Внеземной транспорт: Планетоходы

Кадры с астронавтами, разъезжающими по Луне на лунном вездеходе, идеальном песчаном багги, — пожалуй, самые захватывающие во всей программе «Аполон».

Идея отправки роботизированного планетохода для исследования других миров начала реализироваться примерно в те же годы, но никто не знал, насколько трудной окажется эта задача.

Первым подвижным автоматическим зондом, ездящим по поверхности другого небесного тела, был «Луноход-1» — восьмиколесный вездеход, ставший главным советским вкладом в изучение Луны. Машина длинной 230 сантиметров, с виду напоминавшая двухметровое корыто на колесах и производившая впечатление склепанной на коленке, прибыла в Море Дождей в 1970 году. За следующие 10 месяцев работы  «Луноход-1» проехал 10540 метров, передал на Землю 211 лунных панорам и 25 тысяч фотографий. Более чем в 500 точках по трассе движения изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грунта, а в 25 точках проведён анализ его химического состава.

За этим успехом последовало создание маленьких гусеничных вездеходов для Марса, которые находились на борту первых советских спускаемых аппаратов запущенных в 1971 году. Оба они разбились.

В 1973 году состоялся второй успешный запуск лунохода. Он был предназначен для изучения механических свойств лунной поверхности, фотосъёмки и телесъёмки Луны, проведения экспериментов с наземным лазерным дальномером, наблюдений за солнечным излучением и других исследований. Аппарат проработал около четырёх месяцев, за это время было проведено 60 сеансов радиосвязи, получено 86 панорам и более 80 тысяч телевизионных снимков лунной поверхности. Были также получены стереоскопические изображения наиболее интересных особенностей лунного рельефа, позволившие провести детальное изучение его строения. В последний раз телеметрическая информация от аппарата была принята 10 мая 1973 года.

В 2009 году было обнаружено точное местоположение "Лунохода-1" и уже через год расположенный на его борту уголковый светоотражатель начал использоваться для прецизионных измерений Лунной орбиты.

В NASA тоже признали, что планетоходы — лучший способ исследования Красной планеты, но прошло целых 25 лет, прежде чем эта стратегия начала реализовываться. В 1997 году космический аппарат «Пасфайндер» (Pathfinder — первопроходец) доставил на Марс небольшой вездеход под названием «Соджорнер» (Sojourner — проезжий). Он напоминал роликовую доску на солнечных батареях с шестью колесами и прибыл упакованным в связку воздушных мешков, амортизировавших его падение. За 83 дня своей работы, продолжавшейся до 27 сентября 1997 года, этот небольшой марсоход передал на Землю 550 фотографий и более 15 раз провел химический анализ марсианских камней и грунта, в поисках убедительных признаков присутствия биогенных веществ — всего, что могло быть продуктом инопланетной жизни, существующей или исчезнувшей.

В 2004 году в рамках миссии Mars Exploration Rover (MER) на Марс были отправлены два идентичных марсохода под названиями «Спирит» и «Оппортьюнити». 4 января 2004 года мягкую посадку в Кратере Гусева совершил «Спирит» , а через несколько дней, 25 января подобное повторил и «Оппортьюнити», но уже на Плато Меридиана.

Оба аппарата сначала спускались на парашютах, затем замедлялись тормозными двигателями и, наконец, падали с высоты около 10 метров, окруженные амортизирующими воздушными мешками. Скорость столкновения с поверхностью составляла 100 км/ч, и посадочный аппарат, подпрыгнув с десяток раз, катился по марсианскому грунту около 900 метров.

Марсоходы «Спирит» и «Оппортьюнити» были значительно больше, тяжелее и продвинутее в техническом и научном планах, чем их предшественник. При размерах в 1,6 х 2,3 х 1,5 м их вес составлял 185 кг (~70 кг на Марсе). Как и «Соджорнер», марсоходы обладали 6 колесами (диаметром 26 см каждое) и большими солнечными батареями. В конструкцию были добавлены такие элементы, как мачта, на которой располагались камеры, и другие инструменты, а также рука-манипулятор с прикрепленным к ней буром и еще одной камерой.

«Спирит» проработал вместо запланированных 90 сол целых 2210 сол, из которых 1892 сол он мог двигаться. Проехав в общей сложности около 7,7 км, 1 мая 2009 года он застрял в мягком грунте Красной планеты, из которого так и не смог выбраться, несмотря на отчаянные попытки NASA решить данную ситуацию. После этого миссия продолжалась до 22 марта 2010 года, когда состоялся последний контакт «Спирита» с Землей. Все время простоя он продолжал изучать окружающую среду, хоть и не мог двигаться.

На сегодняшний день «Оппортьюнити» продолжает эффективно функционировать, уже более чем в 50 раз превысив запланированный срок в 90 сол, проехав к концу октября 2016 года 43,45 км, всё это время получая энергию только от солнечных батарей. Очистка солнечных панелей от пыли происходит за счёт естественного ветра Марса, что позволяет марсоходу производить геологические исследования планеты. В конце апреля 2010 года продолжительность миссии достигла 2246 сол, что сделало её самой длительной среди аппаратов, работавших на поверхности Красной планеты. 

В результате полученных марсоходами-близнецами данных ученые смогли в очередной раз подтвердить теорию о том, что ранее Марс был более теплым и влажным. Более того, исследования камня под названием «Эсперанс-6», найденного “Оппортьюнити”, доказали, что он долгое время находился в потоках жидкости, которая была не чем иным, как пресной водой, пригодной для существования в ней живых организмов.

В августе 2012 года  на поверхность Марса буквально «свалился» марсоход третьего поколения «Кьюриосити». Весом не больше 900 килограмм, марсоход несет в себе максимум ценного оборудования и медленно ползет по Марсу, изучая его поверхность.

«Кьюриосити» является самым  оснащенным и современным планетоходом на данный момент. Он ведет собственный твиттер, в котором рассказывает об открытиях, постит фотографии Марса и даже иногда жалуется на свою тяжелую долю. Есть и русский аналог, если кто-то из читателей не знает английского.

Если сравнить «Кьюриосити» со своими предшественниками, то можно заметить отсутствие солнечных батарей, на его борту есть свой собственный радиоизотопный термоэлектрический реактор (документ с подробностями его устройства), подобный тем, что были на аппаратах «Викинг-1» и «Викинг-2». Использование реактора позволяет получать постоянный ток независимо от метеоусловий в течение всего марсианского года.

Когда участников команды «Кьюриосити» просят рассказать что-нибудь крутое про марсоход, они без колебаний отвечают: «Конечно же, лазер!». Мощным лазером «Кьюриосити» может испарить камень (вернее, его небольшую часть). Смысл в том, чтобы сфотографировать образующуюся в момент попадания плазму камерой ChemCam и, анализируя световой спектр на фотографиях, понять, из чего состояла порода. 20 августа 2012 года «Кьюриосити» впервые опробовал своё оружие, подстрелив марсианский булыжник. Пусть Марс знает, с кем имеет дело!

В ближнем бою марсоход также может использовать бур, зарывающийся в грунт на глубину до пяти сантиметров.

На борту «Кьюриосити» есть и некоторое количество взрывчатки, однако она предназначена не для того, чтобы делать новые кратеры. Взрывчатое вещество используется в так называемых пироболтах «Кьюриосити» механических соединениях, требующих автоматической отстыковки. Такие устройства использовались и в других космических аппаратах, включая марсоходы «Спирит» и «Оппортьюнити»,эта технология считается хорошо отработанной. Тем не менее пиротехника требует кропотливого тестирования: никто не хочет, чтобы один из снарядов сработал в неподходящий момент.

«Кьюриосити» успешно продолжает исследовать Марс, и по сей день служит верой и правдой на благо земной науки уже почти пять лет. За это время марсоход проделал впечатляющий путь продолжительностью более 15 000 метров по поверхности Красной планеты.

В завершении темы хотелось бы упомянуть про два советских марсохода — ПрОП-М (Прибор Оценки Поверхности – Марс), которые входили в состав миссий «Марс-2» и «Марс-3» в 1971 году. Обе эти миссии закончились неудачно: первый аппарат не смог осуществить мягкую посадку, при этом вписав себя в историю как первый антропогенный механизм, достигший поверхности Марса; второй хоть и смог сесть, не разбившись, передавал сигнал в виде серого фона в течение недолгих 14,5 секунд, после чего контакт с ним был потерян.

Размеры ПрОП-М-ов составляли всего 25 х 22 х 4 см, а вес — 4,5 кг. По плану они могли отдаляться от своих неподвижных станций на дину кабеля, которым были к ней привязаны, т.е. на 15 метров.

Хоть советские планетоходы так и не стали первыми рабочими аппаратами в своем классе, они, в отличие от своих последующих американских “коллег”, которые были оснащены привычными нам колесами, обладали достаточно интересной системой передвижения —шагающими “лыжами”, которые располагались по бокам. Данная конструкция была не так эффективна, как, например, гусеницы или колеса, но была выбрана из-за недостаточной изученности поверхности планеты на момент разработки аппарата.