30 июля 2020 года с космодрома на мысе Канаверал стартовала ракета, несущая к Красной планете марсоход Perseverance в рамках миссии "Марс-2020". В составе этой амбициозной экспедиции находится не только ровер, но и уникальные технологические демонстраторы, включая первый в истории марсианский вертолёт и экспериментальную установку для производства кислорода. Эти устройства призваны открыть новые возможности для исследования и будущего освоения Марса.
Испытания марсианского вертолёта в земных условиях
Перед отправкой летательный аппарат "Mars Helicopter" прошёл всесторонние проверки в Лаборатории реактивного движения NASA. Чтобы максимально точно воспроизвести суровые условия Марса, инженеры поместили вертолёт в специальную вакуумную камеру. Из неё удалили азот, кислород и другие газы, характерные для земной атмосферы, оставив только разреженный углекислый газ, плотность которого составила всего 1% от плотности воздуха на Земле. Низкую марсианскую гравитацию, которая примерно в 2,5 раза слабее земной, смоделировали с помощью системы подвеса на эластичном тросе.
Аппарат, созданный из современных композитных материалов, отличается исключительной лёгкостью — его масса составляет менее 2 килограммов. Это критически важно для полётов в разреженной атмосфере. Кроме того, вертолёт успешно испытали в условиях экстремально низких температур, опускающихся до -90 °C, что соответствует марсианским ночам. В ходе тестов он выполнил два автономных полёта продолжительностью по одной минуте, поднимаясь на высоту около 5 сантиметров. Эти скромные, но значимые испытания подтвердили, что все системы работают корректно, и аппарат способен стабильно управлять собой в чужеродной атмосфере.
Цель миссии: проверка новых технологий
На данном этапе речь не идёт о выполнении сложных манёвров или масштабных исследовательских полётах. Основная задача NASA — проверить саму принципиальную возможность использования на Марсе летательных аппаратов тяжелее воздуха. Успех этой демонстрации откроет путь для создания будущих миссий с дронами, которые смогут исследовать труднодоступные районы, такие как каньоны и склоны кратеров, значительно расширив возможности учёных.
Кислородный генератор MOXIE — ключ к будущим колониям
Многие инструменты на борту Perseverance разработаны с прицелом на будущую колонизацию Марса человеком. Одним из самых важных экспериментов является MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) — устройство для получения кислорода непосредственно из марсианской атмосферы.
Кислород представляет собой одну из главных проблем для длительных космических миссий. Его транспортировка с Земли крайне неэффективна: газ занимает огромные объёмы, и доставить достаточный для жизни колонистов запас практически невозможно. Кроме того, кислород необходим как окислитель для ракетного топлива, что критически важно как для полёта на Марс, так и для возможного возвращения.
Эксперимент MOXIE призван найти решение этой проблемы. Это компактный роботизированный прибор, который по принципу действия можно сравнить с искусственным деревом. Он забирает из атмосферы углекислый газ (CO₂), составляющий около 96% марсианского воздуха, и с помощью электрохимического процесса расщепляет его молекулы. В результате получается угарный газ (CO) и атомарный кислород, который затем соединяется в молекулы пригодного для дыхания кислорода (O₂).
Технология демонстрирует впечатляющую эффективность: чистота производимого кислорода достигает 99,6%. В рамках экспериментального образца MOXIE оба полученных газа — и кислород, и угарный газ — выпускаются обратно в атмосферу. Однако в будущих, полноценных системах кислород будет направляться в специальные накопительные резервуары для последующего использования. Небольшие количества угарного газа, выделяющиеся в процессе, не представляют экологической угрозы для планеты, так как со временем часть его снова окислится, превратившись в углекислый газ.
Таким образом, миссия Perseverance выходит далеко за рамки обычного исследования. Она закладывает технологический фундамент для будущего, тестируя решения, без которых невозможно представить устойчивое присутствие человека на Красной планете.