке обновить прошивку и повысить эффективность оборудования. Дело в том, что софт, созданный для работы MARSIS, был создан почти двадцать лет назад на базе операционной системы Windows 98. Кроме того, эта система работает на процессоре RAD750 — это усовершенствованная версия одноядерного процессора PowerPC 750 с тактовой частотой 233 МГц. Естественно, по современным меркам это довольно слабое оборудование, но стоит напомнить, что релиз аппарата Mars Express состоялся в 2003 году — тогда это были передовые технологии.

Материалы по теме:

Запущенный в июне 2003 года, то есть 19 лет назад, космический аппарат Mars Express Европейского космического агентства (ЕКА) для исследования Марса получит программное обновление для своего научного радара MARSIS. Новая прошивка позволит зонду продолжить поиск воды под марсианской поверхностью и более эффективно отслеживать ближайший спутник планеты, Фобос.

В блоге ЕКА указано, что прибор Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding (MARSIS) на борту Mars Express сыграл решающую роль в поиске и обнаружении признаков жидкой воды на Марсе, в том числе предполагаемого озера с солёной водой размером 20 на 30 км, погребённого под 1,5 км льда в южной полярной области планеты.

Бортовой компьютер аппарата работает под управлением операционной системы Windows 98 и базируется на процессоре RAD750, представляющем собой усовершенствованный для работы в условиях повышенной радиации одноядерный чип PowerPC 750 с частотой 233 МГц. Такой же процессор в своё время использовался в компьютерах iMac. 

Источник изображения ESA

Кроме того, RAD750 также служит основой марсианских роверов Curiosity и Perseverance, которые в настоящий момент исследуют поверхность Красной планеты. На его базе также работают космические телескопы Kepler и Fermi.

Работой по обновлению прошивки Mars Express занимаются инженеры Национального института астрофизики в Италии. «Мы столкнулись с рядом проблем, когда решили повысить производительность MARSIS. Не в последнюю очередь потому, что программное обеспечение MARSIS изначально было разработано более 20 лет назад с использованием среды разработки на основе Microsoft Windows 98», — рассказал инженер бортового программного обеспечения MARSIS Карло Ненна.

Новое программное обеспечение включает в себя ряд изменений, которые улучшают приём сигналов и обработку данных на борту, чтобы увеличить количество и качество научных данных, отправляемых на Землю.

Стартовавшая в 2003 году миссия “Mars Express” стала целой вехой в исследовании Марса. В её состав вошёл орбитальный модуль “Orbiter” и спускаемый аппарат “Beagle-2”. Несмотря на ряд неудач, эта экспедиция оказалась невероятно плодотворной. Находящаяся на марсианской орбите автоматическая станция до сих пор продолжает делать открытия, которые в корне меняют наши представления об этой далёкой планете.

mars express

Почему аппарат получил такое название

По версии ЕКА, миссия “Mars Express” была названа так из-за того, что на разработку и постройку космического аппарата ушло сравнительно мало времени – около 5 лет. Это значительно меньше, чем у аналогичных проектов NASA. Тем не менее, в общественном сознании это имя больше ассоциируется с тем, как быстро корабль достиг красной планеты. На данный момент “Марс Экспресс Орбитер” является рекордсменом: стартовав 2 июня 2003 года, он уже через 6 месяцев вышел на марсианскую орбиту. Для сравнения, продолжительность полёта американской миссии “Curiosity” составила 9 месяцев.

Задачи и цели миссии

Команда разработчиков “Марс Экспресс” была нацелена на комплексное исследование нашего далёкого космического соседа. Вначале 2000-х о Марсе было известно на удивление мало, поэтому европейские и российские исследователи были настроены на то, чтобы заполнить сразу множество пробелов. Список приоритетных целей миссии выглядит так:

  • поиск воды и водяного льда на глубине до нескольких километров;
  • тщательное картографирование поверхности для получения цветных снимков высокого разрешения и 3D-моделирования;
  • детальное определение минерального состава поверхности планеты;
  • изучение состава атмосферы и происходящих в ней процессов;
  • изучение влияния солнечного ветра на атмосферу планеты.

Хотя предусмотренный программой спуск модуля “Бигль-2” на поверхность закончился неудачей, возможностей орбитального аппарата Mars Express Orbiter хватило на то, чтобы достичь большинства этих целей. Находясь на орбите 16-й год, он успел передать такой объём данных, что часть из них ещё не успели опубликовать.

Характеристики аппарата

Зонд Mars Express – это достаточно крупный аппарат, превосходящий размерами многих своих собратьев. Его основной модуль имеет кубическую форму со сторонами 1,8 х 1,5 х 1,4 и стартовую массу 1 123 кг, из которых 457 кг пришлись на топливо. Станция несла полезную нагрузку 113 кг, а также 60-килограммовый посадочный модуль “Бигль-2”.

Последние новости:  HP Photosmart Premium C310 — МФУ с доступом в Интернет

Для питания всех систем космического спутника используются солнечные батареи площадью 11,42 м2. Несмотря на то, что из-за ошибки в монтаже мощность силовой установки составила 460 Вт вместо проектных 600, эти панели и три Li-ion аккумулятора уже много лет обеспечивают все потребности орбитального аппарата.

По своему дизайну и техническим решениям орбитальный модуль напоминает аппарат “Розетта”, запущенный в 2004 году. Эта миссия прогремела на весь мир, когда 30 сентября 2016 года была совершена посадка на поверхность кометы Чурюмова-Герасименко. Часть конструктивных особенностей и приборов марсианский зонд ЕКА позаимствовал у российского проекта “Марс 96”. Несмотря на провал той миссии, она смогла сделать европейский аппарат более эффективным и долговечным.

Чем оборудован аппарат

К оборудованию орбитального корабля и спускаемого модуля разработчики подошли со всей серьёзностью. Невзирая на относительно скромный бюджет проекта (300 миллионов евро против 2,5 миллиардов долларов у “Curiosity”), станция была оснащена по последнему слову техники. На ней были установлены:

  • специальная камера, снимающая детальные фотографии с разрешением до 10 метров;
  • спектрометр OMEGA в видимом и инфракрасном диапазонах, предназначенный для проведения геологических исследований;
  • спектрометр SPICAM в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, позволяющий оценить состав атмосферы;
  • планетарный Фурье-спектрометр для регистрации атмосферного давления и температуры;
  • радиометрический высотомер MARSIS и две 20-метровые антенны для исследования глубоких слоёв поверхности Марса и поиска воды;
  • высокоточная стереокамера HRSC, создающая цветные фотографии с разрешением до 2 м;
  • анализатор космической плазмы ASPERA, который исследует взаимодействие атмосферы с солнечным ветром;
бигл 2
Beagle 2, на снимке видно, что солнечные панели не открывались должным образом.

Часть аппаратуры, включая буровой механизм, монтировалась на спускаемый зонд “Beagle-2”. К сожалению, вскоре после отстыковки связь с ним была потеряна и вновь обнаружить его удалось лишь через 12 лет. Выяснилось, что из-за неполного раскрытия солнечных панелей оказалась, заблокирована антенна, что сделало невозможной связь с аппаратом. Тем не менее, имевшихся на орбитальном модуле приборов хватило на то, чтобы сделать поистине выдающиеся открытия.

Самые важные открытия

Станция вышла на марсианскую орбиту в декабре 2003 года, а уже в январе 2004-го нашла неоспоримые свидетельства того, что в южной полярной шапке планеты содержатся большие объёмы водяного льда. В марте пришли более точные данные: на полюсах 85% приходится на замёрзший CO2 и 15% на водяной лёд. Чуть позже приборы спутника зафиксировали присутствие в атмосфере метана и аммиака. Для многих это стало косвенным подтверждением биологической активности на планете, либо остаточной тектоники и геотермальных процессов. В любом случае “Марс Экспресс” стал первой станцией, обнаружившей этот феномен.

В 2005 году установленный на аппарате спектрометр OMEGA выявил присутствие в марсианском грунте гидратированных сульфатов, силикатов и других породообразующих минералов. Эта информация стала ценной для понимания геологических процессов, которые происходили на планете.

В сентябре 2006 года в прицел камер станции попал регион Кидония – тот самый, в котором было обнаружено знаменитое марсианское “лицо”. К разочарованию многих более детальные снимки не показали там ничего аномального. Зато другое открытие стало настоящим ударом для энтузиастов колонизации Марса.

Минералогическое картирование поверхности почти не выявило присутствия в грунте карбонатов, которые могли бы стать источником CO2. Это поставило крест на старой идее бомбардировки поверхности, чтобы наполнить атмосферу углекислым газом и поднять давление (сейчас оно составляет меньше 1% от земного).

В феврале 2007 года стартовала студенческая кампания, позволившая сделать множество уникальных фотографий марсианской поверхности, дистанционно управляя камерами модуля Orbiter. В том же году удалось получить великолепные снимки столовой горы Aeolis Mensae. Их высокая детализация позволила геологам лучше понять, благодаря каким процессам возникло это живописное геологическое образование.

В 2010 году орбитальный аппарат приблизился к Фобосу, измерив, уровень его гравитации, а спустя несколько месяцев запечатлел его обратную сторону с разрешением 16 метров и в стереоформате. Спустя несколько лет, в 2013-м был выполнен самый близкий на данный момент облёт марсианского спутника.

В 2012 году станция успешно выполнила очередную задачу – передала на Землю ценные сведения о солнечной короне, которая в течение нескольких лет изучалась с помощью радиоволн. Год спустя была подготовлена почти законченная топографическая карта поверхности красной планеты.

Последние на сегодняшний день открытия произошли в 2018 году. В июле европейская станция сделала очередное потрясающее открытие: в районе Южной полярной шапки радар MARSIS обнаружил подлёдное озеро шириной 20 км на глубине 1,5 километров. Это первый стабильный водоём на красной планете, который известен на данный момент.

В декабре “Mars Express” передал снимки заполненного льдом кратера Королёва. Хотя это геологическое образование известно уже давно, оценить его уникальность было сложно. Благодаря высокой детализации фотографий и глубинному зондированию, исследователи наконец смогли понять, почему ледяной слой толщиной до 1,8 км не тает даже летом.

Помимо чисто научных исследований орбитальный модуль несколько раз использовался для других задач. В 2006 году с помощью его камер была предпринята неудачная попытка найти американский аппарат JPL Mars Global Sorveyor после того, как с ним была потеряна связь. Намного более успешная операция была проведена в 2012-м, когда орбитальный аппарат помог американским зондам Mars Odyssey и Mars Reconnaissance Orbiter собрать необходимую информацию перед посадкой на поверхность.

Последние новости:  Xerox WorkCentre 5021D: офисный боец

В 2016-м аппаратуру модуля использовали для помощи в сборе и передаче данных для посадки европейской станции “Скиапарелли”.
За всё это время срок службы “Марс Экспресс” продлевался уже несколько раз. Несмотря на периодические сбои, орбитальный модуль каждый раз удавалось вернуть к жизни. Он будет получать и передавать на Землю научные данные, по меньшей мере, до конца 2020 года, а, может быть, и ещё дольше.

Пригодилась информация? Плюсани в социалки!

Места посадок всех предыдущих марсианских миссий, а также готовящейся сесть на Марс 26 ноября посадочной платформы InSight.

Посадочные платформы Марс-2 и Марс-3, марсоходы ПрОП-М

Посадка: 27 ноября и 2 декабря 1971 года

Первым земным аппаратом, попавшим на Марс, стала советская станция «Марс-2». К сожалению угол входа в атмосферу оказался выше расчётного и парашют не успел её достаточно затормозить до момента посадки. «Марсу-3» повезло немногим больше – он смог достичь поверхности и начать передавать с неё данные, но только в течении 14,5 секунд. Летевшая вместе со станциями пара советских шагоходов ПРоП-М видимо так и не смогла прикоснуться к поверхности Марса, оказавшись всего в метре от неё. С тех пор СССР больше не предпринимал попыток отправлять марсоходы.

Первый снимок полученный с поверхности Марса.

В 2013 году, спустя целых 42 года после его посадки, Виталию Егорову (более известному как Зелёный кот) при поддержке множества добровольцев удалось найти местоположение посадки «Марса-3» с помощью снимков 0,5-метрового телескопа HiRise установленной на зонде «MRO».

Посадочная платформа Марс-6

Посадка: 12 марта 1974 года

Спускаемому аппарату Марс-6 также не повезло: связь с ним оборвалась после выдачи команды на включение тормозных двигателей уже после торможения в атмосфере на парашюте. Впрочем, спускаемый аппарат Марса-7 и вовсе «промазал» мимо Марса. Местоположение неудачно приземлившегося аппарата было найдено всего 3 месяца назад и пока окончательно не подтверждено. Автором находки является автор группы «Море Ясности» в ВК Антон Громов.

Посадочные платформы «Викинг-1» и «Викинг-2»

Посадка: 20 августа и 9 сентября 1976 года

Карл Саган для масштаба.

Этим двум спускаемым аппаратам впервые удалось полностью выполнить поставленную перед ними миссию: они проработали на поверхности Марса 4 и 6 лет вместо запланированных 90 дней и передали порядка 4,5 тысяч фотографий. 1 из 3 биологических экспериментов миссии оказался ложноположительным (при добавлении питательной среды к марсианскому грунту было обнаружено выделение кислорода и углекислого газа).

Зафиксированное «Викингами» давление атмосферы варьировалось от 7 до 10 мбар (тысячных долей атмосферы).

Зафиксированные перепады температур составили от -77° C до -14° C для Викинга-1 и от -120° C до -4° для Викинга-2. Скорость ветра не превышала 120 км/ч. Викинг-1 проработал до 11 апреля 1980 года, когда вышли из строя его электрические батареи. Викинг-2 работал вплоть до 11 ноября 1982 года, когда из-за ошибки оператора была опущена его антенна. Попытки связи с аппаратом были прекращены 21 мая 1983 года.

Посадочная платформа «Mars Pathfinder», марсоход «Sojourner»

Посадка: 4 июля 1997 года

Это стала первой миссией от NASA достигшей поверхности Марса после 20-летнего перерыва. Она была большей частью подтверждением новых технологий (вроде надувных мешков для смягчения посадки) и концепции дешёвых научных исследований Марса (все расходы на неё в целом оцениваются в $428 млн в текущих ценах). По этой причине на посадочной платформе были установлены только камеры, метеорологические датчики и несколько магнитов, а на 11,5-килограммом марсоходе приборов было установлено немногим больше: среди них были альфа-протон-рентгеновский спектрометр, эксперименты по определению степени сцепления и абразивности грунта, а также система построения 3D-карт для определения степени опасности местности для передвижения, в которую входила пара передних камер и лазер.

Это стала первой успешно выполненная миссией марсохода: всего «Sojourner» смог проработать 85 земных дней (вплоть до 27 сентября). И связь с ним прервалась из-за отказа основной станции (предположительно это произошло из-за чрезмерного числа циклов заряда-разряда электрических батарей, рассчитанных на 1 месяц работы). Станции удалось передать 16,5 тыс. снимков, марсоходу – ещё 550 штук и выполнить 15 анализов пород. По цвету грунта на снимках было определено что он содержит много гидроскида железа, что в свою очередь указывало на существование более мягкого климата на Марсе в прошлом. Также удалось установить что металлическое ядро Марса по размерам находится в пределах 1300-2000 км.

Посадочная платформа «Mars Polar Lander» и зонды «Deep Space 2»

Посадка: 3 декабря 1999 года

Связь с этой посадочной платформой и двумя зондами прервалась в процессе посадки на Марс. Разбирательство по итогам провала миссии указывало на то, что причиной потери этой миссии NASA стал эффект Холла, который в момент раскрытия посадочных опор на высоте в 40 метров вызвал ложное срабатывание датчиков, предназначенных для отключения ракетных двигателей в момент касания поверхности Марса. В результате этого аппарат коснулся поверхности на скорости в 22 м/с против 2,4 м/с расчётного предела, на который была рассчитана система амортизации.

Однако окончательно подтвердить или опровергнуть эту версию оказалось невозможно, так как передача телеметрии во время спуска не предусматривалась. В качестве более глубоких причин для аварии называлось недофинансирование программы в размере около 30% от её общей стоимости.

Марсоходы «Спирит» и «Оппортьюнити»

Посадка: 10 июня / 7 июля 2003 года

Практически сразу после посадки обоим марсоходам удалось найти гематит, а вскоре «Оппортьюнити» нашёл и отложения осадочных пород на стенках одного из кратеров, указывающих на существование у Марса периода с влажным климатом в прошлом. Также ему удалось найти метеорит, который стал третьей подобной находкой за пределами Земли после обнаружения метеоритов в миссиях Аполлонов-12 и -15 (в итоге Оппортьюнити удалось «обставить» астронавтов, найдя их за свою миссию сразу три).

Последние новости:  Pentaform анонсировала «клавиатуру на Windows 10 и Intel Atom» — биоразлагаемый компьютер Abacus Basic за $150

Первый из найденных «Оппортьюнити» метеоритов.

После 2 лет пребывания на Марсе у «Спирита» заклинило переднее правое колесо, вынудив операторов марсохода вести его задом на перёд все последующих 4 года – вплоть до того, как он окончательно не застрял и не замёрз от запыления батарей. Однако это позволило сделать неожиданную находку: в проделанной волочащимся колесом борозде вскрылась богатая силикатами почва под тонким слоем красноватой пыли на поверхности.

На другой планете иногда даже поломанное колесо может привести к научному открытию!

Всего марсоходам на двоих удалось проработать на Марсе 20,5 лет и пройти дистанцию в 52,9 км (Оппортьюнити завершил условный марафон за 11 лет и 2 месяца). Последний сеанс связи со Спиритом был произведён 22 марта 2010 года, а с Оппортьюнити – 10 июня 2018 года (попытки связаться с ним продолжаются).

Посадочная платформа «Бигль-2»

Посадка: 25 декабря 2003 года

«Бигль-2» отделился от зонда «Марс-экспресс» 19 декабря 2003 года, после чего пошёл на посадку 25 декабря и… просто не вышел на связь в назначенный момент. Европейское космическое агентство пыталось связаться с аппаратом вплоть до февраля 2004 года, но так и не смогло этого сделать и признало миссию потерянной.

Снимок аппарата с того же спутника «MRO».

Судьба аппарата была неизвестна на протяжении 12 лет, пока тому же телескопу HiRISE на MRO не удалось обнаружить спускаемый аппарат на поверхности Марса. Судя по снимкам 2 из 4 его солнечных панелей не смогли раскрыться, оставив антенну аппарата в заблокированном состоянии. В качестве причин для неудачи расследовавшая аварию комиссия назвала плохое управление миссией и недостаточное тестирование систем аппарата, что в свою очередь было вызвано недостаточным финансированием – на проект было выделено всего $110 млн в современных ценах, что по своей дешевизне уступает, пожалуй, только индийскому проекту «Мангальян».

Посадочная платформа «Феникс»

Посадка: 25 мая 2008 года

Название миссии имеет прямую отсылку к одноимённой мифической птице, так как аппарат имел множество приборов от предыдущей неудачной миссии «Mars Polar Lander» и отменённой миссии «Mars Surveyor 2001 Lander». Вторая попытка посадки аппарата вблизи полюса (теперь уже Северного) таки увенчалась успехом для NASA: с помощью камер, установленных на нём самом и его манипуляторе, оптического и атомного микроскопа, а также масс-спектрометра, «Фениксу» удалось сделать то, за чем его в первую очередь посылали – он наконец смог найти убедительные доказательства наличия воды на Марсе.

Кроме этого в почве были обнаружены следы перхлоратов, которые в больших концентрациях являлись ядовитыми для большинства земных видов жизни. Также в почве были найдены магний, натри, калий и хлор. Кислотность грунта составила 8-9 единиц, что соответствовало слабощелочным земным почвам.

Марсоход «Кьюриосити»

Посадка: 6 августа 2012 года

На данный момент этому марсоходу удалось пройти 19,8 км за чуть более 6 лет пребывания на поверхности Марса. Среди его находок уже есть метан в атмосфере, органические соединения в почве и залежи глины. Сейчас Кьюриосити направляется к горе Шарпа для изучения по поверхности её склонов геологии и климата Марса в различные периоды его существования.

Посадочная платформа «Скиапарелли»

Посадка: 19 октября 2016 года

Второму европейскому аппарату также не суждено было начать работать на поверхности Марса: в результате сбоя в инерциальной измерительной системе, выдавшей на секунду отрицательное значение высоты, «Скиапарелли» отстрелил свой парашют на высоте 3,7 км и включил свои ракетные двигатели на 3 секунды вместо 30-ти. В результате падения с большой высоты аппарат набрал скорость порядка 83 м/с и образовал 2,4-метровый в диаметре кратер имеющий около полуметра в глубину.

Снимок от марсианского ока Саурона всё того же аппарата MRO.

Несмотря на то, что основная задача миссии по тестированию систем посадки на Марс была признана выполненной, по итогам расследования запуск европейского марсохода по программе «Экзомарс» был перенесён на очередное стартовое окно (с 2018 на 2020 год), а разработка посадочной платформы для него была передана НПО им. Лавочкина.

Посадочная платформа «InSight» (в пути)

Посадка: 26 ноября 2018 года (планируется)

Основной задачей этой посадочной платформы должно стать изучение геологии и внутренних недр Марса. Для этого у InSight имеется чувствительный сейсмограф и 6-метровый бур которые должны быть установлены на поверхность Марса с помощью установленного на нём манипулятора. Следов жизни в данной миссии искать, к сожалению, не планируется – только определять физические свойства пород и градиент температуры на разных глубинах для установления того, сколько тепла выделяет ядро Марса на данный момент.

Также сейчас на стадии подготовки находятся сразу 3 марсохода, которые должны отправиться к Марсу в стартовое окно июля-августа 2020 года:

Марсоход «Марс-2020» по сравнению с Кьюриосити получит новые колёса и новые научные инструменты, но в остальном будет полностью его повторять.

Китайское космическое агентство подтвердило намерение отправить на Марс сразу зонд, спускаемый аппарат и марсоход.

Европейский марсоход «Экзомарс» будет иметь на борту 3 российских прибора и будет садиться на Марс на разработанной в НПО им. Лавочкина посадочной платформе.

На российской посадочной платформе будет установлено 13 научных приборов, 2 из которых будут европейскими. Всего она должна проработать 1 год.

Внешний вид нижней части посадочной платформы «Экзомарса».

Оцените статью
( Пока оценок нет )