Марс: cейсмометр к бою готов

4 ФЕВРАЛЯ МАРСИАНСКИЙ ПОСАДОЧНЫЙ АППАРАТ INSIGHT (США) ПРИВЕЛ В РАБОЧЕЕ СОСТОЯНИЕ ПЕРВЫЙ ИЗ ДВУХ ОСНОВНЫХ НАУЧНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ – СЕЙСМОМЕТР SEIS ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ СОТРЯСЕНИЙ МАРСИАНСКОЙ КОРЫ. 12 ФЕВРАЛЯ ВЫНЕСЛИ НА ГРУНТ ВТОРОЙ ПРИБОР – ГЛУБИННЫЙ ДАТЧИК HP3 ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ИЗ ГРУНТА.

Как мы помним, InSight произвел успешную посадку на равнине Элизий 26 ноября 2018 г. и к 5 декабря выполнил первоначальный план работ на поверхности: проверил канал передачи данных через спутники-ретрансляторы на орбите вокруг планеты, расчековал манипулятор, приступил к проверке научной аппаратуры. Французские специалисты, игравшие ведущую роль при разработке сейсмометра, немедленно отчитались о его нормальном состоянии и поспешили объявить, что вынос прибора на грунт планируется на 11  декабря. Казалось бы, простое дело: взять, поднять, перенести, опустить и оставить. Но ведь до сих пор такая операция ни на Луне, ни на Марсе не проделывалась ни разу! В процессе проверки приборов 1  декабря сейсмометр уловил слабые колебания солнечных батарей посадочного аппарата (лэндера) под действием марсианского ветра. Атмосфера Марса, конечно, очень разреженная, но зато и два «лопуха» довольно велики  – свыше двух метров в диаметре  – и ощущают ветер. В  тот день он был северо-западным, от 5 м/с до 7 м/с. Помимо сейсмометра, ветер почувствовал и датчик давления, входящий вместе с термометром и магнитометром в комплект дополнительных инструментов APSS. Эти измерения удалось превратить в звуковой файл, чтобы и земляне могли услышать шелест марсианского ветра. Чтобы перевести марсианский инфразвук в воспринимаемый ухом диапазон, частоту колебаний увеличили в 100 раз.

«Иметь сейсмометр на грунте – это все равно, что прижать телефонную трубку к уху».

Пока InSight осваивался на поверхности, специалисты, работающие с марсианским спутником MRO, провели 6  и 11  декабря съемку района посадки с высоким разрешением и обнаружили на фотографиях сам посадочный аппарат, лобовой экран и парашют. По ним удалось уточнить место посадки: его координаты  – 4.4988° с. ш., 135.6180° в. д. Лэндер сидел в небольшом кратере, засыпанном песком вровень с краями. Лучшее место для сейсмических измерений и для заглубления теплового зонда HP3 трудно было себе представить. А тем временем операторы и ученые занялись поиском места для выноса сейсмометра. В 8-й рабочий день (сол) на поверхности Марса, что соответствовало ночи с 4 на 5 декабря на Земле, камера IDC на манипуляторе сделала для этого первые девять снимков грунта и лэндера. Марсианские сутки на 40  минут длиннее земных, так что марсианский полдень все время «ползет» вперед относительно земных часов. Зонд работает по марсианскому времени, а вот большинству специалистов приходится вписывать составление и проверку программы операций на Марсе в земные рабочие часы.

Как раз поэтому дальнейшие съемки выполнялись по четным дням: в 10-й сол сделали еще 17 снимков, в 12-й – сразу 58, в 14-й – 36, в 16-й – 48. Из 52 отдельных снимков по традиции собрали «селфи» (вид на весь посадочный аппарат со стороны), а также панораму, встроенную в среду виртуальной реальности. 15 декабря, в 18-й сол, ближе к вечеру по марсианскому времени, операторы освободили захват манипулятора. До этого он аккуратно висел вдоль «руки», ухватившись пятью своими «челюстями» за шарик. Их аккуратно развели, захват соскользнул с шарика и повис на тросе. Представляете себе аттракцион «достань игрушку» из кинотеатров прошлого и торговых центров современности? Вот примерно так же, только значительно дороже и без права на промах. В тот же день операторы «примерились» к шпеньку на верхней плоскости сейсмометра, который больше всего напоминал ручку на крышке кастрюли, но лишь 17 декабря позволили захвату взяться за эту ручку. Настал 22-й день работы на Марсе. Дело было вечером, сразу после захода Солнца; по земному же счету времени – 19 декабря около 14:50 UTC. В  этот момент манипулятор поднял наконец прибор SEIS с верхней палубы лэндера, отнес в направлении на юг и в 14:57  аккуратно опустил на грунт на расстоянии 1.636 м. Процедуру аккуратно отсняли обе камеры: IDC на «локте» манипулятора и ICC под верхней палубой. В 25-й сол, 22  декабря, шпенек на сейсмометре отпустили, манипулятор отвели. «Иметь сейсмометр на грунте  – это все равно, что прижать телефонную трубку к уху»,  – пояснил смысл и значение проведенной операции Филипп Лоньонне, научный руководитель эксперимента из Института физики Земли в Париже. «Мы с нетерпением ждем момента, когда откроем шампанское по случаю прихода научной информации», – добавил руководитель всего проекта InSight Брюс Банердт. Продолжая аналогию с телефоном, до устойчивого приема качественной информации было еще очень далеко. Сейсмометр оставался связан с «базой» трехметровым гибким плоским кабелем, по которому в сторону посадочного аппарата должна была идти информация, а в направлении прибора электропитание и, увы, помехи  – боковые усилия от теплового сжатия и расширения и паразитные вибрации. Чтобы сохранить первое и избавиться от вторых, кабель был спроектирован довольно хитро: он стыковался к инструменту SEIS через специальный замок LSA, раскрытие которого освобождало U-образную петлю TSL. Будучи слегка растянутой, она и давала механическую развязку. Для этого ближе к «базе» на утолщении шлейфа имелся специальный шпенек, за который основную часть кабеля можно было оттащить от прибора. Но прежде чем заняться всем этим, группа управления устроила себе рождественские каникулы. Так как SEIS стоял на грунте с естественным уклоном 2–3°, операторы.

27  декабря выровняли его, подкорректировав длину трех телескопических ножек. 3 января вытравили наружу избыток длины кабеля со стороны InSight  – и он лег на грунт. В  ночь на 11  января операторы равномерно укоротили ножки SEIS, тем самым увеличив их жесткость и качество сцепления с марсианским грунтом. Тем временем в середине 40-го сола, то есть вечером 6  января, был подорван пиропатрон, замок LSA раскрылся, петля ослабла, но лишь чуть-чуть. Это означало, что кабель придется оттащить. Разработчики предусмотрели два варианта: можно было захватить шпенек на кабеле и перенести ближе к посадочному аппарату или же подтолкнуть его совочком, имеющимся на конце манипулятора. Второй вариант был предпочтительнее, но требовал предварительной фиксации захвата. Это оказалось непросто: ни в 42-й сол, ни в 44-й, ни в 46-й схватить шарик не получилось. 15  января с горя примерились к работе по первому варианту, но в 50-й день на Марсе все-таки попробовали еще раз и схватили «челюстями» за шарик. В 52-й и 56-й солы операторы экспериментировали с совочком, проверяя, можно ли зацепить им за шпенек и подвинуть его и весь кабель. Первую маленькую подвижку, всего на несколько сантиметров, сделали в 59-й сол (26  января), вторую  – в 61-й сол. Разработчиков полученная степень раскрытия петли TSL устроила. Оставалось накрыть сейсмометр крышкой WTS, предназначенной для защиты его от ветра и перепадов температуры. 29  января захват вновь перевели в рабочее положение. 1  февраля, в 65-й сол, он взял крышку за шпенек, а на следующий день аккуратно накрыл ею инструмент. Еще двое суток ушло на аккуратное встряхивание крышки, благодаря которому защитная «юбочка» опустилась с ее краев до уровня грунта, и лишь 6 февраля манипулятор с захватом убрали. Удивительно, но почти сразу после этого спутник MRO сумел увидеть белый купол WTS рядом с посадочной ступенью! В общей сложности на вынос сейсмометра ушло полтора месяца: он завершился в 70-й марсианский день вместо 43-го по плану. Зато был накоплен ценный опыт, и вторая «десантная» операция заняла намного меньшее время. В  74-й сол, вечером 10  февраля, захват взял шпенек на приборе HP3 , и 12 февраля манипулятор переставил второй инструмент на грунт – как и планировалось, примерно на метр левее сейсмометра. Главным элементом прибора HP3 является «крот»  – самозаглубляющийся цилиндрический зонд, который тащит за собой плоский кабель с датчиками температуры. «Крот» высотой 40 см стартует из вертикальной направляющей трубки и внедряется в грунт под действием встроенного ударного механизма. Глубина погружения определяется длиной кабеля и составляет 5  метров. Через каждые 50  сантиметров «крот» будет останавливаться и нагреваться до +50°C. Показания датчиков на кабеле в ответ на этот «сигнал» – величина подъема температуры и степень задержки – позволят определить теплопроводность грунта. Как заявил научный руководитель этого эксперимента Тильман Шпон из Германского аэрокосмического центра, погружение «крота» должно начаться через несколько дней и продлится с учетом всех остановок свыше месяца. После этого датчики будут вести измерения в пассивном режиме. Нескольких месяцев работы должно хватить, чтобы определить, какова температура на больших глубинах. Остается добавить, что к концу второго месяца на Марсе почти полностью очистилась оптика камеры ICC, загрязненная при посадке. Однако снимки с камеры IDC на манипуляторе все равно интереснее, тем более что совочек можно будет использовать для копки грунта, поддерживая общественный интерес. Все они день за днем выкладываются на сайте проекта. 

Источник: журнал "Русский космос"