На прошлой неделе посадочный модуль InSight (НАСА) прекратил свою работу из-за пыли покрывшей его батареи. В течение нескольких месяцев робот, созданный для изучения тектонической активности на Красной планете, получал всё меньше и меньше энергии, поскольку его солнечная батарея площадью 4,2 квадратных метра постепенно покрывалась всё более и более толстым слоем пыли. В среду (21 декабря) НАСА объявило, что в течение нескольких дней от посадочного модуля не было никаких известий и, вероятно, именно марсианская пыль стала причиной этому.
InSight, приземлившийся в плоском, казалось бы, неинтересном нагорье Элизиум, находящемся к югу от экватора Марса в ноябре 2018 года, превысил ожидаемую продолжительность своей миссии на два года. Тем не менее, многие спрашивали, можно ли было что-то сделать, чтобы спасти полностью работоспособного в остальных отношеняих робота, который занимался новаторскими исследованиями внутренней жизни Марса.
Стоимость и компрмиссы
В посте в твиттере, опубликованном примерно за шесть недель до окончательной гибели InSight, НАСА объяснило компромиссы, с которыми столкнулись инженеры при разработке миссии для печально известного пыльного Марса.
“Люди часто спрашивают: разве у меня нет способа отряхнуться (дворник, воздуходувка и т. д.)? Это справедливый вопрос, и краткий ответ таков: подобная система добавила бы стоимость, массу и сложность. Самый простой и экономически эффективный способ достичь моих целей состоял в том, чтобы использовать солнечные батареи, достаточно большие, чтобы обеспечить питанием всю мою миссию – что они и сделали”, – написало НАСА в Twitter-аккаунте посадочного модуля.
Отправляя посадочные модули на Марс, космические агентства обычно стараются избежать сезона пыльных бурь на планете, который приходится на северный осенний и зимний периоды Марса. Поскольку год на Марсе длится примерно два земных года, большинство недавних посадочных модулей и марсоходов, включая InSight, пережили несколько сезонов пыльных бурь. Марсоход Curiosity, который находится на Марсе уже 11 лет и всё ещё работает, пережил немало сезонов пыльных бурь. Ровер даже сделал замеры об изменении количества пыли, скапливающейся на его датчиках и палубе, и показывает, как сезонные ветры и пылевые вихри помогают марсоходам работать дольше. Как выяснилось, InSight не повезло, когда дело дошло до естественной помощи в виде ветра.
Марсианская пыль
Известно, что пылевые вихри чистили марсоходы НАСА старшего поколения Spirit и Opportunity. Последний, в частности, смог продолжать свою миссию более 14 лет, в десятки раз превысив расчётный трёхмесячный срок службы. Важную роль в этой рекордной миссии сыграли регулярная ветровая уборка. В конце концов, мощная пыльная буря в 2019 году окончательно одолела маленький марсоход, завершив его рекордное путешествие.
По словам Майка Уильямса, главного инженера Airbus Defense and Space, который в настоящее время переосмысливает подход к защите от пыли для европейского марсохода ExoMars Rosalind Franklin, InSight, похоже, оказался в “особенно неблагоприятном положении для удаления пыли”.
Наклонные солнечные панели
Уильямс соглашается с тем, что подход НАСА к негабаритным солнечным батареям является лучшим, самым безопасным и дешёвым, когда речь идёт о защите от пыли роверов, исследующих Марс. Тем не менее, Airbus в настоящее время рассматривает возможность добавления специальной защиты от пыли, и у них достаточно времени для этого. Запланированный на сентябрь запуск был отменён, и теперь Airbus хранит марсоход ExoMars в чистой комнате, поскольку некоторые важные компоненты, изначально построенные в России, должны быть заменены.
“Оптимальное и простое решение – подобрать размер массивов таким образом, чтобы они могли справляться с меньшим количеством солнечного света, попадающего на них из-за пыли”, – сказал Уильямс. “Это самый низкий уровень сложности. Он требует наименьшего количества подсистем и функций и, следовательно, имеет наименьший риск. С точки зрения разработки миссии, это определённо самый предпочтительный способ её выполнения”.
Уильямс сказал, что когда миссия ExoMars была впервые задумана, инженеры рассмотрели множество технологий очистки от пыли, включая щётки, дворники, газодувки и электростатические дворники. В то время они решили, что марсоход, чья номинальная миссия в бассейне Oxia Planum была рассчитана всего на 180 марсианских дней, не нуждается в самоочищении. Теперь, когда новая дата запуска ожидается не ранее 2028 года, они снова пересматривают свой подход.
“Поскольку ExoMars сейчас возрождается, мы рассматриваем возможность восстановления некоторых из этих возможностей”, – сказал Уильямс. “Мы могли бы использовать что-то вроде наклона солнечной панели, чтобы, возможно, удалить часть этой пыли. Это также помогло бы более эффективно направлять панели на Солнце, что также может иметь некоторые преимущества”.
Уильямс добавил, что марсианская пыль опасна и инженеры как Airbus, так и НАСА, должны смириться с тем фактом, что ExoMars, как и другие роботизированные аппараты на Марсе, может в конечном итоге превратиться в пыль, и они не должны быть разочароваными, если марсоход лишь незначительно переживёт расчётный срок службы. Хотя они надеются получить помощь от марсианской погоды, как было в случае с марсоходами Spirit и Opportunity.
Последняя помощь
Несмотря на то, что InSight не был создан для того, чтобы стирать с себя пыль на Марсе, НАСА предприняло несколько последних попыток помочь посадочному модулю удалить часть пыли в последние месяцы его жизни, когда количество электроэнергии, вырабатываемой его панелями, уменьшилось.
В мае наземные диспетчеры приказали роботизированному манипулятору InSight посыпать песком одну из покрытых пылью панелей спускаемого аппарата. Когда ветер разносил песчинки по панели, они фактически собирали часть пыли по пути, уменьшая толщину загораживающего Солнце пылевого покрова.