Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) — это настоящий разведывательный спутник, только работает он не над Землей, а на орбите Марса. Оказался он там ровно 20 лет тому назад. С тех пор этот аппарат успел решить немало практических и научных задач и регулярно снабжает любителей астрономии удивительные снимки.
Марсианский разведчик
Ровно 20 лет назад, 10 марта 2006 года, на орбиту Марса вышел аппарат Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), основным предназначением которого было снимать поверхность планеты с высоким разрешением.
MRO не был первым аппаратом, предназначенным для такой цели. Первые снимки Красной планеты с орбиты были получены еще в ХХ веке. Да и в 2006 году над Марсом уже работал Mars Odyssey. Однако ни один марсианский спутник до того не имел столь мощного комплекса наблюдательного оборудования.
Его история началась с опыта эксплуатации другого спутника — Mars Global Surveyor. Тот работал на орбите Красной планеты с 1996 года, очень хорошо себя показал, но с самого начала не был рассчитан на длительное использование и к середине 2000-х годов ощутимо технически устарел, а NASA как раз была нужна надежная поддержка для миссий на поверхности планеты.
Изначально Mars Reconnaissance Orbiter планировали запустить еще в 2003 году, но затем стартовое окно решили все-таки отдать марсоходам Spirit и Opportunity. Однако было понятно, что задач для марсианского разведчика накопилось немало, поэтому запуск его состоялся уже в следующем стартовом окне (в случае Земли и Марса они открываются каждые 26 месяцев) — 12 августа 2005 года.
Даже с учетом того, что старт состоялся в самое благоприятное время, путешествие к Марсу заняло целых семь месяцев. Да и 10 марта на самом деле она не была окончательно завершена. Mars Reconnaissance Orbiter находился на высокой полярной орбите, и ее нужно было снизить, чтобы выйти на рабочую. Для этого аппарат выполнил серию маневров торможения в верхних слоях атмосферы, каждый из которых лишь немного уменьшал его апогей.
Маневры MRO завершил лишь за несколько месяцев и первое изображение передал в сентябре 2006 года. Надо сказать, что сделал он это очень вовремя. Примерно за месяц до этого связь с Mars Global Surveyor была окончательно потеряна.
Что внутри Mars Reconnaissance Orbiter
Но что позволило MRO стать одним из главных инструментов в исследовании Красной планеты и оставаться таковым уже 20 лет? Ответ — уникальное оборудование для наблюдения за поверхностью. Оно состоит сразу из нескольких камер.
Самая главная из них — HiRISE. По сути, это телескоп с диаметром зеркала 0,5 м, который смотрит на поверхность Марса с высоты 300 км. Это позволяет ему различать на поверхности детали размером в 30 см.
На момент, когда Mars Reconnaissance Orbiter вышел на орбиту Марса, такая точность оставалась недостижимой для абсолютного большинства спутников, наблюдавших над Землей. Да и сейчас это уровень самых современных военных аппаратов. Кроме того, камера может делать снимки не только в видимом, но и в ближнем инфракрасном диапазоне.
Второй камерой на борту является CTX. Разрешение у нее всего 6 м на пиксель, но при этом она способна захватывать полосу поверхности шириной 30 км, а внутренней памяти достаточно для того, чтобы хранить данные о полосе длиной 160 км. Затем их все же нужно передать на Землю. Основное ее назначение — составление высокоточной карты Красной планеты.
Третья камера на борту — Mars Color Imager (MARCI). Это широкоугольное устройство, способное делать красивые панорамные снимки. Кроме того, оно может работать в двух ультрафиолетовых диапазонах. MARCI позволяет составлять прогноз погоды для Марса, а также обнаруживать озон и водяной пар в его атмосфере.
Также на борту есть два спектрометра. Первый из них — CRISM — обеспечивает разрешение 18 м с высоты 300 км и дистанционно определяет химический состав поверхности на этом участке. Основное его назначение — поиск минералов на Марсе.
Второй спектрометр — Mars Climate Sounder состоит из двух телескопов, работающих в видимом и инфракрасном диапазонах. Они предназначены для исследования атмосферы Красной планеты и оценки ее химического состава.
Также на борту находится экспериментальный радиолокатор Shallow Subsurface Radar (SHARAD). Он не только позволяет получать изображения ночной поверхности Марса, но и заглянуть под нее. Это позволяет ему искать скрытые объекты.
Завершает набор инструментов MRO комплект акселерометров, который позволяет измерять величину гравитационного поля планеты и составлять карту его аномалий.
То есть, если бы Mars Reconnaissance Orbiter находился на орбите Земли, его и сегодня можно было бы считать одним из самых совершенных разведывательных спутников. Однако он все же выполняет научные, а не военные задачи.
Практические задачи Mars Reconnaissance Orbiter
Одна из первых практических возможностей, которые получили ученые и инженеры, когда Mars Reconnaissance Orbiter начал работать, — это наблюдать с орбиты за искусственными объектами на поверхности планеты. На Земле сейчас это одна из самых популярных тем, известная как геопространственные данные, позволяющие оценивать состояние полей и промышленных предприятий. Но предсказать подобные возможности для других планет — да еще и 20 лет назад — настоящая фантастика.
Однако одна из первых задач, которая стояла перед MRO, была вполне реальной. В 2003 году на Марс должен был приземлиться исследовательский модуль Beagle 2. Сразу после посадки он не вышел на связь. Все думали, что аппарат разбился.
Однако впоследствии установили, что зонд сел нормально, но у него неправильно раскрылась одна из солнечных батарей и не дала правильно работать антенне. Затем он фотографировал с орбиты марсоходы Spirit и Opportunity, а также другие аппараты на поверхности.
Еще одной задачей, которая стояла перед MRO, был поиск мест для посадки будущих миссий. Самой важной из них была та, которая в 2000-х называлась Mars Science Laboratory, а сейчас нам известна как марсоход Curiosity. Именно снимки марсианского разведчика доказали, что кратер Гейл достоин того, чтобы исследовать именно его, и рядом есть площадки для безопасной посадки.
Аналогичным образом снимки и данные MRO послужили основой для выбора посадочных площадок зондов Phoenix и InSight, а также марсохода Perseverance. Однако в случае с Curiosity помощью с определением места посадки все не ограничилось. Спутник заснял даже саму платформу с марсоходом, когда она раскрыла во время посадки один из своих парашютов. Кроме того, достаточно часто MRO выполнял роль ретранслятора, передавая данные от зондов на поверхности Марса на Землю.
Научные открытия
Однако все же основные задачи MRO были научными, и вот уже 20 лет он остается одним из главных источников открытий, касающихся Марса. И главное из них — данные о наличии воды на четвертой от Солнца планете.
Сначала ученые использовали камеры и спектрографы аппарата, чтобы исследовать породы, которые были выброшены во время совсем недавнего падения на Марс крупного метеорита. Кстати, именно MRO наблюдал образование крупнейшего ударного кратера в современной истории. Диаметр новообразованной впадины составил тогда 150 м.
Итак, изучая спектры минералов, которые были выброшены в результате столкновения, ученые поняли, что среди них есть и водяной лед. То есть, несмотря на то, что сама поверхность Марса полностью сухая, под ней могут скрываться немалые запасы.
Затем последовали исследования полярных шапок. Радиолокатор SHARAD показал, что под ними прячутся большие залежи чистого льда, возможно, даже жидкой воды. Наконец, в 2015 году камера HiRISE показала темные потоки, появляющиеся на склонах некоторых кратеров в самые теплые дни.
Ученые уверены, что это — не чистая вода, а перенасыщенные растворы некоторых солей, которые называются перхлоратами. Эта жидкость не может поддерживать земную жизнь в абсолютном большинстве ее проявлений, но тем не менее главный факт остается неизменным: иногда по поверхности Марса действительно течет жидкость.
При этом раньше воды на Марсе было еще больше. Именно MRO предоставил первые серьезные доказательства этого. На снимках HiRISE хорошо видно, что когда-то на планете была развитая система рек и проливов. А в некоторых местах камера даже увидела элементы рельефа, которые образуются, когда волны длительное время бьют о берег. Также спектрометр CRISM нашел на поверхности следы минералов, которые могли образоваться только в воде.
Также Mars Reconnaissance Orbiter открыл на поверхности Марса стекло. Оно имеет природное происхождение и образовалось вследствие метеоритных ударов. А в 2014 году аппарат вообще смог осуществить научное наблюдение за пределами Марса. Мимо него как раз пролетала комета Макнота, так что он смог сделать немало ее снимков с близкого расстояния.
В целом же количество изображений, переданных аппаратом на Землю, давно уже перевалило за 100 тыс. Чего на них только нет: дюны на склонах кратера Матара, причудливые формы рельефа, похожие на паутину, пылевые смерчи и китайский марсоход.
