Советский Союз вывел на орбиту первый искусственный спутник Земли 4 октября 1957 года, попутно запустив грандиозный процесс освоения околоземного пространства и дальнего космоса. Начавшееся 60 лет назад практическое освоение космоса прошло долгий путь и из противостояния между державами - так называемой космической гонки - превратилось в полноправное сотрудничество. Причем сотрудничество не только в разработках на Земле, но и полноценное взаимодействие созданных в разных странах приборов и аппаратов на орбитах и поверхностях других планет. Об одном из примеров такого сотрудничества рассказал в интервью корреспонденту РИА Новости Денису Кайырану руководитель российской части научной нагрузки российско-европейской миссии по изучению Марса ExoMars-2020 Даниил Родионов.
- Среди всех приборов посадочной платформы миссии ExoMars-2020 в списке научных экспериментов бросается в глаза блок камер. Что это будут за камеры, для чего они?
- Это четыре камеры, они расположены так, чтобы полностью захватить горизонт. Это не стереокамера, но с их помощью можно сделать полную панораму. Это RGB-камеры, разрешение максимальное 2000 пикселей. У них есть функционал, который особенно интересует наших европейских коллег, они смогут до съезда марсохода сделать первую оценку, куда ему съезжать, как ему съезжать. Также в какой-то мере они смогут контролировать процесс съезда марсохода. Также можно будет видеть, как марсоход отъезжает. Эти камеры - это единственный научный прибор из российской части, который будет работать после посадки до момента схода марсохода.
- А когда запланировано включение всех остальных приборов?
- После схода марсохода, когда платформа начнет автономную работу, начнется научная программа. Но последовательность такая: первым делом съезжает марсоход, а дальше платформа с марсоходом начинают работать по отдельности. Съезд должен произойти через несколько дней после посадки. Сначала это оценка окружающей среды, потом инженерные операции на марсоходе, потом уже сход.
- В блок электроники должны войти два компьютера, российский и европейский, которые будут частично дублировать друг друга?
- Нет, к сожалению, эта схема из двух компьютеров уже не актуальна. Изначально была идея, что посадкой будет управлять европейский компьютер, а наш, помимо функций управления посадочной платформой после схода марсохода, будет выполнять во время посадки роль резервного компьютера, одновременно получая определенную квалификацию. Это было важно, чтобы получить подобный опыт. Но весь десантный модуль столкнулся с большими проблемами по массе. Поэтому в текущей конфигурации будет один европейский компьютер и российский блок интерфейсной памяти, который будет управлять только наукой.
- На платформе также будет установлен метеокомплекс, в который войдет большое количество разных датчиков. Какие измерения будут проводиться?
- Да, метеокомплекс это очень сложное устройство, он включает в себя не один и не два, а более десяти различных приборов. Основой метеокомплекса является раскрывающаяся штанга, на которой находятся датчики освещенности, скорости ветра, температурные датчики, а также датчик влажности и пылевой датчик. Кроме того, в метеокомплекс входит микрофон. Эта идея - записать звуки с поверхности - не нова, посмотрим, что из этого выйдет. Конечно, в будущем как съемки с поверхности, так и запись звуков будут обнародованы.
Также в метеокомплексе есть так называемый десантный блок, который будет работать на этапе спуска. Измерения во время спуска инженерными и научными датчиками всегда представляют интерес. Во время посадки комплекс проведет измерения температуры, давления, они важны с точки зрения построения модели атмосферы Марса. Когда аппараты садятся, они программируются по некоторым моделям. Чем они точнее, тем больше факторов, которые могут сорвать посадку будущих экспедиций, можно учесть.
- Для чего будут служить различные спектрометры, которые также установят на платформе и на марсоходе? Как они будут взаимодействовать друг с другом?
- Задача стоит еще более глобальная, чем просто совместная работа приборов на марсоходе и платформе. На орбитальном аппарате также находятся приборы. Вся миссия ExoMars включает в себя также орбитальный аппарат TGO, который уже находится на орбите Марса, и без его активного существования миссия ExoMars-2020 невозможна. Ряд приборов будет работать, можно сказать, в тройственной синергии. Как пример, на посадочной платформе есть нейтронный спектрометр "Адрон-ЭМ", на марсоходе есть нейтронный детектор "Адрон-РМ", а на TGO есть нейтронный спектрометр ФРЕНД. Три спектрометра разработаны одной командой, они могут работать и получать данные совместно. В чем их отличия? Если на марсоходе это легкий пассивный детектор, который просто измеряет поток нейтронов от поверхности, то на посадочной платформе это будет уже более серьезный комплекс с активным генератором, который может испускать нейтроны, также будет блок дозиметрии. В основном они будут использоваться для анализа водорода в подповерхностном слое Марса, а водород обычно связан с водой, поэтому первая задача - это анализ воды под поверхностью Марса. Этой задачей займутся не только три прибора, на марсоходе есть еще европейский радар Wisdom, который также смотрит на поверхностный слой, поэтому данные со всех приборов могут использоваться вместе.
Также на посадочной платформе есть Фурье-спектрометр, который изучает атмосферу рядом с поверхностью (до высот порядка 20 километров), а на аппарате TGO есть Фурье-спектрометр, который смотрит атмосферу с другой стороны.
- При приближении ровера к платформе у приборов "Адрон" будет возможность проводить совместные эксперименты, когда, допустим, платформа облучает поверхность, а ровер ловит отраженные нейтроны в конкретных точках. Как часто марсоход сможет приближаться к платформе?
- Такой вариант возможен, но многое будет зависеть от того, как европейские ученые направят марсоход. Первоначально идея была в том, чтобы исключить влияние запаса топлива, который, возможно, останется на десантном модуле. Отъехать некоторое расстояние и начать свою миссию.
Изначально, когда мы проектировали комплекс научной аппаратуры, мы хотели ставить свой манипулятор для забора грунта, от которого потом отказались из-за того, что мы ограничены в движениях и в массе. Но были идеи, чтобы марсоход забрал грунт и подвез его к посадочной платформе. Эти идеи большого понимания не вызвали, потому что это очень усложняет миссию и делает риски значительно выше.
Программа, маршрут марсохода будут определены уже после посадки, когда будет известно конкретное место, в котором оказался десантный модуль. Эллипс посадки достаточно большой, максимальный диаметр более сотни километров. Несмотря на то что районы посадки достаточно хорошо изучены, даже сдвиг на пару километров может повлиять на дальнейшие движения марсохода.
- Какие европейские приборы будут установлены на посадочной платформе?
- На посадочной платформе будут два европейских прибора - HABIT и LARA. HABIT в том числе будет иметь в своем составе приборы, выполняющие функции, аналогичные, дополняющие работу метеокомплекса. При анализе данных они будут использоваться совместно.
Одной из амбициозных задач HABIT является определение наличия водяного пара рядом с поверхностью. Эта задача многократно ставилась, в частности, для марсоходов Spirit и Opprtunity был предложен подобный чип, но от его реализации отказались.
LARA это достаточно сложный прибор в плане постановки эксперимента. Для него необходима совместная работа с приемными станциями на Земле. Основными задачами является определение ориентации и вращения Марса. Фактически это прибор, который поможет определить точное расположение Марса, точное расстояние до Марса. Сигнал с Земли будет отправляться на Марс, LARA его фиксирует и отправляет назад, из-за сдвига сигнала можно определить расстояние. Кроме этого, можно получить информацию о ядре Марса, например уточнить оценки по размеру и составу ядра, изучить глобальные свойств атмосферы, такие как сезонные изменения массы атмосферы.
Еще есть радиометр грунта, который также измеряет температуру под поверхностью. Эта информация важна для построения текущей климатической картины Марса, чтобы узнать, насколько быстро остывает поверхность. Еще один важный вопрос - взаимодействие атмосферы и поверхности. В составе научной аппаратуры есть газоаналитический комплекс МГАК, который может измерять состав атмосферы у поверхности, как он изменяется с течением времени. Марс представляет собой в какой-то степени крайнюю форму развития в отличие от Земли. Изучая изменение климата на Марсе, мы опосредованно изучаем и изменения на Земле.
- Если говорить об изучении внутренней структуры Марса, для чего будут служить сейсмометр и магнитометр?
- Сейсмометр входит в состав американской миссии InSight, которая должна быть запущена в 2018 году, она фактически построена вокруг сейсмометра. В ExoMars сейсмометр значительно проще, он чуть ли не в пять раз легче. Но так как до этого сейсмичность на Марсе не была обнаружена, это новая задача. Можно подумать, что InSight с хорошей точностью все померяет и этого будет достаточно. Но здесь именно тот случай, когда дополнительные измерения добавляют ценности всей научной задаче.
Два магнитометра - у нас есть прибор MAIGRET и в составе метеокомплекса есть небольшой испанский магнитометр. Планетное магнитное поле на Марсе до сих пор не регистрировали, так что здесь возможно получение новых интересных результатов.
- Может создаться впечатление, что гораздо выгоднее было бы установить все это многообразие приборов на марсоход и проводить исследования в разных точках планеты. Почему была выбрана именно неподвижная платформа? Или нам больше интересны изменения, проходящие в одной точке с течением времени?
- Изначально концепция платформы была проработана в рамках проекта MetNet - это была сеть станций, каждая из которых неподвижна. Неподвижность имеет свои плюсы, если основной задачей мы ставим климатологию. С другой стороны, то расстояние, которое прошел бы марсоход - это километры, максимум десятки километров, - оно сильно большой роли для климатических измерений не играет.
Технические и финансовые сложности, отсутствие некоторых наработок также сказываются. Если вспомнить европейцев, они делают марсоход для ExoMars с 2004 года. А в наших реалиях это проект на многие годы. Но, разумеется, хотелось бы. Движущаяся платформа имеет большие преимущества. С точки зрения климатологии они нивелируются, но с точки зрения минералогических исследований, жизни, воды фактически без марсохода не обойтись. Представьте, вы сели и у вас в десяти метрах обнаженная порода. Что вы будете делать?
- Летный макет должен быть готов к 2018 году, может быть, уже готовы какие-то приборы?
- Сейчас идет процесс макетирования, летные приборы еще не готовы, но фактически изготовлены все натурно-габаритно массовые и температурные эквиваленты аппаратуры. Или уже изготовлены, или их изготовление завершается. Следующий этап - изготовить технологические образцы. Сроки, конечно, очень сжатые, на изготовление летных моделей образцов осталось очень мало времени. Приходится некоторые этапы совмещать. Сейчас уже идет закупка комплектации на штатные образцы.
Не добавляет простоты то, что финальная сборка будет проходить в Италии. Десантный модуль туда отправят без научной аппаратуры, вся аппаратура будет устанавливаться в Италии. Из Италии это повезут в Канны на испытания, оттуда обратно в Италию, и уже потом на Байконур.
- То есть европейские приборы LARA и HABIT отправятся на сборку, минуя Россию?
- Нет, им придется прийти сначала к нам в ИКИ, и отсюда в составе всех 13 приборов отправиться в Италию. Нам необходимо провести комплексные испытания. Мы не можем их в не протестированном виде отправить. Нужно будет их собрать, подключить к компьютеру БИП, проверить их совместное функционирование и уже потом отправлять.
- А уже на самой поверхности Марса как долго будет работать аппарат?
- Один земной год будет работать платформа. Изначально планировалось сделать один марсианский год, который равен двум земным, что с точки зрения климатологии логичнее, но есть определенная вероятность пылевых бурь. А основной источник питания - солнечные батареи, поэтому пылевую бурю платформа может и не пережить.
Есть локальные пылевые бури, а есть глобальные, когда раз в несколько лет чуть ли не вся поверхность Марса покрывается пылью. Прогнозированию это поддается. Например, если бы проект был запущен в 2018 году, как и планировалось изначально, то было бы хуже. Хотя точки зрения взаимного положения Земли и Марса 2018 год был удобнее, но с точки зрения пылевых бурь обстановка при запуске в 2020 году более подходящая.
У марсохода точного срока службы нет. Ему нужно выполнить определенный цикл работ. Я думаю, что ему как минимум нужно будет проработать 4-5 марсианских месяцев (примерно 8-10 земных), многократно использовать буровое устройство, а также использовать всю полезную нагрузку.
- Из-за чего так вышло, что потребовалось больше времени на доработку всей сборки на Байконуре?
- На Байконуре потребуется обеспечение планетарной защиты. Европейцы должны будут привезти огромную специальную палатку, обеспечить все условия, потому что это миссия по поиску следов жизни. Именно чистота играет определяющую роль, поэтому европейцами здесь уделяется архиповышенное внимание. Именно в текущей конфигурации, когда привезут из Италии собранный десантный модуль, время работы на Байконуре будет не такое большое. Транспортировка на космодром запланирована на середину мая 2020 года.
- Неудача с посадочным модулем ExoMars-2016 Schiaparelli произошла из-за программного обеспечения. А что сделано для того, чтобы подобная авария не повторилась с миссией 2020 года?
- Да, аппарат получил вращение во время раскрытия парашюта, датчики перенасытились и перенасыщение пошло во времени, в какой-то момент аппарат решил, что он уже находится на поверхности, хотя он еще спускался. Если смотреть на историю, то Schiaparelli изначально был проектом не то чтобы второго уровня, но не научным, а технологическим проектом, который осуществлялся по остаточному принципу. Основой ExoMars-2016, причем основой на 99%, был орбитальный аппарат.
Мне кажется, именно недостаточность тестирования Schieparelli, недостаточность испытаний к этому привела. Бросковые испытания не проводились вообще. Это все было на уровне расчетов, испытаний на моделях. Ситуация, которая произошла, ни разу не была проработана. В случае с миссией 2020 года такой проблемы, как недостаток внимания к испытаниям, не будет.
Аппараты все-таки разные, в 2016 году было 600 килограммов, здесь будет две тонны. Нельзя однозначно сказать, что большая масса это позитивный фактор, но она добавляет устойчивости.
- Удастся ли запустить всю сборку в 2020 году, несмотря на очень сжатые сроки создания приборов, в которые приходится укладываться? Не будет ли очередного сдвига сроков?
- Да, пусковое окно - июль 2020 года, ориентировочная дата запуска - 24 июля 2020 года, то есть это прибытие на Марс где-то в марте 2021 года. Сроки пытаемся выдерживать. Это также связано с особенностью финансирования Европейского космического агентства, они должны каждый год доказывать обоснованность требуемых средств. Если они сейчас начнут говорить, что сроки опять съезжают, это может означать, что проект закончится. ExoMars передвигался не раз и не два, дальнейшие отсрочки могут сказаться на существовании проекта как такового. Но пока даже намеков на это нет. В любом случае, даже если мы что-то не успеваем сделать, есть возможность не 13 приборов, а одиннадцать или девять, в конце концов один прибор послать.
