18 февраля в 23:56 по московскому времени марсоход NASA «Персеверанс» совершил посадку в кратере Езеро на Марсе.
Снижение в сильно разреженной атмосфере Марса по-прежнему остается сложной задачей для космического аппарата. Если ему не удается вовремя сбросить скорость, столкновение с поверхностью планеты становится гибельным. Инженеры нынешней марсианской миссии применили два устройства для торможения. Сначала раскрылся парашют, затем были использован «Небесный кран» (Sky crane) — платформа с реактивными двигателями торможения, которая на тросах опустила посадочный модуль на поверхность Марса. Когда датчики модуля подтвердили контакт с грунтом, тросы и электрический кабель, связывавший его с «Небесным краном», были перерезаны, и платформа отлетела в сторону, чтобы не повредить аппарат. В результате удалось добиться того, чтобы в момент посадки скорость модуля составляла всего 0,75 метра в секунду.
Кратер Езеро, выбранный в качестве места посадки и дальнейшей работы марсохода, представляет особенный интерес для ученых. Он образовался около 3,9 миллиарда лет назад. Размер кратера составляет около 49 километров. В далекую эпоху, когда климат на Марсе был более теплым и влажным, кратер представлял собой крупное озеро, куда впадало две реки. Геологические остатки речной дельты и озерные отложения станут основным объектом исследований.
Побережье кратера Езеро со следами дельты одной из рек станут старейшим когда-либо исследованным марсоходами ландшафтом. «Этот регион — очень древняя часть Марса, — говорит планетолог Вивиан Сунь (Vivian Sun) из Лаборатории реактивного движения в Пасадене, член научной группы "Персеверанс". — Это важно, потому что, как мы считаем, в самые древние эпохи на Марсе с наибольшей вероятностью могла существовать жизнь». Около 4,1–3,7 млрд лет назад частые извержения вулканов выделяли большое количество газа в атмосферу Марса. Она была куда плотнее, чем сейчас, могла удерживать тепло, и в ее нижних слоях образовывались облака и выпадали дожди. Изображения, сделанные с орбитального космического корабля, показывают, что одна из рек впадала в кратер Езеро с запада. Она несла крошечные частицы наносов, вымытых далеко вверху по течению. Эти осадки попадали в озеро, образовав дельту, которая расширялась на восток. В дельте, в озере и вокруг них имелись условия для процветания микробной жизни. Позже озеро высохло, а озерные отложения превратились в твердую горную породу.
На Земле дельты таких рек, как Амазонка, Миссисипи, Дунай или Волга, содержат огромное количество органического материала, разлагающихся остатков растений и другого вещества, которое распространяется по течению. «Если дельта Езеро накопила подобное органическое вещество, марсоход сможет получить его во время бурения», — говорит Линда Ка (Linda Kah), геолог из Университета Теннесси и член научной группы «Персеверанс». Помимо дельты, еще одно место, где можно найти признаки прошлой жизни на Марсе – это древние берега озера. В частности «Персеверанс» будет изучать дугу скал, которая идет параллельно краю кратера. Наблюдения с орбиты заставляют предположить, что эти породы могут состоять из карбонатных минералов, которые относительно редко встречаются на Марсе, но обычны на Земле. Карбонаты, включая известняк, часто ассоциируются с живыми организмами, например, с коралловыми рифами, или с окаменелостями, в том числе с древними сообществами микробов (строматолиты). «Карбонаты чертовски волнуют таких геобиологов, как я», — говорит Линда Ка.
Если всё пойдет по плану, за первый марсианский год своей работы (чуть меньше двух земных лет), «Персеверанс» пройдет более 15 километров, собирая и исследуя образцы. Всего ученые рассчитывают получить 15–20 кернов горной породы различных типов. Часть из них марсоход упакует и отложит, чтобы их можно было потом доставить на Землю. Этим займется аппарат NASA «Sample Retrieval Lander» (SRL), который должен прибыть на Марс в 2027 году. Он совершит посадку, поместит образцы в специальную ракету Mars Ascent Vehicle, а она доставит их на орбиту Марса, где их будет ждать разработанный Европейским космическим агентством аппарат Earth Return Orbiter, на который возложена миссия по доставке образцов на Землю.
Собственные исследования «Персеверанс» проведет при помощи целого ряда приборов. «Глазами» марсохода станут Mastcam-Z — две панорамные видеокамеры, установленные на мачте и способные вращаться на 360 градусов. Георадар RIMFAX будет исследовать толщину реголита и структуру грунта Марса. Он может обнаруживать скопления водяного льда в почве на глубине до девяти метров. Метеорологическую информацию будет собирать прибор MEDA, регистрирующий влажность, давление атмосферы, скорость ветра, уровень радиации, температуру воздуха и поверхности планеты. Химический состав образцов грунта будут определять рентгеновский спектрограф PIXL и рамановский SHERLOC, последний будет особенно нацелен на поиск органики и биосигнатур. Еще один прибор для химического анализа называется SuperCam. В нем применена лазерно-искровая эмиссионная спектроскопия. На расстоянии до семи метров от марсохода SuperCam будет испарять лазерным лучом фрагменты породы и при помощи спектрального анализа определять химический состав выделяющегося газа. Наконец, прибор MOXIE проведет эксперимент по получению кислорода из углекислого газа марсианской атмосферы. Если эксперимент окажется удачным, это значительно облегчит подготовку будущих пилотируемых миссий на Марс.
Если марсоход будет в рабочем состоянии после первого марсианского года, он отправится дальше, чтобы исследовать равнину Нила (Nili Planum), лежащую возле кратера Езеро. Это геологически древняя местность, где имеются огромные блоки породы, которые были взорваны из глубины Марса, когда еще один огромный астероид упал на планету почти 4 миллиарда лет назад. Эти породы могут происходить не только из марсианской коры, но и из более глубокого слоя Марса — мантии, которую ученые никогда раньше не могли изучать напрямую. «Они просто лежат там, возможно, больше трех миллиардов лет, ожидая, когда мы на них взглянем», — говорит член научной группы планетолог Брайони Хорган (Briony Horgan) из Университета Пердью. Также на равнине Нила, согласно прошлым наблюдениям, имеются остатки древних гидротермальных систем, где когда-то били горячие источники. На Земле, в таких местах, как Йеллоустонский национальный парк или Долина гейзеров на Камчатке, такие гидротермальные зоны изобилуют микробными экосистемами. Они могли существовать и на Марсе. Таким образом, на равнине Нила могла быть потенциально пригодная для жизни среда, но совершенно иная, чем в кратере Езеро.
Помимо этого, в число задач марсохода входят и испытания первого в истории внеземного вертолета «Инженити» (Mars Helicopter). Вес вертолета — всего 1,8 килограмма, размеры базовой части — 13,6 х 19,5 х 16,3 см, общая высота — 49 см, лопасти — 1,20 метра. Двойные лопасти, вращающиеся в противоположные стороны, будут совершать почти 2400 оборотов в минуту, что в десять раз больше, чем у вертолетов на Земле. Такая частота вращений необходима для удержания аппарата в разреженной атмосфере Марса. В ходе своего первого полета марсианский вертолет просто поднимется вертикально вверх на три метра и задержится в таком положении на 30 секунд. В дальнейшем продолжительность и дистанция полетов будут увеличиваться. «Инженити» должен будет получать энергию от собственных солнечных батарей. Задача «Инженити» — продемонстрировать возможность работы вертолета в условиях Марса (а это не только разреженная атмосфера, но и экстремально низкие ночные температуры), в случае его успеха в следующих проектах исследования планеты летающие аппараты станут использовать активнее.