Изучение Марса

Марс

Исследование любой планеты – это научный процесс сбора, систематизации и сопоставления данных.

История изучения Марса

Исследование Марса началось ещё 3,5 тысячи лет назад в Древнем Египте. Вавилонские астрономы разработали ряд математических методов для предсказания положения планеты.

Планета Марс

Первые телескопические наблюдения Марса были проведены Галилео Галилем в 1610 г. В течение XVII столетия астрономы обнаружили на планете различные детали поверхности. Первая карта Марса была опубликована в 1840 г. Позже астрономами были обнаружены спектральные линии молекул воды в атмосфере Марса; из-за этого открытия становится популярной мысль о возможности жизни на Марсе. В 1920-е годы был измерен диапазон температур марсианской поверхности и установлено, что поверхность Марса находится в экстремальных условиях пустыни. С 1960-х годов начались запуски автоматических межпланетных станций для изучения планеты, вначале с пролетной траектории, а затем с орбиты искусственного спутника и непосредственно на поверхности. В настоящее время Марс по-прежнему находится под наблюдением наземных телескопов, радиотелескопов и космических аппаратов, позволяющих исследовать поверхность планеты в широком диапазоне электромагнитных волн. Обнаружение на Земле метеоритов марсианского происхождения позволило исследовать химический состав поверхности планеты. Дальнейший прогресс в исследовании Марса связан с продолжением исследования планеты дистанционно управляемыми космическими аппаратами и осуществлением пилотируемого полёта на Марс.

В 1969г. организован Международный планетный патруль в составе семи обсерваторий, расположенных равномерно и недалеко от экватора. Цель патруля - наблюдение широкомасштабных атмосферных явлений и деталей поверхности планет и получение непрерывных серий снимков. Обсерватории патруля следят за облаками и пыльными бурями, а также сезонными изменениями поверхности Марса. Полученные изображения отражают марсианские сезонные изменения и показывают, что большинство марсианских пылевых бурь происходят, когда планета находится ближе всего к Солнцу.

Ведутся наблюдения за Марсом и с космического телескопа Хаббл. Но наш разговор сегодня об исследовании Марса автоматическими межпланетными станциями.

С 1960-х годов к Марсу было запущено много космических аппаратов. Самые известные из них: «Викинги», «Маринеры», «Марс» (советские космические аппараты), «Марс Глобал Сервейор», марсоходы «Соджонер» (1997 г.), «Спирит» ( 2004- 2010 гг.), «Опортьюнити» (с 2004 г. и до сих пор), «Кьюриосити» (c 2012 г.) и др.

«Маринер-4»

Изучение Марса

Американский «Маринер-3» стал первым космическим аппаратом, исследовавшим Марс с пролётной траектории. Эта автоматическая межпланетная станция предназначалась для проведения научных исследований Марса, передачи информации о межпланетном пространстве и о пространстве около Марса, получения снимков поверхности планеты и проведения эксперимента по радиозатмению Марсом сигнала со станции для получения информации об атмосфере и ионосфере. Космический аппарат совершил первый успешный облёт Марса и стал первым космическим аппаратом, который сделал снимки другой планеты с близкого расстояния и передал их на Землю. Правда, полученные снимки были не очень высокого качества, но «Маринер-4» установил, что атмосфера Марса по плотности не превышает 1 % земной и состоит в основном из углекислого газа. Атмосферное давление варьировалось от 4,1 до 7,0 миллибар (до этого предполагали, что атмосферное давление около 85 миллибар) и атмосфера Марса состоит в основном из азота. Дневная температура была −100 градусов по Цельсию.

«Маринер-9»

Этот аппарат стал первым искусственным спутником Марса. Станция была запущена 30 мая 1971 г. После завершения периода марсианских пылевых бурь аппарат стал отправлять на Землю чёткие фотоснимки поверхности Марса. Аппарат передал в общей сложности 7329 изображений около 80 % поверхности планеты. На изображениях были видны русла высохших рек, кратеры, огромные вулканические образования, гигантскую систему каньонов длиной свыше 4000 километров, свидетельства о наличии ветровой и водной эрозии и смещения пластов, погодные фронты, туман и ещё много интересных подробностей. Также были сфотографированы и спутники Марса, Фобос и Деймос. Эти открытия стали важной основой для планирования будущих полётов.

«Марс-3»

Изучение Марса

Спускаемый аппарат советской автоматический межпланетной станции «Марс-3» первым совершил посадку на Марс в 1971 г. Она была предназначена для исследования Марса как с орбиты, так и непосредственно с поверхности планеты. Аппарат передал панораму окружающей поверхности. На его борту был установлен вымпел с изображением герба СССР.

«Викинг»

Изучение Марса

Американские аппараты «Викинг» изучали Марс в течение нескольких лет (с 1976 года) как с орбиты, так и непосредственно на поверхности. Были проведены эксперименты по обнаружению микроорганизмов в грунте, не давшие положительного результата. Впервые был сделан химический анализ грунта и переданы фотографии поверхности. Посадочные аппараты длительное время вели наблюдения марсианской погоды, а по данным орбитальных модулей была составлена подробная карта Марса. Программа «Викинг» — космическая программа НАСА по изучению Марса на предмет наличия жизни на этой планете. «Викинги» впервые передали с поверхности Марса цветные фотографии высокого качества. На них видна пустынная местность с красноватой почвой, усеянная камнями.

Основными элементами в почве, по данным спектрометра «Викингов», были кремний (13—15 %), железо (12—16 %), кальций (3—8 %), алюминий (2—7 %), титан (0,5—2 %).

Оба аппарата взяли образцы почвы в качестве проб для анализа на наличие жизни — выявлена относительно высокая химическая активность грунта, но однозначных следов жизнедеятельности микроорганизмов обнаружить не удалось.

Вывод по результатам этих экспериментов: либо количество микроорганизмов в местах посадок «Викингов» ничтожно мало, либо их нет вообще. Аналогичные эксперименты в пустынных местностях на Земле однозначно указывали на наличие жизни.

Орбитальный зонд «Марс Одиссей»

Изучение Марса

«Марс Одиссей» — орбитальный аппарат НАСА, исследующий Марс. Аппарат был запущен 7 апреля 2001 г. Главная задача, стоящая перед аппаратом, заключалась в изучении геологического строения планеты и поиске минералов. Аппарат получил данные, свидетельствующие о крупных запасах воды на Марсе. По-видимому, в некоторых областях на глубине порядка 45 см залегает порода, состоящая из замёрзшей воды на 70 % по объёму. Позже это предположение было подтверждено и другими аппаратами, но окончательно вопрос о наличии воды на Марсе был решен в 2008 году, когда зонд «Феникс», севший вблизи северного полюса планеты, получил воду из марсианского грунта

Зонд «Феникс»

Изучение Марса

«Феникс» — посадочный модуль НАСА для изучения Марса, работавший в 2008 году. На его борту находился комплекс приборов, позволявших изучать геологическую историю воды, а также выявление условий, благоприятных для жизни микроорганизмов. Неофициальный лозунг проекта: «За водой!» Аппарат должен был ответить на три ключевых вопроса: пригодны ли полярные районы Марса для жизни, тает ли там периодически лед и как менялись погодные условия в зоне приземления в исторический период, а также исследовать особенности марсианского климата.

18 июня 2008 г. этот зонд нашёл лёд, который потом растаял. После тщательного исследования выяснилось, что лед был водяной.

Орбитальный зонд «Марс-экспресс»

Изучение Марса

«Марс-экспресс» — космический аппарат Европейского космического агентства, предназначенный для изучения Марса. 2 июня 2003 г. стартовал на космодроме «Байконур» с помощью ракеты-носителя «Союз-ФГ». Измерения приборов позволили получить ряд важных научных результатов, многие из которых только готовятся к научным публикациям. Впервые обнаружен водяной лёд в южной полярной шапке в конце марсианского лета. «Марс-экспресс» обнаружил в атмосфере Марса метан, что может свидетельствовать о наличии жизни на планете (метан не может долго находится в марсианской атмосфере, следовательно его запасы пополняются либо в результате жизнедеятельности микроорганизмов, либо вследствие геологической активности). Для поддержания его количества в атмосфере на Марсе должен быть источник метана. Таким источником могла бы быть тектоническая деятельность. Благодаря снимкам косморобота, учёные смогли сконструировать и представить трёхмерные модели марсианских ландшафтов.

Станция обнаружила плотные облака из сухого льда, которые отбрасывают тень на поверхность планеты и даже влияют на её климат.

Что сейчас?

Марсианский разведывательный спутник

На орбитах вокруг Марса работают три искусственных спутника:

  • «Марс Одиссей», орбитальный аппарат НАСА, исследующий Марс. Главная задача, стоящая перед аппаратом, заключается в изучении геологического строения планеты и поиске минералов (с 24 октября 2001 года). Аппарату удалось получить данные, свидетельствующие о крупных запасах воды на Марсе.
  • «Марс-экспресс», космический аппарат Европейского космического агентства, предназначенный для изучения Марса (с 25 декабря 2003 г.)
  • Марсианский разведывательный спутник, многофункциональная автоматическая межпланетная станция НАСА, предназначенная для исследования Марса, (с 10 марта 2006 г.). Запущен 12 августа 2005 г. с космодрома на мысе Канаверал. Содержит ряд научных приборов: камеры, спектрометры, радары, которые необходимы для анализа рельефа, поиска минералов и льда на Марсе. Телекоммуникационная система спутника передаёт Землю данных больше, чем все предыдущие межпланетные аппараты вместе взятые. Кроме того, используется в качестве сильного спутника-ретранслятора для других исследовательских программ.

В настоящее время на поверхности Марса работают марсоходы: «Оппортьюнити» и «Кьюриосити».

Изучение Марса

«Оппортьюнити» работает с 25 января 2004 г. Задачи:

  • Поиск и описание разнообразия горных пород и почв, которые свидетельствуют о прошлой водной активности планеты, поиск образцов с содержанием минералов.
  • Определение распространения и состава минералов, горных пород и почв, которые окружают место посадки.
  • Определить, какие геологические процессы сформировали рельеф местности и химический состав.
  • Проведение наблюдений за поверхностью, сделанных при помощи инструментов Марсианского разведывательного спутника.
  • Поиск железосодержащих минералов.
  • Классификация минералов и геологического ландшафта, а также определение процессов сформировавших их.
  • Оценка условий, которые могли бы быть благотворны для зарождения жизни на Марсе.

Изучение Марса

«Кьюрио́сити» - автономная химическая лаборатория. Аппарат должен будет за несколько месяцев пройти от 5 до 20 километров и провести полноценный анализ марсианских почв и компонентов атмосферы.

Дальнейшее изучение Марса

Дальнейшее изучение Марса связано с двумя основными направлениями: продолжением исследования планеты космическими аппаратами и осуществление пилотируемого полёта на Марс.

  • «MAVEN» — аппарат НАСА, планируемый к запуску в 2013 году для изучения атмосферы.
  • «Mars Science Orbiter», «Миссия по обнаружению газа на Марсе» — запуск назначен на январь 2016 года.

Также отправку миссий планирует Индия и Китай.