ВСЕ ФОТО

Первая в истории миссия для поиска жизни на Марсе в понедельник, 14 марта, стартовала с космодрома Байконур. Ракета "Протон-М" отправит к Красной планете космические аппараты для международной исследовательской миссии ExoMars-2016
Reuters

Миссия для поиска жизни на Марсе ExoMars-2016 в понедельник, 14 марта, стартовала с космодрома Байконур. Ракета "Протон-М" отправит к Красной планете космические аппараты для проведения международного исследования.

Пуск состоялся в 12:31 по московскому времени. К Марсу отправились орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter (TGO) и демонстрационный десантный модуль Schiaparelli. Межпланетная миссия займется поиском следов жизни на четвертой от Солнца планете.

Прямую трансляцию старта миссии ExoMars вел "Яндекс" на специальной странице . Кроме того, процесс запуска ракеты "Протон-М" можно было увидеть на сайте Роскосмоса и на канале госкорпорации на YouTube.

Отделение первой, второй и третьей ступеней "Протона-М" прошло по программе и без инцидентов. В Роскосмосе подтвердили ТАСС, что связка из разгонного блока и аппаратов российско-европейской миссии ExoMars-2016 успешно отделилась от третьей ступени российской ракеты-носителя "Протон-М". Представитель госкорпорации сообщил, что космические аппараты выведены на околоземную орбиту.

Разгонный блок "Бриз-М" четырьмя включениями двигателей должен вывести ExoMars на траекторию, ведущую к Марсу. Первое включение двигательной установки прошло по плану, сообщил глава Роскосмоса Игорь Комаров. В 23:21 "Бриз-М" отделится от связки TGO и Schiaparelli, которые продолжат путь самостоятельно.

Полет космических аппаратов к другой планете должен занять семь месяцев. Планируется, что 16 октября Schiaparelli отделится от TGO, чтобы 19 октября первый вошел в атмосферу Марса, а второй - вышел на орбиту планеты. Тормозить о марсианскую атмосферу TGO будет около года. По этой причине начало работы научных приборов этого аппарата намечено на середину 2017 года. По расчетам специалистов, орбитальный аппарат проработает до конца 2022 года.

Орбитальный модуль Trace Gas Orbiter будет изучать малые газовые примеси атмосферы и распределение водяного льда в грунте Марса, в том числе используя российское научное оборудование, разработанное в Институте космических исследований РАН (ИКИ РАН), отмечает "Интерфакс" . Также орбитальный модуль будет ретранслировать данные с демонстрационного десантного модуля миссии 2016 года, десантного модуля и марсохода миссии 2018 года.

В свою очередь, демонстрационный посадочный модуль Schiaparelli предназначен для отработки необходимых технологий входа в атмосферу, спуска, посадки и проведения исследований научными приборами.

ExoMars - совместный проект госкорпорации Роскосмос и Европейского космического агентства (ЕSA).

На днях глава NASA Чарльз Болден сообщил, что космическое ведомство США в рамках подготовки первого полета на Марс намерено сотрудничать в том числе с Россией. Руководитель агентства отметил, что политические разногласия не должны мешать взаимодействию двух стран в области подготовки к путешествию на Красную планету. По словам Болдена, NASA рассчитывает осуществить первый пилотируемый полет на Марс примерно в середине 2030-х годов.

Быстрые успехи в освоении космоса с одной стороны и беспросветность бытия с другой заставляют людей мечтать о других планетах и звездах. Сегодня идея отправиться на Марс из реестра футуристических перешла в реестр волне осязаемых целей. Существует множество организаций, которые проводят эксперименты и планируют провести полет человека на Красную Планету, но с чем может столкнуться в этом полёте человек на самом деле.

NASA планирует свою миссию «Орион», в рамках которой будет отправлено от двух до шести человек для исследования Марса. Кроме того, Европейское космическое агентство, многие частные предприятия, Россия, Индия, Китай и Япония также находятся на стадии планирования отправки людей на четвертую планету от Солнца.

Многие организации и ученые предупреждают, что люди слишком быстро используют ресурсы Земли, чтобы поддерживать здесь жизнь. Но при этом ни в коем случае нельзя расценивать Марс как «следующую Землю», которая может удовлетворить все потребности человечества, если оно все же уничтожит свою родную планету. А также тем, кто отправится на Марс, предстоит справиться с множеством трудностей, о которых сегодня и пойдет речь.

1. Одиночество

Это далеко не небольшое неудобство: одиночество может на самом деле вызвать серьезные проблемы со здоровьем. Даже если Марс в конце концов станет довольно популярен среди путешественников, мало шансов, что на нем будут воспроизведены тесно взаимосвязанные общины и общества, которые были построены на протяжении веков на Земле. Для борьбы с последствиями одиночества путешественники на Марс могут беседовать с роботами и заниматься какими-либо сложными индивидуальными действиями.

2. Деградация мышц

Те, кто видел кадры с астронавтами на борту Международной космической станции, возможно, заметил, что они тратят довольно много времени на занятия на велотренажерах и другом оборудовании. Они делают это, потому что изменение силы тяжести оказывает огромное влияние на мышечную структуру тела. Находясь на Земле, люди почти не замечают работу своих «антигравитационных» мышц, а именно четырехглавых мышц и мышц в икрах, шее и спине. Но без ежедневного давления тяжести на эти части тела такие мышцы начинают деградировать.

В настоящее время изучаются меры, направленные на то, чтобы поддерживать работоспособность и здоровье людей, особенно их мускульных систем во время краткосрочных полетов. Однако никто и никогда не проводил десятилетия или целую жизнь на далекой планете. Таким образом, невозможно реально изучить долгосрочные последствия жизни в этих местах. А здоровье мышц также напрямую влияет на скелетную систему, репродуктивное здоровье и внутренние органы.

3. Обедненный кислород

Существует несколько способов создания кислорода из других материалов во время космических путешествий и проживания на другой планете. Тем не менее, его уровень на такой планете, как Марс, не сможет полностью соответствовать кислороду, доступному на Земле.

Тело человека нуждается в кислороде почти для всех его жизненных функций - от дыхания и пищеварения до деления клеток и роста. В будущем для выделения кислорода из углекислого газа, который составляет 95 процентов атмосферы Марса, можно использовать электролиз с твердым оксидом.

4. Экстремальные температуры

Атмосфера на Марсе настолько разреженная, что на планете почти невозможно сохранить тепло. Средняя температура планеты составляет - 62 градуса Цельсия, а это действительно очень холодно.

5. Невероятно длительное время в пути

Стоит вспомнить, как утомительно провести даже несколько дней в том же поезде. Хотя космические зонды могут добраться до Марса довольно быстро (минимум 2 месяца), отправка людей на Марс займет гораздо больше времени. Даже самые оптимистичные прогнозы предполагают от 400 до 500 дней в пути.

6. Радиация

Во-первых, человек получит огромную дозу радиации на пути к Марсу. Затем, в течение всего времени жизни на планете придется принимать постоянные меры предосторожности, чтобы избежать облучения. Как галактические космические лучи (GCR), так и солнечные энергетические частицы (SEP) могут нанести необратимый ущерб организму человека.

Просто пребывание на Красной планете «обеспечит» астронавтам облучение радиацией, уровень которой в 100 раз выше, чем на Земле, а полеты туда и обратно еще более рискованны. Высокоэнергетические частицы могут вызвать изменения в ДНК и клетках. В человеческом мозге это может привести к ухудшению состояния и судорогам.

Глаза могут быть поражены катарактой, в легких может развиться рак, а кожа может быть повреждена или даже сожжена. Будут повреждены сердце и органы пищеварения, а также радиация может сделать человека бесплодным.

7. Клаустрофобия

Перед тем, как набирать экипаж, NASA и другие организации космических полетов проверяют людей на экстремальную клаустрофобию. По словам астронавта Криса Хадфилда, тесты при этом были действительно странными, К примеру, его закрывали в «маленькой черной сумке» и не говорили, когда выпустят. И перелет – это полбеды.

Стоит представить себе, что придется провести остаток своей жизни на Марсе, путешествуя между маленькими отсеками и станциями, чтобы избежать радиации и поддерживать надлежащий уровень кислорода. При этом человек никогда не сможет выйти на поверхность без спецкостюма и шлема, который также вызывает клаустрофобию.

8. Враждебные жизненные формы

Существует причина, по которой астронавты в течение десятилетий берут с собой оружие в космос «на всякий случай»: от специальных ножей «для выживания» до пистолетов. Хотя в основном утверждается, что астронавты могут столкнуться с ситуациями выживания при их возвращении на Землю (приземлившись в небезопасной местности или на враждебной территории), вторая причина заявляется гораздо реже.

Хотя до сих пор не найдено убедительных доказательств разумной жизни, существование внеземных микроорганизмов почти гарантировано на основе ископаемых доказательств. Кроме того, вероятность существования других форм жизни настолько высока, что это почти не вызывает сомнений. Фактически, в 2016 году ученые определили, что вероятность того, что люди являются единственным передовым видом в любой галактике, составляет менее 1 из 60 миллиардов.

9. Деформация глаз и потеря зрения

В 1989 году NASA начало проверять зрение астронавтов после космических путешествий. То, что они узнали, сначала шокировало. У многих астронавтов обнаружилось больше проблем со здоровьем, чем до полета в космос. Более того, проблемы со зрением иногда длились в течение многих лет или даже оставались навсегда.

Оказалось, что сам глаз в космосе фактически меняется, вместе с мозгом и спинномозговой жидкостью. Вероятным виновником является внутричерепная гипертензия или высокое давление на мозг и позвоночник. Учитывая, что полет на Марс продлится несколько сотен дней, стоит только догадываться, чем это чревато для здоровья.

10. Космическое безумие

Перед тем, как люди устремились к звездам, ученые были обеспокоены тем, что путешественники в космосе в конечном итоге станут «импульсивными, суицидальными, сексуально аберрантными искателями острых ощущений». Они думали, что попадание на длительный срок в ограниченное пространство и отсутствие современных удобств заставит космонавтов сойти с ума..Поскольку многие из подобных мрачных страхов в конечном счете были опровергнуты идея космического безумия стала легендой.

Тем не менее, были примеры людей, которые не могли справиться с давлением космоса. Некоторые люди демонстрировали странное поведение даже после короткого путешествия за пределы атмосферы. Полет на Марс займет гораздо больше времени, чем современные космические полеты, поэтому эффекты непредсказуемы. Кроме того, мозг состоит из большого количества воды, а последствия изменения силы тяжести на состав мозга почти не изучены.

Сегодня, кроме полёта на Марс, существует ещё .

«Мы сейчас будем там осуществлять беспилотные, а потом и пилотируемые пуски для исследования дальнего космоса, и лунная программа, затем исследования Марса. Первое совсем скоро, в 2019 году. Потом собираемся запустить в сторону Марса миссию», - сказал глава государства.

Как рассказал российский лидер, в лунную программу, над которой будет работать Россия, войдет исследование полюсов спутника Земли. «Новое продолжение исследований Луны. Не как Советский Союз - наши специалисты постараются сделать высадки на полюса, потому что есть основание полагать, что там может быть вода», - сообщил Путин.

«Там есть чем заниматься, оттуда могут быть начаты исследования других планет, далекого космоса»,

Считает президент. По его мнению, «сейчас у многих стран с достаточно высоким уровнем технологического развития, в том числе и у России, есть шанс стать лидерами». «Мы создали базу для следующего шага вперед. Надо ее использовать как трамплин для резкого движения вверх и вперед, и у нас есть все шансы для этого рывка», - резюмировал он.

Напомним, во вторник, 13 марта, президент США Дональд Трамп во время посещения военно-воздушной базы Мирамар (штат Калифорния) анонсировалсоздание космических войск. «Новая национальная стратегия по космосу признает, что космос - это тоже [потенциальное] поле боя, такое же, как суша, воздух и море», - пояснил американский лидер. России идея не понравилась - вице-премьер РФ Дмитрий Рогозин, курирующий космическую сферу, считает, что размещением оружия в космосе «США открывают ящик Пандоры».

Что касается Марса, на этой неделе основатель SpaceX Илон Маск заявил, что его компания работает над межпланетным кораблем, который будет готов к коротким полетам в первой половине 2019 года.

Ранее Маск анонсировал план освоения Марса и создания на Красной планете постоянной колонии. Предполагалось, что первый беспилотный запуск нового корабля SpaceX к Марсу состоится в 2022 году - в рамках этой миссии на Марс должны быть доставлены различные грузы для будущих поселенцев. Первые люди, по мнению Маска, могут полететь на Марс только в 2024 году.

Как сообщалось, Европейское космическое агентство и «Роскосмос» в 2020 году планируют отправить на Марс второй этап совместной миссии ExoMars. Программа предполагает высадку на поверхность планеты десантного модуля с посадочной платформой и ровера. Первый этап миссии ExoMars, запущенной в 2016 году, состоял из орбитального аппарата TGO и десантного модуля Schiaparelli. При этом Schiaparelli потерпел крушение при посадке.

Миссия 2020 года будет состоять из европейского марсохода и разработанной российскими учеными и инженерами посадочной платформы, которая будет проводить длительные климатические измерения для проверки существующих моделей атмосферы Красной планеты.

«Роскосмос» также в ближайшие два года запланировал отправку к спутнику Земли миссии «Луна-25» для отработки технологии мягкой посадки на южный полюс небесного тела.

В «Роскосмосе» радиостанции «Говорит Москва» в четверг, 15 марта, подтвердили подготовку экспедиции на Марс. При этом конкретная дата полета не называется. Сначала будет запущена ракета к Луне, пояснили в госкорпорации.

"Все согласно ФКП (Федеральная космическая программа России на 2016-2025 годы. - Прим. NEWSru.com ) Первая миссия на Луну беспилотная в 2019 году, "Луна-25", а потом миссия на Марс", - уточнили в ведомстве. Затем планируется экспедиция на Марс, однако когда это произойдет, пока неизвестно.

ExoMars - это совместный проект Европейского космического агентства (ЕКА) и госкорпорации «Роскосмос» по изучению поверхности, атмосферы и климата Марса. Одна из основных задач разработки - поиск признаков жизни. Предыдущие исследования, проведённые с помощью космических аппаратов, не смогли ответить на многие вопросы, в частности - откуда в марсианской атмосфере взялся метан? На Земле этот газ является в основном продуктом биологических процессов, и в гораздо меньшей степени - результатом вулканической или гидротермальной деятельности. ExoMars будет изучать метан и другие газовые примеси в атмосфере Марса.

⇡ История

ЕКА начало изучать возможности посылки космического аппарата к Красной планете в конце 1970-х - начале 1980-х. В июне 2003 года российская ракета «Союз-ФГ», стартовавшая с космодрома Байконур, запустила зонд MarsExpress, который в декабре вышел на орбиту вокруг Марса, реализовав тем самым первый европейский проект в данном направлении. Чуть ранее, в 2002-м, был инициирован проект ExoMars, который рассматривался как специализированная посадочная миссия флагманского класса для биологической оценки марсианской среды и поиска признаков жизни. Для решения данной задачи на Марс в 2009 году предполагалось высадить ровер с научной аппаратурой Pasteur, названной в честь знаменитого микробиолога Луи Пастера.

С момента публикации проект испытывал трудности: на целый год задержалось начало финансирования, и срок старта миссии сдвинули на осень 2011 года. В 2005 году к работам присоединились США, предложив организовать ретрансляцию научных данных через марсианский спутник MTO (Mars Telecommunications Orbiter), находившийся в разработке.

По мере проектирования разработка становилась всё дороже, а аппарат всё тяжелее. Когда в ноябре 2005 года началось финансирование очередной фазы работ, выяснилось, что масса межпланетного комплекса превысила возможности запланированного носителя - российского «Союза-2.1Б», а американцы отказались от создания спутника-ретранслятора. Теперь орбитальный и посадочный модули можно было запустить по отдельности двумя «Союзами» или вместе - одной Ariane 5, но денег на это не было. Осенью 2006 года запуск пришлось перенести на ноябрь 2013 года.

В июне 2007 года концепцию миссии пересмотрели: теперь предполагалось использовать ракету Ariane 5, а полезную нагрузку Pasteur сфокусировать на поисках признаков марсианской жизни в прошлом или настоящем.

Весной 2008 года концепция, казалось, была окончательно сформирована, и команда разработчиков рапортовала о готовности перейти к детальному проектированию перелётного аппарата и марсохода. В июне 2008 года было подписано соглашение между ЕКА и Роскосмосом на поставку радиоизотопных нагревателей для ровера и разрешение заказать для запуска «Протон», если в том возникнет необходимость. Вклад NASA сводился к некоторому участию в научной программе и в предоставлении каналов связи с Землёй.

В конце ноября 2008 года на Совете ЕКА министры стран — участниц агентства ограничили возможный европейский вклад суммой в 1 млрд € и настоятельно рекомендовали «искать возможности международного сотрудничества» для завершения миссии. В декабре США объявили о готовности объединить свою марсианскую программу с европейской. Начался «марсианский роман» двух агентств, который длился бурно, но недолго - меньше четырёх лет.

За это время менялась конфигурация миссии, состав научной аппаратуры, ракеты-носители и сроки запуска. В октябре 2009 года ЕКА объявило о новом варианте плана - ExoMars решили разбить на два этапа: в 2016 году летит орбитальный аппарат с приборами для изучения малых компонентов марсианской атмосферы и аппаратурой для ретрансляции данных с марсохода, который уходил вторым запуском, в 2018 году, на американском посадочном комплексе вместе с американским марсоходом MAX-C.

Весной 2011 года оказалось, что NASA не в состоянии выполнить свои обязательства по совместной программе. Из-за риска срыва проекта ЕКА обратило взор на восток: осенью европейцы предложили Роскосмосу принять участие в программе, но уже в качестве не просто поставщика ракеты, а полноправного партнёра. Владимир Поповкин, возглавлявший в то время отечественное космическое ведомство, совместной работой заинтересовался. В начале декабря 2011 года в Париже состоялись переговоры представителей Роскосмоса, ЕКА и NASA. По итогам встречи были созданы две рабочие группы: одна анализировала научную составляющую российского участия, а вторая занималась вопросами адаптации ракеты «Протон-М» к требованиям миссии.

В феврале 2012 года NASA объявило о выходе из программы ExoMars из-за отсутствия средств. У ЕКА остался только один крупный партнёр - Роскосмос. 14 марта 2013 года между двумя агентствами было подписано соглашение, подразумевавшее полноправное участие российских учёных и инженеров во всех международных научных и технических группах в рамках проекта ExoMars, равные права российских и европейских участников проекта на научные данные, а также дальнейшие возможные проекты в области исследований Юпитера и Луны.

Россия должна была обеспечить запуски и участвовать в научной программе обоих этапов проекта, для чего предстояло создать общий с ЕКА наземный комплекс для приёма и обработки научной информации. На первом этапе миссии - ExoMars-2016 - российское участие ограничивалось предоставлением средств выведения и двух научных приборов: блока для исследования химического состава атмосферы и нейтронного детектора. Второй этап миссии - ExoMars-2018 - включал в себя тяжёлый европейский марсоход и российскую посадочную платформу. ExoMars-2016 (в основном в части посадки) должен был стать подготовительным или даже «тренировочным» этапом к ExoMars-2018, в котором решались основные научные задачи миссии на поверхности Красной планеты.

Следует напомнить, что советским и российским учёным хронически не везло с исследованиями Марса, в отличие, например, от программ изучения Луны и Венеры. Последние позволили достичь значимых научных результатов и добиться ряда мировых приоритетов, например в деле первой мягкой посадки на Луну, доставки образцов лунного грунта на Землю с помощью беспилотного аппарата или первой в мире съёмки поверхности Венеры. Что же касается Красной планеты, то СССР предпринял 16 попыток отправки автоматических марсианских станций, и лишь семь из них окончились частичным успехом. Российские же проекты «Марс-96» и «Фобос-Грунт», на которые возлагались большие надежды, потерпели неудачу ещё на стадии запуска…

И вот теперь - ExoMars. Он даёт российским учёным хороший шанс реализовать целый ряд идей, разработанных ранее для миссий «Марс-96» и «Фобос-Грунт», а также для перспективного проекта «Марс-НЭТ». Последний предполагал развернуть в различных частях марсианской поверхности примерно десяток метеостанций для изучения погоды, радиационной обстановки и сейсмической активности на планете Аэлиты.

⇡ Наука и техника

После заключения соглашения с Россией проект ExoMars-2016 «заморозили»: был утверждён окончательный состав приборов для орбитального модуля, а летом 2013 года ЕКА подписало контракт с концерном Thales Alenia Space на постройку орбитального модуля и посадочного аппарата. Всего на первый этап проекта было выделено 643 млн €, а общие затраты на оба этапа превысят 1 млрд €.

Научные задачи первого этапа миссии формулировались в следующих пунктах (в соответствии с приоритетностью):

• исследовать состав атмосферы и климат планеты с орбитального аппарата, ответив на вопрос о том, сколько в атмосфере метана и как он распределяется;
• измеряя содержание газов в атмосфере, изучить возможный вулканизм Марса с орбиты;
• изучить распространённость воды в подповерхностном слое с орбиты и внутреннее строение и климат планеты - с поверхности;
• определить теоретическую пригодность поверхности Марса для существования жизни;
• разведать районы посадки ExoMars-2018;
• провести мониторинг радиационной обстановки на траектории перелёта, на орбите и поверхности планеты;
• создать объединённый с ЕКА наземный комплекс приёма данных и управления межпланетными миссиями.

Межпланетный аппарат ExoMars-2016 стартовой массой 4332 кг состоит из двух компонентов: орбитального модуля TGO (Trace Gas Orbiter) и посадочного модуля-демонстратора входа и спуска в марсианской атмосфере EDM (Entry, Descent and Landing Demonstrator Module) Schiaparelli. Последний назван в честь итальянского астронома Джованни Скиапарелли, открывшего в 1877 году так называемые марсианские каналы.

Орбитальный модуль TGO массой 3755 кг внешне мало отличается от классического геостационарного спутника. Ничего экстраординарного в экстерьере - тот же коробчатый корпус с остронаправленной антенной и раскинувшимися в стороны панелями солнечных батарей. В состав научной аппаратуры входят четыре уникальных прибора:

• NOMAD (Nadir and Occultation for Mars Discovery) - комплекс из трёх спектрометров (двух инфракрасных и одного ультрафиолетового), предназначенный для идентификации компонентов атмосферы с высокой чувствительностью. В создании прибора, разработанного в Бельгийском институте космической астрономии в Брюсселе, участвовали учёные из Испании, Италии, Великобритании, Канады и США;
• ACS (Atmospheric Chemistry Suite) - комплекс для изучения химии атмосферы, состоящий из трёх спектрометров. По характерным особенностям полученных спектров можно узнать, какие вещества составляют атмосферу, определить их концентрацию и распределение по высоте. Все приборы комплекса ACS разработаны в Институте космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) при участии организаций Франции (Лаборатория исследований атмосферы, окружающей среды и космоса LATMOS Национального центра научных исследований CNRS), Германии и Италии. Результаты работы ACS и NOMAD будут дополнять друг друга;
• CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) - система цветной стереоскопической съёмки поверхности для поиска мест, являющихся потенциальными источниками газовых примесей, а также динамических поверхностных процессов, например сублимации, эрозии или вулканизма. С помощью прибора будут подбираться потенциально возможные места посадки лэндера EDM, уточняться данные о деталях рельефа и других возможных опасностях. Система разработана Бернским университетом в Швейцарии с участием организаций из Италии и Польши;
• FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) - детектор эпитепловых нейтронов с высоким разрешением. Прибор регистрирует и картографирует потоки нейтронов от поверхности Марса, которые позволят судить о содержании водорода (и, как следствие, воды и водяного льда) в приповерхностном слое глубиной до одного метра. Карты распространённости водорода важны для выбора мест посадки будущих марсианских миссий. FREND создан в ИКИ РАН и во многом похож на своих предшественников - российские приборы HEND и LEND для миссий NASA Mars Odyssey и Lunar Reconnaissance Orbiter.

Как следует из аббревиатуры названия, посадочный модуль EDM Schiaparelli массой 577 кг предназначен для отработки технологии посадки и проведения научных исследований на поверхности Марса. В транспортировочном положении он закрыт теплозащитным «коконом» и напоминает «летающую тарелку» диаметром 2,4 м, составленную из двух приплюснутых конусов. Schiaparelli врезается в марсианскую атмосферу со скоростью 5800 м/с. После первоначального аэродинамического торможения вводится в действие парашютная система, а теплозащитный «кокон» сбрасывается по частям. Сначала уходит передний экран. Когда до поверхности останется чуть больше километра, сбрасывается задний экран с парашютом и включаются три блока тормозных двигателей, снижающие скорость спуска до 0,5 м/с. На высоте 2 м двигатели отключаются, и модуль плюхается на поверхность Марса. Удар смягчает специальная сминаемая конструкция в донной части аппарата - никаких особых опорных «ножек» у Schiaparelli нет.

Для посадки намечен район на Плато Меридиана (Meridiani Planum), неподалёку от места высадки американского марсохода Opportunity, который функционирует там уже 12 лет, более чем в 40 раз превысив запланированный срок службы.

Поскольку посадочный модуль EDM должен проработать всего несколько суток, он оснащён аккумуляторами и имеет на борту несколько научных инструментов:

• DREAMS (Dust Characterisation, Risk Assessment, and Environment Analyser on the Martian Surface) - комплекс датчиков для измерения скорости и направления ветра на местности, влажности, давления, температуры у поверхности, прозрачности атмосферы и напряжённости электрического поля;
• AMELIA (Atmospheric Mars Entry and Landing Investigation and Analysis) - датчики сбора данных об окружающей обстановке во время входа в атмосферу, спуска и посадки. После определения фактической траектории спуска их информация позволит улучшить модель марсианской атмосферы.
• COMARS+ (Combined Aerothermal and Radiometer Sensors Instrument Package) - комбинированный комплекс аэротермодинамических и радиометрических датчиков для измерения тепловых потоков, воздействующих на хвостовой обтекатель модуля при спуске;
• DECA (Descent Camera) - камера для съёмки на этапе спуска. Начнёт получать изображения вскоре после сброса лобового обтекателя. С интервалом полторы секунды будут сделаны 15 снимков, которые сохранятся в локальной памяти и после посадки будут переданы сначала в компьютер модуля, а затем - на Землю;
• INRRI (INstrument for landing - Roving laser Retroreflector Investigations) - лазерный уголковый отражатель, укреплённый в верхней части снаружи модуля. Предназначен для исследований, проводимых при посадке и передвижении будущего ровера по поверхности. У Schiaparelli служит для поиска посадочного модуля с орбитального методом лазерной локации.

Комплект научной аппаратуры модуля будет измерять скорость ветра, влажность, давление и температуру на месте посадки. Приборы должны получить первые научные данные по электрическим полям на поверхности планеты, которые в сочетании с исследованиями концентрации пыли в атмосфере обеспечат понимание роли электрических сил в процессе возникновения пылевых бурь.

Как уже отмечалось выше, в 2018 году должен начаться второй этап проекта ExoMars, с гораздо более широким участием России: в нём наши учёные и инженеры получают возможность как показать своё искусство, так и получить бесценный опыт.

Межпланетный аппарат ExoMars второго этапа состоит из перелётного и десантного модулей. Последний разрабатывает российское НПО имени С. А. Лавочкина. Перелётный модуль обеспечит коррекцию курса, снабжение аппарата электроэнергией и поддержание теплового режима. Интересно, что бортовой компьютер, управляющий полётом к Марсу, будет находиться в десантном модуле. Основная задача «десантника» - доставка на поверхность планеты посадочной платформы (тоже российской разработки) и европейского марсохода. Последний впервые в истории космических исследований будет снабжён полноценной буровой установкой, способной многократно извлекать образцы пород из-под поверхности с глубины до 2 м. На марсоходе будут установлены прибор для анализа органических молекул, радар для поиска линз подповерхностного льда, водородный детектор для поиска воды, спектрометры и другие инструменты.

Схема расположения марсохода на посадочной платформе десантного модуля ExoMars второго этапа. Графика НПО имени С. А. Лавочкина

Российская посадочная платформа - это не просто рама для крепления марсохода при спуске. У неё будет собственная научная программа: мониторинг климата и радиационной обстановки на поверхности Марса, исследования состава атмосферы и поверхности, изучение их взаимодействия, а также внутреннего строения планеты. Для этого на платформе будут размещены 11 исследовательских приборов.

Одной из главных научных задач марсохода станет поиск следов жизни, имевшей место в далёком прошлом, когда климат на Красной планете был много мягче. Для этого необходимо обследовать древние породы, сформировавшиеся в присутствии воды. Наличие таких пород накладывает геологические ограничения на поиск подходящей площадки: они должны залегать на поверхности или вблизи неё на достижимом расстоянии от аппарата, независимо от того, в какой точке достаточно большой зоны он совершит посадку.

Поиски подходящего места велись в 2013-2014 годах, рассматривались четыре района: Долина Мавра (Mawrth Vallis), Плато Кислое (Oxia Planum), Долина Гипанис (Hypanis Vallis) и Ложбина Овна (Aram Dorsum).

Схема посадки ExoMars второго этапа во многом похожа на широко освещавшуюся в СМИ последовательность посадки марсохода Curiosity. Однако если американский аппарат на последнем этапе спускали на поверхность тросы с зависшего «небесного крана», в миссии ExoMars требуется посадить платформу, на которой сверху закреплён марсоход.

Десантный модуль включает несколько систем. Теплозащитный «кокон» (передний экран и задний кожух) принимает на себя тепловую и аэродинамическую нагрузку во время входа в атмосферу Марса, а двухкаскадная парашютная система затормозит модуль до дозвуковой скорости, после чего отделится посадочная платформа. Используя двигательную установку, она погасит оставшуюся скорость и мягко приземлится на поверхность планеты. Платформа имеет четыре посадочные опоры и два «пандуса» для схода марсохода.

Схема посадки на поверхность Марса десантного модуля ExoMars второго этапа. Графика НПО имени С. А. Лавочкина

В посадочном модуле будет использована европейская аппаратура, проверенная в миссии ExoMars-2016: бортовой компьютер, радар и радиосистема. Программное обеспечение также предоставят европейские специалисты. Они же будут управлять бортовыми системами всего аппарата на этапах перелёта и спуска/посадки. Российскому компьютеру на посадочной платформе управление будет передано только после схода марсохода с трапов. После этого европейский вычислительный комплекс обеспечит взаимодействие российского с приёмно-передающей аппаратурой платформы.

Однако разработка матчасти для ExoMars второго этапа сильно выбивалась из графика. В конце 2015 года специально организованная группа специалистов Роскосмоса, ЕКА, российских и европейских промышленных компаний начала проработку решений для компенсации задержки. По итоговому отчёту группы в мае 2016 года участники работ решили перенести запуск на следующее пусковое окно, которое откроется в июле 2020 года.

Понятно, что ExoMars-2020 является гвоздём всей программы, но сейчас внимание публики приковано к миссии первого этапа.

⇡ Миссия

Ожидалось, что ExoMars-2016 стартует 7 января 2016 года. Но, как частенько случается в сложных проектах, срок выдержать не удалось. В начале года испытатели обнаружили проблему с двумя датчиками давления топлива на посадочном модуле. В теории она могла привести к утечке топлива и представлять серьёзную угрозу для успеха посадки на Марс. Было решено эти датчики... попросту удалить из модуля. Работы потребовали времени, и запуск перенесли с января на март. Новое пусковое окно оставалось открытым с 14 по 25 марта, и, благодаря орбитальному расположению планет, ExoMars-2016 по-прежнему мог достичь своей цели в октябре.

Наконец все системы собрали и вновь проверили, получив добро. 14 марта, в начале пускового окна в 12:31:42 по московскому времени (или в 09:31:42 по Гринвичу), межпланетный комплекс стартовал на ракете-носителе «Протон-М». Схема выведения была новой, аппарат выводился на траекторию полёта к Марсу в течение 12 часов. Поскольку предыдущие флагманские российские миссии «Марс-96» и «Фобос-Грунт» потерпели неудачу именно на этапе выведения, можно понять то волнение, которое испытывали все участники проекта. Но все прошло как по маслу.

Три ступени ракеты-носителя отработали штатно. Затем четырьмя включениями двигателя разгонный блок сформировал траекторию отлёта. Именно работа «Бриза-М» вызывала особые опасения наблюдателей: ни для кого не было секретом, что за время своей эксплуатации с 1999 года блок стал виновником четырёх аварий при запуске космических аппаратов. Причиной по крайней мере двух из них сочли особенности работы двигателя.

Дело в том, что тяга последнего сравнительно невысока - всего 2 тс (2000 килограмм-сил), и, для того чтобы разогнать аппарат до нужной скорости, он вынужден работать очень долго. Общая длительность его работы в этом запуске составила 2972 секунд (почти 50 минут!). Для сравнения: на блоке ДМ, иногда применяющемся на том же «Протоне-М», двигатель развивает тягу около 8 тс, а американские верхние ступени ракет Atlas V и Delta IV оснащены движком тягой 10-11 тс. Кроме того, чтобы уменьшить гравитационные потери, вызванные низкой тягой, при стандартных перелётах на геопереходную или геостационарную орбиту двигатель «Бриза-М» приходится включать несколько - от трёх до пяти - раз, отрабатывая требуемые приращения скорости относительно короткими импульсами, которые выдаются в районах перигея и апогея. И тем не менее длительность некоторых включений может превышать полчаса - а это много для ракетного двигателя данного типа: длительная работа может вызвать перегрев отдельных узлов или разрушение подшипников турбонасосного агрегата, подающего топливо в камеру сгорания.

В данном случае двигатель включался всего четыре раза. Но, в отличие от запусков геостационарных спутников связи, которые «Бриз-М» выводит обычно за 9 часов, разгоннику пришлось функционировать на 3 часа дольше. Для того чтобы сформировать очень точную траекторию перелёта к Марсу, «Бриз-М» должен был не только разгоняться, но и маневрировать, обеспечивая определённую ориентацию перед включениями двигателя как в зоне радиовидимости наземных пунктов управления, так и вне её. Вся циклограмма работы закладывалась в память компьютера разгонного блока перед стартом на Земле.

Забавно, но, видимо, именно необычность схемы выведения послужила причиной журналистского ляпа. Сразу после запуска зонда в некоторых СМИ появились броские заголовки: «Бриз-М» смог вывести ExoMars-2016 только с четвёртой попытки!» У знающих людей такая «сенсация» ничего, кроме смеха, не вызвала, а вот неискушённого читателя могла ввести в заблуждение. Тут нельзя не вспомнить бессмертное: «Учите матчасть!»…

Как бы то ни было, разгонный блок благополучно вывел межпланетный зонд на расчётную траекторию, отделился и, включив свой многострадальный двигатель, отошёл на безопасное расстояние. Это не было лишним: через семь часов обсерватория в Бразилии обнаружила «Бриз-М» в сопровождении шести фрагментов - разгонный блок частично разрушился при пассивации баков...

В это время ExoMars-2016, выполнив ориентацию на Солнце, передал сигнал о том, что все его системы работают нормально, и был взят на управление европейским Центром управления полётами (ЦУП) в Дармштадте. Самый первый этап миссии, которая в общей сложности длится семь месяцев, продолжался трое суток. 17 марта проверки завершились, и начался этап ввода аппарата в эксплуатацию. На седьмые сутки после старта планировалась первая коррекция траектории аппарата. Но выяснилось, что она не нужна - «Бриз-М» вывел зонд на отлётную траекторию с точностью более высокой, чем рассчитывалось. На этапе комплексной проверки научной аппаратуры 5 и 6 апреля прошли первые включения российских приборов на TGO. 7 апреля включили камеру высокого разрешения, которая передала первый снимок космического пространства. Анализ данных показал, что приборы успешно перенесли не только нагрузки при старте, но и первые три недели перелёта к Красной планете.

24 апреля аппарат был введён в эксплуатацию и передан в штатное управление; три раза в неделю ЦУП связывался с зондом, вёл измерения параметров полёта по технологии сверхвысокой точности (Delta-differential One Way Ranging) для подготовки коррекции параметров траектории. Серьёзную плановую коррекцию провели 28 июля — для того, чтобы обеспечить заданную дату прихода в близкие окрестности планеты-цели (19 октября 2016 г.) и минимизировать импульс перевода аппарата на высокоэллиптическую орбиту вокруг Марса. 11 августа прошла вторая коррекция.

6 октября 2016 года команда миссии ExoMars в Дармштадте провела заключительную тренировку с имитацией прибытия на Красную планету.

В эти дни семимесячный полет межпланетного комплекса должен подойти к своей кульминации.

14 октября 8:45 UTC (11:45 ДМВ) была проведена последняя коррекция траектории ExoMars-2016 перед отделением посадочного модуля. Она выполнялась для наведения Schiaparelli на точку входа в атмосферу Марса. На следующий день все системы EDM были включены и протестированы. По радиоканалу специалисты ЦУПа загрузили коды программ, необходимых для автономного трёхдневного полёта модуля.

16 октября в 14:42 UTC (17:42 ДМВ) была подана команда на отделение демонстратора EDM от орбитального модуля TGO. В нынешнем взаимном расположении планет сигнал до Марса идёт примерно 10 минут, и через 21 минуту после команды в ЦУПе раздались нестройные аплодисменты: группа динамики полёта подтвердила разделение отсеков, проанализировав доплеровский сдвиг частоты сигналов.

Затем в зале повисла тишина — радостного оживления не было. Руководитель полёта (Flight Director) объяснил, что «хорошее отделение есть, несмотря на то, что телеметрии с аппаратов нет». Радиотелескоп GMRT (Giant Metrewave Radio Telescope) около Пуны (Национальный центр радиоастрофизики, Институт фундаментальных исследований Тата, Бомбей, Индия) смог принять только несущую частоту радиомаяка аппарата. После этого прямая интернет-трансляция из Дармштадта прервалась: персонал удалился на брифинг.

Через полтора часа на сайте появилось сообщение, что станция дальней космической связи ЕКА в Маларгуэ (Malargüe), Аргентина, получила полный набор данных от TGO и EDM. Теперь стало понятно, что через три дня десантный модуль совершенно точно окажется на Марсе!

Следует отметить, что если бы по каким-то причинам разделение было отменено, имелось еще два расчётных момента для разделения с попаданием на поверхность в «живом состоянии» и один для того, чтобы просто сбросить EDM как балласт.

В крайнем случае, если бы избавиться от Schiaparelli не удалось вообще, предполагался облёт Красной планеты с возвращением к ней через год и хорошим шансом по-прежнему попасть на её орбиту.

17 октября Schiaparelli продолжил двигаться по траектории, соприкасающейся с Марсом, а орбитальный аппарат TGO в 02:42 UTC (05:42 ДМВ) выполнил маневр уклонения, чтобы уйти с этой траектории и в нужный момент начать выход на орбиту искусственного спутника Красной планеты.

К тому времени специалисты провели всесторонний анализ траектории космического аппарата и возможных научных задач для работы на высокоэллиптической околомарсианской орбите, составили программу наблюдений, согласовали ее с работой других систем, подготовили телекоманды для управления аппаратурой и программное обеспечение для последующей обработки уже ноябрьских данных

19 октября в 13:04 UTC (16:04 ДМВ) «орбитер» начал выдачу тормозного импульса. Чтобы снизить скорость тяжёлого (около 3700 кг) перелётного модуля на 1550 м/с и выйти на околомарсианскую орбиту, двигатель TGO тягой всего 43 кгс должен проработать более двух часов — 147 минут! Однако этот моторчик не имеет турбонасоса, и условия его работы несколько другие, чем у двигателя разгонного блока…

Программа выдачи тормозного импульса выполнялась автономно, на основе команд, переданных заранее группой управления из Дармштадта. В 15:30 ДМВ аппарат повернулся соплом против направления движения, заблокировал свою большую остронаправленную антенну диаметром 2,2 м в безопасном положении и зафиксировал панели солнечных батарей. Поскольку «тарелка» при этом не смотрит на Землю, контакт с аппаратом теряется. Радиосистема модуля перестраивается на малонаправленную антенну: пересылать через нее телеметрию и научные сложно, но передаваемый сигнал радиомаяка равномерен почти вне зависимости от ориентации TGO.

На Земле сигнал получают станции в Канберре и Мадриде. В случае отсутствия «нормальной» телеметрии он позволяет группе управления знать, что орбитальный аппарат работает, и показывает скачок частоты, вызванный доплеровским сдвигом в тот момент, когда TGO запускает двигатель на торможение, позволяя следить за ходом выдачи импульса.

Окончание маневра TGO приходится на период «затенения» — в 18:11 ДМВ аппарат зайдет за Марс, сигналы от него перестанут поступать на Землю. Выход из тени намечается на 19:25 ДМВ. Итогом маневра станет высокоэллиптическая орбита с плановой высотой 298 х 95 856 км и периодом обращения четверо марсианских суток (чуть больше четырех земных суток). По ней «орбитер» должен летать до конца 2016 года.

В 13:22 UTC (16:22 ДМВ) станция MarsExpress, с декабря 2003 года обращающаяся по околомарсианской орбите, стала записывать сигналы, сопровождающие вход в атмосферу, спуск и посадку зонда Schiaparelli. В 14:20 (17:20 ДМВ) к ней присоединился TGO - передавать на Землю широкий поток данных он не мог, но принимал информацию от EDM. Радиотелескоп GMRT около Пуны, Индия, подтвердил, что слышит «сильный и устойчивый» сигнал посадочного аппарата.

Демонстратор врезался в атмосферу в 14:42 (17:42 ДМВ) на высоте 122,5 км со скоростью примерно 5,83 км/с. Тепловой и динамический удар принял на себя лобовой щит. Пик нагрева пришёлся на высоту 45 км, а первый этап торможения закончился в 11 км от поверхности при скорости 0,460 км/с раскрытием сверхзвукового парашюта. На высоте 7 км от поверхности планеты при скорости всего 89 м/с лобовой щит отделился. Спуск на парашюте продолжался всего 2 минуты, затем вместе с куполом отошёл задний защитный кожух. Модуль начал свободное падение и через секунду включил тормозные двигатели. За 30 секунд работы они погасили оставшуюся скорость с 70 до 2,7 м/с, а окончательный удар при падении смягчили алюминиевые соты в нижней части аппарата. В 14:47 UTC (17:47 ДМВ) модуль сел.

Через девять минут TGO вышел из зоны приема сигнала от Schiaparelli, а еще через 6 минут передачу прекратил сам посадочный зонд, перейдя в режим гибернации для экономии электроэнергии. Соответственно, в 15:08 UTC (18:08 ДМВ) запись сигнала прекратил MarsExpress.

На Земле к Марсу прислушивались станции дальней космической связи ЕКА (система ESTRACK) в Маларгуэ (Аргентина) и NASA (сеть DSN) в Канберре (Австралия) и Мадриде (Испания). В рамках создания объединённого наземного сегмента проекта ExoMars в России планировался приём сигналов модуля TGO станциями в Медвежьих озёрах и Калязине - по ним предполагалось судить о начале маневра торможения и о выходе аппарата из радиотени Марса после окончания торможения.

Миссия ExoMars вплотную приблизилась к своей цели: спустя 226 дней и почти 500 млн км пути модуль TGO вышел на околомарсианскую орбиту, с которой будет изучать атмосферу (в частности, малые газовые примеси) и распределение водяного льда в грунте Марса, а Schiaparelli высадился на планету.

Ну и в завершение: , выложенный ночной сменой ЦУПа в Дармштадте, коротко рассказывающий о ходе миссии ExoMars-2016.

В марте с космодрома Байконур стартовала ракета-носитель "Протон-М" с космическим аппаратом на борту. Так началась российско-европейская миссия ExoMars 2016 ("ЭкзоМарс-2016"), являющаяся совместным проектом госкорпорации "Роскосмос" и Европейского космического агентства (ЕSA) по изучению Красной планеты. Кстати, Россия заняла в нем место NASA.

Совместный проект

Первоначально НАСА собиралось принять участие в проекте, но затем отказалось по финансовым соображениям. 14 марта 2013 года в Париже был подписан официальный договор о сотрудничестве между руководителем "Роскосмоса" Владимиром Поповкиным и главой ЕКА Жан-Жаком Орденом.

Автоматическая станция "ЭкзоМарс-2016" состоит из орбитального и посадочного модулей. Орбитальный модуль TGO (Teace Gas Orbiter) предназначен для анализа состава марсианской атмосферы и ретрансляции данных. Посадочный - EDM (Entry, Descent and Landing Demonstrator Module) - назван Schiaparelli, по имени знаменитого итальянского астронома Джованни Скиапарелли.

Предполагается, что перелет до Марса продлится семь месяцев. По прибытии (это должно произойти 16 октября) модуль "Скиапарелли" отделится от орбитального аппарата и до момента посадки будет передавать данные через TGO. Когда же он приземлится на поверхность Марса, то передача будет вестись через ретранслятор, установленный на марсианском спутнике НАСА. Посадочной площадкой для "Скиапарелли" должно стать Плато Меридиана, расположенное поблизости от экватора.

Что же касается орбитального модуля, то он выйдет на эллиптическую орбиту, преодолеет верхние слои марсианской атмосферы, а затем будет перемещаться по круговой орбите на высоте около 400 километров. На торможение уйдет около года, так что установленные на TGO научные приборы смогут начать свою работу лишь в середине 2017 года.

Охота за метаном

Главной целью миссии является поиск в атмосфере Марса следов метана и прочих газов, которые могут свидетельствовать о протекании биологических и геологических процессов. Дело в том, что до сих пор результаты, полученные наземными и космическими обсерваториями, не давали объективной картины.

Большинство исследователей все же сходятся на том, что объем метана в марсианской атмосфере очень незначителен - менее 1 процента от ее общего состава. Тем не менее, поскольку период существования этого газа в геологических масштабах времени очень короток - за 300-400 лет он распадается, даже такое небольшое его количество свидетельствует о том, что на планете есть источники метана.

Если у нас на Земле метан является продуктом жизнедеятельности бактерий, выделяющих его в атмосферу, то можно предположить, что и на Марсе он имеет биологическое происхождение. Хотя не исключено, что он имеет химическую природу, выделяясь, например, в ходе вулканических процессов.

TGO как раз и позволит уточнить происхождение метана в атмосфере Красной планеты. Установленные на нем спектрометрические комплексы способны определять содержание не только метана, но и водяных паров, а также диоксида азота, ацетилена и прочих газообразных веществ на три порядка точнее, чем это делали запущенные ранее орбитальные аппараты.

Самым большим сюрпризом для ученых станет обнаружение, помимо метана, таких газов, как пропан или этан - это стало бы аргументом в пользу существования на планете биологической жизни.

Если же совместно с метаном обнаружат диоксид серы, то это будет означать скорее всего, что первый является побочным продуктом геологических процессов. Ожидается также, что будут выявлены конкретные места, являющиеся источниками метана, и к ним в дальнейшем можно будет направить дополнительные исследовательские станции.

Подготовка к следующему этапу

Дополнительной задачей "ЭкзоМарса-2016" является отработка технологий, необходимых для осуществления второго этапа миссии, запланированного на 2018 год.

"Скиапарелли", как и спускаемый аппарат "Гюйгенс", предназначенный для посадки на Титан, нельзя назвать полноценным марсоходом. Он не оборудован солнечными батареями, и срок его работы на поверхности составит от двух до восьми суток. Срок работы TGO - до конца 2022 года.

Станция "ЭкзоМарс-2018", в свою очередь, будет состоять из трех блоков: перелетного модуля, адаптера с системой отделения и, наконец, спускаемого аппарата, разрабатываемого в НПО имени Лавочкина. Со стороны ЕКА будут предоставлены научная аппаратура, бортовой компьютер с программным обеспечением и радиосистема.

В задачи перелетного модуля будут входить коррекция курса, энергетическое снабжение аппарата и поддержание теплового режима. Спускаемому модулю предстоит осуществить высадку на Марс тяжелого самоходного робота. Последний будет оснащен буровой установкой для исследования марсианского грунта на глубине до 2 метров.

Не исключено, что серия миссий "ЭкзоМарс" даст долгожданный ответ на вопрос, существовала ли на Красной планете жизнь - если не сейчас, то хотя бы в далеком прошлом.