Марс получит новый поток прогнозов погоды, как только марсоход НАСА Perseverance сядет на планету 18 февраля 2021 года. Вначале он исследует кратер Джезеро в поисках признаков древней микробной жизни и соберет первые образцы планет для возвращения на Землю. Марсоход также предоставит ключевые атмосферные данные, которые помогут будущим астронавтам на Красной планете выжить в мире без пригодного для дыхания кислорода, при отрицательных температурах, планетарных пыльных бурях и интенсивном излучении Солнца.
Инструмент для получения данных о погоде называется MEDA – сокращение от Mars Environmental Dynamics Analyzer. Частично его цель состоит в том, чтобы собрать основные сведения: температуру, скорость и направление ветра, давление и относительную влажность. Модели температуры на месте посадки «Персеверанс» варьируются от средней температуры -88°C ночью до -23°C днем.
“Вместе с метеорологическими приборами на борту марсохода Curiosity и посадочного модуля InSight эти три космических аппарата создадут «первую метеорологическую сеть на другой планете», – заявил Хосе Антонио Родригес-Манфреди, главный исследователь MEDA в Центре астробиологии (CAB) в Национальном институте аэрокосмической техники в Мадриде, Испания.
Но ключевое различие между MEDA и его предшественниками заключается в том, что он также будет измерять количество, форму и размер частиц пыли в марсианской атмосфере. Пыль очень важна для любой наземной миссии на Марсе. Она распространяется на все, включая космические корабли и любые солнечные батареи, которые могут быть там. Она также управляет химическими процессами как на поверхности, так и в атмосфере, а также влияет на температуру и погоду. Команда Perseverance хочет узнать больше об этих взаимодействиях; это также поможет группе по планированию операций с вертолетом Ingenuity Mars.
«Понимание марсианской пыли очень важно для этой миссии, – сказал Родригес-Манфреди. – Эти мелкие частицы пыли поднимаются с поверхности и покрывают всю планету. Мы не знаем, как марсианские ветры и изменения температуры могут вызывать эти глобальные пыльные бури, но это будет важная информация для будущих миссий».
Хотя эти бури не дуют с той силой, которую вы видите в фильмах (атмосфера Марса слишком тонка для этого), они могут создавать толстый слой пыли. Глобальная пыльная буря летом 2018 года завершила миссию самого опытного марсохода NASA, работающего на солнечной энергии, Opportunity, после почти 15 лет работы.
Даже в безмятежные дни пыль на Марсе повсюду – и агрессивна. MEDA сможет детально измерить суточный цикл пыли.
«Мы знаем, что атмосфера, по сути, возбуждает пыль в полдень. Затем в ночное время, когда температура понижается, атмосфера стабилизируется, и пыли становится меньше, – отметил Мануэль де Ла Торре Хуарес, заместитель главного исследователя MEDA в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. – Мы хотим знать больше, потому что по мере того, как наши миссии на Марс становятся более масштабными, соображения о пыли также могут стать более актуальными».
Астронавты “Аполлона” обнаружили, что лунная пыль является общей помехой, попадая в кольца шлема, прилипая к скафандрам и влияя на системы охлаждения скафандров. Полеты “Аполлона” на Луну длились всего несколько дней. Полеты человека на Марс, вероятно, будут намного дольше, поэтому новые данные о суточных циклах пыли будут полезны разработчикам миссий, а также разработчикам космических аппаратов и скафандров.
Холодно и облачно, много радиации
Пыль, переносимая по воздуху, даже влияет на количество солнечного излучения, бомбардирующего поверхность Марса. На Земле наша атмосфера вместе с магнитным полем нашей планеты защищает нас от радиации. Но на Марсе нет глобального магнитного поля, а плотность его атмосферы составляет всего 1% от плотности Земли. Таким образом, измерение пыли и излучения идут рука об руку, особенно при разработке скафандров.
«Радиация, вероятно, является самым экстремальным состоянием для астронавтов, – сказал Родригес-Манфреди. – Костюмы, защищающие космонавтов от этого излучения, будут иметь решающее значение».
С этой целью SkyCam MEDA будет фотографировать и снимать на видео небо и облака, одновременно отслеживая яркость неба в различных длинах волн, чтобы помочь нам лучше понять радиационную среду на Марсе.
«У нас будет собственная камера для наблюдения за этими облаками и непрозрачностью, а также за количеством пыли или других аэрозолей в атмосфере, которые могут изменять интенсивность солнечного излучения, – добавил Родригес-Манфреди. – Мы сможем увидеть, как количество пыли в атмосфере меняется каждый час».
Информация также будет полезна для поиска Perseverance следов прошлой жизни. Как и на Земле, если на Марсе когда-либо существовала жизнь, то она, вероятно, была основана на органических молекулах. Солнечная радиация может изменить следы прошлой жизни в горных породах, и данные MEDA помогут ученым понять эти изменения.
Очистка воздуха
Данные MEDA помогут еще одному инструменту по использованию ресурсов кислорода на Марсе (MOXIE). MOXIE продемонстрирует технологию, которую будущие исследователи могут использовать для производства кислорода, который нужен для ракетного топлива и для дыхания. Чтобы такие устройства, как MOXIE, добились успеха, разработчикам миссий потребуется больше информации о том, с чем они сталкиваются.
“Они получают чистую атмосферу? – спрашивает де ла Торре Хуарес. – Создается ли у них запыленная атмосфера? Собирается ли эта пыль по существу заполнять воздушные фильтры или нет? Они могут определить время дня, когда лучше использовать MOXIE, и время, когда лучше не запускать его. “
Для проведения измерений MEDA просыпается каждый час, днем и ночью, независимо от того, движется ли Perseverance или пребывает в режиме покоя. Это создаст почти постоянный поток информации, который поможет заполнить пробелы в наших знаниях об атмосфере Марса.
Подробнее о миссии
Ключевой научной целью миссии Perseverance на Марсе является астробиология, включая поиск признаков древней микробной жизни. Марсоход будет характеризовать геологию планеты и прошлый климат, проложит путь для исследования Красной планеты людьми и станет первой миссией по сбору и хранению марсианских камней и реголита (битых пород и пыли).
Последующие миссии, которые в настоящее время рассматриваются НАСА в сотрудничестве с Европейским космическим агентством, будут отправлять космические аппараты на Марс, чтобы собрать эти кэшированные образцы с поверхности и вернуть их на Землю для углубленного анализа.
Миссия Mars 2020 является частью более крупной программы, которая включает миссии на Луну как способ подготовки к исследованию Красной планеты человеком. В задачу НАСА входит отправка астронавтов на Луну к 2024 году, а к 2028 году НАСА обеспечит устойчивое присутствие людей на Луне и вокруг нее в рамках планов НАСА по исследованию Луны.
