После 11 лет на Марсе космический аппарат НАСА MAVEN завершил свою работу бесшумно.

«Думаю, команда действительно пережила потерю близкого человека с завершением миссии».

Фиолетовый цвет на этом изображении показывает полярные сияния на ночной стороне Марса, обнаруженные в мае 2024 года прибором Imaging Ultraviolet Spectrograph на борту орбитального аппарата NASA MAVEN. Чем ярче фиолетовый цвет, тем больше было полярных сияний. Кредит: NASA/Университет Колорадо/LASP. Фиолетовый цвет на этом изображении показывает полярные сияния на ночной стороне Марса, обнаруженные в мае 2024 года прибором Imaging Ultraviolet Spectrograph на борту орбитального аппарата NASA MAVEN. Чем ярче фиолетовый цвет, тем больше было полярных сияний. Кредит: NASA/Университет Колорадо/LASP

Космический аппарат НАСА MAVEN находился в отличном состоянии, когда 6 декабря прошлого года скрылся за Марсом. Плановое прохождение, называемое затмением, должно было длиться менее часа, но наземные группы не получили от аппарата никакой информации, когда он должен был восстановить связь с Землей.

Потеря связи привела к тому, что инженеры разработали планы действий в чрезвычайных ситуациях, чтобы попытаться восстановить связь с аппаратом MAVEN, который вращается вокруг Марса на расстоянии более 200 миллионов миль от Земли. Однако безуспешно, они пытались улавливать слабые сигналы и передавали команды вслепую. Надежды на спасение миссии со временем угасли, и в среду представители НАСА объявили, что отказываются от этой идеи.

«НАСА прекратило поиски космического аппарата MAVEN и начинает работы по выводу миссии из эксплуатации», — заявил Майк Моро, руководитель проекта MAVEN в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в штате Мэриленд.

Потеря сигнала

Инженерам потребуется некоторое время, чтобы попытаться разобраться в причинах поломки космического аппарата MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution), запущенного с Земли в 2013 году и вышедшего на орбиту вокруг Марса в 2014 году для изучения взаимодействия марсианской атмосферы и солнечного ветра. MAVEN был безусловным успехом, проработав на Марсе 11 лет и значительно превзойдя свою первоначальную основную миссию. Но внезапный отказ космического аппарата стал неожиданностью. Многие миссии НАСА по исследованию планет длятся десятилетиями.

Из-за скудности имеющейся информации следователи, возможно, никогда точно не установят, что пошло не так с MAVEN. Исследователи изучают данные, переданные космическим аппаратом до того, как Марс заблокировал сигнал, а инженерам удалось восстановить фрагменты телеметрии с MAVEN после того, как он снова появился из-за планеты.

«В рамках этого расследования сотрудникам Лаборатории реактивного движения удалось восстановить некоторые фрагменты телеметрических данных и данных о доплеровском сдвиге с космического аппарата», — сказал Моро. «Эти данные были извлечены из записанных сигналов, которые были восстановлены в течение нескольких часов после потери сигнала».

Наземные диспетчеры не зафиксировали эти слабые сигналы в реальном времени. Они были записаны в рамках отдельной научной кампании, целью которой было собрать информацию о плотности и динамике верхних слоев марсианской атмосферы, которые могут искажать радиосигналы, проходящие через нее.

«Одним из подтвержденных нами результатов стало измерение инерционной скорости, которое показало, что космический аппарат вращается со скоростью около 2,7 оборотов в минуту», — сказал Моро. «Мы также подтвердили, что это соответствует доплеровскому эффекту, который мы наблюдали в данных. Это быстрее, чем ожидается от вращения космического аппарата, и это указывает на проблему, от которой космический аппарат, вероятно, не смог бы восстановиться».

Без возможности направить солнечные батареи к Солнцу, падающий космический аппарат, вероятно, разрядил свои батареи в течение нескольких часов.

«Это один из показателей, который помог нам понять, что космический аппарат, вероятно, достиг уровня энергоснабжения, при котором дальнейшая работа становится невозможной», — сказал Моро. «Это факты, которые нам известны. Комиссия по расследованию причин неисправности всё ещё изучает первопричину сбоя».

Космический аппарат MAVEN вращается вокруг Марса по овальной эллиптической траектории, приближаясь к поверхности планеты на расстояние от 180 км до 4000 км. Этот аппарат, размером примерно с небольшой автомобиль, будет оставаться на этой орбите от 50 до 100 лет, после чего естественным образом упадет в атмосферу Марса и сгорит.

Иллюстрация художника, изображающая космический аппарат MAVEN на эллиптической орбите вокруг Марса (масштаб не соблюден). Источник: NASA/Университет Колорадо/LASP

Что теряется?

На этот вопрос есть два ответа. MAVEN был создан как исследовательская платформа, чтобы помочь ученым понять, как менялась атмосфера Марса на протяжении миллиардов лет. До MAVEN ученые знали, что Марс должен был быть теплее и влажнее, и что в древности у него была более плотная атмосфера. Сегодня атмосфера Марса слишком разрежена, чтобы на поверхности могла существовать жидкая вода, и теперь есть многочисленные свидетельства существования сети озер и рек, покрывавших Марс миллиарды лет назад.

MAVEN обнаружил свидетельства механизмов, которые отрывают молекулы от верхних слоев атмосферы — процесс, известный как атмосферная эрозия. Научные приборы космического аппарата отслеживали, как марсианская атмосфера реагирует на выбросы заряженных частиц, испускаемых мощными извержениями Солнца.

«Одно из наших самых захватывающих открытий, основанное на 11 годах наблюдений за аппаратом MAVEN, впервые на любой планете позволило обнаружить процесс утечки из атмосферы, называемый распылением», — сказала Шеннон Карри, руководитель проекта MAVEN в Лаборатории атмосферной и космической физики Университета Колорадо в Боулдере. «Это процесс, при котором заряженные частицы сталкиваются с верхними слоями атмосферы и выплескиваются из нейтральной атмосферы, подобно прыжку в бассейн с разбега. Наша команда использовала изотопы благородных газов, чтобы подтвердить, что этот процесс был доминирующим механизмом утечки на протяжении миллиардов лет».

Солнечная буря 2024 года особенно сильно ударила по Марсу. «Мы наблюдали на порядки больший выброс атмосферы, и нам даже удалось получить изображения светящегося полярного сияния по всей планете», — сказал Карри.

Научное наследие MAVEN обеспечено, но прощание с проектом, впервые предложенным НАСА в 2006 году, дается нелегко командам, работающим над ним.

«Я думаю, что команда действительно пережила потерю близкого человека в конце миссии», — сказал Моро.

«В то же время мы невероятно гордимся научными достижениями, которых добились за последнее десятилетие», — сказал Карри. «MAVEN был лучшим наблюдателем утечки атмосферы во всей Солнечной системе. Теперь мы лучше понимаем утечку атмосферы на Марсе, чем на любой другой планете, включая Землю».

Второй ответ несколько менее однозначен. На протяжении большей части своего пребывания на Марсе космический аппарат MAVEN служил ретранслятором для передачи научных данных, поступающих от марсоходов и посадочных модулей НАСА на марсианской поверхности. Ретрансляция позволила НАСА получить значительно больше данных и изображений от таких марсоходов, как Perseverance и Curiosity, чем это было бы возможно при прямой радиосвязи с Землей.

После вывода из эксплуатации MAVEN у НАСА осталось четыре других орбитальных аппарата, которые могут обеспечить эту критически важную радиосвязь. Однако официальные лица не уверены, как долго они прослужат. Три из четырех оставшихся ретрансляционных орбитальных аппаратов старше MAVEN, который играл непропорционально большую роль в сети ретрансляции благодаря своей более высокой орбите.

«За время миссии MAVEN обеспечил поддержку более чем 8% всех запланированных сеансов передачи данных, осуществляемых нашими марсоходами и посадочными модулями, но на его долю пришлось почти 18% всех возвращенных данных, что демонстрирует его полезность при передаче больших объемов данных», — сказала Тиффани Морган, директор программы НАСА по исследованию Марса.

Сеть по-прежнему обладает достаточной пропускной способностью для поддержки марсоходов Perseverance и Curiosity, с некоторыми незначительными оговорками.

«У нас остались ресурсы, и эти ресурсы скорректировали объем передаваемых данных, а марсоходы также скорректировали свои планы по подключению к этим ресурсам», — сказал Морган. «Иногда возникает небольшая задержка, поскольку у нас меньше ресурсов в поле зрения, в передаче научных данных, а MAVEN играл решающую роль в передаче научных данных по сравнению с оперативными данными. Но на данный момент сеть ретрансляции марсианских аппаратов достаточно устойчива, чтобы в основном компенсировать потерю MAVEN с учетом дополнительной задержки».

НАСА просит коммерческие компании разработать замену существующей сети ретрансляции на Марс. Ожидается, что новая коммерческая система, получившая название Mars Telecommunications Network, обеспечит более высокую пропускную способность и более широкое покрытие для будущих миссий НАСА на Красную планету.

«Вместо того чтобы каждая миссия разрабатывала собственное коммуникационное решение, мы создадим более совершенную архитектуру, специально разработанную для Марса», — сказал Грег Хеклер, заместитель руководителя программы по развитию возможностей в Управлении космической связи и навигации НАСА. «Она будет основана на опыте MAVEN, других орбитальных аппаратов, всех миссий, работающих в этой среде, включая нынешние марсоходы, а также на некоторых наших растущих проектах вокруг Луны».

НАСА хочет, чтобы марсианская телекоммуникационная сеть была введена в эксплуатацию к 2030-м годам. В прошлом месяце агентство опубликовало запрос на предложения.

«Я думаю, что это… крайне необходимо», — сказал Хеклер. «Я думаю, что создание НАСА этой инфраструктуры будет очень важно для продолжения научных операций в рамках текущих миссий, а затем позволит нам приступить к выполнению новых, более масштабных миссий, которые еще предстоят».

Источник: arstechnica.com