Що показав людям марсіанський розвідувальний супутник MRO

Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) — це справжній розвідувальний супутник, тільки  працює він не над Землею, а на орбіті Марса. Опинився він там рівно 20 років тому. Відтоді цей апарат встиг розв’язати чимало практичних і наукових задач і регулярно постачає любителям астрономії дивовижні знімки.

Марсіанський розвідник

Рівно 20 років тому, 10 березня 2006 року, на орбіту Марса вийшов апарат Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), основним призначенням якого було знімати поверхню планети з високою роздільною здатністю. 

MRO не був першим апаратом, призначеним для такої мети. Перші знімки Червоної планети з орбіти були отримані ще у ХХ столітті. Та й у 2006 році над Марсом вже працював Mars Odyssey.  Проте жоден марсіанський супутник  до того не мав настільки потужного комплексу спостережувального обладнання.

Історія його почалася з досвіду експлуатації іншого супутника — Mars Global Surveyor. Той працював на орбіті Червоної планети з 1996 року, дуже добре себе показав, але від самого початку не був розрахований на тривале використання та й на середину 2000-х років  відчутно технічно застарів, а NASA саме була потрібна надійна підтримка для місій на поверхні планети.

Спочатку Mars Reconnaissance Orbiter планували запустити ще 2003 року, але потім стартове вікно вирішили таки віддати марсоходам Spirit та Opportunity. Однак було зрозуміло, що завдань для марсіанського розвідника накопичилося чимало, тож запуск його відбувся вже в наступному стартовому вікні (у випадку Землі та Марса вони відкриваються кожні 26 місяців) — 12 серпня 2005 року.

Навіть з урахуванням того, що старт відбувся у найсприятливіший час, подорож до Марса зайняла цілих сім місяців. Та й 10 березня насправді вона не була остаточно завершена. Mars Reconnaissance Orbiter перебував на високій полярній орбіті, і її потрібно було знизити, щоб вийти на робочу. Для цього апарат виконав серію маневрів гальмування у верхніх шарах атмосфери, кожен з яких лише трохи зменшував його апогей.

Тож маневри MRO завершив тільки за кілька місяців і перше зображення передав у вересні 2006-го. Треба сказати, що зробив він це дуже вчасно. Приблизно за місяць до того зв’язок із Mars Global Surveyor був остаточно втрачений.

Що всередині Mars Reconnaissance Orbiter

Але що дозволило MRO стати одним із головних інструментів у дослідженні Червоної планети й залишатися таким вже 20 років? Відповідь — унікальне обладнання для спостереження за поверхнею. Воно складається одразу з кількох камер.

Найголовнішою з них є HiRISE. По суті, це телескоп із діаметром дзеркала 0,5 м, який дивиться на поверхню Марса з висоти 300 км. Це дозволяє йому розрізняти на поверхні деталі розміром у 30 см.

На момент, коли Mars Reconnaissance Orbiter вийшов на орбіту Марса, така точність лишалася недосяжною для абсолютної більшості супутників, що спостерігали над Землею. Та й зараз це рівень найсучасніших військових апаратів. Крім того, камера може робити знімки не тільки у видимому, а й у ближньому інфрачервоному діапазоні.

Другою камерою на борту є CTX. Роздільна здатність у неї усього 6 м на піксель, але при цьому вона  здатна захоплювати смугу поверхні завширшки 30 км, а внутрішньої пам’яті достатньо для того, аби зберігати дані про смугу завдовжки 160 км. Потім їх таки треба передати на Землю. Основне її призначення — складання  високоточної карти Червоної планети.

Третя камера на борту — Mars Color Imager (MARCI). Це ширококутний пристрій, здатний робити красиві панорамні знімки. Крім того, він може працювати у двох ультрафіолетових діапазонах. MARCI дозволяє складати прогноз погоди для Марса, а також виявляти озон та  водяну пару в його атмосфері.

Також на борту є два спектрометри. Перший із них — CRISM — забезпечує роздільну здатність 18 м з висоти 300 км і дистанційно визначає хімічний склад поверхні на цій ділянці. Основне його призначення — пошук мінералів на Марсі.

Другий спектрометр — Mars Climate Sounder — складається з двох телескопів, що працюють у видимому та інфрачервоному діапазонах. Вони призначені для дослідження атмосфери Червоної планети й оцінки її хімічного складу.

Також на борту є експериментальний радіолокатор Shallow Subsurface Radar (SHARAD). Він не лише дозволяє отримувати зображення нічної поверхні Марса, а й зазирнути  під неї. Це дозволяє йому шукати приховані об’єкти.

Завершує набір інструментів MRO комплект акселерометрів, який дозволяє вимірювати  величину гравітаційного поля планети та складати мапу його аномалій.

Тобто якби Mars Reconnaissance Orbiter перебував на орбіті Землі, його й сьогодні можна було б вважати одним із найдосконаліших розвідувальних супутників. Проте він усе ж виконує наукові, а не військові завдання.

Практичні завдання Mars Reconnaissance Orbiter

Одна з перших практичних можливостей, які отримали науковці та інженери, коли Mars Reconnaissance Orbiter почав працювати, — це спостерігати з орбіти за штучними об’єктами на поверхні планети. На Землі нині це одна з найпопулярніших тем, відома як геопросторові дані, що дозволяють оцінювати стан полів і промислових підприємств. Але передбачити подібні можливості для інших планет — та ще й 20 років тому — справжня фантастика.

Проте одна з перших задач, яка стояла перед MRO, була цілком реальною. У 2003 році на Марс мав сісти дослідницький модуль Beagle 2. Одразу після посадки він не вийшов на зв’язок. Усі думали, що апарат розбився. 

Однак згодом встановили встановити, що зонд сів нормально, але у нього неправильно розкрилася одна із сонячних батарей і не дала правильно працювати антені. Потім він фотографував з орбіти марсоходи Spirit та Opportunity, а також інші апарати на поверхні.

Ще однією задачею, яка стояла перед MRO, був пошук місць для посадки майбутніх місій. Найважливішою із них була та, яка у 2000-х називалася Mars Science Laboratory, а зараз нам відома як марсохід Curiosity. Саме знімки марсіанського розвідника довели, що кратер Гейл гідний того, аби досліджувати саме його, і поруч є майданчики для безпечної посадки.

Аналогічним чином знімки й дані MRO послужили основою для вибору посадкових майданчиків зондів Phoenix та InSight, а також марсохода Perseverance. Проте у випадку з Curiosity допомогою з визначенням місця посадки усе не обмежилося. Супутник зазнімкував навіть саму платформу з марсоходом, коли вона розкрила під час посадки один зі своїх парашутів. Крім того, достатньо часто MRO виконував роль ретранслятора, передаючи дані від зондів на поверхні Марса на Землю.

Наукові відкриття

Однак все ж основні завдання MRO були науковими, й ось уже 20 років він залишається одним із головних джерел відкриттів, що стосуються Марса. І головне з них — дані про наявність води на четвертій від Сонця планеті.

Спочатку вчені використали камери та спектрографи апарата, щоб дослідити породи, які  були викинуті під час зовсім свіжого падіння на Марс великого метеорита. До речі, саме  MRO спостерігав утворення найбільшого ударного кратера в сучасній історії. Діаметр новоутвореної западини склав тоді 150 м.

Так от, вивчаючи спектри мінералів, які були викинуті в результаті зіткнення, вчені зрозуміли, що серед них є і водяна крига. Тобто попри те, що сама поверхня Марса повністю суха, під нею можуть ховатися чималі запаси.

Потім були дослідження полярних шапок. Радіолокатор SHARAD показав, що під ними ховаються великі поклади чистого льоду чи, можливо, навіть рідкої води. Нарешті, у 2015 році камера HiRISE показала темні потоки, які з’являються на схилах деяких кратерів у найтепліші дні.

Науковці впевнені, що це — не чиста вода, а перенасичені розчини деяких солей, які називаються перхлоратами. Ця рідина не може підтримувати земне життя в абсолютній більшості його проявів, але тим не менш головний факт залишається незмінним: інколи поверхнею Марса дійсно тече рідина.

При цьому раніше води на Марсі було ще більше. Саме MRO надав перші серйозні докази цього. На знімках  HiRISE добре видно, що  колись на планеті була розвинена система річок і протоків. А в деяких місцях камера навіть побачила елементи рель’єфу, які утворюються, коли хвилі тривалий час б’ють об берег. Також спектрометр CRISM знайшов на поверхні сліди мінералів, які могли утворитися тільки у воді.

Також Mars Reconnaissance Orbiter відкрив на поверхні Марса скло. Воно має природне походження й утворилося внаслідок метеоритних ударів. А у 2014 році апарат взагалі зміг здійснити наукове спостереження за межами Марса. Повз нього саме пролітала комета Макнота, тож він зміг зробити чимало її знімків із близької відстані.

Загалом же кількість зображень, переданих апаратом на Землю, давно вже перевалила за 100 тис. Чого на них тільки немає: дюни на схилах кратера Матара, химерні форми рельєфу, схожі на павутину, пилові смерчі та китайський марсохід.