Несколько дней назад на официальном сайте Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) появилось сообщение о продлении марсианской миссии InSight (и юпитерианской Juno). Это значит, что, несмотря на превышение расчетного срока работы, инструменты зонда в хорошем состоянии, а следовательно, ученые продолжат собирать с них данные. И проводить новые эксперименты, конечно же.
В частности, планируется засыпать небольшим слоем грунта шлейф, который тянется от посадочной платформы к сейсмометру. Таким образом планируется снизить влияние температурных колебаний на провода. Дело в том, что датчик колебаний невероятно чувствительный — даже незначительное тепловое расширение и обратное сжатие при охлаждении шлейфа с проводниками вызывает помехи. Однако, не обошлось и без ложки дегтя.
Плохие известия
Следующая же новость вслед за вышеописанной — довольно грустная. Второй важнейший инструмент зонда оказался полным провалом. За более чем два земных года, которые InSight провел на Марсе, комплекс приборов HP3 так и не приступил к выполнению своей задачи. «Набор инструментов изучения теплового потока и физических свойств» (Heat Flow and Physical Properties Package) был разработан Германским центром авиации и космонавтики (DLR). Он представляет из себя вибрирующий бур, предназначенный для погружения в почву на глубину не менее трех метров. После достижения этого рубежа, температурные датчики должны были измерить исходящее из недр планеты тепло.
Художественное представление зонда InSight на Марсе. На переднем плане показаны выносные инструменты миссии — слева сейсмометр SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) под защитным куполом, а справа — HP3 или «крот» с поддерживающей конструкцией поверх него (позднее была убрана, чтобы помочь буру проникнуть глубже) / ©NASA, JPL-Caltech
Прозвище этого бура — «крот» (mole) — выбрано не случайно, а основано на принципе его действия. Как и живой землекоп, HP3 полагается на уплотнение грунта вокруг прорытого тоннеля. Чтобы продвигаться дальше, ему необходимо «оттолкнуться» от почвы, которую он уже раздвинул. А точнее, стенки вертикального тоннеля должны быть достаточно твердыми и шершавыми, чтобы при ударах зонд не отскакивал вверх, а проваливался глубже. Расчеты инженеров основывались на существующих данных о приповерхностном слое Марса, которые получили предыдущие миссии. Однако, в месте посадки InSight, похоже, грунт оказался несколько иным.
Сколько бы ни пытались операторы миссии — «крот» не погружался глубже, чем на 2-3 сантиметра под поверхность. Даже учитывая длину самого прибора (40 сантиметров), это все равно очень далеко от планируемых трех метров. Раскопать все вокруг и посмотреть, что же мешает буру — невозможно. Судя по всему, он наткнулся на камень или очень плотный слой почвы, а слишком рыхлый поверхностный грунт не создает необходимого трения по бокам получающегося тоннеля. В результате инструмент просто подскакивает в лунке.
Не помогло даже прижатие торца HP3 рукой-манипулятором InSight. Точнее, поначалу показалось, что это решение спасло ситуацию. Весной 2020 года «крота» буквально запихали в грунт старым добрым дедовским методом — ударом лопаты. Ладно, не ударом, конечно, но надавили знатно, по крайней мере, для высокоточного инструмента сила воздействия была приличной. Лопатку на манипуляторе уперли в верхний конец HP3, а затем прикладывали дополнительное прижимное усилие одновременно с работой самого «крота». Несколько десятков сантиметров он так прошел, но получилось лишь спрятать его под поверхность и прикопать сверху.
Дальше никакого прогресса не случилось. Последнюю попытку операторы выполнили 9 января, прибор сделал пять сотен ударов и не продвинулся ни на миллиметр. Официально — его работа завершена. Поскольку HP3 создан одноразовым, вынуть его и переставить на новое место манипулятором не представляется возможным. Остается довольствоваться лишь тем, что удалось узнать благодаря провалу.
Не все так плохо
Но не стоит отчаиваться: даже отрицательный результат — тоже результат, наука так и работает. Ученые получили новую почву для размышлений насчет марсианского грунта. А инженерам предстоит провести еще множество симуляций и практических опытов, чтобы разработать более совершенный инструмент для бурения. К тому же, команда InSight испытала зонд в совершенно новых для него ролях.
Например, изначально никто не предполагал, что манипулятор можно применять для столь интенсивных земляных работ и «грубого» физического воздействия. Более того, он в принципе не был для этого рассчитан. Однако — справился. Исходя из этого опыта операторы теперь планируют улучшить работу второго ключевого инструмента InSight. Как уже было сказано, манипулятор станет полноценным экскаватором и с его помощью закопают провода сейсмометра.
К тому же, в феврале на Марс прибудет новая миссия — марсоход Perseverance. Существует вероятность, что невероятно чувствительный сейсмометр InSight «услышит» его посадку. Если получится, то подобное событие станет первым в истории. Причем источников колебаний может быть сразу несколько.
Во-первых, самый очевидный — падение 77-килограммовых балансиров (CMBD), которые марсоход сбросит на высоте около 1500 километров. Они нужны для выравнивания центра масс во время перелета и перед входом в атмосферу от них надо избавиться. Они встретятся с поверхностью планеты на скорости порядка 14 тысяч километров в час: такой удар должен быть достаточно мощным, чтобы сейсмические волны от него уловил чувствительный датчик на расстоянии 3,5 тысяч километров.
Во-вторых, наименее вероятный — ударная волна от сверхзвукового движения входящего в атмосферу марсохода. Да, газовая оболочка Марса весьма разрежена, однако шанс есть, пусть и очень маленький. Ударная волна дойдет до поверхности и породить сейсмические колебания.
А вот сам момент посадки уловить сейсмометром получится только если он пойдет не по плану и закончится отказом парашютов. Но это крайне нежелательный исход событий.
