Миссии на Марс

Mariner 4 стал первым успешным полётом NASA к Марсу и первым аппаратом, пролетевшим мимо планеты и передавшим снимки крупным планом. Запущенный 28 ноября 1964 года, он прошёл рядом с Марсом 14–15 июля 1965 года, отправив на Землю первые фотографии планеты, сделанные из глубокого космоса.

Аппарат передал 21 пригодный снимок (и частичный 22-й), охватив примерно 1% поверхности и показав испещрённый кратерами, похожий на лунный ландшафт. Он также измерил неожиданно разрежённую атмосферу с давлением у поверхности около 4–7 миллибар и не обнаружил заметного глобального магнитного поля.

Результаты изменили представление человечества о Марсе: покрытая кратерами засушливая местность положила конец давним надеждам на каналы, буйную растительность и мир, похожий на Землю. Связь с аппаратом поддерживалась до 1967 года.

Mariner 9 стал первым аппаратом, вышедшим на орбиту другой планеты. Запущенный 30 мая 1971 года, он вышел на орбиту Марса 14 ноября 1971 года — как раз тогда, когда поверхность окутала планетарная пылевая буря.

Орбитальный аппарат несколько недель ждал, пока осядет пыль, прежде чем начать съёмку. Когда небо прояснилось, он картографировал около 85% поверхности Марса и передал 7 329 снимков, превратив планету из размытого диска в детально изученный мир.

Его открытия стали эпохальными: гигантский вулкан Олимп, огромная система каньонов, позже названная в честь программы Mariner долиной Маринер (Valles Marineris), вулканы Фарсиды и сухие русла рек, намекавшие на более влажное прошлое. Миссия работала до октября 1972 года.

«Марс-2» был одним из пары советских аппаратов «орбитер + спускаемый модуль», отправленных в 1971 году. Его спускаемый аппарат достиг Марса 27 ноября 1971 года, но система посадки отказала во время бушевавшей планетарной пылевой бури, и он разбился — став первым рукотворным объектом, достигшим поверхности Марса, пусть и не проработав там.

Орбитальный аппарат, напротив, оказался успешным: он вышел на орбиту и в последующие месяцы передавал данные и снимки — часть интенсивной советской кампании по изучению планеты.

«Марс-3» — советская миссия, состоявшая из орбитального и посадочного аппаратов. Запущенная 28 мая 1971 года, её спускаемый аппарат совершил посадку 2 декабря 1971 года — первую в истории мягкую посадку на поверхность Марса.

Спускаемый аппарат начал передачу, но замолчал примерно через 20 секунд — вероятнее всего, его вывела из строя бушевавшая планетарная пылевая буря. Этот короткий сигнал без изображения считается первой в истории передачей с поверхности Марса.

Хотя посадочный аппарат был потерян почти сразу, орбитальный модуль «Марса-3» продолжал работать и передавал данные с орбиты планеты.

«Викинг-1» совершил первую полностью успешную посадку на Марс. Орбитальный аппарат достиг планеты 19 июня 1976 года, и после тщательного выбора безопасной площадки посадочный модуль сел в равнине Хриса 20 июля 1976 года, передав первые в истории снимки с поверхности Марса.

Модуль фотографировал окрестности, следил за погодой и провёл набор биологических экспериментов по поиску микробной жизни в грунте; результаты оказались знаменито неоднозначными. Он проработал более шести лет — рекорд долголетия для поверхностной миссии на Марсе вплоть до «Оппортьюнити» — последняя связь была в ноябре 1982 года.

«Викинг-2» был близнецом «Викинга-1» — связкой орбитального и посадочного аппаратов, запущенной в 1975 году. Его посадочный модуль сел в равнине Утопия 3 сентября 1976 года, на противоположной от «Викинга-1» стороне планеты, дав учёным два очень разных участка для сравнения.

Он передал тысячи снимков, отслеживал иней и погоду по сезонам и повторил биологические эксперименты по поиску жизни в грунте. Посадочный модуль проработал до апреля 1980 года, орбитальный — до июля 1978-го.

«Марс Пасфайндер» затормозил на надувных амортизаторах в долине Арес 4 июля 1997 года — недорогая демонстрация принципиально нового способа посадки. Он высадил «Соджорнер», робота размером с микроволновку, ставшего первым колёсным марсоходом на другой планете.

Посадочный модуль и ровер проработали около трёх месяцев — намного дольше короткого расчётного срока, — передав более 16 000 снимков и изучив породы, указывавшие на более тёплое и влажное прошлое. «Пасфайндер» отработал технологии посадки на амортизаторах и вождения ровера, на которые опирались все последующие марсоходы NASA.

Mars Global Surveyor стартовал в 1996 году и достиг планеты 11 сентября 1997 года, затем аэродинамическим торможением скорректировал орбиту. Это была первая полностью успешная марсианская миссия США со времён «Викингов», и она картографировала планету почти десять лет.

Его лазерный альтиметр MOLA дал эталонную глобальную топографию Марса, а камера засняла овраги, поведение пылевых бурь и залежи серого гематита, позже определившие место посадки «Оппортьюнити». Связь была потеряна в ноябре 2006 года.

«Нодзоми» («Надежда») — первая марсианская миссия Японии, запущенная в 1998 году для изучения верхней атмосферы. Заклинивший клапан двигательной установки на раннем этапе израсходовал топливо и вынудил лечь на долгую петлевую траекторию с возвратом к Земле.

Затем мощная солнечная вспышка повредила его электронику, и когда «Нодзоми» наконец достиг Марса в декабре 2003 года, он не смог включить двигатель для выхода на орбиту. Вместо этого он прошёл мимо планеты — неудача на грани успеха, всё же отработавшая значительную часть японских технологий дальнего космоса.

Mars Climate Orbiter должен был изучать погоду планеты и служить ретранслятором для Mars Polar Lander. Шанса ему не выпало: 23 сентября 1999 года при выходе на орбиту он вошёл слишком глубоко в атмосферу и разрушился.

Причина стала хрестоматийным инженерным уроком: ПО одной команды использовало имперские единицы (фунт-сила-секунды), тогда как навигационная система ожидала метрические (ньютон-секунды), — и траектория оказалась ошибочной ровно настолько, чтобы погубить аппарат.

Mars Polar Lander должен был сесть у края южной полярной шапки в декабре 1999 года, чтобы изучать лёд и климат. Связь пропала на завершающем этапе спуска 3 декабря 1999 года и больше не восстановилась.

Наиболее вероятное объяснение: ложный сигнал от посадочных опор заставил бортовое ПО отключить двигатели, когда модуль был ещё в десятках метров над поверхностью, и он упал. Два малых пенетратора Deep Space 2, летевшие вместе, тоже были потеряны.

«Марс Одиссей» вышел на орбиту 24 октября 2001 года и работает с тех пор — дольше любого другого аппарата у Марса. Его гамма- и нейтронные приборы картографировали водород у самой поверхности, обнаружив огромные запасы погребённого водяного льда.

Прибор THEMIS картографирует минералы и температуры поверхности днём и ночью, а сам «Одиссей» служит важнейшим ретранслятором данных для роверов. Спустя десятилетия он продолжает вести науку и передавать данные роверов на Землю.

Mars Express — первая миссия Европы к другой планете, прибывшая 25 декабря 2003 года. Он несёт подповерхностный радар MARSIS и стереокамеру HRSC, построившую впечатляющие трёхмерные карты марсианской поверхности.

Его радар зондировал полярные шапки и дал свидетельства водяного льда — и, спорно, возможных водоёмов жидкой воды под южным полюсом. Он же доставил к Марсу «Бигль-2» и продолжает работать спустя два десятилетия.

«Бигль-2» — небольшой посадочный модуль под руководством Великобритании, доставленный к Марсу на борту европейского Mars Express. Его отделили, и он сел в равнине Исидида 25 декабря 2003 года — но сигнала так и не подал, и более десяти лет его судьба оставалась загадкой.

В 2015 году снимки высокого разрешения с американского Mars Reconnaissance Orbiter обнаружили «Бигль-2» целым на поверхности: он успешно сел, но две из четырёх солнечных панелей не раскрылись, перекрыв антенну, необходимую для связи.

Марсоходы MER были геологами-близнецами: «Спирит» сел в кратере Гусева 4 января 2004 года, а «Оппортьюнити» — на плато Меридиани 25 января 2004 года. Каждый рассчитывался всего на 90 солов, но оба проработали несравнимо дольше.

Они добыли решающие доказательства того, что на Марсе когда-то текла жидкая вода: гематитовые сферулы, сульфатные соли и слоистые породы. «Спирит» замолк в 2010 году, застряв в мягком грунте; «Оппортьюнити» проехал рекордные 45 км за 14 лет, пока планетарная пылевая буря не завершила его миссию в 2018 году.

Mars Reconnaissance Orbiter вышел на орбиту 10 марта 2006 года и несколько месяцев с помощью аэродинамического торможения снижался на низкую научную орбиту. Он несёт самый мощный набор приборов, когда-либо отправленный на орбиту Марса.

Его камера HiRISE различает детали поверхности размером около 30 см, спектрометр CRISM картографирует минералы, а радар SHARAD зондирует погребённый лёд. MRO также служит основным высокоскоростным ретранслятором, передающим данные роверов на Землю, и работает уже более 15 лет.

«Феникс» сел 25 мая 2008 года в далёких северных равнинах — первым коснувшись арктики Марса. Вместо езды он оставался на месте и роботизированной рукой копал ледяной грунт прямо под собой.

Он вскрыл и подтвердил водяной лёд в считаных сантиметрах от поверхности, обнаружил реактивные соли-перхлораты в грунте и даже наблюдал снег, падающий из облаков. Работавший на солнечных батареях, он замолк в ноябре 2008 года с наступлением полярной зимы.

«Кьюриосити» — ядерный марсоход размером с автомобиль, севший в кратере Гейла 6 августа 2012 года с помощью дерзкого манёвра «небесный кран». Его задача — послойно читать летопись пригодности Марса для жизни.

Он подтвердил, что кратер Гейла когда-то был долгоживущим пригодным для жизни пресноводным озером, обнаружил органические молекулы в аргиллитах и измерил сезонные колебания метана в атмосфере. Спустя годы он всё ещё поднимается по склонам горы Шарп.

MAVEN вышел на орбиту 21 сентября 2014 года с одним главным вопросом: что стало с некогда плотной атмосферой Марса? Он проходит через верхнюю атмосферу, измеряя, как газ улетучивается в космос сегодня.

Его данные показали, что солнечный ветер и вспышки за миллиарды лет сорвали бо́льшую часть атмосферы, что и превратило планету из тёплой и влажной в холодную и сухую. MAVEN также служит ретранслятором связи.

Mars Orbiter Mission, прозванный «Мангальян», стал первым межпланетным аппаратом Индии. Выйдя на орбиту 24 сентября 2014 года, ISRO стала первым космическим агентством, достигшим Марса с первой попытки — и сделала это при знаменито скромном бюджете около 74 млн долларов.

Задуманный во многом как демонстратор технологий, он нёс небольшую научную нагрузку, включая датчик метана и цветную камеру, чьи широкоугольные снимки полного диска Марса стали культовыми. Он проработал около восьми лет, прежде чем связь была потеряна.

Орбитальный аппарат ExoMars Trace Gas Orbiter прибыл 19 октября 2016 года, чтобы искать в атмосфере редкие газы — прежде всего метан, который на Земле часто связан с жизнью или активной геологией. Больше года он снижался на научную орбиту аэродинамическим торможением.

TGO зафиксировал неожиданно мало метана, обострив давнюю загадку, и картографирует водород (воду) у самой поверхности. Он также служит основным ретранслятором данных для поверхностных миссий. При этом его демонстрационный модуль «Скиапарелли» разбился при посадке в 2016 году.

InSight сел в равнине Элизий 26 ноября 2018 года, чтобы изучать Марс изнутри. Стационарный модуль, а не ровер, он установил на грунт сверхчувствительный сейсмометр, чтобы «слушать» марсотрясения.

За четыре года он зафиксировал более 1300 толчков, позволив впервые измерить размеры коры, мантии и ядра. Его самозабивающийся тепловой зонд не смог зарыться в грунт, а накопившаяся на солнечных батареях пыль завершила миссию в декабре 2022 года.

Emirates Mars Mission, названная «Хоуп» (Надежда), вышла на орбиту 9 февраля 2021 года — первая межпланетная миссия арабского мира. Её высокая широкая орбита позволяет наблюдать погоду Марса по всей планете и в течение всех суток.

«Хоуп» составила первую полную картину суточных и сезонных циклов погоды, отследила пылевые бури и утечку газов и получила яркие наблюдения пятнистого полярного сияния в ночной атмосфере. Аппарат продолжает работу.

«Тяньвэнь-1» прибыл 10 февраля 2021 года и сделал то, чего не удавалось ни одной дебютной марсианской миссии: вышел на орбиту, сел и высадил ровер — всё за один заход. Ровер «Чжужун» сел в равнине Утопия 15 мая 2021 года.

«Чжужун» проехал почти два километра, изучая грунт, породы и подповерхностные слои, прежде чем в мае 2022 года ушёл в спячку на марсианскую зиму; проснуться он больше не смог — вероятно, из-за пыли на солнечных батареях. Орбитальный аппарат продолжает картографировать планету и ретранслировать данные.

«Персеверанс» сел в кратере Езеро 18 февраля 2021 года — на месте древней речной дельты, выбранной за способность сохранять следы прошлой жизни. Он — центральное звено программы по доставке образцов с Марса.

Ровер ищет биосигнатуры и запечатывает керны породы в пробирки для будущей отправки на Землю. Его эксперимент MOXIE получал кислород из углекислой атмосферы, а на борту был «Индженьюити» — первый летательный аппарат на другой планете, совершивший 72 полёта.

«Розалинд Франклин» — марсоход ESA по программе ExoMars, задуманный сделать то, чего пока не удавалось ни одной миссии: бурить на глубину до двух метров, где органические молекулы были бы защищены от радиации, и искать в этом свежем материале следы прошлой жизни.

Ровер был готов ещё несколько лет назад, но его запуск отменили в 2022 году, когда ESA прекратила сотрудничество с российским Роскосмосом. Теперь NASA помогает со средствами запуска и посадки; старт намечен на 2028 год, посадка — в Oxia Planum. Гарантированной даты нет.

Mars Sample Return — совместная кампания NASA и ESA, призванная сделать небывалое: доставить кусочки Марса на Землю. «Персеверанс» уже запечатывает керны породы и грунта в кратере Езеро, чтобы будущий аппарат их забрал.

План предусматривает посадочный модуль для сбора запечатанных пробирок, небольшую ракету (Mars Ascent Vehicle) для вывода их на орбиту и орбитальный аппарат ESA, который поймает образцы и доставит их на Землю. Архитектуру перерабатывают ради снижения стоимости и сроков, подтверждённой даты запуска нет.