Посадка на Марс для начинающих

Лететь на Марс непросто, а ещё сложнее садиться. При этом посадка и изучение Красной планеты с поверхности — наиболее интересные и перспективные части миссии, так как главная задача "ЭкзоМарса" — найти марсианскую жизнь… или убедиться, что её там никогда не было. Этой цели можно достичь только с поверхности. Но сначала нужно научиться садиться.

Программа "ЭкзоМарс" изначально разрабатывалась Европейским космическим агентством в расчёте на свои силы. Предполагалось, что она будет двухэтапной: сначала запускается спутник и лёгкий посадочный модуль, а через два года — марсоход на тяжёлой посадочной станции. Спускаемый модуль первого этапа рассматривался как тренировка перед сложной задачей посадки марсохода.

Потом выяснилось, что Европа проект не потянет, и потребовался поиск партнёров, которые смогут взять на себя часть финансовой, технологической и научной нагрузки. Сначала надеялись на NASA, но те увлеклись собственными исследованиями и оставили европейцев наедине со своими проблемами. К тому времени Россия потеряла аппарат "Фобос-грунт", но не оставила марсианских амбиций. В этом стремлении Роскосмос и ESA нашли друг друга и занялись марсианской жизнью.

После появления России программу скорректировали: теперь оба запуска осуществляются российскими ракетами "Протон-М" и посадку марсохода берёт на себя Роскосмос. Научная полезная нагрузка спутника и марсохода тоже совместная.

Сейчас спутник TGO уже подлетает к Марсу, а лёгкий спускаемый модуль "Скиапарелли" отделился и идёт собственным баллистическим путём, чтобы пережить свои шесть минут ужаса после входа в атмосферу планеты. Правда пока ESA не уточняет, только ли для себя она осуществляет эту посадку или же результатами поделятся с российскими разработчиками платформы для марсохода. У Роскосмоса вообще нет опыта посадки чего-либо и куда-либо, кроме Земли, поэтому любые сведения не помешают.

Вечером в среду, 19 октября, Schiaparelli, заключённый в теплозащитную капсулу, войдёт в атмосферу Марса на высоте 120 км и скорости 5,8 км/с (21 000 км/ч).

Большую часть скорости удастся погасить за счёт аэродинамического торможения в атмосфере. В это время температура внешней стороны теплового щита поднимется до 1750 градусов Цельсия. Разработчики теплового щита учли даже то, что посадка будет проходить в условиях повышенной запылённости атмосферы. После соответствующего испытания они увеличили толщину тепловой защиты на 4 миллиметра.

Когда скорость упадёт до 1650 км/ч, "Скиапарелли" развернёт сверхзвуковой парашют. После раскрытия парашюта тормозной щит отстрелится, и бортовая навигационная камера начнёт съёмку поверхности со скоростью кадр в полторы секунды. Эта съёмка позволит лучше понять, как проходило снижение и куда осуществлена посадка.

На высоте примерно один километр от поверхности при скорости 250 км/ч спускаемый модуль выскочит из капсулы и начнёт самостоятельный полёт. Дальнейшее снижение скорости обеспечат девять жидкостных двигателей малой тяги. Они должны плавно подвести "Скиапарелли" к поверхности и отключиться на высоте два метра. Оттуда модуль просто упадёт со скоростью 11 км/ч. Финальный удар примет на себя деформируемая платформа из алюминиевых сот.

Основная цель "Скиапарелли" — мягко сесть на Марс. Европа уже предпринимала похожую попытку посадки в 2003 году, но тогда зонд Beagle-2 не подал признаков жизни с поверхности, хотя, как оказалось, сел он достаточно мягко, чтобы успеть развернуть две солнечные батареи из четырёх. На "Скиапарелли" нет солнечных батарей и разворачиваемых элементов — всё упростили до предела, чтобы снизить вероятность сбоев.

Работа "Скиапарелли" на поверхности продлится несколько дней. ESA указывает срок от 2 до 8 суток, на протяжении которых зонд будет изучать атмосферу, регистрировать климатические данные и оценивать напряжённость электрических полей. За это время должно состояться несколько десятков сеансов связи с пролетающими спутниками NASA и ESA, которые ретранслируют данные на Землю. Фотокамера на зонде только одна, поэтому фотографий с поверхности от него ждать не приходится.

Место для Schiaparelli выбирали прежде всего из соображений удобства посадки, безопасности и экономии топлива. Поэтому остановились на равнине Меридиана, которая находится в низине — это обеспечивает повышенную толщину слоя атмосферы. Сама равнина изучена уже прекрасно благодаря тому, что по ней более 10 лет катается марсоход NASA Opportunity. Марсоход продолжает работу и по сей день, что открывает уникальную возможность наблюдать посадку на Марс с его поверхности. Правда, посадочный эллипс у "Скиапарелли" довольно протяжённый — 100 километров длиной и 15 километров шириной.

Куда именно на этом пространстве сядет модуль, зависит от атмосферных условий на Марсе: давления, направления и силы ветра, концентрации пыли. От пыли зависит и дальность видимости на поверхности Красной планеты. Сейчас на кадрах марсоходов вершины гор теряются на расстоянии около 30 километров. Помешать наблюдениям ещё может неудачное расположение Opportunity: для него практически вся посадка пройдёт за горой, поэтому он может всё пропустить, даже если она пройдёт в относительной близости.

Снимки посадки с самого "Скиапарелли" прибудут только на следующий день, поэтому весь процесс будет контролироваться только по данным телеметрии — скупых цифр, отражающих состояние бортовых систем и показания датчиков зонда. Но, даже если удастся получить любой сигнал с поверхности от "Скиапарелли", это будет победой и серьёзным достижением для европейской космонавтики.

В минуты посадки зонда Schiaparelli на Марс в Московском музее космонавтики пройдёт встреча с российским учёным, физиком МФТИ, участником проекта "ЭкзоМарс", который расскажет о своей деятельности, прокомментирует посадку и ответит на вопросы собравшихся. Для тех, кто прийти не сможет, будет организована прямая онлайн-трансляция.