ExoMars: мисията, която трябва да открие живот на Марс

Темата за Червената планета: Марс, през последните години става все по-масова, нашумяла, интересна. Дори изобщо не говоря за все по-честото пускане на документални и „блокбастър“ кинохитове по темата за тази планета, което се превръща вече в истинска агресия и мания. Самите учени, бизнесмени, предприемачи като че ли обърнаха сериозно взора си към тази най-подходяща за инвазия от човечеството планета и затова новините около нея не само не спират да валят, но се и увеличават.

Една много интересна научна програма за изпращане на серии от космически кораби към Марс набира все по-голяма сила и се доближава към осъществяването си. Проектът ExoMars на Европейската космическа агенция (ESA) и Роскосмос (Русия) има пред себе си амбицията не само да достигне няколко пъти тази планета, но веднъж завинаги да уточни въпроса, имало ли е и дали все още има живот на Марс. И макар това да е основната му мисия – да отговори на този фундаментален и далеч не само научен въпрос, то ExoMars ще тества и други важни техники, като например възможността да се взимат и връщат на Земята проби от повърхността – нещо, което досега никога не е правено.

Първата част от мисията, задвижвана от тези две най-мощни европейски космически агенции, вече стартира успешно, достигайки Червената планета на 19 октомври 2016 г. Тя е съставена от два космически кораба – TGO (Trace Gas Orbiter), създаден специално да търси, засича и изследва следи от различни газове от орбита и Schiaparelli.

Вторият апарат, наречен в чест на астронома, предизвикал фурор сред научните среди преди повече от век, обявявайки, че на Марс има „канали“, представлява тестово-демонстрационен апарат за приземяване. Той е създаден само и единствено с целта да тества най-добрите начини за кацане на повърхността. TGO достигна орбитата на Марс успешно и действа до момента, изпълнявайки задачите си. Но за зла съдба Schiaparelli не успя да изпълни програмата си и бе загубен по време на кацането. Сега всички надежди са насочени към втората част от мисията, която ще бъде изстреляна през 2020 година и ще включва нов тип ровър със сериозна по размери сонда и специални инструменти за изучаване на почвата на Марс.

Историята на ExoMars

Още през 1996 година започват ранните проучвания от страна на Европейската космическа агенция за това, как може да се създаде космическа станция, посветена на „екзобиологията“. Или, казано по-човешки – на науката, която евентуално ще изучава извънземния живот при наличието и засичането му. През 1998 година излиза специално изследване по темата, което е точно фокусирано над търсенето на живот на Марс и препоръките за създаването на инструментални технологии за кацане и вземане на проби от повърхността на тази планета. То е написано от трима учени, участващи в мисията до днес и се нарича Study of a Mars exobiology multi-user facility.

През 2000 година стартира и фазата на директни проучвания, наречена EMF (Exobiology Multi-user Facility), която по-късно е преименувана на познатото ни ExoMars. Тя е съставена от три основни компонента: събиране на образци, проучване и системи за поддръжка и специален набор от аналитични инструменти и сервизно оборудване.

Горе-долу по същото време една друга програма на ESA, наречена Aurora Space Exploration Programme, си поставя за цел да изучава Марс, използвайки не само роботи, но и хора в по-далечното бъдеще. Подготвителната фаза на тази програма протича в периода от 2002 до 2005 година, като множество членове на ESA се включват в нея с поддръжка под формата на оборудване и сериозни суми пари. Вследствие на нея през 2006 година по-големият проект ExoMars е одобрен за по-нататъшно развитие и сериозната работа над него стартира.

Както често се случва обаче при такива грандиозни програми, първоначалният старт и изстрелване на първия космически апарат през 2009 година е забавен и пропуснат. След това още няколко дати са отложени заради технически проблеми, а NASA се включва в проекта, обещавайки да помогне, обединявайки сили с Европейската агенция. Общата инициатива предвижда изстрелвания през 2016, 2018 и 2020 година.

Заради световната финансова криза обаче изследванията на Червената планета отново срещат проблеми, след като през 2012 година американската космическа агенция е сериозно орязана откъм бюджет и се налага да преразгледа и приоритизира мисиите си. NASA се отказва от ExoMars и пренасочва парите си към по-важни за нея мисии, като например пускането в орбита на James Webb Space Telescope. Останала буквално „сама“, на ESA се налага отново да търси партньори за начинанието, като на призивите откликва руската космическа агенция Роскосмос. Европейците подписват договори с нея, които включват отново изстрелването на космически апарати, ровъри и др. техника.

TGO и Schiaparelli

Успешният космически апарат Trace Gas Orbiter е създаден специално така, че може да търси и открива съвсем нищожни количества газове в марсианската атмосфера. И докато цялата планета – атмосфера и повърхност, е буквално „напоена“ с въглероден диоксид, то по-важните за доказване на живота молекули като тези на метана са по-трудни за засичане. И затова научните инструменти на борда са специално разработени така, че да улавят дори най-малкото наличие на този „биологичен“ газ. А учените се надяват чрез проследяването му да открият евентуалното наличие на живот на или под повърхността.

Метанът може да бъде истински индикатор за биологична активност, но дори до днес не е много ясно какви количества от него има на планетата, а още по-малко – какъв е неговият произход, защото по време на различни мисии са засечени различни количества от него. През 2013 и 2014 година ровърът на NASA Curiosity се натъква на големи количества метан по време на разгара на марсианската есен. Но по-странното е, че няколко години по-късно, завръщайки се на същото място (в кратера Гейл) и по същото време през есента, машината не засича този пик в количеството на газа. Това определено доказва, че наличието на метан не е свързано със сезоните на планетата, но не може да докаже произходът му.

TGO ще търси за следи от газове – не само от метан, но и водни пари, азотни оксиди и цяла гама други газове, използвайки научните инструменти на борда си. Освен това космическият апарат ще следи как се променя съставът на атмосферата и нейните температури по време на сезонната активност. Ще търси следи от подпочвен водород и евентуални подпочвени депозити от воден лед – изключително важно нещо по отношение на бъдещите човешки мисии на планетата. А когато там пристигне и ровърът на ExoMars (което се очаква да се случи през 2021 година), TGO ще служи и като комуникационна станция за препредаване на задачите към ровъра.

На следващия кадър можете да видите мястото на разбиване на сондата Schiaparelli:

Заедно с TGO на борда на космическия кораб се намираше и демонстрационна капсула за приземяване, която трябваше да тества технологията за примарсяване и освен това да работи няколко дни от повърхността. Schiaparelli носеше на борда си набор инструменти, наречени с краткото име DREAMS (Dust Characterization, Risk Assessment and Environment Analyzer of the Martian Surface). Той трябваше да търси и засича условия, като скорост на вятъра, атмосферна температура и атмосферни електрически полета, пораждащи мълнии.

TGO и Schiaparelli бяха изстреляни на 14 март 2016 година, като няколко дни след достигането на целта си на 19 октомври същата година се разделят и всеки тръгва по мисията си. TGO извършва успешна маневра и застава на орбита, гледайки как Schiaparelli се опитва да се приземи. Сондата успява да премине успешно атмосферата, но малко преди кацане, се губи връзката с нея, а причината за загубата на комуникация все още се разследва – защото в TGO са записани всички данни почти до последния момент от живота й.

Интересно е, че един апарат на NASA – Mars Reconnaissance Orbiter, също е успял да заснеме мястото на разбиване на Schiaparelli няколко дни по-късно.

Ровърът и платформата за научни изследвания

Втората фаза на мисията ExoMars ще включва построена от руснаците научна платформа, както и конструирания от европейците ровър. Неговата постановка е променяна няколко пъти, и то за жалост – винаги заради проблеми с финансирането. Но все пак нещата са в ход и след подписването на споразумението с Роскосмос работата над проекта и съответно – над ровъра от мисията, продължава. Първоначално е предвиждано той да бъде изстрелян през 2018 година, но тази дата също е отложена с две години – за 2020 година, поради „индустриални и технически забавяния“ от страна на Европейската космическа агенция и донякъде на руснаците.

Мисиите до Марс се планират така, че да бъдат стартирани в определени времеви „прозорци“ или интервали, които се случват на около 2 години. В този период от време Земята и Марс се намират най-близо една до друга и това съкращава не само времето на мисията, но и необходимото количество гориво, а оттам – теглото на оборудването. Ако мисията пропусне този „прозорец“, то трябва да се чака до следващия. Затова мисиите са разпределени на двугодишни периоди.

Когато ровърът достигне Марс, неговите научни задачи ще включват на първо място търсене на следи от живот (в миналото или днес), както и да търси по-сериозни находища на вода и други важни за хората вещества под повърхността на планетата. Учените смятат, че Марс дори може да улесни до известна степен търсенето на древен живот там, защото, за разлика от Земята, там няма тектонично движение на повърхността и всякакви следи и останки би трябвало да са запазени. Докато на нашата планета движението на кората и активните вулканични процеси с течение на времето „рециклират“ скалите и останките така, че следите биват унищожавани.

ExoMars освен това ще отнесе на Марс специална сонда, с която ще може да изследва по-сериозно геохимичният състав на планетата в дълбочина. Разбира се – не говорим за някакви сериозни сонди, а за такава с дължина около 2 метра, но сравнено с досегашните „малки дупчици“, които американските ровъри са правили, тази сонда е няколко пъти по-дълбока и учените много разчитат на нея. Причината за възлагането на такива големи надежди именно на сондата е, че те смятат, че органичните вещества – възможни индикатори на живот, могат да се запазят единствено под повърхностния слой на марсианската почва, и то така, че да бъдат защитени от проникващата радиация, с която е облъчвана планетата. Ако животът някога е съществувал или все още съществува там, той би трябвало да бъде намерен под повърхността, защото, разположен на нея, той ще бъде унищожен или буквално издухан от марсианските бурни ветрове.