В 10-й день по команде бортового компьютера последний пиронож (а всего на борту было и сработало 126 различных пиротехнических устройств!) перерезал последний кабель, соединяющий ровер с платформой. Чтобы развернуться на месте и ничего не задеть, Spirit отполз назад на 25 см, а затем повернул передние и задние колеса на 45° «внутрь» и далее развернулся на 45° – колеса как бы катились по кругу. На эту половинку маневра специально отвели целый день и убедились, что приводы всех шести колес работают как надо, а после разворота отсняли те участки грунта вокруг станции, что раньше были прикрыты «хвостами» солнечных батарей.

Комплекс Восточных холмов крупным планом. Слева – намеченный маршрут движения ровера.

МАРСОХОД SPIRIT НА МАРСЕ

     В 11-й день ровер в два этапа закончил разворот – сначала до 95°, а затем до 115° от первоначального положения. Специальные камеры контроля препятствий показали, что путь схода по курсу 286° «чист». Спектрометр Mini-TES измерил температуру около 13:15 по местному времени: -11°C.
     В 12-й день, 15 января – или, если угодно, поздней ночью после речи Джорджа Буша о новых полетах на Луну, – марсоход Spirit сошел с платформы на грунт. Команду на сход и отход на 3 метра выдали в 08:21:30 UTC. Через 10 минут марсоход принял ее и дальше действовал сам: подкрался к краю лепестка, с высоты 40 см опустил на грунт переднюю пару колес и медленно пошел вперед. На 3 метра ушло 78 секунд! В 08:41 Spirit остановился на заданном расстоянии (80 см задними колесами от рампы), снял хвостовой навигационной камерой посадочную платформу, нашел Солнце, подправил настройку антенны на Землю, «отстучал» отчет о движении. Казалось бы, недолго, а на самом деле – 1.5 часа. В 09:53 появился сигнал, а в 09:57 руководитель полета Крис Левицки подтвердил, что аппарат успешно сошел на грунт – второй успешно работавший марсоход в истории космонавтики! А еще через 7 минут пришла и «картинка» со следами в марсианской пыли – четкими отпечатками в довольно прочном, но мелкозернистом грунте.
     День 13-й был отведен на опробование манипулятора IDD. Его вынесли вперед перед ровером, опустили, и установленная на «руке» микроскопическая камера впервые показала крупным планом – с разрешением 0.1 мм – грунт Марса. Проверили шлифовальное устройство – работает. Наконец, провели атмосферные измерения одновременно с европейским спутником Mars Express. «Это был счастливый сол №13», – сказал Марк Адлер, менеджер миссии MER от JPL.
     В 14-й день (утро субботы 17 января) мёссбауэровский спектрометр станции в первый раз уперся в грунт и вел измерения в течение 4 часов. Что интересно, контактная пластина спектрометра почти не отпечаталась в грунте. После этого манипулятор поднес на несколько миллиметров к грунту спектрометр APXS, которому требовалось уже 20 часов. Утром 18 января спектрометр поднесли на 15 минут к калибровочному источнику, и на этом первый цикл измерений закончился. (Как было объявлено 20 января, в этом месте оказался минерал оливин, для которого типично вулканическое происхождение. Двойная неожиданность – во-первых, ждали осадочных пород, а во-вторых, оливин легко выветривается, образуя глины и окислы железа. Если в кратере Гусев есть оливин, вряд ли в нем долго существовало озеро! Не ясно даже, состоит ли песок из мелкораздробленного оливина или на глубине всего в 1–2 мм залегает коренная порода. Кроме оливина, MS нашел две разновидности железа (со степенями окисления +2 и +3), а APXS измерил большие количества кремния и железа, довольно много серы и хлора, а также нашел магний, алюминий, кальций, титан и другие элементы.)

МАРСОХОД SPIRIT НА МАРСЕ

В состав спектрометра APXS входит источник альфа-излучения на кюрии-244. Эти источники – три покрытые изотопом 244Cm круглые пластины размером с копеечную монету в каждом приборе – были изготовлены по заказу NASA в России, в отделе радионуклидных источников и препаратов НИИ атомных реакторов (г.Димитровград).

МАРСОХОД SPIRIT НА МАРСЕ

     Около «Спирита» было два камня, которые операторы окрестили Суси и Сасими. Их решено было не трогать: слишком уж толстая пыль покрывала Сасими, а неровная форма могла помешать исследованию. Ученым больше приглянулся треугольный плоский камень, по виду вулканический, который назвали Адирондак (настоящие Адиронакские горы находятся на севере штата Нью-Йорк).
     За 16-й день Spirit подошел к нему на расстояние 30 см. Для этого марсоход повернул на 40° (длина пути была 95 см) и продвинулся еще на 190 см вперед. На это ушло 30 минут, хотя само движение заняло лишь две минуты. Утром 20 января (17-й день) ровер отснял этот камень микрокамерой и промерил спектрометром APXS; почти 100 Мбит ушло на Землю в одном лишь сеансе через Mars Odyssey. 21 января планировалось использовать устройство RAT и мёссбауэровский спектрометр – проверить камень на железосодержащие минералы.


     Однако 21 января, на 18-й день, марсоход попал в беду. Началось все с того, что аппарат получил команды, переданные марсианским днем со станции Сети дальней связи под Канберрой, подтвердил это, но через час на связь не вышел. Сначала думали, что из-за дождей и грозы в Австралии, однако не получился и вечерний сеанс через спутник Mars Odyssey: ровер молчал. На борт были отправлены новые команды, и в сеансе через MGS 22 января в 04:30 UTC ровер подтвердил их получение. Однако его передача продолжалась всего 2–2.5 минуты и не содержала никаких данных. Сеанс через Odyssey в 06:30 и затем еще один – не состоялись. Первая попытка получить сигнал напрямую, без ретрансляторов, не удалась, а затем аппарат не вышел на связь по таймеру отказа. Лишь около 17:00 UTC удалось добиться того же, что и накануне: ровер «пропищал», что принял и понял команду с Земли.

Теперь посадочную платформу будет медленно заносить песком.

МАРСОХОД SPIRIT НА МАРСЕ

     «Ситуация у нас очень серьезная», – признал менеджер проекта Пит Тизингер. Одну причину, которая бы объясняла все признаки отказа, найти не удавалось, но ровер явно находился в защитном режиме. В этот специальный режим аппарат переходит, обнаружив серьезную неисправность; он обеспечивает себе положительный баланс по питанию и либо ждет команд, либо выходит на связь в установленное время.
     Наступило 23 января. В 03:10 MGS и в 06:35 Mars Odyssey не услышали сигналов ровера. Аппарат не принял и команды на передачу служебной информации, но в 12:34 UTC самопроизвольно вышел на связь через мадридскую станцию Сети дальней связи. Передача длилась 10 минут на скорости 10 бит/с. Новые команды ушли на Марс в 13:02, и с 13:26 до 13:46 ровер передавал уже на 120 бит/с. Но это был один многократно повторенный кадр телеметрии. Еще один запрос на получасовую передачу дал 15 минут полезной информации и 15 минут пустого сигнала. Стало ясно, что бортовое ПО работает как-то ненормально: компьютер включается, перегружается, обнаруживает нештатную ситуацию, требующую перезагрузки, – но делает это не сразу, а с задержкой от 15 мин до часа. И так – уже более 60 раз за двое суток.

Первый спектр грунта в кратере Гусев.

МАРСОХОД SPIRIT НА МАРСЕ

     Несмотря на дважды переданную команду «спать», чтобы не расходовать зря мощность аккумуляторов, около 20:00 больной Spirit внезапно вышел на связь через Mars Odyssey (впервые с момента появления неисправности) и передал сразу 73 Мбит технических данных и «мусора» на хорошей скорости в 128 кбит/с. Научной информации в передаче не было. Отчего аппарат ведет себя «как ему вздумается», никто не понимал, но главное – он был жив и нужно было найти, как «привести его в сознание».


     Ситуация осложнялась тем, что к Марсу стремительно приближался второй аппарат MER. К 11 января он прошел 428 млн км и был в 28 млн км от цели. За 4 следующих дня он преодолел еще 10 млн км. 17 января в 02:00 UTC аппарат MER-B выполнил третью и последнюю за весь полет коррекцию траектории (20-секундное включение двигателей вдоль оси вращения плюс два 5-секундных импульса в перпендикулярном направлении). Точка прицеливания сместилась на 618 км к северо-востоку и попала в расчетный район на равнине Меридиана, на противоположной от «Спирита» стороне планеты.
     К 18 января второму КА оставалось пройти 12.5 млн км. От проведения двух последних коррекций 22 и 24 января отказались. Чтобы не повторилась ситуация с посадкой «Спирита», ввод парашюта на второй станции сделали немного повыше. 25 января в 03:34:46 UTC (время – расчетное, с учетом 11-минутной задержки сигнала) MER-B начал разворот в посадочную ориентацию и закончил ее с ошибкой всего в 0.37° при допуске 10°. Ровно через 70 мин он сбросил перелетную ступень, а еще через 15 мин ворвался в атмосферу. За время спуска СА прошел почти 1000 км с перегрузками до 6–7 g, сообщая условными «писками» о своем самочувствии.

Нависающий вал кратера, песок, пропаханный при втягивании амортизаторов, и их следы, похожие на отпечатки лап «марсианского динозавра». Никогда еще земной аппарат не попадал в такое странное место.

МАРСОХОД OPPORTUNITY НА МАРСЕ

     В 05:05:37 UTC амортизирующий «кокон» коснулся грунта с перелетом в 24 км от расчетной точки. Все повторилось в точности, но сигнал с Opportunity не прервался во время прыжков и качения по грунту. «Шарик» катился долго, целых 14 минут, и лишь в 05:19 остановился – в отличие от «Спирита», лепестком +Y вниз. Посадку контролировала станция MGS, через которую все данные тут же ушли на Землю. При посадке зонда Opportunity в зале управления в JPL были почетные гости – бывший вице-президент Альберт Гор и новый губернатор Калифорнии Арнольд Шварценеггер.
     В 08:39 над местом посадки появился Mars Odyssey и передал последние новости: СА уже раскрыл лепестки и перевернулся ровером кверху, марсоход развернул две солнечные батареи и сделал снимки. Всего их пришло 77. Равнина Меридиана оказалась непохожей ни на одну из предыдущих точек, а каменная гряда вблизи ровера больше всего напоминала не то выложенную плиткой дорожку, не то скелет динозавра! И больше – ни камушка… На первом цветном снимке были хорошо видны отпечатки амортизаторов в грунте, но самое интересное было дальше: явный вал кратера в каких-то десятках метров. Потрясенный Стив Сквайрз высказал догадку, что Opportunity угодил в кратер.
     Вечером 25 января аппарат передал снимки с посадочной камеры и новые кадры навигационной и панорамной камеры, и догадка подтвердилась – высокий гребень со всех сторон! Сквайрз оценил диаметр кратера в 20 м и глубину в 2 м. Вот почему там совсем нет камней! Грунт – смесь крупных серых и мелких красных песчинок, и то там, то тут – обнажения пород. Opportunity выполнил посадку в точке с координатами 1.95°ю.ш., 5.53°з.д. Ровер смотрел «носом» почти на север, по азимуту 26° и имел правый крен в 1.8°. За гребнем был другой кратер, значительно большего диаметра. Вот если удастся вылезти из «ловушки»…
     Работа со вторым марсоходом шла веселее, чем с первым. Во второй день Opportunity научился передавать данные и принимать команды напрямую через малонаправленную антенну и проверил приборы включением. В 3-й день аппарат расчековал и навел на Землю остронаправленную антенну. Обнаружилась и небольшая проблема – 15-ваттный нагреватель плечевого сустава манипулятора не желал выключаться по команде, а только от термодатчика, и поэтому каждую ночь «съедал» часть заряда аккумулятора. Параллельно проводились съемки, которые выявили слоистую структуру обнажений породы.

Цветная панорама с панорамной камеры Opportunity. Мы в кратере!

МАРСОХОД OPPORTUNITY НА МАРСЕ

     В 4-й день винтовой подъемник перевел Opportunity в рабочее положение. На 5-й день были развернуты задние колеса, а на 6-й день, 29 января, спектрометр Mini-TES провел первую съемку. Сход на грунт был проведен на двое суток раньше запланированного. Утром 31 января был перерезан последний кабель, и в 11:01 в Пасадене получили подтверждение: Opportunity сошел на грунт. Ровер начал движение по азимуту 32° в 09:50:07 и остановился в 09:51:30 UTC. Как и его собрат, он переместился на 3 м и остановился в метре от платформы. И в тот же день ровер подтвердил наличие в грунте серого гематита – минерала, который обычно образуется в присутствии воды. Ранее станция MGS смогла установить, что на равнине Меридиана от 10 до 15% серого гематита.
     28 января место посадки марсохода Opportunity получило название «Мемориальная станция “Челленджера”» в память о катастрофе этого корабля 18 лет назад. Теперь на Марсе были увековечены оба погибших американских челнока.


     24 января Пит Тизингер объявил, что состояние «больного» улучшилось – «от критического до серьезного». Специалистам удалось установить, что проблема связана либо с неисправностью флэш-памяти бортового компьютера RAD6000, либо с ПО, которое отвечает за работу с нею. Всего у этого компьютера три вида памяти: 128 Мбайт оперативной, которая стирается при отключении питания, 256 Мбайт энергонезависимой флэш-памяти для хранения данных и, наконец, электрически программируемое ПЗУ, где хранится эталонная копия ПО. Утром 21-го сола аппарат не вышел на связь. Опасаясь разряда аккумулятора, операторы дали ему команду временно не использовать флэш-память и перезагрузить компьютер. Spirit понял и выполнил команды, и затем состоялся часовой сеанс на скорости 120 бит/с. Перезагрузки не повторялись. По окончании сеанса аппарат был выключен для подзарядки – и на этот раз честно «заснул».

Неблизок путь до Адирондака.

МАРСОХОД SPIRIT НА МАРСЕ

     Дальнейшее расследование показало, что сама флэш-память вполне работоспособна, а 26 января Дженнифер Троспер рассказала, в чем было дело. Оказывается, объем оперативной памяти, выделенный для работы с файловой системой на флэшке, был недостаточен, и постепенно данные о файлах, записанных на флэш-память за все время перелета и за 18 суток работы на поверхности, заняли его целиком. В течение нескольких дней операторы и специалисты-компьютерщики пытались загрузить и выполнить на борту скрипт, который бы устранил дефект ПО, но сохранил данные на флэшке. Только на ней, в частности, хранились данные о совместных наблюдениях с Mars Express и данные обоих спектрометров по камню Адирондак. 30 января удалось стереть с флэшки несколько тысяч (!) файлов, в основном за период перелета Земля – Марс, после чего бортовой компьютер был перезагружен и продолжил работать без замечаний.

МАРСОХОД SPIRIT НА МАРСЕ

27 января, в день 37-й годовщины пожара Apollo 1, холмы в районе посадки марсохода Spirit получили названия в память о погибших астронавтах. Название «холм Гриссома» получила горка в 7.5 км юго-западнее ровера. Холм Уайта расположен в 11.2 км к северо-западу, а холм Чаффи – в 14.3 км к юго-юго-западу и виден с трудом.

МАРСОХОД SPIRIT НА МАРСЕ

     28 января был опубликован первый после аварии снимок – вид манипулятора, застывшего перед камнем Адирондак с мёссбауэровским спектрометром наперевес. (30 января появилась предварительная оценка: оливиновый базальт.) 29 января аппарат получил инструкции и 30 января отснял панорамной камерой соседние камни. Однако в полном объеме работа должна возобновиться 2 февраля – в 30-й сол на поверхности.


     Январь был успешным и для европейского орбитального аппарата Mars Express. 4 января в 13:13 UTC станция провела очередную коррекцию своей орбиты – 5-минутным включением главного бортового двигателя снизила высоту апоцентра со 190000 до 40000 км. Высота над поверхностью планеты в перицентре составила 250 км. Еще две коррекции с использованием главного двигателя состоялись в ночь с 6 на 7 и с 10 на 11 января. В результате период обращения был уменьшен до 10 часов. Семь коррекций с помощью двигателей малой тяги в период с 15 по 26 января вывели КА на рабочую околополярную орбиту с перицентром на высоте 300 км, апоцентром 11000 км и периодом обращения 7.6 час.
     Параллельно были начаты измерения и наблюдения с помощью бортовых приборов – все они были включены между 5 и 15 января. 14 января стереокамера высокого разрешения HRSC сделала свой первый снимок долины Маринера с высоты 275 км.
     К 23 января с помощью HRSC было отснято уже 1.87 млн кв. км, что составило около 100 Гбайт обработанных данных. За один «проход» камера снимала полосу длиной до 4000 км. 16 января Mars Express прошел на высоте около 300 км над кратером Гусев, где работал марсоход Spirit. Место посадки ровера исследовали с орбиты камера HRSC и три спектрометра – OMEGA, PFS и SPICAM. Первый определял минеральный состав, а остальные – состав и циркуляцию атмосферы. В свою очередь Spirit «уставился в небо» панорамной камерой и ИК-спектрометром Mini-TES, который способен оценить температуру атмосферы от поверхности и до высоты в несколько километров. Такое совместное исследование никогда еще не проводилось нигде, кроме Земли.

На этом снимке камеры HRSC – та часть «ленты» длиной 1700 и шириной 65 км, на которую пришлась долина Маринера. Разрешение снимка – 12 м. Хорошо видны следы водной эрозии – овраги, водоразделы, столовые горы. На нижнюю часть наложена построенная компьютером перспектива этого же района.

МАРСОХОД SPIRIT НА МАРСЕ

     18 января спектрометры OMEGA и PFS провели измерения над южной полярной шапкой и обнаружили присутствие как водяного льда, так и сухой углекислоты. Новость об «открытии воды на Марсе» стала главной сенсацией на пресс-конференции в ЕКА 23 января – тем более что публика была подготовлена сообщениями о «похождениях» марсохода Spirit и выступлением Джорджа Буша 14 января. Вот только в пресс-релизе ЕКА «позабыли» упомянуть, что доказательства наличия водного льда в верхнем слое грунта Марса впервые были получены 18 февраля 2002 г. российским прибором HEND на американском аппарате Mars Odyssey и подтверждены данными нейтронного спектрометра NS и гамма-спектрометра GRS.
     В действительности удивительным результатом, сказал 26 января на пресс-конференции в ИКИ РАН проф. В.И.Мороз, является явная полоса поглощения твердого CO₂ в спектре, полученном от южной полярной шапки в конце лета, – когда, казалось бы, весь углекислый газ в шапке должен был бы испариться и перейти в атмосферу. Эти запасы углекислоты могут быть очень велики, и их переход при более благоприятных условиях в атмосферу может кардинально изменить климат Марса. 21 января началось зондирование поверхности и атмосферы Марса радиокомплексом MaRS. 70-метровая антенна в Австралии принимала сигнал бортового передатчика станции, отраженный и рассеянный поверхностью планеты.
     Анализатор плазмы и энергичных ионов ASPERA-3 к 23 января получил первые данные об обтекании Марса солнечным ветром. Оказалось, что на «лобовой» и «хвостовой» стороне условия все же отличаются. С помощью SPICAM’а уже удалось пронаблюдать заход звезды в атмосфере, впервые одновременно измерить распределение озона и водяного пара и установить, что они «ходят в противофазе» – где больше O₃, там меньше H₂O, и наоборот.

ЭКСПЕРИМЕНТ MArS

Радиопросвечивание атмосфер планет практикуется уже много лет. Предусмотрен такой эксперимент и на КА Mars Express; его поставил Мартин Петцольд (Martin Patzold) из Кёльнского университета. Для эксперимента MaRS (Mars Radio Science Experiment) используется главная антенна КА и специальный приемопередатчик. Он принимает сигнал с Земли и отправляет его обратно без изменений. Изменения, однако, происходят, если сигнал по пути туда и обратно проходит через толщу атмосферы Марса. Температура, плотность и давление атмосферы определенным образом изменяют характеристики сигнала, и, сравнивая отправленный сигнал и принятый, ученые могут определить состояние атмосферы Марса до высоты в 50 км – разумеется, в той области, через которую прошел сигнал. Аналогичным образом получаются данные об ионосфере Марса. На ответный сигнал влияют также и микроскопические возмущения скорости станции – разработанное для эксперимента MaRS аналитическое ПО способно засечь изменения на уровне порядка 1 мм/с. А это значит, что можно «поймать» аномалии гравитационного поля, связанные с прохождением КА над равнинами, вулканическими областями, полярными шапками и т.д. Отсюда можно оценить толщину коры планеты и даже картировать сезонное распределение покрова твердой углекислоты. Наконец, по характеристикам сигнала, отразившегося от поверхности планеты, можно оценить ее микрорельеф («шероховатость»).

ЭКСПЕРИМЕНТ MArS

     Не работает пока только длинноволновой радиолокатор MARSIS – развертывание его антенн планируется на апрель.


     В течение января не принесли успеха попытки связаться с британским посадочным зондом Beagle 2. Станция Mars Express, «штатный» ретранслятор для этого зонда, пыталась услышать его сигнал 7 января в 13:15 UTC и 12 января в 02:20 UTC, но ничего не нашла. После этого и до 22 января британская группа управления не пыталась связаться с зондом. Была надежда, что если он не разбился, а все-таки жив, то после этого Beagle 2 перейдет в режим поиска CSM2 и будет передавать сигнал в течение всего марсианского дня. Однако 26 января команда Колина Пиллинджера вынуждена была признать, что 3 дня интенсивных поисков вновь не принесли успеха.
     Было решено просить команду американского «Одиссея» 27 января отправить зонду команду на перезагрузку компьютера – на тот очень сомнительный случай, если какой-то сбой в бортовом ПО не дает аппарату работать. Не помогло и это. К 11 февраля попытки связаться с зондом прекратились и было начато расследование возможных причин его гибели. Руководить им поручено научному руководителю проекта профессору Пиллинджеру. Не исключено, что зонд или его парашют попадут в поле зрения камер одного из трех орбитальных аппаратов, работающих сейчас у Марса, – это помогло бы понять, что случилось.