В гостях у красного соседа
Pathfinder находится на Марсе уже более двух месяцев, и волнение интернет-сообщества (565 902 373 посещения зеркальных сайтов по всему миру за первые 34 дня) утихло. Даже НАСА проводит пресс-конференцию только раз в две-три недели. Итак, самое подходящее время для обзора событий и первых результатов проекта. Даже НАСА приходится спасать. Прошли те времена, когда деньги были в избытке для космических проектов, теперь востребованы небольшие эффективные миссии, такие как Mars Pathfinder. Как один из первых проектов так называемого типа «Открытие», он должен предоставить информацию о том, как научные полезные нагрузки могут быть доставлены на поверхность Марса в короткие сроки и в рамках ограниченного бюджета. Так что 4 июля, когда зонд приземлился, уже было одной из самых важных дат для техников НАСА.
В период до 3 августа, так называемой основной миссии, посадочный модуль отправил на Землю 1,2 гигабита данных и 9669 кадров марсианской поверхности. Фотографии собраны в мозаику и доступны для просмотра в Интернете. Но роботы на нашем планетарном соседе оказались более надежными, чем ученые осмеливались надеяться, и они до сих пор предоставляют информацию и изображения скал, закатов и «активные» фотографии, которые они делают друг с другом.
Высадка Четвертого июля
Посадка проходила в несколько этапов: Зонд вошел в атмосферу на высоте 130 км над землей Марса со скоростью около 7,3 км/с и был замедлен трением примерно до 400 м/с. Спустя почти три минуты на высоте около 9 км раскрылся парашют, вскоре после этого был сброшен тепловой экран. Подушки безопасности сработали на высоте 1000 футов (300 м) над землей, а реактивные снаряды были выпущены на высоте 300 футов (98 м). Когда спуск был остановлен, соединение с парашютом разорвалось. Остальное время зонд падал свободно, завернутый в подушки безопасности. Она прыгнула на 15 м, как резиновый мяч, и остановилась после еще 15 отскоков. Места попадания Pathfinder хорошо видны на картинках. Там камни были вдавлены или вдавлены в землю, обнажая более темный материал.
В течение следующих нескольких минут Pathfinder был один, без радиосвязи с Землей. В течение первого часа подушки безопасности сдулись, три защитных люка открылись и подняли зонд. Это очистило поле зрения для камеры, которая отправила на Землю изображения с места посадки в Зоне Долины, устья огромной сухой долины.
Положение Pathfinder можно определить с помощью последовательности изображений Института планетарных исследований DLR. Наконец, начиная с фотографии всего Марса (197K) над мозаикой Area Vallis (595K), показано точное местоположение места посадки (150K) на 19,33 северной широты и 33,55 западной долготы.
Прогулки путешественника по Марсу
Первые фотографии с Марса выявили проблему для техников на земле: подушки безопасности располагались настолько неблагоприятно перед марсоходом, что пандусы нельзя было безопасно развернуть. Только после того, как подушки безопасности были успешно развернуты во второй попытке, путь был открыт для Sojourner (англ. linger), небольшого роботизированного транспортного средства, названного в честь американской активистки за права женщин Соджорнер Трут (на самом деле Изабеллы Ван Вагенер, 1797-1883).
Используя удлиненную правую рампу, марсоход покинул посадочный модуль и стал первым искусственным транспортным средством, отправившимся на другую планету для изучения природы почвы и горных пород.
Его маршрут (140 км) привел его к разным валунам: к меньшему Барнакл Биллу, затем к гораздо большему Йоги, к Скуби-Ду, Ягненку и Суфле, затем вокруг посадочного модуля, мимо мини-Маттерхорна в «скалу». сад» (Панорама, показывающая путь от Соджорнера и названия скал, 1108К).
По пути Соджорнер сфотографировал посадочный модуль, который теперь официально называется Мемориальной станцией Сагана, своей передней камерой.
Геологические исследования
Sojourner провел первые измерения на марсианском грунте непосредственно на месте посадки. Они подтвердили, что красный цвет Марсу придает оксид железа. Но, как отмечает Джим Белл из Корнельского университета, пейзаж в районе Валлис может многое предложить. Есть также области, где поверхность выглядит значительно ярче.
На фотографиях можно различить пять разных цветов: светло-красные валуны, темно-серые скалы, почва, оттенок которой находится между этими двумя цветами, темно-красный материал и камни и корки, которые кажутся от розового до белого.
Темный цвет горных пород соответствует железосодержащим минералам, обнаруженным в магматических породах, в то время как светлые тиллы напоминают выветренный материал, в котором содержание железа еще выше. Разница в условиях атмосферного воздействия становится еще более заметной, если отображать ее в искусственных цветах. Скалы и участки с небольшими признаками выветривания кажутся синими, наиболее выветренная почва и разнесенный ветром материал - красными, а типичная марсианская почва - зеленой. Более тщательное исследование показало, что он состоит из смеси валунов и мелких темно-серых частиц, похожих на окружающие породы.
Особенно глубокие красные участки можно найти на некоторых камнях, например, в некоторых складках имбиря. Для расшифровки образования этой богатой железом коры потребуется дальнейший анализ с более высоким разрешением.
Снимки, сделанные с разными фильтрами камеры IMP посадочного модуля, так называемые мультиспектральные пятна, позволяют сделать выводы о составе марсианских пород в сравнении с известными образцами. В случае Барнакла Билла спектры отражения показали явное соответствие вулканическому материалу с Земли. Цветовая кодировка на изображениях выделяет отдельные фрагменты: зеленый цвет представляет собой песок за скалой, красный цвет представляет собой более светлые участки, покрытые пылью от ветра, а синий представляет саму темную скалу.
Stripe Rock показался особенно интересным из-за своей яркой полоски. Однако спектр свидетельствует о том, что эта полоса представляет собой вынесенную ветром почву из этого района.
Sojourner оснащен альфа-протонным рентгеновским спектрометром (APXS), который частично был разработан в Химическом институте Макса Планка в Майнце. С помощью этого устройства, испускающего альфа-частицы, содержание большинства химических элементов можно определить с точностью от 0,1% до 0,01%. Для этого спектрометр анализирует распределение интенсивности и энергии
- упругорассеянных альфа-частиц,
- протонов, высвобождаемых при взаимодействии альфа-частиц с ядрами легких элементов, и
- характеристического рентгеновского излучения, испускаемого, когда альфа-частицы выбивают электроны из внутренних оболочек атомной оболочки и электроны с более высоких оболочек попадают в образовавшиеся дырки.
7 июля Барнакл Билл был исследован с помощью спектрометра APX. Предварительная оценка данных удивила ученых: порода состоит на треть из кварца, полевого шпата и пироксена - состава, известного по земным вулканическим породам, так называемым андезитам. С другой стороны, марсианские метеориты в основном состоят из базальта. Андезиты образуются во время фазы планетарной эволюции, называемой дифференциацией. При этом небесное тело из однородной планеты превращается в тело со слоистой структурой за счет многократного плавления и охлаждения вещества земной коры. Присутствие андезитов может означать, что Марс в прошлом был более термически активен, чем считалось ранее.
В принципе, Барнакл Билл мог быть осадочной породой, состоящей из смеси базальта и гранита. Но спектр отражения выявил однородную структуру, подтверждающую вулканическое происхождение породы. P> Гораздо больший камень Yogi, на первый взгляд, имел менее драматичное прошлое, чем Барнакл Билл. Но скала покрыта слоем принесенного ветром материала, который исказил измерения. Данные могут быть скорректированы в предположении, что результаты в равной степени вызваны пылью и самой породой. Затем композиция Йоги напоминает композицию Барнакла Билла.
Scooby Doo, вероятно, является осадочной горной породой, состоящей в основном из почвенного материала.
земля Марса перед йогом также была проанализирована. Материал поверхности в этом месте кажется очень мягким и напоминает своего рода ров вокруг камня. В дополнение к измерениям APX Соджорнер также провел механические испытания своих велосипедов, в ходе которых он взбалтывал материал. Было показано, что марсианский грунт покрыт чрезвычайно мелкими частицами диаметром менее 50 микрометров (миллионных долей метра), то есть мельче талька. Результаты помогают инженерам планировать будущие поколения вездеходов.
относительное содержание некоторых элементов в различных материалах земного происхождения, марсианских метеоритах, изученных до сих пор, и образцах, проанализированных непосредственно на Марсе, можно хорошо сравнить с помощью графиков. Количество магния или алюминия, связанное с содержанием кремния, показывает, что и метеориты, и образцы почвы, взятые во время миссии «Викинг», следуют на диаграмме явно другой линии тренда, чем земные породы. Горные породы (звезды) и почвы (желтые точки), изученные Соджорнером, находятся где-то между этими двумя диапазонами.
Элементы кальция и железа можно особенно хорошо анализировать с помощью спектрометра APX. Образцы с Марса имеют более высокую относительную концентрацию железа, чем материалы с Земли.
Испытания марсианского грунта в рамках миссии Pathfinder (A-2, A-4, A-9, A-10) дали результаты, аналогичные результатам проекта Viking. Однако есть небольшие отличия: в образцах с места посадки Pathfinder повышено содержание алюминия и магния и меньше железа, хлора и серы. Barnacle Bill (A-3), с другой стороны, ближе к земной породе из-за высокого содержания кремния..
магнитные свойства марсианской пыли тестируются с помощью круглых постоянных магнитов разной силы, встроенных в магниевые блоки. Снимки, сделанные через 6, 13 и 26 марсианских дней, показывают, что мелкий материал медленно накапливается на двух самых сильных магнитах. Более подробный анализ пыли с помощью спектрометра APX должен позже дать информацию о ее происхождении.
На
В более ранних наводнениях, масштабы которых могли заполнить Средиземное море, по мнению многих ученых, указывает разнообразие горных пород и отложений. Округлые камни, возможно, образованные силой воды, встречаются рядом со скалами с острыми краями и углами, что позволяет предположить, что они образовались в результате вулканической активности или удара метеорита. На поверхности Марса также есть несколько ярких пятен, которые, возможно, были бывшими лужами, из которых испарилась вода.
Астрономические данные Квест Mars Pathfinder также включает изучение луны Деймос. Меньшую из двух лун Марса трудно увидеть с Земли и трудно увидеть даже с помощью космического телескопа Хаббл из-за ее непосредственной близости к планете. Первое изображение с камеры Pathfinder показывает его в низком разрешении. Кроме того, данные о ее путешествии на Землю были сжаты, из-за чего Деймос кажется больше, чем он есть на самом деле. Более поздние наблюдения должны предоставить информацию о его составе.
Всегда тема для разговора: погода
Разреженный холодный воздух окружает Mars Pathfinder. Запись окружающей температуры показывает ночные значения около -70 °C и дневные температуры около -20 °C (температура в °C=температура в Кельвинах + 273 °C). Измерения проводились тремя термопарами, прикрепленными к мачте посадочного модуля на высоте 140 см, 90 см и 65 см над поверхностью Марса.
Давление атмосферы составляет 6,75 мбар, что на 10-20 % ниже, чем было зафиксировано «Викингом-1» 21 год назад. Причина разницы в том, что Mars Pathfinder примерно на 100 м выше зонда Viking. Колебания в цикле день-ночь можно наблюдать и в атмосферном давлении. Атмосфера нагревается и расширяется за счет солнечного излучения, а ночью охлаждается и сжимается. Флуктуации интерпретируются как указание на существование в воздухе мелкодисперсных пылевых частиц. Кажется, что эта пыль достигает нескольких километров в высоту над большей частью планеты. Он поглощает синий свет и рассеивает красный, придавая марсианскому небу характерный красноватый цвет. Концентрацию пыли можно определить на основе снимков солнца, сделанных камерой на посадочном модуле. Чем ниже солнце над горизонтом, тем слабее его видно. Уже сейчас можно сказать, что пыли в атмосфере больше, чем считалось ранее.
В первые дни марсианской миссии ветер дул ночью с юга, утром с запада и днём поворачивал на север, пока, наконец, не дул из восток вечером. К концу седьмого дня это колебание изменилось одновременно с небольшим изменением барометрического давления. Однако проведенные позже измерения не смогли подтвердить связь. Пока о силе ветра можно говорить только приблизительно. Наиболее сильные ветры бывают ночью (16-32 м/ч), ранним утром и около полудня, а ближе к вечеру и ранним вечером время относительно спокойное.
Измерения температуры, проведенные с интервалом в четыре секунды, выявили большие колебания от 15°C до 20°C, иногда происходящие в течение нескольких минут или секунд. Они, вероятно, вызваны турбулентными потоками между более теплыми слоями у земли и вышележащими более холодными областями. На 25-й день миссии посадочный модуль зафиксировал небольшое ветровое стекло, узнаваемое по кратковременному падению давления (черная кривая) и изменению силы ветра с востока (синяя кривая) и запад (красная кривая).
Перед восходом солнца на утреннем небе видны полосатые облака, которые, как полагают, состоят из водяного льда, сконденсировавшегося на частицах пыли за ночь. Днем вода испаряется, а облака исчезают.
Острый глаз Ландера
Ученые на Земле определяют, куда отправится Sojourner, основываясь на изображениях, сделанных стереокамерой Imager for Mars Pathfinder (IMP). В его разработке принимали участие Институт аэрономии им. Макса Планка в Линдау и Технический университет Брауншвейга. Камера установлена на мачте и находится на высоте около 1,8 м над землей. Два зеркала на расстоянии 15 см друг от друга направляют свет на разделенную область датчика, что обеспечивает разрешение 248 строк и 256 столбцов для каждого отдельного изображения. Используя фильтры, компьютер может создать цветную фотографию из трех черно-белых фотографий. Поскольку поле зрения составляет всего 14,4° по горизонтали и 14,0° по вертикали, изображения для Интернета обычно состоят из отдельных изображений. Так создаются замечательные панорамные снимки окрестностей Мемориальной станции Саган, места посадки Mars Pathfinder.
… И поскольку всегда приятно смотреть на вещи с разных сторон, Сью Кинц написала «Историю маленького камня на Марсе».
Советы по чтению:
Возвращение на Марс: успешно! в Stars and Space 10/97, страницы 848-855
Pathfinder на Марсе - научные результаты медиаэффективной миссии в Spektrum der Wissenschaft 9/97, стр. 16-21
История климата Марса в Spectrum of Science 1/97, стр. 50-59
Метеорит ALH84001 - Свидетель архаичной формы жизни на Марсе в журнале Spectrum of Science 9/96, стр. 112
Органический материал с Марса в Spectrum of Science 9/89, стр. 14
Как Марс потерял свою атмосферу в Spectrum of Science 6/89, Page 34
Метеориты вулканического происхождения в Spectrum of Science 8/80, стр. 78
Heidelberger Verlag Spektrum der Wissenschaft является оператором этого портала. Его онлайн- и печатные журналы, в том числе «Spektrum der Wissenschaft», «Gehirn&Geist» и «Spektrum - Die Woche», сообщают о результатах текущих исследований.