Подробности о марсианской ракете для доставки образцов с Марса на Землю

Credit: NASA

Доставить образцы с поверхности другой планеты на Землю – задача не из лёгких. Доставить их с Марса – настоящий технический вызов. Специально для этого NASA заказало у компании Lockheed Martin Space – Mars Ascent Vehicle (MAV), ракету, которая должна доставить на Землю марсианские образцы, что в настоящее время собираются марсоходом Perseverance.

План миссии

Ракета будет доставлена на Красную планету с помощью посадочной платформы Sample Retrieval Lander. Но чтобы сделать это, она должна поместиться внутрь спускаемой капсулы и её аэродинамического обтекателя, который призван защитить ракету во время входа в атмосферу Красной планеты. Это ограничивает размер ракеты до 2,7 м в длину. При этом, пока ракета будет ждать своего запуска с Марса, она будет находиться в горизонтальном положении в отсеке с климат-контролём. Он будет поддерживать её твердотельное топливо при оптимальной температуре вплоть до готовности к запуску.

Затем ракета откроет свой обтекатель, чтобы марсианские образцы (~500 граммов) в специальных колбах могли быть помещены внутрь специального контейнера. После закрытия створки, она будет подготовлена к запуску. Для этого в начале будет использоваться пружинный механизм, он позволит ракете оторваться от посадочной платформы, а затем в нужное время и при правильной ориентации сработает зажигание первой ступени, чтобы начать процесс взлёта.

В целом MAV представляет собой двухступенчатую твердотопливную РН. Но в отличие от взлёта с Земли, где вторая ступень выполняет только часть работы для достижения орбиты, первая ступень на Марсе практически выведет ракету на орбиту, а вторая ступень лишь завершит оставшуюся часть процесса довыведения. Всё из-за того, что гравитация Марса составляет одну треть от земной, что позволяет использовать фактически лишь одну ступень для выхода на орбиту. Оказавшись на орбите, вторая ступень развернёт контейнер с марсианскими образцами, чтобы орбитальный аппарат Earth Return Orbiter (ERO) Европейского космического агентства нашёл контейнер и захватил его, поместив к себе на борт.

Но как именно орбитальный аппарат найдёт контейнер с образцами в космосе, если на Марсе нет наземных станций слежения, чтобы точно определить орбитальные характеристики объекта?

Хотя станций и нет, гравитационное поле планеты хорошо изучено благодаря многолетним наблюдениям.

Всё это, в сочетании с радиомаяком второй ступени, даст диспетчерам информацию, необходимую для того, чтобы подвести орбитальный аппарат ERO достаточно близко к контейнеру с образцами, чтобы распознать его. У контейнера в свою очередь будут отражатели, чтобы оптическая система на орбитальном аппарате могла обнаружить его.

Как только орбитальный аппарат захватит контейнер, его нужно будет подготовить к путешествию на Землю, а именно хорошенько “упаковать”. Защита является важным фактором в этой миссии — не только с точки зрения предотвращения случайного заражения образцов или Марса земной жизнью, но и с точки зрения защиты Земли, когда частицы другого мира прибудут на нашу планету.

“Мы точно не знаем, что Марс стерилен. На самом деле, мы надеемся, что это не так, поэтому мы так и поступаем”, — рассказал разработчик миссии по доставке образцов.

После того, как контейнер будет подготовлен, его поместят внутрь небольшой спускаемой капсулы (Earth Entry Vehicle). Затем ERO развернёт Earth Return Module (ERM), который отправится к Земле и при подлёте отстыкует EEV. Капсула войдёт в атмосферу Земли и совершит парашютную посадку в 130 км от города Солт Лейк Сити, в штате Юта, после чего колбы с образцами передадут учёным для тщательного изучения.

Сроки миссии

До начала этого года запуск MAV считался вторым из трёх полётов входящих в общую миссию по возврату образцов с Марса — первым был Perseverance, а третьим — планируется ERO. Он был запланирован на 2026 год, а запуск Earth Return Orbiter — на 2027 год. Однако в марте 2022 года NASA и ESA изменили архитектуру миссии. Ранее вместе с MAV планировалось доставить небольшой марсоход, который будет собирать колбы с образцами, оставленные Perseverance, к платформе для запуска ракеты. Но для этого потребовалось бы использование большого спускаемого аппарата, а значит и ракету для его запуска. Поэтому было решено разнести MAV и марсоход на отдельные посадочные модули, а их запуски перенести на 2028 год. При этом орбитальный аппарат ERO по-прежнему будет запущен в 2027 году.

NASA уже провели тесты капсулы для возвращения образцов и планируют провести высотные испытания 2-й ступени ракеты MAV. Если у команды проекта получится провернуть эту невероятно сложную операцию, капсула с марсианскими образцами вернётся на Землю в 2033 году. Китай уже заявил, что вернёт образцы с Марса в 2031 году. Теперь слово за SpaceX.